Dispositivo de detección de abrasión, generador de energía eólica equipado con el mismo y procedimiento de detección de abrasión.

Un dispositivo de detección de abrasión que detecta la abrasión de uno entre un engranaje y un rodamiento de una caja de engranajes

(40) proporcionada en un aparato generador de turbina eólica (10),

incluyendo dicho aparato generador de turbina eólica

una pala (30) que convierte la fuerza eólica en fuerza de rotación,

un árbol principal (20) que recibe dicha fuerza de rotación desde dicha pala,

acelerando dicha caja de engranajes (40) la rotación de dicho árbol principal,

un generador de energía (50) conectado con un árbol de salida de dicha caja de engranajes, y

una góndola (90) que aloja dicho árbol principal, dicha caja de engranajes y dicho generador de energía, y que está soportada en forma giratoria en una parte superior de un soporte,

estando dicho dispositivo de detección de abrasión caracterizado por:

un dispositivo de frenado (60) para mantener el árbol de salida de dicha caja de engranajes en un estado no giratorio;

un sensor del ángulo de rotación (70) para detectar un ángulo de rotación de dicho árbol principal;

una unidad de control (220, 260) para invertir, cambiando un estado de recepción del viento por dicha pala, la dirección de la fuerza de rotación ejercida sobre dicho árbol principal por la fuerza eólica; y

una unidad de determinación (230, 230A, 230B) que determina la presencia / ausencia de abrasión de uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento, comparando un primer valor detectado de dicho sensor del ángulo de rotación, antes de invertir la dirección de dicha fuerza de rotación por medio de dicha unidad de control, y un segundo valor detectado de dicho sensor del ángulo de rotación, después de invertir la dirección de dicha fuerza de rotación por medio de dicha unidad de control, mientras se está operando dicho dispositivo de frenado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2011/055467.

Solicitante: NTN CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 3-17, KYOMACHIBORI 1-CHOME NISHI-KU OSAKA-SHI, OSAKA 550-0003 JAPON.

Inventor/es: SAKAGUCHI,TOMOYA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos... > F03D11/02 (Transmisión de la potencia, p. ej. utilizando álabes de aspiración huecos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D11/00 (Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase)

PDF original: ES-2543576_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

de realizaciones

Las realizaciones de la presente invención serán descritas en detalle a continuación, con referencia a los dibujos. Se hace notar que las partes ¡guales o correspondientes en los dibujos tienen asignados los mismos caracteres de referencia, y que la descripción de las mismas no será repetida.

[Primera realización]

La Fig. 1 es una vista esbozada de un aparato generador de turbina eólica al cual se aplica un dispositivo de detección de abrasión, de acuerdo a una primera realización de la presente invención. Con referencia a la Fig. 1, un aparato generador de turbina eólica 10 incluye un árbol principal 20, palas 30, una góndola 90 y una torre 100. Las palas 30 están adosadas al árbol principal 20 en forma de circunferencia. El árbol principal 20 entra en la góndola 90 y está conectada con un árbol de entrada de una caja de engranajes con un generador de energía conectado a su árbol de salida (no mostrado).

La góndola 90 está soportada en forma giratoria en la parte superior de la torre 100, y un ángulo de guiñada de la góndola 90 está controlado según la dirección del viento. El ángulo de inclinación de la pala (ángulo de una superficie receptora del viento de la pala 30) también está controlado como corresponda, según la fuerza del viento y similares.

La Fig. 2 es un diagrama que muestra en más detalle la estructura del aparato generador de turbina eólica 10. Con referencia a la Fig. 2, el aparato generador de turbina eólica 10 incluye el árbol principal 20, las palas 30, una caja de engranajes 40, un generador de energía 50, un dispositivo de frenado 60, un sensor del ángulo de rotación 70, un dispositivo de control 80, una góndola 90, una torre 100 y un dispositivo de accionamiento de guiñada 110. Partes del árbol principal 20, la caja de engranajes 40, el generador de energía 50, el dispositivo de frenado 60, el sensor del ángulo de rotación 70 y el dispositivo de control 80 están alojadas en la góndola 90. La góndola 90 está soportada en forma giratoria sobre ¡atorre 100 por el dispositivo de accionamiento de guiñada 110.

