Procedimiento y dispositivo para el giro de un componente de una planta de energía eólica.

Procedimiento para el giro de un componente de una planta de energía eólica mediante el desplazamiento de un dispositivo de ajuste

(16), comprendiendo el dispositivo de ajuste (16) al menos dos accionamientos de ajuste (18), que presentan respectivamente al menos un motor eléctrico (20), para desplazar el dispositivo de ajuste (16), caracterizado por que los pares motores se distribuyen de manera diferente sobre los accionamientos de ajuste durante el desplazamiento del dispositivo de ajuste (16) de tal modo que el motor eléctrico (20) al menos de uno de los al menos dos accionamientos de ajuste (18) se opera a una velocidad de giro distinta que el motor eléctrico (20) al menos de otro de los al menos dos accionamientos de ajuste (18) para tensar los accionamientos de ajuste entre sí.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09003558.

Solicitante: NORDEX ENERGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Langenhorner Chaussee 600 22419 Hamburg ALEMANIA.

Inventor/es: KELLER, HARALD, VOSS,EBERHARD,DR, Wiese-Müller,Lars-Ulrich.

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... > F03D7/02 (teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor)

PDF original: ES-2543060_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para el giro de un componente de una planta de energía eólica

La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para el giro de un componente de una planta de energía eólica mediante el desplazamiento de un dispositivo de ajuste. Los dispositivos de ajuste se utilizan en plantas de energía eólica para el giro de diferentes componentes. Un ejemplo conocido es el dispositivo de ajuste de ángulo de paso de pala, mediante el que se ajusta el ángulo de paso de pala (ángulo de pitch) de las palas de rotor de la planta. En este caso, las palas de rotor se giran alrededor de su eje longitudinal. Tal dispositivo de ajuste de ángulo de paso de pala forma parte normalmente de una llamada regulación de pitch. Otro ejemplo, conocido también, son los dispositivos de ajuste acimutal, mediante los que la sala de máquinas de la planta de energía eólica se gira alrededor del eje longitudinal de la torre. Tales dispositivos de ajuste acimutal forman parte de un llamado sistema acimutal de la planta de energía eólica que tiene la función de orientar óptimamente la sala de máquinas o la góndola de la planta de energía eólica con respecto a la dirección del viento y destorcer cada cierto tiempo los cables (lazo de cables) que discurren entre la torre de la planta y la sala de máquinas. Tales sistemas acimutales son conocidos, por ejemplo, de la publicación Erich Hau, Windkraftanlagen, editorial Springer Verlag, tercera edición, página 309 y siguientes.

Por lo general, los dispositivos de ajuste presentan uno o varios accionamientos de ajuste. En el caso, por ejemplo, de los accionamientos de ajuste acimutal están previstos normalmente un engranaje planetario, un motor, por ejemplo, un motor eléctrico, y un dispositivo de freno, por ejemplo, un freno eléctrico. El piñón de salida del engranaje engrana en el dentado de una unión giratoria acimutal. Los pares de giro y las velocidades de giro se multiplican o se demultiplican en los engranajes mediante dentados. Durante el funcionamiento, los sistemas de ajuste están sometidos a cargas dinámicas cambiantes, en particular derivadas del viento incidente. En este proceso se producen elasticidades en los accionamientos que dan como resultado que los sistemas de ajuste no puedan reaccionar inmediatamente a las cargas exteriores o no puedan aplicar rápidamente un par motor requerido. La elasticidad de los engranajes depende del juego entre dientes de los engranajes dentados individuales. Mientras más engranajes dentados se utilizan para la multiplicación del engranaje y mientras mayor es el respectivo juego entre dientes, mayor es la elasticidad del engranaje. En el caso, por ejemplo, de accionamientos acimutales y en presencia de un tensado hasta el par nominal, la elasticidad puede ser de hasta diez vueltas del árbol rápido de un engranaje planetario de cuatro etapas. Durante el desplazamiento de los dispositivos de ajuste se distribuyen usualmente pares parciales pequeños también sobre la unión giratoria o el dispositivo de freno, en particular las pinzas de freno, que se utiliza para detener el sistema acimutal.

