Le industrie che richiedono lo smaltimento del calore di processo spesso utilizzano torri di raffreddamento montate sul campo per tenere il passo con il loro carico termico. Le torri di raffreddamento sono dotate di ventole di grandi dimensioni e motori potenti, che possono presentare una serie di sfide, tra cui rumore, vibrazioni e costi eccessivi. I riduttori vengono utilizzati per affrontare queste sfide.
I riduttori svolgono un ruolo chiave nel moltiplicare la coppia
I riduttori vengono utilizzati come riduttori di velocità per rallentare la velocità di rotazione dal motore in entrata alla ventola in uscita di una torre di raffreddamento. Le aziende che gestiscono impianti di produzione ad alta capacità, come quelle dei processi chimici e delle industrie energetiche, necessitano di torri di raffreddamento con grandi capacità di smaltimento del calore. Senza la tecnologia del riduttore, i motori delle torri di raffreddamento sarebbero enormi per gestire direttamente la coppia richiesta dalla ventola. Qualcosa di così grande e pesante sarebbe troppo costoso e poco pratico. Invece, la riduzione della velocità fornita dal cambio agisce come un moltiplicatore di coppia, mantenendo il motore di dimensioni ragionevoli e il sistema meccanico complessivo più conveniente.
La riduzione della velocità dei riduttori ottimizza anche le prestazioni della ventola della torre di raffreddamento. All'aumentare del diametro della ventola, la velocità della ventola deve diminuire per mantenere livelli di rumore e vibrazioni accettabili, nonché per garantire l'integrità strutturale della ventola stessa. Un dimensionamento improprio del riduttore in relazione al motore e alla ventola può provocare vibrazioni eccessive, funzionamento rumoroso e danni strutturali alla torre.
Nelle applicazioni con torri di raffreddamento di grandi dimensioni, la ventola funziona generalmente a una velocità compresa tra 100 e 200 giri al minuto. La velocità del motore più comune è 1800 giri al minuto, richiedendo al riduttore medio di ridurre la velocità del motore di circa 9-18 volte per ottenere la velocità della ventola desiderata. L'esatta combinazione di questo rapporto di trasmissione, del design delle pale e del passo della ventola contribuisce alle prestazioni specifiche e all'efficienza energetica della torre di raffreddamento in una determinata applicazione.
I clienti delle torri di raffreddamento cercano soluzioni ai problemi comuni dei riduttori
Gli operatori delle torri di raffreddamento e gli ingegneri della manutenzione citano diversi punti critici comuni associati al funzionamento e alla manutenzione del riduttore:
- Problema 1: Temperature operative elevate, che possono contribuire a cicli operativi più brevi, guasti prematuri al cambio e tempi di fermo non pianificati.
- IOproblema 2: Livelli eccessivi di rumore e vibrazioni, che possono provocare violazioni del rumore municipale, problemi di sicurezza dei dipendenti, affaticamento delle apparecchiature e guasti prematuri.
- Problema 3: Condizioni estreme di temperatura e umidità all'interno della torre di raffreddamento, che possono degradare rapidamente i sistemi meccanici, influenzando il livello sonoro e la durata dei cuscinetti.
- Problema 4: Rottura prematura dei cuscinetti e usura eccessiva dell'albero del pignone.
- Problema 5: Poche opzioni e scelte del cambio per supportare la manutenzione e le sostituzioni programmate o non programmate
I progressi nella progettazione dei riduttori rispondono alle esigenze degli utenti
Le continue attività di ricerca e sviluppo dei prodotti hanno portato a numerose recenti innovazioni progettuali e miglioramenti dei prodotti. Gli ingegneri di SPX Cooling Technologies hanno identificato le seguenti soluzioni per risolvere i cinque problemi operativi dei riduttori più spesso citati dai gestori degli impianti e dagli ingegneri della manutenzione:
Soluzione #1: Per affrontare temperature di esercizio elevate, selezionare una trasmissione a ingranaggi con "alette di raffreddamento" integrate progettate nell'alloggiamento. Al posto di una fusione liscia, le alette di raffreddamento aumentano la superficie, consentendo un migliore smaltimento del calore mentre l'aria viene aspirata sulla scatola del cambio dalla ventola della torre di raffreddamento. Ad esempio, i riduttori del marchio Marley Geareducer® includono alette di raffreddamento, che aumentano la superficie del 25-47% rispetto ad altri riduttori per torri di raffreddamento. I riduttori incorporano anche grandi porte interne per l'olio per mantenere una buona circolazione dell'olio e contribuire a temperature operative complessivamente più basse.
I risultati: La durata dell'olio è prolungata, sono necessari meno cambi d'olio e gli ingranaggi e i cuscinetti sono adeguatamente lubrificati per massimizzare le prestazioni e la durata.
Soluzione #2: Per smorzare i livelli eccessivi di rumore e vibrazioni associati ai riduttori, scegliere robuste fusioni in metallo. Scegli un riduttore progettato per ridurre al minimo la deflessione della scatola associata all'enorme coppia e ai carichi di spinta specifici del servizio delle torri di raffreddamento. Ad esempio, i Marley Geareducer presentano fusioni più spesse fino al 40% e sono progettati e costruiti espressamente per il servizio delle torri di raffreddamento.
