DISPOSITIVO DE CONTROL ELECTROHIDRÁULICO REGENERATIVO PARA EL AJUSTE DE LAS PALAS DEL ROTOR DE UNA CENTRAL ELÉCTRICA EÓLICA.

Dispositivo de control electrohidráulico regenerativo (S) para el ajuste de las palas del rotor de una central eléctrica eólica (W),

con un cilindro hidráulico (8) doblemente solicitable que contiene un pistón diferencial (21, 22), cuyas cámaras (19, 20) situadas en el lado del pistón y en el lado del vástago del pistón se pueden, en el modo de funcionamiento regenerativo, o bien solicitar por presión, o bien bloquear o bien descargar de presión hacia un depósito (13) conjuntamente a través de una combinación de válvulas magnéticas (9) desde un aprovisionamiento de presión (12, 10) común, en donde la combinación de válvulas presenta al menos en el recorrido de flujo (16) hacia la cámara (19) situada en el lado del pistón al menos una válvula de asiento proporcional distribuidora 2/2 (V2) y el abastecimiento de presión corriente arriba de una válvula de retención (R) una toma de bomba prevista en una interfaz de realización del giro (14) entre el rotor (5) que contiene el dispositivo de control (S) y una góndola giratoria de torre (2) que soporta al rotor, y corriente abajo de la válvula de retención (R) al menos un acumulador de presión (15), caracterizado porque la combinación de válvulas (9) para el ajuste de las palas sólo comprende dos válvulas de asiento proporcional distribuidoras 2/2 (V1, V2) funcionalmente independientes, cada una con posición de cierre libre de pérdidas, de las cuales una está dispuesta en el recorrido de salida (24) desde la cámara (19) situada en el lado del pistón hacia el depósito (13) y la otra en el recorrido de entrada (16) desde la toma de bomba hacia la cámara (19) situada en el lado del pistón y corriente abajo de una ramificación (18) una conducción regenerativa (25) conducida directamente hacia la cámara (20) situada en el lado del vástago del pistón que evita a la otra válvula de asiento proporcional distribuidora 2/2 (V2).

Dispositivo de control electrohidráulico regenerativo para el ajuste de las palas del rotor de una central eléctrica eólica.

La invención se refiere a un dispositivo de control electrohidráulico regenerativo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Para el ajuste de las palas del rotor de centrales eléctricas eólicas, aplican unos requisitos exigentes en lo que respecta a la funcionalidad y a la fiabilidad operacional. Un ajuste de las palas del rotor se realiza en un circuito de regulación bajo la consideración de diferentes parámetros para, por ejemplo, mantener constante la velocidad del rotor. Las palas del rotor se exponen, para ello, en mayor o menor medida, al viento y se orientan sustrayéndose totalmente al viento en caso de una situación de desconexión de emergencia. El dispositivo de control para cada pala del rotor está dispuesto en el rotor y conectado por medios hidráulicos y eléctricos con otros componentes de control a través de una interfaz de realización del giro, la mayoría de los cuales se encuentran en la góndola giratoria de torre que soporta al rotor. Durante la regulación y en caso de daño en la transmisión hidráulica, el mando debe funcionar de forma autárquica para al menos situar la pala del rotor fuera del viento. El control debe ajustar las palas del rotor sensibles y costosas sin desaceleraciones o aceleraciones drásticas, ser insensible a la suciedad y tener una respuesta muy sensible.

En un dispositivo de control electrohidráulico no regenerativo empleado en la práctica con anterioridad, está prevista una válvula de compuerta proporcional distribuidora 4/3, que no sólo trabaja con pérdidas por su propio funcionamiento, sino que también es extraordinariamente cara. Puesto que, tanto la cámara situada en el lado del pistón, como la situada en el lado del vástago del pistón, se solicitan y descargan por separado, son necesarias grandes secciones de paso y era necesario desplazar grandes cantidades de flujo, de tal forma que se utilizaba un acumulador de presión de un volumen extraordinariamente grande y caro con gran demanda de espacio constructivo.