El árbol principal 20 entra en la góndola 90 para conectarse con el árbol de entrada de la caja de engranajes 40. El árbol principal 20 transmite fuerza giratoria producida por la pala 30, que ha recibido la fuerza eólica, al árbol de entrada de la caja de engranajes 40. La pala 30 se proporciona en el extremo delantero del árbol principal 20, y convierte la fuerza eólica en fuerza giratoria para su transmisión al árbol principal 20.

La caja de engranajes 40 se proporciona entre el árbol principal 20 y el generador de energía 50, y aumenta la velocidad giratoria del árbol principal 20 para su emisión al generador de energía 50. La caja de engranajes 40 está implementada por un mecanismo de caja de engranajes que incluye un engranaje planetario, un árbol intermedio, un árbol de alta velocidad y similares. La estructura de la caja de engranajes 40 se explicará más adelante en detalle. El generador de energía 50 está conectado con el árbol de salida de la caja de engranajes 40, y genera energía eléctrica por medio de la fuetza giratoria recibida desde la caja de engranajes 40. El generador de energía 50 está implementado por un generador de inducción, por ejemplo.

El dispositivo de frenado 60 se proporciona en el árbol de salida de la caja de engranajes 40. El dispositivo de frenado 60 puede mantener el árbol de salida de la caja de engranajes 40 en un estado no giratorio, en base a un comando de control desde el dispositivo de control 80.

El sensor del ángulo de rotación 70 detecta el ángulo de rotación del árbol de entrada de la caja de engranajes 40 (correspondiente al ángulo de rotación del árbol principal 20) y emite un valor detectado al dispositivo de control 80. El sensor del ángulo de rotación 70 está implementado por un codificador giratorio, por ejemplo.

Cuando se satisfacen condiciones predeterminadas, el dispositivo de control 80 ejecuta el procesamiento de detección de abrasión para la caja de engranajes 40, de acuerdo a un programa o similar, preparado de antemano. Específicamente, el dispositivo de control 80 emite un comando de control al dispositivo de frenado 60, y adquiere un valor detectado del sensor del ángulo de rotación 70 después de que el árbol de salida de la caja de engranajes 40 deja de girar (que será mencionado como un primer valor detectado). Se hace notar que el árbol de salida de la caja de engranajes 40 es mantenida en el estado no giratorio por el dispositivo de frenado 60, hasta que se termina un procedimiento secuencia! de procesamiento de detección de abrasión.

Cuando se adquiere el primer valor detectado, el dispositivo de control 80 emite un comando de control para invertir la góndola 90 hacia el dispositivo de accionamiento de guiñada 110, y adquiere un valor detectado del sensor del ángulo de rotación 70 después de invertir la góndola 90 (que será mencionado como un segundo valor detectado). El dispositivo de control 80 determina luego la presencia / ausencia de abrasión de engranajes en la caja de engranajes 40, comparando el segundo valor detectado adquirido con el primer valor detectado antes de invertir la góndola 90.

Es decir, cuando los engranajes de la caja de engranajes 40 están desgastados, la reacción de los engranajes aumenta debido al desplazamiento de engranajes y / o a la abrasión de los planos de dientes. Por lo tanto, en esta primera realización, el valor detectado del sensor del ángulo de rotación 70 antes de invertir la góndola 90 (primer valor detectado)

y el valor detectado del sensor del ángulo de rotación 70 después de invertir la góndola 90 (segundo valor detectado) son comparados mientras se está operando el dispositivo de trenado 60. Cuando la diferencia entre el primer valor detectado y el segundo valor detectado supera un valor de umbral predeterminado (gran reacción), se determinará que los engranajes de la caja de engranajes 40 están desgastados.

Se hace notar que, para ejecutar la detección de abrasión descrita anteriormente, se requiere que los engranajes de la caja de engranajes 40 transmitan tuerza de par. Por lo tanto, las condiciones iniciales para iniciar el procesamiento de detección de abrasión pueden seríales como que la pala 30 esté girando y haya transcurrido un tiempo predeterminado desde la ejecución del anterior procesamiento de detección de abrasión, por ejemplo. Alternativamente, puede configurarse que la ejecución del procesamiento de detección de abrasión pueda ser instruida remotamente en forma inalámbrica o por otros medios, y las condiciones iniciales pueden ser tales como que la pala 30 esté girando y la ejecución del procesamiento de detección de abrasión haya sido instruida.

