DISPOSITIVO DE CONTROL, POTENCIA Y PROTECCIÓN DE LOS ELEMENTOS ELECTROMECÁNICOS QUE PARTICIPAN EN EL GIRO DE LA GÓNDOLA DE UN AEROGENERADOR.

1. Dispositivo de control, potencia y protección de los elementos electromecánicos que participan en el giro de la góndola de un aerogenerador, en el que participan una serie de motores

(3) y reductores (5) para controlar el giro de la góndola de dicho aerogenerador (2), caracterizado porque en correspondencia con cada uno de los elementos mecánicos correspondientes a los motor-reductores (3) asociados a los respectivos reductores (5), se han previsto otros tantos micro-procesadores (4) materializados en convertidores de frecuencia dotados de un software de control coordinado para el movimiento de giro de la góndola (1) de una forma suave y progresiva, dotados de medios de control de su sistema de frenado, así como de detección y reacción ante posibles fallos electromecánicos.

2. Dispositivo de control, potencia y protección de los elementos electromecánicos que participan en el giro de la góndola de un aerogenerador, según reivindicación 1, caracterizado porque se incluye medios de supervisión y control remotos, en donde participa un router servidor (7) instalado en una estación central de control y proceso de datos (8), y un router cliente (9), instalado en el correspondiente aerogenerador (2), estableciéndose la comunicación entre los servidores (9) y (7) a través de internet (6) mediante tecnología segura de túneles OpenVPN.

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201431073.

Solicitante: TECNOTRANS BONFIGLIOLI, S.A.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: GRACIÀ CUADRADO,Angel, VIÑAS NAVAS,Laia.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/04 (Control automático; Regulación)
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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de control, potencia y protección de los elementos electromecánicos que participan en el giro de la góndola de un aerogenerador

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un dispositivo de control, potencia y protección de los elementos electromecánicos que participan en el giro de la góndola de un aerogenerador, cuya finalidad es la de controlar el movimiento de giro de la góndola mediante el uso de un software dedicado a este fin, protegiendo así a los componentes de la transmisión cinemática asociada a dicho giro (motores, reductores, sistemas de frenado, piñones y corona). Este software dedicado y su programación cuenta con medios de control individual de los motores que realizan el giro y medios que detectan una posible rotura. El sistema se integra de forma rápida en los actuales sistemas de control con un bajo nivel de mantenimiento y, además, ofrece la posibilidad de control remoto basado en tecnología OpenVPN.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La acción de los bruscos cambios de viento sobre la transmisión electromecánica y la corona de los aerogeneradores provocan, en la mayoría de los casos, numerosas averías sobre los motoreductores que controlan el giro de la góndola, averías que se resumen en roturas de los reductores (planetarios, ejes rotos, piñones partidos), motores y frenos quemados, e incluso pueden llegar a afectar a los dientes de la corona.

Todos estos problemas se traducen en importantes pérdidas económicas, no solo por la evidente sustitución del material y componentes averiados, si no por los temidos paros de producción, de manera que estos paros pueden llegar a superar fácilmente el coste que supone el cambio del material afectado.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El dispositivo que se preconiza, está diseñado para proteger y controlar el estado de los elementos de transmisión que intervienen en el giro de la góndola de un aerogenerador, suavizando sus movimientos en el momento del giro y alargando su vida útil gracias a la electrónica de potencia y control integrada y a su programación (software), permitiendo también su supervisión y control a distancia a través de comunicaciones basadas en tecnología OpenVPN.

El sistema de la invención incorpora una electrónica de potencia basada en un convertidor de frecuencia con software dedicado asociado a cada motor que interviene en el giro de la góndola y a su sistema de frenado, de manera que controlan, protegen y alargan la vida útil de la transmisión mecánica ya que suaviza el movimiento del Yaw, filtran las perturbaciones de red a los accionamientos y la protegen de los efectos negativos producidos por el viento, tales como cambios de sentido, arrastres, vientos racheados, turbulencias, etc.

Por otra parte, el dispositivo se adapta a las necesidades especificas de cada uno de los aerogeneradores y, gracias a su programación (software), se consigue personalizar los niveles de sobrecarga permitidos por el propio sistema, consiguiendo reducir notablemente los actuales paros de producción, así como minimizar sus efectos puesto que el sistema es capaz de:

Detectar los primeros indicios de rotura en los reductores y evitar que vayan a más.

