Cosa copre la norma ISO 20816-21?

La norma ISO 20816-21 specifica i criteri di valutazione delle vibrazioni per turbine eoliche onshore e offshore. Copre i principali componenti del sistema di trasmissione: cuscinetti principali, riduttore, generatore e vibrazioni della sommità della torre (nacelle). Si occupa sia di misurazioni di velocità che di accelerazione, a seconda del componente e dell'intervallo di frequenza di interesse.

Perché vengono utilizzati diversi tipi di misurazione per componenti diversi?

La velocità (mm/s RMS) viene utilizzata per le misurazioni di riduttori, generatori e sommità di torri, dove le frequenze di vibrazione dominanti rientrano tipicamente nell'intervallo 10-1000 Hz. L'accelerazione (g RMS) viene utilizzata per i cuscinetti principali, dove i segnali di difetto dei cuscinetti a bassa velocità e alta frequenza vengono catturati meglio dagli accelerometri, in particolare per l'albero principale a rotazione lenta (tipicamente 10-20 giri/min).

In che modo la classe di potenza della turbina influisce sui limiti di vibrazione?

Le turbine più grandi (>3 MW) hanno generalmente velocità di rotazione inferiori e una maggiore flessibilità strutturale, che possono influenzare il comportamento vibrazionale. Tuttavia, i limiti di zona nella norma ISO 20816-21 sono generalmente coerenti tra le classi di potenza, poiché si basano sulla severità a livello di componente piuttosto che sulle dimensioni complessive della turbina. Il contesto della classe di potenza facilita l'interpretazione.

Che cosa sono le vibrazioni della sommità di una torre e perché monitorarle?

Le vibrazioni della sommità della torre (nacelle) riflettono la risposta strutturale complessiva della turbina eolica ai carichi aerodinamici, allo sbilanciamento del rotore e alle forze della trasmissione. Vibrazioni eccessive della sommità della torre possono indicare squilibrio della massa del rotore o aerodinamico, disallineamento dell'imbardata, problemi alle fondamenta o risonanza strutturale. Si misurano tipicamente in mm/s RMS.

Cosa devo fare se le vibrazioni delle turbine eoliche raggiungono la Zona C?

La zona C indica che il componente non è idoneo al funzionamento continuo a lungo termine. Le azioni da intraprendere includono: indagare la causa principale utilizzando i dati del CMS (sistema di monitoraggio delle condizioni), esaminare le tendenze SCADA per la correlazione con la velocità e la potenza del vento, verificare la presenza di danni ai cuscinetti utilizzando l'analisi dell'involucro, ispezionare l'olio del cambio per individuare eventuali particelle metalliche, valutare la riduzione della potenza della turbina fino al completamento dell'azione correttiva e programmare la manutenzione durante la successiva finestra meteorologica idonea.

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Limiti di vibrazione — Turbine eoliche

Valuta l'intensità delle vibrazioni dei componenti delle turbine eoliche secondo la norma ISO 20816-21. Supporta le misurazioni dei cuscinetti principali, del riduttore, del generatore e della sommità della torre.

ISO 20816-21 Zone A/B/C/D Turbine eoliche

Componente

Misurazione

Valore misurato (mm/s RMS)

Classe di potenza della turbina

Preimpostazioni rapide

Risultati

Zona di vibrazione

—

Valore misurato

—

Raccomandazione

—

ℹ️ Nota sui componenti:

Zona	Confine	Descrizione

Ambito di applicazione ISO 20816-21

La norma ISO 20816-21 specifica i criteri di valutazione delle vibrazioni per turbine eoliche onshore e offshore. Copre i principali componenti del sistema di trasmissione e la struttura della torre/navicella, tenendo conto delle condizioni operative specifiche dei sistemi eolici.

Cambio — Velocità (mm/s RMS)

Le vibrazioni del cambio vengono misurate sull'alloggiamento del cuscinetto mediante sensori di velocità. Più stadi producono complesse firme vibrazionali.

Confine della zona	Velocità (mm/s RMS)
A/B	3.5
A.C	7.1
CD	11.2

Generatore — Velocità (mm/s RMS)

I limiti di vibrazione del generatore sono inferiori perché i generatori sono macchine rotanti di precisione con tolleranze più strette.

Confine della zona	Velocità (mm/s RMS)
A/B	2.8
A.C	5.6
CD	9.0

Cuscinetto principale — Accelerazione (g RMS)

Il cuscinetto principale funziona a velocità molto basse (10-20 giri/min). La misurazione dell'accelerazione cattura segnali ad alta frequenza di difetti del cuscinetto che i sensori di velocità non rileverebbero.

Confine della zona	Accelerazione (g RMS)
A/B	0.5
A.C	1.0
CD	2.0

Parte superiore della torre (navicella) — Velocità (mm/s RMS)

Le vibrazioni della sommità della torre riflettono la risposta strutturale complessiva ai carichi aerodinamici e alle forze della trasmissione.

Confine della zona	Velocità (mm/s RMS)
A/B	2.0
A.C	4.0
CD	7.0

ℹ️ Nota: Le vibrazioni delle turbine eoliche variano notevolmente in base alle condizioni del vento. Le misurazioni devono essere effettuate in condizioni operative costanti (ad esempio, potenza nominale, intervalli specifici di velocità del vento) per un confronto significativo. I sistemi di monitoraggio delle condizioni (CMS) forniscono un monitoraggio continuo.

⚠️ Importante: I guasti ai cuscinetti principali sono tra le riparazioni più costose delle turbine eoliche. La diagnosi precoce attraverso il monitoraggio delle vibrazioni (in particolare l'accelerazione ad alta frequenza e l'analisi dell'inviluppo) è fondamentale per la sostituzione pianificata prima che si verifichi un guasto catastrofico.

Limiti di vibrazione delle turbine eoliche secondo ISO 20816-21 | Vibromera

Pubblicato da Nikolai Shelkovenko su 15 febbraio 2026 5 marzo 2026