En una solución (fig. 5) más reciente, también conocida de la práctica, se aplica el principio regenerativo, conocido desde hace tiempo, para poder realizar un ajuste de las palas y situarlas fuera del viento con una menor cantidad de medio de presión. Esto significa que el cilindro hidráulico está equipado con un pistón diferencial que, en la cámara situada en el lado del vástago del pistón, presenta una menor superficie de solicitación que en la cámara situada en el lado del pistón. Al solicitar por presión la cámara situada en el lado del pistón, el medio a presión expulsado de la cámara situada en el lado del vástago del pistón se vuelve a alimentar a la cámara situada en el lado del pistón. De este modo se puede emplear un acumulador de presión de menor tamaño. Los recorridos de flujo hacia y desde cada una de las cámaras están conectados a una válvula magnética de compuerta distribuidora 4/3. Entre la válvula de compuerta y la toma de bomba o el acumulador de presión, está prevista una válvula de asiento proporcional distribuidora 2/2, que adopta su posición de cierre en el estado sin corriente. La válvula distribuidora tiene una posición neutral cerrada. El medio a presión expulsado de la cámara situada en el lado del vástago del pistón se conduce a través de la válvula de asiento y de la válvula distribuidora hacia la cámara situada en el lado del pistón. Puesto que la válvula distribuidora tiene que procesar un elevado régimen de flujo o una gran cantidad de medio a presión para determinados estados de funcionamiento, requiere, al igual que la válvula de asiento, de grandes pasos, de tal forma que las válvulas se construyen en un gran tamaño y son caras. Además de ello, la resistencia de flujo de la válvula distribuidora prevista corriente abajo de la válvula de asiento influye de forma indeseada en la sensibilidad para el mando proporcional. En esta solución conocida, está además prevista una válvula de desconexión de emergencia por motivos de seguridad que, en su estado sin corriente, conecta directamente la toma de bomba con la cámara situada en el lado del pistón, así como una válvula de retención desbloqueable para proteger la cámara en el lado del pistón frente a pérdidas a través de la válvula distribuidora de compuerta, y finalmente una válvula magnética, que tensa un cilindro almacenador de fuerza por resorte de retención en el modo de funcionamiento regenerativo y que descarga el cilindro almacenador de fuerza por resorte de retención en caso de desconexión de emergencia, o cuando sea necesario, para inmovilizar mecánicamente la pala del rotor situada fuera del viento. La solución conocida es constructivamente costosa y cara.

En el dispositivo de ajuste neumático de palas de una central eléctrica eólica, conocido por el documento FR2748296A, están previstas cuatro válvulas magnéticas y dos sensores de presión. Un mando programable acciona las válvulas magnéticas. En el mando también están integrados unos indicadores de posición. La conformación de las válvulas neumático-magnéticas no está publicada.

Un control hidráulico con un dispositivo de válvulas de regeneración conocido del documento US5415076A para un cilindro diferencial de solicitación doble para soportar una carga tiene prevista una válvula de regulación de presión proporcional 2/2 en una conducción de descarga hacia el depósito en el lado de descenso del cilindro hidráulico, mientras que, para el control de la dirección y de la velocidad, está prevista una válvula de control proporcional distribuidora 4/3 entre el cilindro hidráulico y la fuente de presión concebida como bomba de regulación. El dispositivo de control contiene seis válvulas de retención y además dos válvulas de limitación de presión con mando previo. El dispositivo de control hidráulico no se puede utilizar para el ajuste de palas de una central eléctrica eólica.

El dispositivo de control electrohidráulico para el ajuste de palas del rotor de acuerdo con el documento US4503673A trabaja con un cilindro hidráulico solicitable por un lado y cuatro válvulas magnéticas de conmutación 2/2 en diseño todo-nada, así como una válvula de limitación de presión con control previo de la presión en la cámara situada en el lado del vástago del pistón del cilindro hidráulico hacia el depósito. No está previsto un funcionamiento regenerativo.

Otro estado de la técnica está contenido en los documentos US6457487B1, US6467264B1, EP1413773A y EP1389686A.

El objeto de la invención es mostrar un dispositivo de control electrohidráulico regenerativo del tipo mencionado en la introducción, que sea fácil de construir, económico y fiable.

El objetivo planteado se resuelve mediante las características de la reivindicación 1.

Las válvulas de asiento proporcionales distribuidoras 2/2 son económicas, insensibles a la suciedad, sin necesidad de mantenimiento y fiables, así como de pequeño tamaño. Asimismo, mediante la interconexión de las dos válvulas, se logra que no sea necesario procesar grandes regímenes de flujo. El coste del entubado es mínimo. Las válvulas de asiento garantizan que no se produzcan pérdidas en sus posiciones de cierre. La presión en cada cámara se puede regular con gran precisión a través de las válvulas de asiento, de tal forma que se logra un rápido comportamiento de respuesta.

Las dos válvulas de asiento proporcionales están conectadas eléctricamente de tal forma que una adopta la posición de cierre en el estado sin corriente y la otra adopta la posición total de paso libre en el estado sin corriente. De este modo se bloquea hidráulicamente el cilindro hidráulico.

Para ello, puede resultar ventajoso aislar, libre de pérdidas, la cámara situada en el lado del vástago del pistón mediante una válvula de retención adicional con respecto a la conexión de la bomba y al acumulador de presión.

