Le esigenze dei cuscinetti delle turbine eoliche hanno portato a una serie di sviluppi per migliorare ulteriormente il funzionamento dei sistemi SKF di lubrificazione centralizzata, sviluppi che sono culminati nella realizzazione di un pacchetto di soluzioni utilizzabile dalle centrali eoliche di tutto il mondo, grazie al quale vengono aumentate la durata e l’affidabilità degli impianti stessi. Nelle turbine eoliche alcuni cuscinetti richiedono di essere lubrificati in modo efficace a intervalli predeterminati (fig. 1) e, per ottenere questo, occorrono sistemi centralizzati automatici (fig. 2). Tali sistemi sono costituiti da una pompa SKF serie KFG, una pompa di rabbocco elettrica, un pressostato e una pompa per il recupero del lubrificante esausto (fig. 3).

La pompa SKF KFG
Essendo il componente principale del sistema di lubrificazione, la pompa SKF KFG (fig. 4) è stata migliorata sotto vari aspetti per soddisfare i requisiti dell’industria eolica.

Un significativo miglioramento è in particolare la possibilità di rabbocco dall’alto, al fine di consentire un ricambio uniforme del lubrificante, sulla base del criterio “first in, first out”. Il fluido lubrificante immesso nel sistema viene poi fatto uscire dal basso. Nelle versioni precedenti il grasso entrava dal basso e pertanto quello non usato poteva accumularsi nella parte superiore della pompa. Il sistema di rabbocco dall’alto è stato brevettato dalla SKF Lubrication Systems, Germania.

Per il corretto funzionamento delle pompe che ruotano, il nuovo sistema di rabbocco è stato provvisto di una nuova piastra premi-grasso (fig. 5), che fa avanzare in modo continuo il lubrificante, anche se molto viscoso, verso i pompanti inseriti nel corpo pompa. A sua volta la piastra è stata dotata di una nuova tenuta meccanica, studiata insieme alla Economos Deutschland GmbH, ente che fa parte della piattaforma SKF dei sistemi di tenuta. La speciale tenuta adottata per questo innovativo metodo di rabbocco, è denominata K01-R ECOVAR.

La piastra premi-grasso fa passare il lubrificante attraverso un condotto di distribuzione in modo che arrivi centralmente nel serbatoio di grasso. Unitamente allo speciale sistema di tenuta citato, la piastra può operare con lubrificanti di varia viscosità, idonei per i diversi intervalli di temperatura.

L’insieme del sistema è il risultato dell’esclusivo programma SKF “Innovation in a Day”, secondo il quale i componenti possono essere progettati e prodotti in un solo giorno, per poter rispondere in modo rapido ed efficace alle particolari situazioni che si incontrano nella fase di sperimentazione.  

Vantaggi del nuovo disegno
La struttura modulare della nuova pompa SKF KFG, come pure quella del serbatoio, ne facilita l’installazione, a tutto vantaggio di una maggiore affidabilità, anche in presenza di condizioni gravose di esercizio. I pompanti integrati nella pompa permettono di fornire volumi adeguati di lubrificante anche con temperature molto basse, riducendo le esigenze di manutenzione e incrementando l‘affidabilità.

L’esterno della pompa è stato dotato di profilati in alluminio, i quali aumentano notevolmente la stabilità della pompa stessa e permettono di utilizzare serbatoi di grandi dimensioni senza problemi. Attualmente, per le applicazioni rotanti sono disponibili versioni con serbatoio da 4 a 15 kg e per quelle in zone fisse da 20 kg (fig. 6).  

Sviluppi adeguati alle esigenze
Il lavoro di sviluppo della nuova pompa si è reso necessario per tenere conto delle crescenti esigenze dell’industria eolica. Essa soddisfa i criteri C5M contro la corrosione, imposti dagli operatori delle centrali offshore.  

La conformità dei disegni e dei materiali e delle rispettive specifiche in accordo con i requisiti C5M è stata confermata dall’acquisizione della “Germanischer Lloyd Certification”, DAA-GL-426-2010 del 14 settembre 2010 (fig. 7). 

Nel corso del lavoro di sviluppo della pompa, è stato eseguito un gran numero di prove per collaudarne le nuove funzionalità. Sono stati testati vari lubrificanti di classe NLGI 1 e 2 per verificarne le proprietà di pompaggio continuo in intervalli di temperatura tra–30 °C e +70 °C. Tra l’altro è stata confermata la continuità di prestazioni del premi-grasso dotato della speciale tenuta K01-R ECOVAR, sia quando la pompa ruota, sia quando è capovolta o in posizione orizzontale. Dopo aver verificato la funzionalità di vari prototipi, la pompa è stata presentata alla HUSUM Wind Fair del 2010. Quasi nello stesso tempo, per un progetto pilota in Cina, è stato fornito un primo lotto di 40 pompe SKF KFG alla Sinovel, il maggiore produttore di turbine eoliche cinese.

Parallelamente alla pompa SKF KFG, è stata progettata una pompa per il rabbocco facile e rapido di quest’ultima dall’alto (fig. 8). La pompa è elettrica e può essere facilmente spostata dal personale di servizio da una turbina all’altra, facilitando notevolmente le operazioni di manutenzione.

Insieme agli altri noti e innovativi prodotti WindLub, la realizzazione della nuova pompa SKF KFG rappresenta un’importante pietra miliare nello sviluppo dei sistemi di lubrificazione centralizzata.

Le applicazioni eoliche esigono che si tenga conto di quanto segue: 

• protezione dalla corrosione (C5)
• un’approvazione speciale per l’impiego offshore
• un idoneo rabbocco mediante una pompa elettrica
• un dispositivo brevettato di riempimento dall’alto
• un ampio intervallo di temperature di lavoro, da –30 °C a +70 °C 
• una struttura solida e robusta

 Conclusioni
Grazie a un’efficace e vincente collaborazione tra la SKF Sealing Solutions e la SKF Lubrication Systems è nata una nuova unità di pompaggio, caratterizzata da capacità lubrificanti eccezionali e grande affidabilità, destinata alle applicazioni di cuscinetti delle turbine eoliche, a cui offre lunghe durate di esercizio e ridotte esigenze di manutenzione.

Principali caratteristiche della nuova pompa SKF KFG:

• Rabbocco dall’alto
• Piastra premi-grasso con speciale tenuta meccanica K01-R ECOVAR, con magnete integrato e vano per il tubo di rabbocco
• Solida struttura, con profilati in alluminio anche per pompe con capacità molto grandi
• Nuovo serbatoio con elementi pompanti atti a funzionare da –30 °C a +70 °C e capacità di resistere fino a –40°C.
• Flange speciali per supportare la struttura modulare e permettere una facile installazione della pompa
• Livello del fluido lubrificante del serbatoio che può essere monitorato tramite tre contatti magnetici esterni.