Sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y procedimiento para su mantenimiento.

Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas, para realizar una tarea de mantenimiento en una góndola de una turbina eólica

, que comprende

un robot de mantenimiento, que comprende además

una unidad de detección, para la identificación de un fallo en un subsistema en la góndola y la generación de información de fallo,

una unidad de procesador, adaptada para recibir información de fallo de la unidad de detección y controlar el robot de mantenimiento para realizar una tarea de mantenimiento,

un brazo de manipulación para realizar la tarea de mantenimiento en el subsistema identificado.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11195653.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 42 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: XIA,QINGHUA, ZHANG,TIELING, LIEW,ADRIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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))

PDF original: ES-2540877_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y procedimiento para su mantenimiento.
Ilustración 2 de Sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y procedimiento para su mantenimiento.
Ilustración 3 de Sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y procedimiento para su mantenimiento.
Ilustración 4 de Sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y procedimiento para su mantenimiento.
Ilustración 5 de Sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y procedimiento para su mantenimiento.
Ilustración 6 de Sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y procedimiento para su mantenimiento.
Sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y procedimiento para su mantenimiento.

Fragmento de la descripción:

Sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y procedimiento para su mantenimiento Campo de la invención La presente invención se refiere a un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas y a un procedimiento para su mantenimiento.

Antecedentes Las turbinas eólicas generalmente están ganando reconocimiento como colaborador estable en el impulso hacia la generación de energía más limpia. Como tal, se están realizando importantes desarrollos y la tecnología de las turbinas eólicas, especialmente en el área de suministro de energía eléctrica, está mejorando constantemente. Por ejemplo, se están desarrollando equipos de acondicionamiento de energía más complicados, tales como disposiciones de semiconductores de potencia intrincados para convertidores de potencia. Típicamente, estos se almacenan en la góndola de la turbina eólica, montados en una torre extendida verticalmente.

El desarrollo de convertidores de potencia compuestos de complejos conmutadores semiconductores de potencia aumenta la posibilidad de un fallo de un componente, que puede conducir a la degradación de la potencia de salida, o en el peor de los casos, a una paralización total de la producción de energía de la turbina eólica. Esto hace que se deban diseñar y realizar planes de mantenimiento adecuados para mantener estable la producción de las turbinas eólicas. En caso de que un componente falle antes que una sesión de mantenimiento programado, esto conduce a que la turbina funcione a niveles reducidos, o nada en absoluto, hasta que llegue el equipo de mantenimiento.

El documento WO 2010/133720 muestra un sistema y un procedimiento de la técnica anterior para realizar el mantenimiento de una góndola de una turbina eólica.

La presente invención tiene por objeto introducir una mejora viable a los esquemas de programación de mantenimiento actuales.

Sumario de la invención Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas, para realizar una tarea de mantenimiento en una góndola de una turbina eólica, que comprende un robot de mantenimiento, que comprende además una unidad de detección, para la identificación de un fallo en un subsistema en la góndola y la generación de información de fallo, una unidad de procesador, adaptada para recibir información de fallo desde la unidad de detección y controlar el robot de mantenimiento para realizar una tarea de mantenimiento, un brazo de manipulación para realizar la tarea de mantenimiento en el subsistema identificado.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para realizar una tarea de mantenimiento en una turbina eólica.

Breve descripción de los dibujos Las realizaciones de la presente invención se explican a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: La figura 1 ilustra una estructura general de una turbina eólica. La figura 2a ilustra un sistema eléctrico de una turbina eólica. La figura 2b ilustra el esquema eléctrico de un convertidor de potencia. La figura 3a ilustra una vista en perspectiva de una góndola de una turbina eólica de una realización. La figura 3b ilustra un robot de mantenimiento de la figura 3a. La figura 4 ilustra una vista parcial del interior de la góndola de la figura 3a.

La figura 5 ilustra un diagrama de bloques de un sistema de mantenimiento de acuerdo con una realización. La figura 6 ilustra un diagrama de flujo que describe un procedimiento para realizar una tarea de mantenimiento de acuerdo con una realización.

Descripción detallada de una realización Ciertos puntos generales se describen ahora en relación con la invención. Como se indicó anteriormente, se proporciona un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas.

La provisión de este robot de mantenimiento en la góndola proporciona tecnología robótica autónoma en la turbina eólica y permite una mayor facilidad de servicio y mantenimiento de las turbinas eólicas, de tal manera que la salud y el estado de la turbina eólica son óptimos en cualquier momento. La capacidad del robot para identificar fallos con una unidad de detección permite la flexibilidad de operación y permite que el robot realice algunas de las funciones de prueba de un operador de mantenimiento.

En resumen, estas capacidades del robot de mantenimiento permiten un funcionamiento autónomo, y reduce la dependencia de la turbina eólica del mantenimiento programado regular y la necesidad de un equipo de mantenimiento. Los robots son muy adecuados para realizar tareas programadas previamente, y proporcionar una eficiencia mejorada de las tareas y un aumento de la productividad.

Para las turbinas eólicas marinas, el coste operativo podría reducirse significativamente si se emplea un robot para trabajar en la góndola de la turbina para realizar algunos de los servicios de monitorización de la condición y de mantenimiento necesarios. De esta manera, el beneficio proviene de la reducción significativa de los tiempos de parada no programada y gastos de viaje, para cerrar el parque eólico. Además, un sistema de mantenimiento de este tipo ahorra transporte, mano de obra y costes de logística para mantenimiento y reparación no programados y programados.

