Método y sistema de realización de una prueba funcional de al menos un subelemento integrado de una turbina eólica.

Método de realización de una prueba funcional de al menos un subelemento integrado de una turbina eólica

(WT),

controlándose dicha turbina eólica por un algoritmo de control de un controlador de turbina eólica (WTC), comprendiendo dicho método las etapas de

- ejecutar un patrón de eventos predefinido (PEP) activando al menos un subelemento de la turbina eólica,

- obtener datos de medición (MD) basándose en mediciones de al menos un subelemento (SE) según dicho patrón de eventos predefinido,

- relacionar dichos datos de medición con datos de referencia predefinidos (NRD) y establecer un resultado de prueba que indica el estado de dicho subelemento basándose en el mismo,

en el que dicho patrón de eventos predefinido (PEP) se ejecuta por un algoritmo de prueba que anula el algoritmo de control del controlador de turbina eólica al menos en parte.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2007/000551.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 42 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: ELISIUSSEN,SØREN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D1/00 (Motores de viento con el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/00))
  • 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)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D7/00 (Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p.ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p.ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00))

PDF original: ES-2542305_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

detallada

La figura 1 ¡lustra una turbina eòlica 1 moderna. La turbina eòlica 1 comprende una torre 2 colocada sobre una cimentación. Una góndola de turbina eòlica 3 con un mecanismo de ajuste de guiñada está colocada encima de la torre 2.

Un árbol de baja velocidad se extiende hacia fuera de la parte delantera de la góndola y se conecta con un rotor de turbina eòlica a través de un buje de turbina eòlica 4. El rotor de turbina eòlica comprende al menos una pala de rotor, por ejemplo tres palas de rotor 5 tal como se ilustra.

La figura 2 ¡lustra una sección transversal simplificada de una góndola 3, vista desde un lateral.

Existen góndolas 3 en una multitud de variaciones y configuraciones pero en la mayoría de los casos el tren de accionamiento 14 en la góndola 3 casi siempre comprende uno o más de los siguientes componentes: una transmisión 6, un acoplamiento (no mostrado), algún tipo de sistema de frenado 7 y un generador 8. Una góndola 3 de una turbina eòlica 1 moderna también puede incluir un convertidor 9, un inversor (no mostrado) y equipos periféricos adicionales tales como equipos de manipulación de potencia adicionales, sistemas de control, sistemas hidráulicos, sistemas de refrigeración y más.

El peso de la góndola 3 completa incluyendo los componentes de la góndola 6, 7, 8, 9 lo soporta una estructura portante 10. Los componentes 6, 7, 8, 9 se colocan habitualmente sobre y/o conectados a esta estructura portante 10 común. En esta realización simplificada, la estructura portante 10 se extiende únicamente a lo largo del fondo de la góndola 3, por ejemplo en forma de un armazón de base al que se conectan algunos o todos los componentes 6,

7, 8, 9.

Una turbina eòlica típica puede comprender además varios sensores o medidores, por ejemplo un sensor de vibración 21, un termómetro para el aceite de la transmisión 22 y un termómetro para el generador 23. Cabe destacar que en una turbina eòlica típica están incluidos muchos otros sensores y medidores para medir las condiciones de las turbinas eólicas.

Según la presente invención, todos los componentes descritos en esta figura constituyen ejemplos de subelementos de una turbina eòlica.

La figura 3 ¡lustra una realización de una configuración según la presente invención.

Cabe destacar que la configuración de esta figura constituye únicamente un ejemplo no limitativo de una posible configuración según la invención.

La figura comprende una unidad de prueba TU que comprende lógica de prueba TL, una turbina eòlica WT, un

módulo de entrada/sallda IO, un controlador de turbina eòlica WTC, una Interfaz de comunicación Cl, una red de comunicación de datos DCN, una red de comunicación de datos pública PDCN y resultados de prueba TR.

