Turbina eólica con sistema y método de amortiguación de vibraciones.

Turbina eólica (1) conectada a una red de suministro eléctrico, comprendiendo dicha turbina eólica

(1) una góndola (3), y

al menos un transformador (12) para alimentar la potencia generada a la red de suministro eléctrico,

una disposición de suspensión flexible (13) conectada a una estructura con capacidad de carga (10) de la góndola (3) y que suspende dicho transformador (12) por encima de un nivel de suelo de la góndola (3),

caracterizada por que uno o más amortiguadores de movimiento (18) están conectados entre dicho transformador (12) y dicha góndola (3).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2009/000252.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 42 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: PEDERSEN,GUNNAR,KAMP,STORGAARD.

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))

PDF original: ES-2543359_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Turbina eòlica con sistema y método de amortiguación de vibraciones

La presente invención se refiere a una turbina eòlica conectada a una red de suministro eléctrico.

Antecedentes

En las turbinas eólicas se conoce un fenómeno de funcionamiento en el que se introducen vibraciones en las direcciones longitudinal y transversal especialmente por la presión del viento sobre el rotor y la rotación de las palas de rotor.

Las vibraciones introducidas en la turbina eòlica de una magnitud mayor que valores predefinidos pueden suponer un problema en relación con un mayor número de paradas forzadas y de intervalos de mantenimiento para la turbina eòlica así como una posible reducción en la vida útil estimada de la turbina eòlica.

En el pasado se han sugerido diferentes soluciones activas y pasivas para eliminar las vibraciones de las turbinas eólicas por encima de valores predefinidos tales como estrategias de ajuste de paso que reducen la carga de la turbina eòlica o pesados amortiguadores dispuestos en la parte superior de la torre, es decir una reducción en la generación de potencia o un aumento significativo en el peso de la turbina eòlica, respectivamente. El documento EP 1 008 747 A1 es un ejemplo de esto último y da a conocer diversos amortiguadores para amortiguar vibraciones en la torre y la góndola.

Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar una solución de amortiguación de vibraciones para una turbina eòlica sin los problemas mencionados anteriormente.

Una turbina eòlica puede incluir un transformador en la góndola. Por ejemplo, en el documento EP 1 677 007 A1 se da a conocer una disposición de la técnica anterior de un transformador en una góndola de una turbina eòlica.

Breve descripción de la invención

Según la presente invención se proporciona una turbina eòlica conectada a una red de suministro eléctrico, comprendiendo dicha turbina eòlica una góndola, al menos un transformador para alimentar la potencia generada a la red de suministro eléctrico, y una disposición de suspensión flexible conectada a una estructura con capacidad de carga de la góndola y que suspende dicho transformador por encima de un nivel de suelo de la góndola. Uno o más amortiguadores de movimiento están conectados entre dicho transformador y dicha góndola.

La disposición de suspensión permite que el transformador oscile y de este modo se evitan de manera flexible o incluso se contrarrestan las vibraciones de la góndola en lugar de ser una parte rígida de la masa de la góndola que contribuye a las vibraciones. Dado que el transformador es una parte importante del peso total de la góndola, de este modo es posible reducir los demás medios para amortiguar vibraciones en la turbina eòlica tal como los amortiguadores independientes dispuestos en la parte superior de la torre.

Asimismo, dado que el transformador está dispuesto sobre una torre de longitud importante y se elimina su masa vibratoria convencional con la invención, también puede ser posible reducir la resistencia o el uso de material de la torre o de la cimentación ya que se enfrentan a menos vibraciones.

El término "flexible" en relación con la disposición de suspensión ha de entenderse como cualquier forma de suspensión no rígida que permite que el transformador oscile en al menos una dirección en respuesta a vibraciones de la góndola.

En un aspecto de la invención, dicha disposición de suspensión incluye una junta de acoplamiento de cardán, esférico o universal similar en una conexión entre dicha góndola y dicho transformador, que permite que el transformador oscile. De este modo se obtienen realizaciones ventajosas de la disposición de suspensión mediante la integración de la flexibilidad en una disposición independiente con respecto a la estructura de la góndola.

En otro aspecto de la invención, dicha disposición de suspensión incluye una parte central con un primer árbol que conecta la disposición a dicha estructura con capacidad de carga y un segundo árbol orientado en perpendicular conectado a dicho transformador, que permite que el transformador oscile en dos direcciones mediante la funcionalidad de cardán. De este modo se obtiene una realización ventajosa de la disposición de suspensión mediante el uso de partes existentes de la estructura de la góndola para establecer una funcionalidad de cardán.

En un aspecto adicional de la invención, dichos árboles primero y segundo están orientados en una dirección transversal y longitudinal de la góndola. De este modo se permite que el transformador oscile de manera controlada en las mismas direcciones que las vibraciones introducidas por la carga del rotor procedente del viento y la rotación de las palas de rotor.

En un aspecto de la invención, dicha disposición de suspensión está conectada a una estructura con capacidad de carga del sistema de grúa de góndola interno, por ejemplo dos elementos laterales en forma de vigas de acero

longitudinales bajo el techo de la góndola. La suspensión del transformador se simplifica ventajosamente mediante el uso de estructuras existentes de la góndola preparadas para soportar cargas pesadas.

