Método para controlar una temperatura de un componente (101) de una turbina eólica,

comprendiendo el método definir una temperatura de punto de referencia (Tc, referencia) del componente (101) de la turbina eólica, determinar la temperatura real (Tc) del componente (101), comparar la temperatura de punto de referencia definida (Tc, referencia) y la temperatura real determinada (Tc), y controlar la temperatura real (Tc) del componente (101) controlando la potencia de salida (P) de la turbina eólica basándose en el resultado de la comparación de la temperatura de punto de referencia definida (Tc, referencia) y la temperatura real determinada (Tc), caracterizado porque controlar la temperatura real (Tc) del componente comprende además controlar una potencia de enfriamiento (Q) de un sistema (103) de enfriamiento mediante una señal de control de enfriamiento (uQ), en el que la señal de control de enfriamiento (uQ) es indicativo de la temperatura real (Tc) del componente (101), en el que el control de la potencia de enfriamiento (Q) del sistema (103) de enfriamiento mediante la señal de control de enfriamiento (uQ) se lleva a cabo hasta que se alcance una potencia de enfriamiento máxima (Q, max), y en el que el control de la potencia de salida (P) de la turbina eólica se lleva a cabo si el sistema (103) de enfriamiento funciona con una potencia de enfriamiento máxima (Q, max).

Método para controlar una turbina eólica a cargas térmicas elevadas

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método para controlar una temperatura de un componente de una turbina eólica, un dispositivo de control para controlar una temperatura de un componente de una turbina eólica, una turbina eólica y un programa informático para controlar la temperatura de un componente de una turbina eólica.

Antecedentes de la técnica

Los componentes convencionales de turbinas eólicas tales como máquinas eléctricas, convertidores de potencia, cajas de llaves y etc. necesitan enfriarse con el fin de disipar el calor generado durante el funcionamiento. Los sistemas de enfriamiento deben diseñarse para generar una potencia de enfriamiento que mantenga la temperatura de los componentes de turbina eólica que van a enfriarse por debajo de una temperatura de componente máxima predefinida.

La presente praxis de diseño de sistemas de enfriamiento para turbinas eólicas se basa en una temperatura de aire ambiente permisible máxima específicamente definida que puede ser, por ejemplo, 35ºC ó 40ºC. El sistema de enfriamiento está diseñado para mantener la temperatura de componentes relevantes por debajo de una temperatura de componente máxima predefinida incluso en salida de potencia máxima en la que el aumento de la disipación de calor como resultado de pérdidas mecánicas y eléctricas está en su máximo.

Si se supera la temperatura de aire ambiente permisible máxima y la turbina está trabajando en la salida de potencia máxima en la que el aumento de la disipación de calor como resultado de pérdidas mecánicas y eléctricas está en su máximo, el sistema de enfriamiento quizás no pueda mantener la temperatura del componente en una temperatura de componente máxima predefinida. En esta situación se requiere una respuesta adecuada.

El documento EP 1 918 581 A2 usa la temperatura de aire ambiente descrita anteriormente como entrada de control. Si la temperatura de aire ambiente supera la temperatura de aire ambiente permisible máxima definida la turbina eólica se apaga con el fin de enfriarse y evitar el recalentamiento de los componentes. Parámetros adicionales, tales como la temperatura de los propios componentes o la capacidad del sistema de enfriamiento no se tienen en consideración.

Además de la temperatura de aire ambiente, la temperatura de los componentes también puede verse afectada por la cantidad de potencia de salida generada del componente, la velocidad de viento, la capacidad de enfriamiento del sistema de enfriamiento y una variedad de otros parámetros, tales como una obstrucción de enfriadores por polvo o insectos, etc. En sistemas de enfriamiento convencionales estos parámetros no se tomaron suficientemente en consideración con el fin de proporcionar un enfriamiento apropiado para los componentes de la turbinas eólicas.

Los documentos WO2009/076955, WO2005/015012, US2106557, DE 334 2583 y JP59150982 dan a conocer turbinas eólicas en las que se controla la temperatura de un componente controlando la potencia del rotor de la turbina eólica.

El documento WO 2007/051464 da a conocer una turbina eólica en la que se controla la temperatura de un componente mediante un sistema de enfriamiento.

Sumario de la invención

Es un objetivo de la presente invención mantener una salida de potencia apropiada de una turbina eólica en condiciones de alta temperatura.

Este objetivo puede resolverse mediante un método de control de la temperatura de un componente de una turbina eólica según la reivindicación 1, mediante un dispositivo de control para controlar una temperatura de un componente de la turbina eólica según la reivindicación 10, mediante una turbina eólica según la reivindicación 11 y mediante un programa informático para controlar una temperatura de un componente de una turbina eólica según la reivindicación 12.