La turbina eòlica puede tener un controlador de turbina eòlica WTC que puede estar ubicado dentro o fuera de la turbina eòlica WT. Este controlador de turbina eòlica WTC se refiere al mecanismo de control de la turbina eòlica WT. Una turbina eòlica puede comprender además uno o más módulos de entrada/sallda IO disponibles para servir de Interfaz para la comunicación. El módulo de entrada/sallda puede estar conectado directamente a los subelementos de la turbina eòlica que van a someterse a prueba. Además, la turbina eòlica puede comprender una o varias Interfaces de comunicación Cl, que normalmente se usan con fines de monltorlzaclón y control. Una Interfaz de comunicación Cl puede ser, por ejemplo, una Interfaz web para comunicación a través del protocolo HTTP (protocolo de transferencia de hlpertexto), otra puede comunicarse a través de OPC (OLE (Incrustación y enlazado de objetos) para control de procesos) u otra puede comunicar datos descritos en un protocolo propiedad del fabricante.

La unidad de prueba TU puede ser un ordenador personal, ordenador portátil, servidor o cualquier otro dispositivo que comprenda cualquier tipo de lógica digital, por ejemplo una CPU (unidad central de procesamiento) o DSP (procesador de señal digital). La unidad de prueba puede acoplarse a la turbina eòlica a través de una red de comunicación de datos DCN. Esta red puede constituir, por ejemplo, cualquier red de comunicación por cable o Inalámbrica que comunica datos, por ejemplo LAN (red de área local), cableado serle o paralelo, Inalámbrica o una conexión a través de una red de comunicación de datos pública PDCN, por ejemplo Internet. De este modo, la unidad de prueba TU puede conectarse a la turbina eòlica tanto de manera local como, además y preferiblemente, de manera remota. La unidad de prueba puede conectarse al controlador de turbina eòlica WTC o directamente al módulo de entrada/sallda IO de la turbina eòlica. La conexión puede pasar por una de las Interfaces de comunicación Cl de la turbina eòlica. La lógica de prueba de la unidad TU ejecuta los algoritmos de prueba que van desarrollarse al menos en parte o en cooperación con la lógica del controlador de turbina eòlica.

Alternativamente, la unidad de prueba TU puede conectarse a una unidad de control central de un grupo de turbinas eóllcas, por ejemplo en una red SCADA.

Alternativamente, la unidad de prueba TU puede estar constituida por un controlador de turbina eòlica de una turbina eòlica. Esto significa que el controlador de turbina eòlica WTC puede cambiar entre ejecutar un algoritmo de control en funcionamiento normal y un algoritmo de prueba en funcionamiento de prueba según una realización de la Invención. Por tanto, el algoritmo de prueba anula el algoritmo de control cuando se realiza una prueba.

La unidad de prueba TU, cuando está conectada a una turbina eòlica, puede comprender lógica de control de prueba que hace que la turbina eòlica WT realice una o varias pruebas basándose en la ejecución de secuencias de comandos que comprenden algoritmos de prueba. En una prueba, las secuencias de comandos ejecutan un patrón de eventos predefinido que comprende ejecutar varios eventos en la turbina eòlica alterando el subelemento que va a someterse a prueba, pero que también puede alterar otros subelementos. Alterar un subelemento puede significar, por ejemplo, arrancar un motor o abrir una válvula. Una prueba puede comprender además una o varias mediciones de uno o varios subelementos para obtener datos de medición MD, por ejemplo la lectura de un termómetro, un amperímetro, un medidor de presión, etc. Tras realizar las mediciones, se correlacionan los datos de medición (MD) y datos de referencia (NRD) para determinar si el subelemento está funcionando de manera óptima sin errores, si el subelemento es defectuoso o si el subelemento está funcionando, pero fuera del rango normal, es decir que tal vez pase a ser defectuoso pronto. Estos datos pueden escribirse en un resultado de prueba TR. Los datos de referencia NRD son datos obtenidos basándose en mediciones promedio realizadas en turbinas eólicas sin fallos.

El resultado de prueba TR indicará por tanto el estado del subelemento sometido a prueba.

En las siguientes figuras se ¡lustran dos ejemplos específicos de puesta en práctica de las realizaciones de la presente invención. Cabe destacar que estos ejemplos constituyen meramente ejemplos no limitativos de posibles modos de poner en práctica la invención.

La figura 4 ilustra una vista global simplificada de un sistema de control del paso de una turbina eòlica. La figura ilustra una bomba de presión PP, un sensor de presión PS y tres cilindros de ajuste de paso PC1, PC2, PC3. Los cilindros de ajuste de paso PC1, PC2, PC3 mueven pistones R para ajustar el paso de una pala de la turbina eòlica.

