Como engates rápidos reduzem custos de manutenção em turbinas eólicas e auxiliam na prevenção de falhas do IGBT

Conversores eletrônicos de potência em turbinas eólicas são componentes críticos e se mostram como um dos que falham com maior frequência, de acordo com um artigo da MDPI (fonte: MDPI). A causa mais comum destas falhas é a dissipação ineficiente de calor, resultando em paradas, altos custos de manutenção e, consequentemente, a perda de receita. O controle térmico com o auxílio dos engates rápidos pode minimizar isso, prolongando a vida útil do IGBT.

O desenvolvimento acelerado de eletrônicos de potência demandou maneiras mais eficazes e modernas de controle de aquecimento. Infelizmente, falhas são problemas frequentes na dissipação de calor efetivas, causando um sistema menos eficiente ou, no pior cenário, parada do sistema.

A parte mais crítica no conversor eletrônico de potência é o transistor bipolar de porta isolada, ou IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Todo o aquecimento que é gerado, na maioria das vezes, demanda um sistema de refrigeração por fluidos para que a temperatura do sistema seja controlada. Temos abaixo um exemplo de uma sequência de atividades de como uma corrente é convertida através de um transistor eletrônico em um conversor eletrônico de potência:

1. O gerador da turbina de energia eólica gera AC
2. AC é convertida em DC, gerando aquecimento e tensão térmica no IGBT.
3. DC é convertida para AC novamente com a voltagem e frequência corretas, que...
4. ...finalmente vai para a rede. Da mesma forma acima, ocorre tensão térmica no IGBT. Com falhas no controle térmico do sistema, o IGBT corre risco de sofrer danos irreversíveis até queimar, causando paralisação do sistema.

Evite altos custos por refrigeração inadequada do IGBT

A falta de capacidade de lidar com altas temperaturas em conversores eletrônicos de potência nas turbinas eólicas, resulta em descontrole térmico reduzindo sua vida útil, ou, em um pior cenário, podendo queimar os módulos, o que acaba sendo uma dura lição. Na verdade, exceto por tempo de inatividade e perdas de receita, os custos de manutenção de um IGBT com defeito podem chegar até 100.000 euros por dia, especialmente se o sistema de geração eólica for offshore, envolvendo navios, guindastes ou helicópteros. Portanto, investir em componentes de alta qualidade no sistema de controle térmico é muito importante para evitar falhas desnecessárias e onerosas.

Engates rápidos permitem trabalhar com módulos pré-carregados

WEm casos graves, quando o IGBT chega ao fim de sua vida útil e precisa ser substituído, um design inteligente utilizando engates rápidos tornará o trabalho de manutenção em campo muito mais rápido e assim reduzindo as perdas de produção por inatividade do equipamento. Módulos IGBT completos, com fluido de resfriamento pré-carregados, podem ser facilmente conectados sem a necessidade de drenagem e preenchimento, no espaço confinado na nacele. Essa operação pode ser feita utilizando engates rápidos de alta qualidade e com zero vazamento, ou seja, não há com o que se preocupar. Basta desconectar o módulo IGBT existente, conectar o novo e pronto. O item danificado pode então ser levado para a manutenção para que se faça a drenagem, substituição do IGBT e carregamento.

Além disso, utilizar engates rápidos traz benefícios de agilidade na instalação e montagem em relação a outros tipos de soluções, que, por serem mais demoradas, impactam nos custos de produção. Engates rápidos não necessitam de aperto com ferramentas de torque, que muitas vezes é uma tarefa complicada pelo difícil acesso, estes custos de podem ser reduzidos.

Design para suportar vibrações

Outro grande desafio em turbinas de energia eólica são as vibrações mecânicas, frequentemente causadas por afrouxamento de roscas, porcas e parafusos durante a operação. As vibrações também podem causar afrouxamento de flanges e provocar vazamento em circuito de resfriamento fechado. Assim como o superaquecimento, esse tipo de problema pode gerar altos custos de manutenção. Isso não acontece, quando se utiliza engates rápidos confiáveis e de alta qualidade.

A vantagem de utilizar a série de engates rápidos UltraFLOW CEJN, quando o assunto é substituir partes de um circuito, é desconectar o sistema com a garantia que não haverá vazamentos – uma característica que não é possível em válvulas de esfera tradicionais.

Utilizando engates ultraFLOW CEJN, o operador drena somente a quantidade necessária do fluido refrigerante, ao invés de todo conteúdo, de até 200 litros, o que é fundamental quando se fala em economia de tempo, impactando no tempo de atividade da turbina eólica e nos demais custos envolvidos.

 

Escrito por:

Kenneth Kjellberg
Division Manager Engineering

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