Dispositivo para la supervisión del número de revoluciones en una turbina eólica.

Turbina eólica con un dispositivo para la supervisión del número de revoluciones en ésta, en la que la turbina eólica presenta un árbol de rotor

(14), que es impulsado por un rotor y acaba en una unidad de transmisión (16), un árbol de generador (22), que conecta un árbol de salida de la unidad de transmisión (16) con un generador/unidad convertidora (24),

- una primera unidad de adquisición del número de revoluciones (26) para el árbol de rotor (14) y una segunda unidad de adquisición del número de revoluciones (34) para el árbol de generador (22),

- y una unidad de análisis (32) para el número de revoluciones, a la que se aplican las señales medidas (28, 30, 36, 38) de las unidades de adquisición del número de revoluciones (26, 34) y que genera una señal de error para un número de revoluciones excesivo cuando se supera un valor máximo determinado para el número de revoluciones, caracterizada porque cada unidad de adquisición del número de revoluciones (26, 34) presenta al menos dos sensores del número de revoluciones que trabajan, independientemente entre sí, - y porque la unidad de análisis (32) para el número de revoluciones compara los valores medidos (28, 30, 36, 38) en la primera unidad de adquisición del número de revoluciones (26) con los valores medidos de la segunda unidad de adquisición del número de revoluciones (34) teniendo en cuenta una relación de la caja de engranajes y en caso de una desviación de los valores del número de revoluciones de más de un valor umbral predeterminado genera una señal de error para un defecto del árbol.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09001016.

Solicitante: NORDEX ENERGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Langenhorner Chaussee 600 22419 Hamburg ALEMANIA.

Inventor/es: KABATZKE,WOLFGANG.

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)
  • 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-2543818_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo para la supervisión del número de revoluciones en una turbina eólica La presente invención se refiere a una turbina eólica con un dispositivo para la supervisión del número de revoluciones de ésta. Un dispositivo de este tipo también se denomina ocasionalmente monitor del número de revoluciones.

El tren de potencia de una turbina eólica empieza con un rotor que lleva las palas del rotor. El rotor está conectado a un árbol de rotor que está acoplado a una caja de engranajes. El árbol de rotor también se denomina ocasionalmente un árbol lento. El árbol de salida de la caja de engranajes acaba en el generador como árbol de generador y también se denomina árbol rápido. En las turbinas eólicas conocidas, un disco dentado está dispuesto sobre el árbol de rotor, que genera impulsos mediante emisores de impulsos inductivos, cuya frecuencia es proporcional al número de revoluciones del árbol de rotor. Los impulsos se analizan por un módulo electrónico. Los impulsos detectados también se convierten en una señal de corriente mediante un convertidor de frecuenciacorriente (convertidor f-I) y llegan a una unidad de control central de la turbina eólica. En la unidad de control central de la turbina eólica está depositado un número de revoluciones de desconexión. Si los valores del número de revoluciones del árbol de rotor están por encima del número de revoluciones de desconexión depositado, entonces tiene lugar una reducción controlada de la turbina eólica.

Se ha comprobado que es una desventaja en el dispositivo con respecto a la supervisión del número de revoluciones que la supervisión del número de revoluciones no posea una seguridad funcional suficiente, especialmente que no se corresponda con un Nivel de Integridad de la Seguridad, como es necesario para aplicaciones orientadas a la seguridad según IEC 61508.

Por el documento EP 1 832 743 A1 se conoce un procedimiento y un dispositivo para controlar el número de revoluciones del rotor. El procedimiento prevé controlar el momento de giro del árbol de rotor mediante el momento de giro del generador eléctrico con ayuda del ángulo de ajuste de la pala de al menos una pala del rotor y mantener a este respecto esencialmente constante el ángulo de ajuste de la pala. A este respecto, el número de revoluciones del árbol de rotor y el número de revoluciones del árbol de generador se evalúan alternativamente entre ellos.

Por el documento US 2005/0276696 A1 se conoce un procedimiento y un dispositivo para la detección de hielo en una pala del rotor. A este respecto, se evalúan valores del número de revoluciones recogidos para identificar una formación de hielo que comienza sobre la pala del rotor.

La invención se basa en el objetivo de proporcionar una turbina eólica con un dispositivo para la supervisión del número de revoluciones que ofrezca una seguridad funcional suficiente para la aplicación con medios lo más sencillos posibles.

Según la invención, el objetivo se alcanza mediante una turbina eólica con las características de la reivindicación 1. Los objetos de las reivindicaciones dependientes forman configuraciones ventajosas.

La turbina eólica según la invención posee un dispositivo que sirve para la supervisión del número de revoluciones en la turbina eólica. La turbina eólica presenta un árbol de rotor impulsado por un rotor que acaba en una unidad de 45 transmisión. Además, la turbina eólica posee un árbol de generador que conecta el árbol de salida de la unidad de transmisión con un generador/unidad convertidora. El dispositivo para la supervisión del número de revoluciones se caracteriza por una primera unidad de adquisición del número de revoluciones sobre el árbol de rotor y una segunda unidad de adquisición del número de revoluciones sobre el árbol de generador. Cada una de las dos unidades de adquisición del número de revoluciones presenta al menos dos sensores del número de revoluciones que trabajan 50 independientemente entre sí. Adicionalmente está prevista una unidad de análisis para el número de revoluciones a la que se aplican las señales medidas de las unidades de adquisición del número de revoluciones y que genera una señal de error para un número de revoluciones excesivo cuando se supera un valor máximo determinado para el número de revoluciones. La turbina eólica según la invención con su dispositivo para la supervisión del número de revoluciones posee una serie de ventajas. Inicialmente se adquiere el número de revoluciones tanto en el árbol de 55 rotor como también en el árbol de generador, de manera que con una evaluación de los valores del número de revoluciones medidos pueda realizarse una evaluación más precisa y más fiable de los resultados de la medición. A este respecto se entiende que se tiene en cuenta el cambio del número de revoluciones por la relación de multiplicación en la unidad de transmisión, de manera que determinados valores máximos para el número de revoluciones se relacionan o bien con un número de revoluciones del árbol de rotor o bien con un número de

revoluciones del árbol de generador.