La Fig. 3 es una vista en sección transversal de la caja de engranajes 40 para explicar la estructura de la caja de engranajes 40 mostrada en la Fig. 2. Con referencia a la Fig. 3, la caja de engranajes 40 incluye un árbol de entrada 121, un portador planetario 122, un engranaje planetario 123, un árbol de baja velocidad 124, un engranaje anular externo 120, un engranaje de baja velocidad 125, un árbol de velocidad media 126, un engranaje de velocidad media 127, un árbol de alta velocidad 128 y un alojamiento 129.

El árbol de entrada 121 está conectado con el árbol principal 20 (Fig. 2). El portador planetario 122 está conectado con el árbol de entrada 121 mediante una pieza de brazo que se extiende radialmente desde el árbol de entrada 121. El engranaje planetario 123 tiene una parte de engranaje 123A formada sobre su superficie circunferencial externa, y está dispuesto para rodear la superficie circunferencial externa del portador planetario 122. El árbol... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de detección de abrasión que detecta la abrasión de uno entre un engranaje y un rodamiento de una caja de engranajes (40) proporcionada en un aparato generador de turbina eòlica (10),

incluyendo dicho aparato generador de turbina eòlica

una pala (30) que convierte la fuerza eòlica en tuerza de rotación,

un árbol principal (20) que recibe dicha fuerza de rotación desde dicha pala,

acelerando dicha caja de engranajes (40) la rotación de dicho árbol principal,

un generador de energía (50) conectado con un árbol de salida de dicha caja de engranajes, y

una góndola (90) que aloja dicho árbol principal, dicha caja de engranajes y dicho generador de energía, y que está soportada en forma giratoria en una parte superior de un soporte,

estando dicho dispositivo de detección de abrasión caracterizado por:

un dispositivo de frenado (60) para mantener el árbol de salida de dicha caja de engranajes en un estado no giratorio;

un sensor del ángulo de rotación (70) para detectar un ángulo de rotación de dicho árbol principal;

una unidad de control (220, 260) para invertir, cambiando un estado de recepción del viento por dicha pala, la dirección de la fuerza de rotación ejercida sobre dicho árbol principal por la fuerza eòlica; y

una unidad de determinación (230, 230A, 230B) que determina la presencia / ausencia de abrasión de uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento, comparando un primer valor detectado de dicho sensor del ángulo de rotación, antes de invertir la dirección de dicha fuerza de rotación por medio de dicha unidad de control, y un segundo valor detectado de dicho sensor del ángulo de rotación, después de invertir la dirección de dicha fuerza de rotación por medio de dicha unidad de control, mientras se está operando dicho dispositivo de frenado.

2. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 1, en el que

dicha unidad de control incluye una unidad de control de accionamiento (220) para invertir dicha góndola, y

dicha unidad de determinación determina la presencia / ausencia de abrasión de uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento, comparando dicho primer valor detectado antes de invertir dicha góndola y dicho segundo valor detectado después de invertir dicha góndola, por medio de dicha unidad de control de accionamiento mientras se está operando dicho dispositivo de frenado.

3. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 1, en el que

dicha unidad de control incluye una unidad de control de accionamiento (260) para invertir, cambiando el ángulo de dicha pala, la dirección de la fuerza de rotación ejercida sobre dicho árbol principal por la fuerza eòlica, y

dicha unidad de determinación determina la presencia / ausencia de abrasión de uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento, comparando dicho primer valor detectado antes de cambiar el ángulo de dicha pala y dicho segundo valor detectado después de cambiar el ángulo de dicha pala, por medio de dicho dispositivo de control de accionamiento, mientras se está operando dicho dispositivo de frenado.

4. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 1, en el que, cuando una diferencia entre dicho primer valor detectado y dicho segundo valor detectado supera un valor de umbral predeterminado, dicha unidad de determinación determina que uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento está desgastado.

5. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 4, en el que dicho valor de umbral está definido en base a la reacción de dicho engranaje, la holgura interna del rodamiento y la deformación elástica de un componente de dicha caja de engranajes.

6. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 1, en el que dicha unidad de determinación inicia el procesamiento de la determinación de la presencia / ausencia de abrasión de uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento cuando dicha pala está rotando mientras recibe la fuetza eòlica.

7. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un sensor para detectar la fuerza de par generada por dicho aparato generador de turbina eòlica que ha recibido la fuetza eòlica, en el que

dicha unidad de determinación determina la presencia / ausencia de abrasión de uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento, en base a un valor obtenido compensando una diferencia entre dicho primer valor detectado y dicho segundo valor detectado con un valor detectado de dicho sensor.

8. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

un sensor para detectar la fuerza de par generada por dicho aparato generador de turbina eòlica que ha recibido la fuerza eòlica; y

una unidad de control para controlar que un valor detectado de dicho sensor quede dentro de un cierto intervalo, controlando al menos uno entre el ángulo de dicha pala y la orientación de dicha góndola.

9. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un sensor de polvo de hierro (250) para detectar la cantidad de polvo de hierro en un aceite lubricante de dicha caja de engranajes, en el que

dicha unidad de determinación (230A) determina la presencia / ausencia de abrasión de uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento, usando adicionalmente un valor detectado de dicho sensor de polvo de hierro.

10. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un sensor de vibración para detectar la magnitud de la vibración de uno entre dicha caja de engranajes y los alrededores de la misma, en el que

dicha unidad de determinación determina la presencia / ausencia de abrasión de uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento, usando adicionalmente un valor detectado de dicho sensor de vibración.

11. El dispositivo de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un dispositivo de comunicaciones (240) para transmitir inalámbricamente un resultado de determinación, por parte de dicha unidad de determinación, a un dispositivo receptor remoto.

12. Un aparato generador de turbina eòlica que comprende el dispositivo de detección de abrasión, según lo definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Un procedimiento de detección de abrasión para detectar la abrasión de uno entre un engranaje y un rodamiento de una caja de engranajes (40) proporcionada en un aparato generador de turbina eòlica (10),

incluyendo dicho aparato generador de turbina eòlica

una pala (30) que convierte la fuetza eòlica en fuerza de rotación,

un árbol principal (20) que recibe dicha fuetza de rotación desde dicha pala, acelerando dicha caja de engranajes (40) la rotación de dicho árbol principal,

un generador de energía (50) conectado a un árbol de salida de dicha caja de engranajes,

una góndola (90) que aloja dicho árbol principal, dicha caja de engranajes y dicho generador de energía, y que es soportada de forma giratoria en una parte superior de un soporte,

un dispositivo de frenado (60) para mantener el árbol de salida de dicha caja de engranajes en un estado no giratorio, y un sensor de ángulo de rotación (70) para detectar un ángulo de rotación de dicho árbol principal, dicho procedimiento de detección de abrasión está caracterizado por las etapas de: operar dicho dispositivo de frenado;

detectar un primer ángulo de rotación que indica el ángulo de rotación de dicho árbol principal;

invertir, cambiando un estado de recepción del viento por parte de dicha pala, la dirección de la fuetza de rotación ejercida sobre dicho árbol principal por la fuerza eòlica;

detectar un segundo ángulo de rotación que indica el ángulo de rotación de dicho árbol principal después de invertir la dirección de dicha fuetza de rotación; y

determinar la presencia / ausencia de abrasión de uno entre dicho engranaje y dicho rodamiento, comparando dicho primer ángulo de rotación y dicho segundo ángulo de rotación.

14. El procedimiento de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 13, en el que

dicha etapa de inversión de la dirección de dicha tuerza de rotación incluye la etapa de invertir dicha góndola, y

dicha etapa de detectar dicho segundo ángulo de rotación incluye la etapa de detectar dicho segundo ángulo de rotación después de invertir dicha góndola.

5 15. El procedimiento de detección de abrasión de acuerdo a la reivindicación 13, en el que

dicha etapa de inversión de la dirección de dicha fuerza de rotación incluye la etapa de invertir, cambiando el ángulo de dicha pala, la dirección de la fuerza de rotación ejercida sobre dicho árbol principal por la fuerza eólica, y

dicha etapa de detección de dicho segundo ángulo de rotación incluye la etapa de detectar dicho segundo ángulo de rotación después de cambiar el ángulo de dicha pala.