Turbina eólica con sistema de variación de paso de pala hidráulico.

Turbina eólica (1) que tiene un rotor (4) con al menos dos palas (5), un sistema de variación de paso de pala para controlar el ángulo de paso de dichas palas durante un funcionamiento normal y un sistema de puesta en bandera de emergencia configurado para desconectar el funcionamiento normal y variar automáticamente el paso de dichas palas

(5) a sus posiciones de bandera durante un funcionamiento en bandera de emergencia,

comprendiendo el sistema de variación de paso de pala para cada una de dichas palas un accionamiento de variación de paso de pala hidráulico (8) que comprende uno o más actuadores hidráulicos (16) y una bomba hidráulica (14) para proporcionar líquido a presión a dichos actuadores hidráulicos (16) durante un funcionamiento normal,

comprendiendo el sistema de puesta en bandera de emergencia una circuitería piloto (17) para iniciar el funcionamiento en bandera de emergencia y dos o más acumuladores hidráulicos (27a, 27b, 27c, 27d) que están dedicados exclusivamente a la provisión de presión hidráulica para el funcionamiento del accionamiento de variación de paso de pala hidráulico (8) para llevar dichas palas (5) a sus posiciones de bandera durante el funcionamiento en bandera de emergencia,

en la que dichos acumuladores hidráulicos (27a, 27b, 27c, 27d) están dispuestos en grupos de uno o más acumuladores (27a, 27b, 27c, 27d),

caracterizada por que

cada grupo está conectado al sistema de variación de paso de pala y a la circuitería piloto (17) del mismo a través de un conjunto común de válvulas (28a, 29a; 28b, 29b), permitiendo cada conjunto común de válvulas someter a presión el respectivo grupo conectado durante el funcionamiento normal del sistema de variación de paso de pala por la bomba hidráulica (14) y permitiendo que el líquido abandone el respectivo grupo conectado durante el funcionamiento en bandera de emergencia.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11190483.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Inventor/es: ANDERSEN,JESPER LYKKEGAARD, MADSEN,JENS BAY.

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)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales;... > F03D9/02 (almacenando el aparato energía)

PDF original: ES-2537178_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Turbina eólica con sistema de variación de paso de pala hidráulico Campo de la invención La presente invención se refiere a una turbina eólica con un sistema de variación de paso de pala hidráulico.

Antecedentes de la invención La mayoría de las turbinas eólicas conocidas en la técnica comprenden una torre de turbina eólica y una góndola de turbina eólica colocada encima de la torre. Un rotor de turbina eólica con tres palas de turbina eólica montadas sobre un buje está conectado a la góndola a través de un árbol de baja velocidad.

Además, la mayoría de las turbinas eólicas modernas controlan la carga sobre el rotor variando el paso de las palas para que oponga resistencia o no al viento que llega. Se varía el paso de las palas para optimizar la salida de potencia o para proteger la turbina eólica frente a sobrecargas perjudiciales.

Para realizar la variación de paso, cada pala está dotada de un sistema de variación de paso de pala que comprende un cojinete de variación de paso entre el buje y la pala, y algún tipo de motor o actuador para proporcionar la fuerza para variar el paso de la pala y mantenerla en una posición dada. Tales sistemas de variación de paso de pala comprenden muy a menudo accionamientos de pala hidráulicos.

Cuando una turbina eólica está parada, por ejemplo en caso de fallo, preferiblemente debe variarse el paso de cada una de las palas a su posición de bandera, es decir la posición en la que la pala está paralela al viento, con el fin de reducir la resistencia aerodinámica producida por las palas.

Sin embargo, en el caso de algunos tipos de fallo, la presión hidráulica de los accionamientos de pala podría reducirse o incluso perderse por completo y los sistemas de control también pueden tener un funcionamiento defectuoso. Por tanto, se conoce comúnmente usar algún tipo de sistema de puesta en bandera de emergencia, que desconecte el funcionamiento regular y varíe automáticamente el paso de las palas a sus posiciones de bandera, siempre que disminuya una presión piloto de los sistemas de variación de paso de pala hidráulicos. La variación del paso de las palas realizada por parte de tales sistemas de emergencia está producida normalmente por presiones hidráulicas, que se han acumulado en acumuladores hidráulicos durante el funcionamiento normal del sistema de variación de paso de pala.