La figura 5 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo simplificado para realizar una prueba funcional de un cilindro... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Método de realización de una prueba funcional de al menos un subelemento Integrado de una turbina eòlica (WT),

controlándose dicha turbina eòlica por un algoritmo de control de un controlador de turbina eòlica (WTC), comprendiendo dicho método las etapas de

- ejecutar un patrón de eventos predefinido (PEP) activando al menos un subelemento de la turbina eòlica,

- obtener datos de medición (MD) basándose en mediciones de al menos un subelemento (SE) según dicho patrón de eventos predefinido,

- relacionar dichos datos de medición con datos de referencia predefinidos (NRD) y establecer un resultado de prueba que indica el estado de dicho subelemento basándose en el mismo,

en el que dicho patrón de eventos predefinido (PEP) se ejecuta por un algoritmo de prueba que anula el algoritmo de control del controlador de turbina eòlica al menos en parte.

Método de realización de una prueba funcional según la reivindicación 1, en el que dicha activación de al menos un subelemento de la turbina eòlica implica la activación de un elemento de activación de la turbina

eòlica.

Método de realización de una prueba funcional según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha prueba funcional se realiza a distancia con respecto a la turbina eòlica.

Método de realización de una prueba funcional según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que dicha ejecución de un patrón de eventos predefinido comprende la ejecución de un número predefinido de eventos en un orden predefinido.

Método de realización de una prueba funcional según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que dicho patrón de eventos predefinido se salta la lógica de control interno relacionada con la turbina eòlica.

Método de realización de una prueba funcional según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende además anular la lógica de funcionamiento de dicha turbina eòlica al menos en parte.

Método de realización de una prueba funcional según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que dicha ejecución de un patrón de eventos predefinido y dicha obtención de datos de medición se realizan simultáneamente.

Método de realización de una prueba funcional según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que dicha turbina eòlica en funcionamiento normal se controla por un algoritmo de control y durante el funcionamiento de prueba funcional dicha turbina eòlica se controla al menos en parte por un algoritmo de prueba según dicho patrón de eventos predefinido.

Método de realización de una prueba funcional según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que al menos un elemento de activación de dicha turbina eòlica, por ejemplo un actuador, se controla por un algoritmo de prueba.

Sistema para realizar una prueba funcional de al menos un subelemento integrado en una turbina eòlica

(WT),

controlándose dicha turbina eòlica por un algoritmo de control de un controlador de turbina eòlica (WTC), comprendiendo dicho sistema

al menos una turbina eòlica (WT) que comprende al menos un elemento de activación (AE),

una unidad de prueba (TU) conectada a dicha turbina eòlica a través de una red de comunicación de datos

(DCN),

al menos un elemento de activación incluido en dicha turbina eòlica, en el que el elemento de activación se controla por el algoritmo de control del controlador de turbina eòlica y en el que el elemento de activación se controla por un algoritmo de prueba durante una prueba funcional.

Sistema para realizar una prueba funcional según la reivindicación 10, en el que el algoritmo de control se anula al menos en parte por dicho algoritmo de prueba mientras se realiza dicha prueba funcional.

Sistema para realizar una prueba funcional según la reivindicación 10 u 11, en el que al menos un elemento

14.

15.

de activación, elemento de medición o elemento de prueba en cuestión no está en funcionamiento normal mientras se realiza dicha prueba funcional.

Sistema para realizar una prueba funcional según cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en el que dicha prueba funcional se realiza por una unidad de prueba, y dicha unidad de prueba está ubicada a una distancia alejada de la turbina eòlica.

Sistema para realizar una prueba funcional según cualquiera de las reivindicaciones 10-13, en el que dicho subelemento Integrado comprende un actuador o una parte de la estructura de la turbina eòlica.

Método de establecimiento de un patrón de eventos predefinido (PEP) según una prueba funcional de al menos un subelemento integrado (SE) de una turbina eòlica (WT),

comprendiendo dicho método las etapas de

- seleccionar al menos un elemento de prueba (TE) para someter a prueba,

- seleccionar al menos un elemento de activación (AE),

- seleccionar al menos un elemento de medición (ME),

- seleccionar datos de referencia (NRD),

- establecer un patrón de eventos que comprende una definición de secuencia específica de cómo activar dicho al menos un elemento de activación, cómo obtener datos de medición según mediciones de al menos un elemento de medición, y cómo correlacionar dichos datos de medición y dichos datos de referencia para establecer un resultado de prueba.