Conseils pour l’inspection des engrenages éoliens à l’aide d’un endoscope

Par Junko Uehara, spécialiste marketing, inspection visuelle à distance, Evident Scientific | 11 juillet 2023

La transition mondiale vers les énergies renouvelables et l’utilisation accrue de l’énergie éolienne ont considérablement augmenté le nombre d’éoliennes, tant terrestres qu’offshore. La demande en matière de maintenance des éoliennes augmente également, en particulier pour les composants critiques tels que les boîtes de vitesses. Les inspections endoscopes des boîtes de vitesses constituent un moyen rentable de réduire les temps d'arrêt des éoliennes et d'empêcher la détection précoce des défauts conduisant au remplacement des boîtes de vitesses.

Les réducteurs, les générateurs et les pales des éoliennes nécessitent un entretien intensif car les éoliennes sont confrontées à des contraintes et à une usure importantes. L’entretien de ces pièces permet d’éviter des réparations coûteuses et des temps d’arrêt. Les pannes de boîte de vitesses sont relativement rares (une fois tous les 10 ans en moyenne), mais l'arrêt d'une éolienne peut durer jusqu'à six mois en attendant la réparation de cette pièce.

Une éolienne typique de 2,4 MW génère environ 1 000 $ d’électricité par jour, de sorte qu’un temps d’arrêt de plusieurs mois peut être coûteux en termes de perte de revenus. Les pannes de boîte de vitesses peuvent également provoquer des dommages catastrophiques à la boîte de vitesses, comme un incendie dû à une surchauffe, pouvant entraîner la mise hors service permanente d'une turbine.

L'état des éoliennes est généralement surveillé à l'aide de systèmes de contrôle de supervision et d'acquisition de données (SCADA) et de systèmes de surveillance de l'état (CMS) avant et après les inspections effectuées au sommet de la tour pour l'échantillonnage d'huile et les contrôles de bruit. Les équipements SCADA ou CMS peuvent collecter des données en ligne sur les vibrations et l'huile des éoliennes afin de prédire ou de détecter les pannes de pales, de roulements principaux et de boîtes de vitesses jusqu'à 30 jours avant la date de panne potentielle.

Cependant, les informations d'erreur SCADA et CMS n'indiquent pas l'emplacement exact du défaut ni ne précisent les conditions de défaillance. Même si vous recevez un avertissement de 30 jours concernant une panne de boîte de vitesses, votre éolienne pourrait être hors service pendant des semaines jusqu'à l'arrivée des pièces. Compléter les stratégies de maintenance préventive avec un équipement d'inspection visuelle à distance (RVI) qui examine l'intérieur de la boîte de vitesses peut aider à identifier les composants défaillants plus rapidement et plus précisément.

Avec un retard de près de six mois dans la livraison et le remplacement de certains composants de la boîte de vitesses, plus tôt la pièce requise sera déterminée, moins l'éolienne aura de temps d'arrêt. De plus, connaître l'état des pannes potentielles vous permet de prendre des décisions proactives et éclairées concernant l'approvisionnement en pièces et la planification de la maintenance. Par exemple, des inspections endoscopes régulières pendant la saison des vents faibles peuvent aider à surveiller la détérioration interne de la boîte de vitesses et éventuellement à prévenir une panne d'équipement.

Les images d'observation prises avec un endoscope ou un vidéoscope (un endoscope avancé avec imagerie vidéo) permettent d'identifier à un stade précoce les détériorations et les défauts à des endroits spécifiques. Les opérateurs peuvent utiliser ces données pour diriger les activités de maintenance et les plans de remplacement de pièces.

L'intérieur de la boîte de vitesses se compose d'une série de transmissions qui convertissent la rotation à basse vitesse entraînée par les pales en une rotation à grande vitesse qui entraîne le générateur. Les composants peuvent être endommagés par les vibrations, par des corps étrangers mélangés à l'huile lubrifiante ou par des contraintes excessives. Un contrôle visuel des défauts, tels que fatigue, usure, corrosion et fractures, est recommandé.

Les roulements planétaires et l'engrenage planétaire soutiennent l'arbre à basse vitesse. L'étage planétaire absorbe les contraintes élevées de l'étage lent dans des conditions météorologiques variables. La structure des dents des engrenages planétaires est compliquée et leur emplacement à l'intérieur de la boîte de vitesses rend difficile leur accès aux équipements d'inspection.

Les roulements de l'étage intermédiaire soutiennent l'arbre intermédiaire et sont situés à l'avant et à l'arrière, directement sous les autres arbres. Les roulements intermédiaires sont difficiles à inspecter, principalement en raison de leur emplacement.

Les roulements de platine à grande vitesse sont plus faciles d'accès lors d'une inspection, mais sont plus susceptibles d'être endommagés en raison de leur vitesse élevée comprise entre 1 500 et 1 800 tr/min. Cette vitesse élevée signifie également que les dommages aux roulements à grande vitesse sont plus susceptibles d'affecter d'autres parties de la boîte de vitesses.