Según una primera realización a modo de ejemplo se describe el método para controlar una temperatura de un componente de una turbina eólica. El método comprende definir una temperatura de punto de referencia del componente de la turbina eólica. Además, se determina la temperatura real del componente. La temperatura de punto de referencia definida y la temperatura real determinada se comparan entre sí. A continuación, según el método, se controla la temperatura real del componente controlando la potencia de salida de la turbina eólica basándose en el resultado de la comparación de la temperatura de punto de referencia definida y la temperatura real determinada, de modo que la temperatura real del componente se mantiene por debajo de la temperatura de punto de referencia del componente.

Además, el control de la temperatura real del componente comprende el control de una potencia de enfriamiento del sistema de enfriamiento mediante una señal de control de enfriamiento. La señal de control de enfriamiento es indicativa de la temperatura real del componente. Mediante la presente realización a modo de ejemplo además del control de la salida de potencia también se usa el control de una potencia de enfriamiento del sistema de enfriamiento para enfriar el componente. Por tanto, se proporciona una señal de control de enfriamiento que es indicativa de la temperatura real del componente. Por ejemplo, el valor de la señal de control de enfriamiento puede definirse en un intervalo entre 0 y 1, en el que el valor 0 puede definir que el sistema de enfriamiento está apagado y el valor 1 puede definir que el sistema de enfriamiento trabaja a su capacidad de enfriamiento máxima. Por ejemplo, si la señal de control de enfriamiento es del 0, 1, puede generarse el 10% de la potencia de enfriamiento.

El control de la potencia de enfriamiento del sistema de enfriamiento se lleva a cabo mediante la señal de control de enfriamiento hasta que se alcance una potencia de enfriamiento máxima. El control de la potencia de salida de la turbina eólica se lleva a cabo, si el sistema de enfriamiento funciona con una potencia de enfriamiento máxima y si la temperatura de componente real supera un valor de temperatura predeterminado. Por tanto, puede proporcionarse un sistema de enfriamiento global con dos niveles de enfriamiento. En un primer nivel, la salida de potencia puede ser constante además cuando la temperatura ambiente puede ser variable y en particular aumente, , de modo que el sistema de enfriamiento puede enfriar el componente controlando sólo la potencia de enfriamiento o la señal de control de enfriamiento respectivamente. Cuando se alcanza la potencia de salida máxima y la temperatura ambiente se alta, de modo que la temperatura de componente supera un valor de temperatura predeterminado (por ejemplo, la temperatura de punto de referencia del componente) , la temperatura real del componente se controla adicionalmente al sistema de enfriamiento, controlando la potencia de salida del componente. Por tanto, puede proporcionarse un sistema de control y enfriamiento flexible que puede adaptarse a diferentes niveles de funcionamiento para proporcionar la potencia de enfriamiento apropiada y al mismo tiempo para proporcionar la máxima potencia de salida posible con respecto a la temperatura de componente.

Según una realización a modo de ejemplo adicional, se describe un dispositivo de control para controlar la temperatura del componente de la turbina eólica. El dispositivo de control comprende una unidad de entrada para definir una temperatura de punto de referencia del componente de la turbina eólica. Además, el dispositivo de control comprende una unidad de determinación para determinar la temperatura real del componente. El dispositivo de control comprende además una unidad de comparación para comparar la temperatura de punto de referencia definida y la temperatura real determinada. Además, el dispositivo de control comprende una unidad de control que controla la temperatura real del componente, controlando la potencia de salida de la turbina eólica basándose en el resultado de la comparación de la temperatura de punto de referencia definida y la temperatura real determinada, de modo que la temperatura real del componente se mantiene por debajo de la temperatura de punto de referencia del componente.

El control de la temperatura real del componente comprende además el control de una potencia de enfriamiento del sistema de enfriamiento mediante una señal de control de enfriamiento. La señal de control de enfriamiento es indicativa de la temperatura real del componente.

El control... [Seguir leyendo]

1. Método para controlar una temperatura de un componente (101) de una turbina eólica, comprendiendo el método definir una temperatura de punto de referencia (Tc, referencia) del componente (101) de la turbina eólica, determinar la temperatura real (Tc) del componente (101) , comparar la temperatura de punto de referencia definida (Tc, referencia) y la temperatura real determinada (Tc) , y controlar la temperatura real (Tc) del componente (101) controlando la potencia de salida (P) de la turbina eólica basándose en el resultado de la comparación de la temperatura de punto de referencia definida (Tc, referencia) y la temperatura real determinada (Tc) , caracterizado porque controlar la temperatura real (Tc) del componente comprende además controlar una potencia de enfriamiento (Q) de un sistema (103) de enfriamiento mediante una señal de control de enfriamiento (uQ) , en el que la señal de control de enfriamiento (uQ) es indicativo de la temperatura real (Tc) del componente (101) , en el que el control de la potencia de enfriamiento (Q) del sistema (103) de enfriamiento mediante la señal de control de enfriamiento (uQ) se lleva a cabo hasta que se alcance una potencia de enfriamiento máxima (Q, max) , y en el que el control de la potencia de salida (P) de la turbina eólica se lleva a cabo si el sistema (103) de enfriamiento funciona con una potencia de enfriamiento máxima (Q, max) .