También resulta ventajoso un acumulador de pistón, puesto que los acumuladores de presión de membrana habituales, hasta la fecha, tienden a presentar fallos al estar sometidos al movimiento giratorio del rotor.

Para retirar las palas del rotor del viento en caso de una desconexión de emergencia, provocada, por ejemplo, por una falta de corriente, resulta ventajoso prever una válvula magnética de asiento de desconexión de emergencia todo-nada distribuidora 2/2 sencilla en una conducción de bypass... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de control electrohidráulico regenerativo (S) para el ajuste de las palas del rotor de una central eléctrica eólica (W) , con un cilindro hidráulico (8) doblemente solicitable que contiene un pistón diferencial (21, 22) , cuyas cámaras (19, 20) situadas en el lado del pistón y en el lado del vástago del pistón se pueden, en el modo de funcionamiento regenerativo, o bien solicitar por presión, o bien bloquear o bien descargar de presión hacia un depósito (13) conjuntamente a través de una combinación de válvulas magnéticas (9) desde un aprovisionamiento de presión (12, 10) común, en donde la combinación de válvulas presenta al menos en el recorrido de flujo (16) hacia la cámara (19) situada en el lado del pistón al menos una válvula de asiento proporcional distribuidora 2/2 (V2) y el abastecimiento de presión corriente arriba de una válvula de retención (R) una toma de bomba prevista en una interfaz de realización del giro (14) entre el rotor (5) que contiene el dispositivo de control (S) y una góndola giratoria de torre (2) que soporta al rotor, y corriente abajo de la válvula de retención (R) al menos un acumulador de presión (15) , caracterizado porque la combinación de válvulas (9) para el ajuste de las palas sólo comprende dos válvulas de asiento proporcional distribuidoras 2/2 (V1, V2) funcionalmente independientes, cada una con posición de cierre libre de pérdidas, de las cuales una está dispuesta en el recorrido de salida (24) desde la cámara (19) situada en el lado del pistón hacia el depósito (13) y la otra en el recorrido de entrada (16) desde la toma de bomba hacia la cámara (19) situada en el lado del pistón y corriente abajo de una ramificación (18) una conducción regenerativa (25) conducida directamente hacia la cámara (20) situada en el lado del vástago del pistón que evita a la otra válvula de asiento proporcional distribuidora 2/2 (V2) .

2. Dispositivo de control electrohidráulico regenerativo según la reivindicación 1, caracterizado porque una de las válvulas de asiento proporcional distribuidora 2/2 (V1) adopta la posición de cierre en el estado sin corriente, y la otra la posición libre de paso en el estado sin corriente.

3. Dispositivo de control electrohidráulico regenerativo según la reivindicación 1, caracterizado porque entre la toma de bomba o el acumulador de presión (15) y la ramificación (18) está prevista una válvula de retención (17) que bloquea hacia la toma de bomba.

4. Dispositivo de control electrohidráulico regenerativo según la reivindicación 1, caracterizado porque el acumulador de presión (15) es un acumulador de pistón.

5. Dispositivo de control electrohidráulico regenerativo según la reivindicación 1, caracterizado porque entre la ramificación

(18) y la cámara (20) situada en el lado del vástago del pistón está prevista una conducción de bypass (28) hacia la cámara

(19) situada en el lado del pistón, y porque en la conducción de bypass (28) está prevista una válvula magnética de asiento de desconexión de emergencia todo-nada distribuidora 2/2 (V3) que adopta una posición de paso en el estado sin corriente, que con corriente adopta una posición de cierre libre de pérdidas para la cámara (19) situada en el lado del pistón.

6. Dispositivo de control electrohidráulico regenerativo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre una conducción de trabajo (31) conducida hacia un cilindro almacenador de fuerza por resorte de retención (32) y la toma de bomba o el depósito está dispuesta una válvula magnética de asiento distribuidora 3/2 (V4) , que conecta la conducción de trabajo (31) con el depósito en el estado sin corriente, porque la cámara (19) situada en el lado del pistón está protegida en la dirección de salida mediante una válvula de retención (33) de enclavamiento hidráulico desde la conducción de trabajo (31) , y porque la válvula magnética de asiento de desconexión de emergencia todo/nada distribuidora 2/2 (V3) y la válvula magnética de asiento distribuidora 3/2 (V4) tienen corriente en el modo de funcionamiento regenerativo.

7. Dispositivo de control electrohidráulico regenerativo según la reivindicación 1, caracterizado porque las dos válvulas de asiento proporcionales distribuidoras 2/2 (V1, V2) junto con sus imanes proporcionales (m3, m2) están constructivamente agrupadas.