EQUIPO PARA LA ESTIMACIÓN DE DEMANDAS DE ANGULO DE PITCH O VELOCIDAD DE ANGULO DE PITCH INDEPENDIENTE PARA CADA PALA EN AEROGENERADORES.

Equipo para la estimación de demandas de ángulo de pitch o velocidades de ángulo de pitch independiente para cada pala en aerogeneradores,

para incorporarse accesoriamente en relación con el sistema de control (3) propio del aerogenerador de aplicación, comprendiendo un sistema de medición (1) y un autómata (2), incluyendo el sistema de comunicaciones (1) un conjunto de sensores (4) que se disponen sobre las palas del aerogenerador, mientras que el autómata (2) comprende un módulo (8) que en función de la información del sistema de medición (1) realiza un cálculo de control individual de pitch de cada pala, generando una señal para que el PLC (9) del sistema de control (3) del aerogenerador transmita una orden para que unos actuadores (10) hagan girar a las palas individualmente en torno a su eje longitudinal.

EQUIPO PARA LA ESTIMACIÓN DE DEMANDAS DE ANGULO DE PITCH O VELOCIDAD DE ANGULO DE PITCH INDEPENDIENTE PARA CADA PALA EN AEROGENERADORES

Sector de la técnica La presente invención está relacionada con el control de la orientación de las palas de aerogeneradores, para optimizar el rendimiento, reducir

las cargas y evitar la rotura de las mismas,

proponiendo un equipo que es incorporable

independientemente respecto del sistema de control

propio integrado en el aerogenerador, para determinar un control individual de la orientación de cada una de las palas.

Estado de la técnica

En los aerogeneradores es fundamental el control de la orientación de las palas, que se conoce corno "pitchn, para optimizar el rendimiento de los aerogeneradores y evitar la rotura de las palas por las cargas de esfuerzos que tienen que soportar en el funcionamiento. Dicho control tiene corno objetivo

mantener la carga de esfuerzo de las palas por debajo

de un nivel crítico, tanto para la rotura por carga

extrema, corno para una posible rotura por carga a

fatiga.

En un principio ese control de la orientación de las palas de los aerogeneradores se determinaba en relación con un accionamiento que actuaba simultáneamente sobre todas las palas del

aerogenerador; pero se ha comprobado que se consigue una mayor efectividad si el control se realiza individualmente respecto de cada pala, ya que en función de la posición individual de las palas en cada momento la orientación ideal de las mismas debe ser una u otra.

Para ello, en el PLC de control de los

aerogeneradores actuales se disponen integrados

sistemas que permiten establecer dicho control

individual de las palas. Soluciones de este tipo son, por ejemplo, las que recogen los documentos WO 01/33075 y wo 2009/056869.

Sin embargo, surge la necesidad de aplicar también esa solución de control individual de la orientación de las palas, en los aerogeneradores ya instalados, ya que con dicho control y la monitorización de las cargas que soporta durante su vida una pala de aerogenerador, se consigue una ventaja muy importante, que es poder conocer exactamente el grado de fatiga de la pala y, por lo tanto, la necesidad de sustituirla o no; sustitución que actualmente se realiza tras un número fijo de horas (por ejemplo unas 10.000 horas) , sin valorar si la pala está en condiciones de poder seguir trabajando sin riesgo de rotura.

de los aerogeneradores no previstos de origen para el

mencionado control indivi dual de orientación de las

palas.

Objeto de la invención De acuerdo con la invención se propone un equipo que, sin necesidad de modificar el PLC de control del aerogenerador de aplicación, se puede instalar accesoriamente en relación con dicho PLC, para determinar el control individual de la orientación de las palas del aerogenerador.

Este equipo objeto de la invención consta de un sistema de medición y un autómata, de manera que, por medio de sensores instalados en las palas del aerogenerador, el sistema de medición obtiene datos de los esfuerzos a los que está sometida cada pala, transmitiendo dichos datos al autómata, el cual procesa los datos en combinación con una información complementaria que recibe del PLC de control del aerogenerador, calculando unos valores reales de momentos en dos direcciones perpendiculares a la dirección longitudinal de cada pala, en función de los cuales envía a su vez una información al PLC de control del aerogenerador, para que éste ordene el movimiento de unos actuadores individuales de orientación de las palas.

Por todo ello, el equipo de la invención resulta de unas características muy ventajosas, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la función de control individual de la orientación de las palas de aerogeneradores, a la que está destinado, así como dotar de la capacidad de estimación de daño acumulado e instantáneo en las palas, o la detección de un fallo en las mismas.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra un esquema en bloques del

equipo objeto de la invención, en relación con el

sistema de control propio de un aerogenerador.