Gestionar el movimiento del giro según sea el tipo de operación: trabajo automático o manual, de emergencia, de desenrollado de cables o de mantenimiento

Realizar el mantenimiento predictivo del propio sistema

Gestión de eficiencia energética integrada (función de stand-by y de reducción del flujo magnético)

Gestión de alarmas y protecciones

Los convertidores de frecuencia que participan en el sistema de la invención aseguran un buen ataque entre piñones y coronas (con posibilidad de piñón partido), permitiendo así una suavidad de movimiento en el giro de la góndola gracias al uso de rampas de aceleración y de frenado personalizadas que evitan los golpes que se producen entre los piñones y los dientes de la corona cuando se arrancan los motores en directo por exceso de par en el motor, tirones y sobrecorrientes ayudando a su conservación. También se consigue controlar y limitar los picos de corriente en los motores en el momento del arranque, evitando así su calentamiento progresivo y la consecuente disminución de su vida útil. Además, dichos convertidores incorporan funciones de mantenimiento predictivo que les permite controlar su estado actual y calcular su vida útil, siendo de gran utilidad al operario porque lo mantiene informado y le permite hacer previsiones ante futuras sustituciones.

El sistema es capaz de detectar roturas en los reductores actualmente instalados en sus estados iniciales, mediante el análisis y control continuo de la tensión, corriente y frecuencia del motor, consiguiendo con ello que la avería mecánica no progrese hasta el punto en que sea irreversible y no reparable. Gracias a esta funcionalidad y al control, protección y gestión del sistema de frenado instalado (motores autofrenantes o sistemas de frenado hidráulico, si los hubiese) se reduce de forma significativa el alcance y el coste de las reparaciones mecánicas, sirviendo de gran ayuda al mantenimiento del aerogenerador, ya que es capaz de detectar el giro de los motores con el eje partido, evitando así que se produzca un efecto en cascada y que la avería se traslade al resto de motores.

El dispositivo ofrece la posibilidad de realizar un control remoto del estado actual del Yaw a través de internet basado en tecnología segura de túneles OpenVPN. Esta tecnología establece un sistema de conexión segura entre un equipo (o router) servidor montado en las instalaciones centrales y un equipo (o router) cliente instalado en el aerogenerador sin interferir con los sistemas de control remoto actualmente instalados de forma totalmente independiente. De esta manera se consigue detectar rápidamente a distancia cualquier indicio de avería mecánica, disminuyendo así los tiempos de paro de producción y posibilitando la rápida intervención en el aerogenerador.

El dispositivo es modular y se presenta repartido en varios cuadros eléctricos unidos entre sí a través de mangueras con conectores. De esta forma se adapta al espacio disponible en el interior de la góndola y se facilitan las operaciones de montaje/desmontaje y mantenimiento al poder realizar su conexionado con el cuadro eléctrico actual de una forma rápida y poco invasiva, sin que sea necesario realizar grandes cambios y sin tener que modificar la programación existente.

Por último, decir que en base al sistema de la invención se garantiza un mayor control de la corriente de los motores, con lo que se consigue alargar la vida útil y asegurar una mayor disponibilidad ante los problemas derivados por sobrecargas de par o de intensidad, consiguiendo proteger la mecánica que tenga asociada, con lo que se aumenta la disponibilidad del aerogenerador y se reduce el número de averías, ofreciendo la posibilidad de

control manual/automático para acciones de mantenimiento.

Las prestaciones que ofrece el sistema de control referido, pueden resumirse en las siguientes:

Mayor protección ante efectos del viento no controlados (turbulencias, vientos racheados, vientos en contra, etc)

Control y gestión de los movimientos del yaw (modo manual/automático, modo mantenimiento, parada de emergencia, desenrollado de cables)

Suavidad de movimiento y ataque más correcto entre piñón y corona

Detección de roturas mecánicas en los elementos de transmisión

Aumento de disponibilidad del aerogenerador

Posibilidad de supervisión y control remoto del yaw

Reducción de los gastos de mantenimiento

Filtro de perturbaciones de red hacia los accionamientos

Aumento...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de control, potencia y protección de los elementos electromecánicos que participan en el giro de la góndola de un aerogenerador, en el que participan una serie de motores (3) y reductores (5) para controlar el giro de la góndola de dicho aerogenerador (2), caracterizado porque en correspondencia con cada uno de los elementos mecánicos correspondientes a los motor-reductores (3) asociados a los respectivos reductores (5), se han previsto otros tantos micro-procesadores (4) materializados en convertidores de frecuencia dotados de un software de control coordinado para el movimiento de giro de la góndola (1) de una forma suave y progresiva, dotados de medios de control de su sistema de frenado, así como de detección y reacción ante posibles fallos electromecánicos.

2. Dispositivo de control, potencia y protección de los elementos electromecánicos que participan en el giro de la góndola de un aerogenerador, según reivindicación 1, caracterizado porque se incluye medios de supervisión y control remotos, en donde participa un router servidor (7) instalado en una estación central de control y proceso de datos (8), y un router cliente (9), instalado en el correspondiente aerogenerador (2), estableciéndose la comunicación entre los servidores (9) y (7) a través de internet (6) mediante tecnología segura de túneles OpenVPN.