El par motor de los accionamientos de ajuste está diseñado para casos de carga alta, experimentando el dispositivo de ajuste, por ejemplo, un dispositivo de ajuste acimutal, una variación de la velocidad de giro, en particular un frenado o una aceleración, cuando se superan estos casos de carga. Asimismo, al producirse cambios en el estado operativo, específicamente parada después de marcha y marcha después de parada, se han de absorber cargas que pueden reducir el par motor/par de parada común. Estas reducciones del par se pueden deber a diferentes razones:

Si las cargas de viento exigen un cambio entre las cargas de accionamiento y las cargas de frenado, el par motor de los accionamientos de ajuste disminuye, porque los accionamientos se tienen que volver a apretar después de varias vueltas debido a las elasticidades existentes. Además, los accionamientos de ajuste, en particular los accionamientos acimutales pueden presentar una imprecisión de regulación en caso de un control electrónico mediante dispositivos de arranque suave o convertidores de frecuencia a bajas velocidades de giro, en particular durante el arranque, y, por tanto, no pueden reaccionar inmediatamente a cambios de carga. Por último, la generación del par de parada de pinzas de freno de uso convencional, que se realiza por medio de una rampa, puede durar varios segundos. Esto produce una demora en la absorción de carga mediante las pinzas de freno en los accionamientos.

Es conocido mantener un par de parada residual con un dispositivo de freno de los accionamientos de ajuste, por ejemplo, mediante una fuerza de presión de pinzas de freno correspondientes, de modo que los accionamientos se desplazan en contra de una carga básica. Durante el funcionamiento de la planta están presentes casos de carga, en los que el dispositivo de ajuste es accionado o frenado por las cargas del viento. Los pares de las cargas incidentes se distribuyen, por ejemplo, en caso de un dispositivo de ajuste acimutal, sobre los sistemas parciales accionamiento acimutal, unión giratoria y pinzas de freno de un dispositivo de freno. En un sistema acimutal convencional, los casos de carga se Indican en la siguiente tabla. En particular se Indica aquí también el efecto sobre el sistema acimutal con el par de parada residual de las pinzas de freno del dispositivo de freno:

"Caso de carga" del sistema acimutal

Accionamiento

acimutal

Pinzas de freno

Unión giratoria

Efecto sobre el sistema acimutal

arranque con contrapar a partir del viento

accionar

parar

parar

dificultad de puesta en marcha demora de puesta en marcha

El par de parada residual dificulta adicionalmente la puesta en marcha.

marcha con contrapar a partir del viento

accionar

parar

parar

velocidad de desplazamiento reducida

disminución más frecuente de la velocidad de giro nominal El par de parada residual afecta el comportamiento de la velocidad de giro.

parada con contrapar a partir del viento

frenar

parar

parar

El par de parada residual apoya el proceso de parada.

arranque con par motor a partir del viento

accionar

parar

parar

El par de parada residual protege contra la superación de la velocidad de giro nominal.

marcha con par motor a partir del viento

accionar

0

frenar

parar

parar

El par de parada residual protege contra fluctuaciones de velocidad.

parada con par motor a partir del viento

frenar

parar

parar

El par de parada residual apoya el proceso de parada.

Una desventaja de la aplicación de un par de parada residual mediante un dispositivo de freno durante el desplazamiento del dispositivo de ajuste radica en el gran desgaste del freno y, por tanto, en la necesidad de un mantenimiento periódico.

Por el documento US5.035.575A es conocido un sistema acimutal de una planta de energía eólica, en la que durante la parada del dispositivo de ajuste acimutal, dos motores de los accionamientos de ajuste se operan en sentido opuesto con un par de giro igual. De este modo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el giro de un componente de una planta de energía eólica mediante el desplazamiento de un dispositivo de ajuste (16), comprendiendo el dispositivo de ajuste (16) al menos dos accionamientos de ajuste (18), que presentan respectivamente al menos un motor eléctrico (20), para desplazar el dispositivo de ajuste (16), caracterizado por que los pares motores se distribuyen de manera diferente sobre los accionamientos de ajuste durante el desplazamiento del dispositivo de ajuste (16) de tal modo que el motor eléctrico (20) al menos de uno de los al menos dos accionamientos de ajuste (18) se opera a una velocidad de giro distinta que el motor eléctrico (20) al menos de otro de los al menos dos accionamientos de ajuste (18) para tensar los accionamientos de ajuste entre sí.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los motores eléctricos (20), operados a una velocidad de giro diferente, se operan en la misma dirección de giro.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que entre el motor eléctrico (20) operado a otra velocidad de giro y el motor eléctrico (20) del al menos otro accionamiento de ajuste (18) hay una diferencia de velocidad de giro de 20 a 100 revoluciones por minuto (rpm).

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el componente es una sala de máquinas de la planta de energía eólica y por que el dispositivo de ajuste (16) es un dispositivo de ajuste acimutal (16).