En otro aspecto de la Invención, dicha disposición de suspensión está conectada a una estructura con capacidad de carga interna del techo de la góndola, por ejemplo una estructura de armazón autoportante de la góndola. Las 5 góndolas modernas comprenden algún tipo de estructura de armazón autoportante que garantiza que las paredes y el techo pueden soportar un peso importante más allá de la carga de la presión del viento y similares. Por consiguiente, de nuevo es posible simplificar ventajosamente la suspensión mediante el uso de una estructura existente de la góndola.

Con los uno o más amortiguadores de movimiento de la invención es posible restringir o incluso controlar el 10 movimiento del transformador de manera ventajosa en lugar de usar algún tipo de topes de extremo mecánicos o restricciones en la disposición de suspensión.

En un aspecto de la invención, dichos uno o más amortiguadores de movimiento son dos o cuatro amortiguadores de impactos conectados a regiones de esquina del transformador, por ejemplo en el pie del transformador y a las correspondientes paredes de la góndola. Mediante la conexión a todas las esquinas del transformador o a las 15 esquinas opuestas es más fácil restringir o controlar los movimientos y especialmente evitar la transferencia de cargas desequilibradas a los amortiguadores de movimiento.

En un aspecto de la invención, dichos uno o más amortiguadores de movimiento son cilindros hidráulicos. Las soluciones con amortiguadores hidráulicos son ventajosas en situaciones de alto rendimiento y habitualmente en la góndola están presentes otros sistemas hidráulicos que pueden simplificar la implementación de sistemas de control 20 activo.

En un aspecto de la invención, dichos uno o más amortiguadores de movimiento pueden controlarse y/o bloquearse con medios de control con respecto a valores límite predefinidos de movimiento del transformador y/u oscilaciones o cargas de la turbina eòlica. Al establecer un sistema de control activo es posible aprovechar el peso del transformador en la amortiguación de vibraciones o cargas en la turbina eòlica.

25 La presente invención también proporciona un método para reducir las vibraciones en una góndola y una torre de una turbina eòlica conectada a una red de suministro eléctrico, comprendiendo dicha turbina eòlica al menos un transformador que puede alimentar la potencia generada a dicha red de suministro eléctrico, caracterizado porque dicho al menos un transformador se suspende por encima de un nivel de suelo en dicha... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Turbina eólica (1) conectada a una red de suministro eléctrico, comprendiendo dicha turbina eólica (1) una góndola (3), y

al menos un transformador (12) para alimentar la potencia generada a la red de suministro eléctrico,

una disposición de suspensión flexible (13) conectada a una estructura con capacidad de carga (10) de la góndola (3) y que suspende dicho transformador (12) por encima de un nivel de suelo de la góndola (3),

caracterizada por que uno o más amortiguadores de movimiento (18) están conectados entre dicho transformador (12) y dicha góndola (3).

2. Turbina eólica (1) según la reivindicación 1, en la que dicha disposición de suspensión (13) incluye una junta de acoplamiento de cardán, esférico o universal similar en una conexión entre dicha góndola (3) y dicho transformador (12) que permite que el transformador (12) oscile.

3. Turbina eólica (1) según la reivindicación 1, en la que dicha disposición de suspensión (13) incluye una parte central (14) con un primer árbol (15) que conecta la disposición a dicha estructura con capacidad de carga (10) y un segundo árbol (16) orientado en perpendicular conectado a dicho transformador (12) que permite que el transformador (12) oscile en dos direcciones mediante la funcionalidad de cardán.

4. Turbina eólica (1) según la reivindicación 3, en la que dichos árboles primero y segundo (15, 16) están orientados en una dirección transversal y longitudinal de la góndola (3).

5. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en la que dicha disposición de suspensión (13) está conectada a una estructura con capacidad de carga (10) del sistema de grúa de góndola interno, por ejemplo dos elementos laterales en forma de vigas de acero longitudinales bajo el techo de la góndola.

6. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en la que dicha disposición de suspensión (13) está conectada a una estructura con capacidad de carga interna (10) del techo de la góndola, por ejemplo una estructura de armazón autoportante de la góndola.

7. Turbina eólica (1) según la reivindicación 1, en la que dichos uno o más amortiguadores de movimiento (18) son dos o cuatro amortiguadores de impactos conectados a regiones de esquina del transformador (12), por ejemplo en el pie del transformador (12) y a las correspondientes paredes de la góndola.

8. Turbina eólica (1) según la reivindicación 1 ó 7, en la que dichos uno o más amortiguadores de movimiento (18) son cilindros hidráulicos.

9. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1, 7 u 8, en la que dichos uno o más amortiguadores de movimiento (18) pueden controlarse y/o bloquearse con medios de control (19) con respecto a valores límite predefinidos de movimiento del transformador y/o de oscilaciones de la turbina eólica.

10. Método para reducir vibraciones en una góndola (3) y una torre (2) de una turbina eólica (1) conectada a una red de suministro eléctrico, comprendiendo dicha turbina eólica (1) al menos un transformador (12) que puede alimentar la potencia generada a dicha red de suministro eléctrico, caracterizado por que dicho al menos un transformador (12) se suspende por encima de un nivel de suelo en dicha góndola (3) de dicha turbina eólica (1) por medio de una disposición de suspensión flexible (13) conectada a una estructura con capacidad de carga (10) de dicha góndola (3).