El documento US 6 604 907 B1 muestra un sistema de ajuste de pala individual para turbinas eólicas que comprende dos unidades de accionamiento que están unidas a al menos un balancín móvil, en el que cada unidad de accionamiento produce una extensión lineal. Un cilindro de regulación ajusta una pala sólo en el intervalo angular necesario para la regulación de potencia o velocidad, mientras que un cilindro de desconexión mueve el cilindro de regulación por medio de un mecanismo de ajuste hasta la posición de regulación o desconexión. Unos sistemas de almacenamiento independientes están asociados con los cilindros de desconexión y regulación de manera que el suministro de presión de los cilindros de regulación y desconexión puede desconectarse por separado.

Los documentos GB 2 071 781 A y US 4 352 634 A muestran un sistema de control de paso de pala de turbina eólica que incluye actuadores hidráulicos a los que se suministra fluido hidráulico procedente de fuentes independientes de los mismos para un posicionamiento en bandera y un ajuste de paso de pala normal.

El documento WO 2008/006020 A muestra sistemas, métodos y aparatos convencionales para un controlador de turbina eólica muy conocido en la técnica.

Es un objeto de la presente invención mejorar sistemas de puesta en bandera de emergencia de sistemas de variación de paso hidráulicos conocidos en la técnica, especialmente con respecto al uso de acumuladores hidráulicos en tales sistemas.

Breve descripción de la invención El objeto descrito anteriormente se soluciona mediante una turbina eólica según la reivindicación independiente 1. Las reivindicaciones dependientes adicionales 2 a 6 definen más realizaciones ventajosas de la turbina eólica según la reivindicación 1.

La presente invención se refiere a una turbina eólica que tiene un rotor con al menos dos palas y un sistema de variación de paso de pala para controlar el ángulo de paso de dichas palas, comprendiendo el sistema de variación de paso de pala para cada una de dichas palas un accionamiento de variación de paso de pala hidráulico que comprende uno o más actuadores hidráulicos y dos o más acumuladores hidráulicos que están dedicados exclusivamente a la provisión de presión hidráulica para el funcionamiento del accionamiento de variación de paso de pala hidráulico para esa pala. Usar múltiples acumuladores para cada pala proporciona una redundancia en el sistema para cada pala, lo que aumenta la seguridad del sistema ya que la redundancia reduce significativamente el riesgo de un funcionamiento defectuoso debido al funcionamiento defectuoso en otros sistemas en relación con

otras palas. Este caso se da particularmente cuando los acumuladores están acoplados en paralelo en cuando a que en esta configuración es posible aislar un acumulador con un funcionamiento defectuoso mientras aún funcionan los restantes.

Además, el uso de más de un acumulador para el sistema de variación de paso de pala de una pala hace posible usar acumuladores disponibles comercialmente de un tamaño más pequeño que encajan más fácilmente en el buje o la góndola y se sustituyen más fácilmente en caso de funcionamiento defectuoso. Ha de observarse que los acumuladores pueden usarse para proporcionar presión hidráulica para un funcionamiento de emergencia así como para un funcionamiento regular del accionamiento de variación de paso de pala.

En una realización de la invención, dichos acumuladores están sometidos a presión durante el funcionamiento normal del sistema de variación de paso de pala.

Usar la presión hidráulica en funcionamiento normal para someter a presión los acumuladores es un modo sencillo y fiable de asegurar que los acumuladores están listos para usarse, cuando sea necesario.

En una realización adicional de la invención, dichos acumuladores están conectados al/a los orificio (s) de presión (P) de una o más válvulas usadas para controlar el movimiento de dichos uno o más actuadores hidráulicos del sistema de variación de paso de pala durante el funcionamiento regular de la turbina eólica.