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el componente es una pala de rotor de la planta de energía eólica y por que el dispositivo de ajuste (16) es un dispositivo de ajuste de ángulo de paso de pala.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 o de acuerdo con la reivindicación 2 y una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que el dispositivo de ajuste (16) presenta más de dos accionamientos de ajuste (18) con al menos un motor eléctrico (20) respectivamente, operándose los motores eléctricos (20) de más de dos accionamientos de ajuste (18) en la misma dirección de giro durante el desplazamiento del dispositivo de ajuste (16), operándose el motor eléctrico (20) al menos de uno de los más de dos accionamientos de ajuste (18) a una velocidad de giro menor que los motores eléctricos (20) de otro de los más de dos accionamientos de ajuste y operándose los motores eléctricos (20) de los otros accionamientos de ajuste (18) a la misma velocidad de giro.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 o de acuerdo con la reivindicación 2 y una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que en presencia de cargas altas, que actúan en contra del movimiento de desplazamiento del dispositivo de ajuste (16), se aumenta la velocidad de giro del al menos un motor eléctrico (20) operado a una velocidad de giro menor.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que al estar detenido el dispositivo de ajuste (16), los motores eléctricos (20) al menos de dos accionamientos de ajuste (18) se controlan en dirección de giro contraria, pero a una velocidad de giro diferente a cero de tal modo que los accionamientos de ajuste (18) no ejercen en total un par de giro sobre el dispositivo de ajuste (16).

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que motores eléctricos (20) de diferentes accionamientos de ajuste (18) se operan de manera alterna a la otra velocidad de giro.

10. Dispositivo de ajuste para el giro de un componente de una planta de energía eólica mediante el desplazamiento del dispositivo de ajuste (16), con al menos dos accionamientos de ajuste (18), que presentan respectivamente al menos un motor eléctrico (20), para desplazar el dispositivo de ajuste (16), caracterizado por que el dispositivo de ajuste (16) presenta un dispositivo de control (42) configurado para distribuir los pares motores de manera diferente sobre los accionamientos de ajuste para operar el motor eléctrico (20) al menos de uno de los al menos dos accionamientos de ajuste (18) a una velocidad de giro distinta que el motor eléctrico (20) al menos de otro de los al menos dos accionamientos de ajuste (18) durante el desplazamiento del dispositivo de ajuste (16) con el fin de tensar entre sí los accionamientos de ajuste.

11. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de control (42) está configurado para operar los motores eléctricos (20), operados a una velocidad de giro diferente, en la misma dirección de giro.

12. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque el dispositivo de control (42) está configurado para controlar los accionamientos de ajuste de tal modo que entre el motor eléctrico (20) operado a otra velocidad de giro y el motor eléctrico (20) del al menos otro accionamiento de ajuste (18) hay una diferencia de velocidad de giro de 20 a 100 revoluciones por minuto.

13. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que el componente es una sala de máquinas de la planta de energía eólica y por que el dispositivo de ajuste (16) es un dispositivo de ajuste acimutal (16).

14. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que el componente es una pala de rotor de la planta de energía eólica y por que el dispositivo de ajuste (16) es un dispositivo de ajuste de ángulo de paso de pala.

15. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicación 11 o de acuerdo con la reivindicación 11 y una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque el dispositivo de ajuste (16) presenta más de dos accionamientos de ajuste (18) con al menos un motor eléctrico (20) respectivamente, estando configurado el dispositivo de control (42) para operar motores eléctricos (20) de más de dos accionamientos de ajuste (18) en la misma dirección de giro durante el desplazamiento del dispositivo de ajuste (16) y para operar el motor eléctrico (20) de al menos uno de los más de dos accionamientos de ajuste (18) a una velocidad de giro menor que los motores eléctricos (20) de otro de los más de dos accionamientos de ajuste (18), y estando configurado el dispositivo de control (42) para operar los motores eléctricos (20) de los otros accionamientos de ajuste (18) a la misma velocidad de giro.

16. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicación 11 o de acuerdo con la reivindicación 11 y una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por que mediante el dispositivo de control (42) se puede aumentar la velocidad de giro del al menos un motor eléctrico (20), operado a una velocidad de giro menor, en presencia de cargas altas que actúan en contra del movimiento de desplazamiento del dispositivo de ajuste (16).

17. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizado porque el dispositivo de control (42) está configurado para controlar, al estar detenido el dispositivo de ajuste (16), los motores eléctricos (20) al menos de dos accionamientos de ajuste (18) en dirección de giro contraria, pero a una velocidad de giro diferente a cero de tal modo que los accionamientos de ajuste (18) no ejercen en total un par de giro sobre el dispositivo de ajuste (16).

18. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizado por que mediante el dispositivo de control se pueden operar motores eléctricos (20) de diferentes accionamientos de ajuste (18) de manera alterna a la otra velocidad de giro.