I risultati: Condizioni di lavoro più silenziose e sicure, minore fatica del metallo e maggiore durata.
Soluzione #3: Per contrastare le condizioni estreme di temperatura e umidità a cui sono soggetti gli ingranaggi delle torri di raffreddamento, gli spessori in acciaio nei punti di connessione della custodia offrono vantaggi. Ad esempio, in tutti i modelli Marley Geareducer sono incorporati spessori in acciaio, al posto delle versioni in plastica. Gli spessori in plastica esposti alle condizioni di temperatura e umidità all'interno della torre possono deformarsi nel tempo, causando cambiamenti nella tolleranza che influiscono sul suono e sulla durata dei cuscinetti.
I risultati: Gli spessori in acciaio mantengono le impostazioni corrette degli ingranaggi e il suono degli ingranaggi di controllo in condizioni operative estreme.
Soluzione #4: Per evitare guasti prematuri ai cuscinetti e un'eccessiva usura dell'albero del pignone, utilizzare cuscinetti interstadio a doppia corona per impieghi gravosi. La durata dei cuscinetti di 100.000 ore è normalmente raggiungibile. Si consiglia inoltre un paraolio per cuscinetti di tipo isolatore di prima qualità con superficie di tenuta dello statore fissa per prevenire l'usura dell'albero al posto di un paraolio a labbro che si usura contro l'albero del pignone. Ad esempio, i Marley Geareducers incorporano un isolatore del cuscinetto Inpro/Seal* che prolunga la durata della tenuta senza lo svantaggio di un'eccessiva usura dell'albero.
I risultati: L'uso di cuscinetti a doppia corona e paraolio per impieghi gravosi può proteggere i riduttori dall'usura prematura e prolungarne la durata.
Soluzione #5: Per ampliare le opzioni di riparazione o sostituzione del cambio e le scelte per la manutenzione programmata o non programmata, scegli un fornitore affidabile con una conoscenza specifica delle trasmissioni a ingranaggi e un ampio inventario di componenti delle torri di raffreddamento. Ad esempio, SPX Cooling Technologies offre un team interno dedicato alla valutazione dei riduttori, esperto nell'ispezione, riparazione e ricostruzione dei riduttori di marca Marley e Amarillo. Le riparazioni dei riduttori vengono completate presso lo stabilimento di produzione SPX anziché affidate a officine esterne. Per accelerare il completamento ed evitare ritardi e costi aggiuntivi, è incluso il trasporto da e per l'impianto.
Nuova opzione per semplificare il processo di sostituzione
Una recente innovazione ingegneristica di SPX è stata l'espansione della linea Marley Geareducer. Il nuovo Geareducer della serie M, che ha debuttato all'inizio del 2017, semplifica la sostituzione dei riduttori nelle torri montate sul campo che attualmente non utilizzano un Marley Geareducer. La Serie M è un sostituto diretto "drop-in" dei riduttori del marchio Amarillo, con un ingombro corrispondente che semplifica notevolmente le procedure di sostituzione del cambio.
Per gli operatori degli impianti è importante disporre di una nuova valida alternativa per la sostituzione dei riduttori. La Serie M elimina le parti di conversione che richiedono molto tempo, come mozzi delle ventole, alberi di trasmissione e piastre adattatrici, nonché i costi aggiuntivi dei materiali e il tempo di manodopera sul campo che richiedono. La riduzione dei tempi e degli sforzi in loco si traduce in un'installazione più sicura e in meno tempi di inattività complessivi per la torre, nonché in un'installazione più affidabile e conveniente per l'impianto.
La serie M combina la comprovata longevità e prestazioni di alloggiamenti e cuscinetti robusti con moderni miglioramenti della tenuta e montaggio del trasduttore di vibrazione integrato. Ci si può aspettare che fornisca un servizio affidabile per 12-15 anni con una corretta manutenzione prima che importanti riparazioni o ricostruzioni diventino un fattore. Non richiede pompe, filtri o dispositivi di raffreddamento esterni per funzionare correttamente, risparmiando ai clienti costi aggiuntivi imprevisti e altri componenti aggiuntivi che potrebbero diventare problematici. Il riduttore della serie M fornisce le soluzioni che i clienti desiderano da un riduttore per torri di raffreddamento di livello industriale.
I riduttori affidabili alleviano “l’ansia da servizio”
Gli operatori degli impianti e gli ingegneri della manutenzione devono gestire in modo efficace una serie di problemi di manutenzione delle torri di raffreddamento, sia programmati che non pianificati. Trovare soluzioni basate sul buon senso e a lungo termine ai punti critici più comuni non solo semplifica le operazioni di manutenzione e riparazione di routine, ma contribuisce notevolmente ad alleviare l'ansia di servizio. Riduttori affidabili e fornitori affidabili danno il senso di sicurezza che i problemi di manutenzione e assistenza possono essere gestiti metodicamente anziché in modalità di crisi.
Informazioni sull'autore, Jerome Jennings
Jerome Jennings è un product manager globale per componenti montati sul campo presso SPX Cooling Technologies, con sede a Overland Park, Kansas.