Descripción detallada de la invención El objeto de la invención se refiere a un equipo destinado para determinar un control individual de la orientación de las palas en los aerogeneradores, sin modificación del PLC de control propio del aerogenerador de aplicación.

procesados por el autómata (2) junto con una

información complementaria que recibe del sistema de

control (3) propio del aerogenerador, para enviar al

PLC (9) de dicho sistema de control ( 3) del

aerogenerador sugerencias de accionamiento de unos actuadores (10) de orientación individual de las palas.

El sistema de medición (1) comprende un conjunto de sensores ( 4) instalados en la raíz de cada pala, para obtener datos que permitan determinar los esfuerzos a los que es sometida la pala, incluyendo unos sensores de deformación, preferentemente formados por fibras de "bragg", y para compensar la temperatura de los mismos unos sensores de temperatura.

Dicho conjunto de sensores ( 4) va conectado a un interrogador (5) que se dispone en el buje portador de las palas, de modo que este interrogador (5) recoge la información de deformaciones que proporciona el conjunto de sensores (4) , transmitiendo esa información a través de una unidad de comunicación (6) al autómata

(2) . Para ello se prevé una unidad de comunicación (6)

de tipo "wifi", con lo cual se evitan cableados de

conexiones, que son difíciles de implementar en un

sistema giratorio ya existente.

se convierten en momentos Mx y My de cada una de las palas. Para ello se utilizan parámetros configurables por el usuario, cuyos valores son obtenidos en los procesos de calibración de las palas.

Los valores de dichos momentos se introducen en un módulo IPC (8) de control individual, el cual recibe a su vez del PLC (9) del sistema de control (3) del aerogenerador, una información complementaria de datos, como ángulo azimut, pitch colectivo demandado, ángulo de pitch de cada pala y potencia instantánea, determinando mediante un algoritmo que relaciona todos los datos, la orientación instantánea que debe tener cada pala, devolviendo una sugerencia, en ese sentido, al PLC ( 9) del sistema de control ( 3) del aerogenerador, el cual en función de esa información activa los actuadores (10) de orientación individual de las palas.

El autómata (2) incluye un módulo (13) de configuración de las señales que se transmiten entre las distintas partes componentes del equipo y un módulo (11) de detección de defectos, el cual, a la vista de los momentos...

1. Equipo para la estimación de demandas de ángulo de pitch o velocidad de ángulo de pitch independiente para cada pala en aerogeneradores, de aplicación para incorporarse accesoriamente en relación con el sistema de control ( 3) propio del aerogenerador de aplicación, sin modificación en el software de control del aerogenerador en el PLC (9) del mismo, caracterizado porque comprende un sistema de medición (1) y un autómata (2) , conectados a través de un sistema de comunicaciones (6) , incluyendo el sistema de medición (1) un conjunto de sensores (4) que se disponen sobre las palas del aerogenerador de aplicación y que están conectados con un interrogador

(5) , mientras que el autómata (2) comprende un módulo

(8) para el cálculo de control individual de pitch que se establece en comunicación bidireccional con el PLC

(9) del sistema de control ( 3) del aerogenerador, de modo que un módulo de conversión (7) procesa la información de deformación de las palas del aerogenerador que recibe del sistema de medición (1) y la transmite al módulo (8) de cálculo de la demanda de control individual de pitch para cada pala, para que el PLC ( 9) del sistema de control ( 3) del aerogenerador envíe una orden de demanda de ángulo de pitch o de velocidad de ángulo de pitch para cada una de las palas, a unos actuadores (10) que hacen rotar las palas en torno a su eje longitudinal.

2. Equipo para la estimación de demandas de ángulo de pitch o velocidad de ángulo de pitch

independiente para cada pala en aerogeneradores, de

acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado

porque el autómata (2) incluye un módulo (11) de

detección de defectos, el cual activa una alarma cuando los valores que se detectan de deformación de las palas denotan un defecto grave.

3. Equipo para la estimación de demandas de ángulo de pitch o velocidad de ángulo de pitch

independiente para cada pala en aerogeneradores, de

acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado

porque el autómata (2) incluye un módulo (12) de

almacenamiento, en el cual se almacenan los datos de las cargas de las palas del aerogenerador de aplicación, para transmitirlos a través de una red de comunicaciones (14) cuando se soliciten.

4. Equipo para la estimación de demandas de ángulo de pitch o velocidad de ángulo de pitch independiente para cada pala en aerogeneradores, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el autómata (2) se establece en comunicación con un equipo externo (15) que dispone de un interfaz de usuario (16) y un módulo de monitorización (17) en relación con una unidad PC (18) .