La turbina eólica según la invención no solo puede reconocer con su dispositivo un número de revoluciones excesivo en la turbina eólica, sino adicionalmente también errores del árbol como, por ejemplo, rotura del árbol o un 5 determinado error de la caja de engranajes. En la configuración según la invención, la unidad de análisis para el número de revoluciones compara los valores medidos de la primera unidad de adquisición del número de revoluciones con los valores medidos de la segunda unidad de adquisición del número de revoluciones teniendo en cuenta la relación de la caja de engranajes. En caso de una desviación de los valores del número de revoluciones de al menos un valor umbral predeterminado, se genera una señal de error para un defecto del árbol. La señal de error para el defecto del árbol indica que los números de revoluciones medidos del árbol de rotor y el árbol de generador no están en la relación prefijada por la caja de engranajes.

En una configuración preferida, la unidad de análisis está conectada a una cadena de seguridad para un control central de la turbina eólica. La cadena de seguridad de una turbina eólica designa una conexión con la gestión de 15 operación de la turbina eólica, que conduce directamente a la unidad de control eléctrico y a la gestión de operación de la turbina eólica sin más procesamiento de la señal y puede transmitir señales de control relevantes para la seguridad a la gestión de operación. La cadena de seguridad está conectada a una unidad de conmutación del equipo de operación que provoca una desconexión de los equipos de operación relevantes al dispararse la cadena de seguridad y anuncia la desconexión a la comprobación de operación. La gran fiabilidad de la unidad de análisis para el número de revoluciones prevista según la invención permite conectar ésta directamente a la cadena de seguridad sin que otro procesamiento de la señal esté conectado entremedias.

En una configuración preferida se prevé que para estados de operación predeterminados la unidad de análisis no genere una señal de error con respecto a un número de revoluciones excesivo y/o un defecto del árbol. Aunque para los estados de operación predeterminados está previsto que no se generen señales de error, puede realizarse sin embargo una evaluación de los valores del número de revoluciones medidos para utilizar éstos, por ejemplo, para un control en la turbina eólica.

En una configuración preferida, cada unidad de adquisición del número de revoluciones está provista de al menos dos sensores del número de revoluciones. Preferiblemente, cada... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Turbina eólica con un dispositivo para la supervisión del número de revoluciones en ésta, en la que la turbina eólica presenta un árbol de rotor (14) , que es impulsado por un rotor y acaba en una unidad de transmisión (16) , un árbol de generador (22) , que conecta un árbol de salida de la unidad de transmisión (16) con un generador/unidad convertidora (24) , - una primera unidad de adquisición del número de revoluciones (26) para el árbol de rotor (14) y una segunda unidad de adquisición del número de revoluciones (34) para el árbol de generador (22) , 10

- y una unidad de análisis (32) para el número de revoluciones, a la que se aplican las señales medidas (28, 30, 36, 38) de las unidades de adquisición del número de revoluciones (26, 34) y que genera una señal de error para un número de revoluciones excesivo cuando se supera un valor máximo determinado para el número de revoluciones, caracterizada porque cada unidad de adquisición del número de revoluciones (26, 34) presenta al menos dos sensores del número de revoluciones que trabajan, independientemente entre sí, - y porque la unidad de análisis (32) para el número de revoluciones compara los valores medidos (28, 30, 36, 38) en la primera unidad de adquisición del número de revoluciones (26) con los valores medidos de la segunda unidad de adquisición del número de revoluciones (34) teniendo en cuenta una relación de la caja de engranajes y en caso de una desviación de los valores del número de revoluciones de más de un valor umbral predeterminado genera una señal de error para un defecto del árbol.

2. Turbina eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad de análisis está conectada a una cadena de seguridad (44) de un control central (46) y/o unidad de conmutación del equipo de operación (60) de la turbina eólica.

3. Turbina eólica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque para estados de operación predeterminados la unidad de análisis (32) no genera señal de error con respecto a un número de revoluciones excesivo y/o un defecto del árbol.

4. Turbina eólica según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque cada unidad de adquisición del número de revoluciones (26, 34) presenta al menos dos discos transductores.

5. Turbina eólica según la reivindicación 4, caracterizada porque cada sensor del número de revoluciones presenta un disco transductor montado sobre el árbol, cuya rotación se registra óptica, mecánica, 35 eléctrica o magnéticamente.

6. Turbina eólica según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque como disco transductor está previsto un disco dentado, que está recubierto al menos en la región de sus dientes con una protección anticorrosiva.

7. Turbina eólica según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la unidad de análisis (32) para el número de revoluciones transmite un valor real para el número de revoluciones del árbol de generador (14) a un control para el generador y/o para su convertidor.