2. Método según la reivindicación 1, que comprende además definir una potencia de salida permisible máxima (P, max) de la turbina eólica, determinar la potencia de salida real (P) , comparar la potencia de salida permisible definida (P, max) y la potencia de salida real determinada (P) , y en el que el control de la potencia de salida real (P) comprende además tener en cuenta el resultado de la

comparación de la potencia de salida permisible definida (P, max) y la potencia de salida real determinada (P) .

3. Método según la reivindicación 1 ó 2,

en el que el componente (101) se selecciona de uno del grupo que consiste en un generador de la turbina eólica y un engranaje de la turbina eólica.

4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el control de la potencia de salida (P) de la turbina eólica comprende hacer girar una pala de rotor de la turbina eólica.

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el control de la potencia de salida (P) de la turbina eólica comprende

generar una señal de control de potencia (uP) para controlar el funcionamiento del componente (101) , en el que la señal de control de potencia (uP) es indicativa para el resultado de la comparación de la temperatura real determinada (Tc) y la temperatura de punto de referencia determinada (Tc, referencia) .

6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el control de la potencia de salida (P) de la turbina eólica se lleva a cabo cuando la temperatura real (Tc) ha diferido de la temperatura de punto de referencia (Tc, referencia) durante un periodo de tiempo predefinido.

7. Método según una de las reivindicaciones 1 a 6,

en el que la temperatura de punto de referencia (Tc, referencia) se define mediante una temperatura de componente permisible máxima (Tmax) menos un valor de temperatura de seguridad predeterminado (dTc, s) .

8. Método según una de las reivindicaciones 1 a 7,

en el que la determinación de la temperatura real (Tc) del componente (101) comprende medir una temperatura de fluido de enfriamiento del sistema (103) de enfriamiento, en el que la temperatura de fluido de enfriamiento es indicativa de la temperatura real (Tc) del componente (101) .

9. Método según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la temperatura real (Tc) del componente (101) se mantiene constante controlando la potencia de enfriamiento (Q) del sistema (103) de enfriamiento mediante la señal de control de enfriamiento (uQ) hasta que se alcance una potencia de enfriamiento máxima (Q, max) , y en el que la temperatura real (Tc) del componente (101) se mantiene constante controlando la potencia de salida (P) de la turbina eólica si el sistema (103) de enfriamiento funciona con una potencia de enfriamiento máxima (Q, max) .

10. Dispositivo de control para controlar una temperatura de un componente (101) de una turbina eólica, comprendiendo el dispositivo de control una unidad de entrada para definir una temperatura de punto de referencia (Tc, referencia) del componente (101) de la turbina eólica, una unidad de determinación para determinar la temperatura real (Tc) del componente (101) , una unidad de comparación para la temperatura de punto de referencia definida (Tc, referencia) y la temperatura real determinada (Tc) , y una unidad de control que controla la temperatura real (Tc) del componente (101) controlando la potencia de salida (P) de la turbina eólica basándose en el resultado de la comparación de la temperatura de punto de referencia definida (Tc, referencia) y la temperatura real determinada (Tc) y caracterizado porque la unidad de control controla adicionalmente la temperatura real (Tc) del componente (101) controlando una potencia de enfriamiento (Q) de un sistema (103) de enfriamiento mediante una señal de control de enfriamiento (uQ) , en el que la señal de control de enfriamiento (uQ) es indicativa de la temperatura real (Tc) del componente (101) , en el que el control de la potencia de enfriamiento (Q) del sistema (103) de enfriamiento mediante la señal de control de enfriamiento (uQ) se lleva a cabo hasta que se alcance una potencia de enfriamiento máxima (Q, max) , y en el que el control de la potencia de salida (P) de la turbina eólica se lleva a cabo si el sistema (103) de enfriamiento funciona con una potencia de enfriamiento máxima (Q, max) .

11. Turbina eólica que comprende un dispositivo de control según la reivindicación 10, y un componente (101) , en el que el dispositivo de control está adaptado para controlar la temperatura del componente (101) .

12. Programa informático para controlar una temperatura de un componente (101) de una turbina eólica, el programa informático, cuando está ejecutándose por un procesador de datos, se adapta para controlar el método tal como se expone en una cualquiera de 1 a 9.