Conectar los acumuladores al/a los orificio (s) de presión de una o más válvulas usadas para el funcionamiento regular del sistema de variación de paso de pala permite usar los acumuladores de manera dinámica para dar soporte a la bomba, que suministra la presión al sistema hidráulico. Como resultado de ello, el sistema puede accionarse mediante una bomba más pequeña de lo necesario de otro modo.

En una realización de la invención, dichos acumuladores están dispuestos para proporcionar la presión hidráulica necesaria para un sistema de puesta en bandera de emergencia para una pala para girar la pala hasta su posición de bandera, estando conectados los acumuladores a dichos uno o más actuadores hidráulicos del sistema de variación de paso de pala a través de un conjunto separado de válvulas.

El uso de acumuladores dedicados a una pala específica reduce significativamente el riesgo de que un funcionamiento defectuoso en el sistema de variación de paso para una pala dada provoque un funcionamiento defectuoso en el sistema de variación de paso también para otra pala.

En una realización de la invención, cada uno de dichos acumuladores está conectado a dichos uno o más actuadores hidráulicos del sistema de variación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Turbina eólica (1) que tiene un rotor (4) con al menos dos palas (5) , un sistema de variación de paso de pala para controlar el ángulo de paso de dichas palas durante un funcionamiento normal y un sistema de puesta en bandera de emergencia configurado para desconectar el funcionamiento normal y variar automáticamente el paso de dichas palas (5) a sus posiciones de bandera durante un funcionamiento en bandera de emergencia, comprendiendo el sistema de variación de paso de pala para cada una de dichas palas un accionamiento de variación de paso de pala hidráulico (8) que comprende uno o más actuadores hidráulicos (16) y una bomba hidráulica (14) para proporcionar líquido a presión a dichos actuadores hidráulicos (16) durante un funcionamiento normal, comprendiendo el sistema de puesta en bandera de emergencia una circuitería piloto (17) para iniciar el funcionamiento en bandera de emergencia y dos o más acumuladores hidráulicos (27a, 27b, 27c, 27d) que están dedicados exclusivamente a la provisión de presión hidráulica para el funcionamiento del accionamiento de variación de paso de pala hidráulico (8) para llevar dichas palas (5) a sus posiciones de bandera durante el funcionamiento en bandera de emergencia, en la que dichos acumuladores hidráulicos (27a, 27b, 27c, 27d) están dispuestos en grupos de uno o más acumuladores (27a, 27b, 27c, 27d) , caracterizada por que cada grupo está conectado al sistema de variación de paso de pala y a la circuitería piloto (17) del mismo a través de un conjunto común de válvulas (28a, 29a; 28b, 29b) , permitiendo cada conjunto común de válvulas someter a presión el respectivo grupo conectado durante el funcionamiento normal del sistema de variación de paso de pala por la bomba hidráulica (14) y permitiendo que el líquido abandone el respectivo grupo conectado durante el funcionamiento en bandera de emergencia.

2. Turbina eólica según la reivindicación 1, en la que dichos dos o más acumuladores hidráulicos están 25 acoplados en paralelo.

3. Turbina eólica según la reivindicación 1 ó 2, en la que dichos acumuladores están conectados al/a los orificio (s) de presión (P) de una o más válvulas (21) usadas para controlar el movimiento de dichos uno o más actuadores hidráulicos (16) del sistema de variación de paso de pala durante el funcionamiento regular de la turbina eólica.

4. Turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos acumuladores están dispuestos para proporcionar la presión hidráulica necesaria para que un sistema de puesta en bandera de emergencia para una pala gire la pala hasta su posición de bandera, estando conectados los acumuladores a dichos uno o más actuadores hidráulicos (16) del sistema de variación de paso de pala a través de un conjunto separado de válvulas.

5. Turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además uno o más acumuladores adicionales comunes a los sistemas de variación de paso hidráulicos de más de una pala de la turbina eólica, estando dispuestos dichos uno o más acumuladores adicionales para funcionar como reservas para los acumuladores dedicados para una o más de las palas en caso de fallo de los mismos.

6. Turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos dos o más actuadores 40 hidráulicos (16) están acoplados en paralelo.