En una realización, la unidad de detección comprende un sensor para probar un componente en la góndola. Proporcionar el robot de mantenimiento con un sensor de trabajo adicional permite que el sistema de mantenimiento funcione de forma autónoma. Además, se utiliza la flexibilidad y maniobrabilidad del robot de mantenimiento para realizar posiblemente pruebas específicas de ubicación con el sensor. En otra realización, el sensor es uno cualquiera de los siguientes: una cámara óptica, una cámara térmica, una sonda térmica, un sensor acústico, y un probador de electrónica digital.

En una realización, se proporciona un sistema de monitorización de estado, dispuesto para recibir señales de al menos un sensor en un subsistema en la góndola, en el que el sistema de monitorización de la condición proporciona una entrada de detección de fallos a la unidad de detección. En el impulso hacia una operación óptima, los sistemas de monitorización de estado son frecuentes en las turbinas eólicas. La vinculación entre el sistema de monitorización de estado y el sistema de mantenimiento permite que el sistema de mantenimiento trabaje en conjunción con el sistema de monitorización de estado, proporcionando de esta manera una cobertura más amplia de componentes de bajo vigilancia.

En otra realización, el sistema de monitorización de estado proporciona una entrada de detección de fallos correspondiente a un nivel predeterminado de degradación del subsistema. Esto permite que el sistema de mantenimiento opere sobre la base de la salud del subsistema, y no sólo cuando se produce un fallo. Dicha acción preventiva reduce los tiempos de parada no deseados e inesperados debido a fallos del subsistema.

En otra realización, la unidad de procesador está acoplada a una red de control de la turbina eólica. Si lo hace, permite que el sistema de mantenimiento esté en comunicación directa con otras funciones de nivel superior en la red de control de la turbina eólica. Esto también permite a los operadores de los sistemas de vigilancia externos de la turbina tener acceso al sistema de mantenimiento.

En una realización, los medios de manipulación comprenden un brazo de robot. En aún otra realización, los medios de manipulación comprenden un brazo de robot accionado hidráulicamente. Tales brazos de robot de accionamiento hidráulico permiten una mayor capacidad de elevación, que se requiere en ciertos casos debido al peso de los componentes.

En una realización, el robot de mantenimiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas, para realizar una tarea de mantenimiento en una góndola de una turbina eólica, que comprende un robot de mantenimiento, que comprende además una unidad de detección, para la identificación de un fallo en un subsistema en la góndola y la generación de información de fallo, una unidad de procesador, adaptada para recibir información de fallo de la unidad de detección y controlar el robot de mantenimiento para realizar una tarea de mantenimiento, un brazo de manipulación para realizar la tarea de mantenimiento en el subsistema identificado.

2. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la unidad de detección comprende un sensor para probar un componente en la góndola, y en el que el sensor es uno cualquiera de los siguientes: una cámara óptica, una cámara térmica, una sonda térmica, un sensor acústico, y un probador electrónico digital.

3. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende además un sistema de monitorización de estado, dispuesto para recibir señales desde al menos un sensor en un subsistema en la góndola, en el que el sistema de monitorización de la condición proporciona una entrada de detección de fallos a la unidad de detección.

4. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el sistema de monitorización de la condición proporciona una entrada de detección de fallos correspondiente a un nivel 20 predeterminado de la degradación del subsistema.

5. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de procesador está acoplada a una red de control de la turbina eólica.

6. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en el que el robot de mantenimiento está montado de forma móvil en un sistema de pista para permitir el 25 acceso al subsistema identificado.

7. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el robot de mantenimiento comprende además una unidad de alineación, para alinear el robot con el subsistema identificado en una posición de mantenimiento correcta.

8. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la unidad de

alineación comprende uno cualquiera de una unidad de visión de máquina, un sistema de triangulación de coordenadas y un sensor inercial para alinear el robot.

9. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, en el que la unidad de alineación realiza una alineación en correspondencia con los puntos de referencia predeterminados almacenados en la unidad de procesador del robot de mantenimiento.

10. Un sistema de mantenimiento de turbinas eólicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el robot de mantenimiento se opera de forma remota.

11. Un procedimiento para realizar una tarea de mantenimiento en una turbina eólica, que comprende identificar un fallo en un subsistema en la góndola con una unidad de detección en un robot de mantenimiento, generar información de fallo basada en el fallo identificado, procesar la información del fallo para generar una tarea de mantenimiento para el robot de mantenimiento, y realizar una tarea de mantenimiento en el subsistema identificado con el robot de mantenimiento.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además proporcionar una entrada de detección de fallos de un sistema de monitorización de estado a la unidad de detección para utilizarse en la identificación de un fallo.

13. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 11 ó 12, que comprende además alinear el robot con el subsistema identificado en una posición de mantenimiento correcta.

14. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la identificación de un fallo se realiza después de una desconexión de la turbina eólica de una red eléctrica.

15. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que la unidad de detección realiza una prueba de post-mantenimiento en el subsistema identificado después de realizar la tarea de mantenimiento.