Sistema de control de cabeceo.

Un procedimiento para accionar un sistema de control de cabeceo para un generador de turbina eólica quecomprende dos o más palas de rotor,

las dos o más palas de rotor comprenden un sistema de cabeceo de palapara accionar el cabeceo de la pala, el procedimiento comprende:

- aplicar una señal de comando al sistema de cabeceo de pala, señal de comando que representa una accióndeseada del sistema de cabeceo, y recibir una señal de respuesta del sistema de cabeceo de pala, señal derespuesta que representa una acción real del sistema de cabeceo obtenida como respuesta a la señal decomando y a la acción deseada del sistema de cabeceo; y

- comparar la señal de respuesta, o una derivada de la misma, del sistema de cabeceo de pala con unareferencia,

en el que cada una de las dos o más palas de rotor se cabecea mediante sistemas de cabeceo de palaindependientes, y en el que se aplican señales de comando individuales a cada uno de los sistemas de cabeceo depala independientes y se reciben señales de respuesta individuales de cada uno de los sistemas de cabeceo depala independientes,

y en el que la referencia se deriva de al menos una de las señales de respuesta individuales.

Sistema de control de cabeceo

Campo de la invención La presente invención se refiere a un sistema de control de cabeceo para accionar el cabeceo de pala de las palas 5 de rotor de un generador de turbina eólica. En concreto, la presente invención se refiere a probar señales de funcionamiento de un sistema de cabeceo de pala con el fin de detectar fallos del sistema de cabeceo.

Antecedentes de la invención Uno de los componentes funcionales fundamentales de los generadores de turbina eólica es el sistema de cabeceo para ajustar el cabeceo de las palas del rotor durante el funcionamiento. Un elemento importante del sistema de cabeceo es el cojinete de cabeceo.

Los sistemas de cabeceo son susceptibles de fallos durante su uso, tales fallos pueden estar relacionados con fallos de los cojinetes o fallos en otros componentes del sistema de cabeceo.

Los daños en los cojinetes pueden ser el resultado de corrosión, fricción en la mecánica del sistema de cabeceo, falta de engrase, fatiga de cojinetes de cabeceo dañados, etc. Los cojinetes dañados aumentan el riesgo de bloqueo del cabeceo de la pala, que puede ser crucial para la carga sobre la turbina. Además, el tiempo de entrega de los cojinetes es típicamente muy grande, por lo que los cojinetes dañados pueden dar así como resultado tiempos de parada indeseablemente largos.

Por lo tanto, puede ser importante probar un sistema de cabeceo de un generador de turbina eólica.

El documento DE 10 2005 034 899 divulga una instalación de energía eólica que incluye un generador para producir energía eléctrica, un rotor que acciona el generador y que tiene unas palas de rotor de cabeceo variable y un dispositivo de control central, y dispositivos de cabeceo individuales proporcionados individualmente para las palas de rotor. Los dispositivos de cabeceo individuales pueden incluir un accionamiento de ajuste, un enlace de comunicaciones al dispositivo de control central y un regulador, siendo ajustables las palas del rotor con el fin de ralentizar la instalación de energía eólica hasta una posición de apagado. Los dispositivos de cabeceo individuales pueden incluir asimismo un detector de un estado de perturbación que está diseñado para identificar estados de funcionamiento anormales y para mover las palas de rotor a una posición de apagado. Asimismo se proporciona en el presente documento el procedimiento para accionar tal instalación de energía eólica.

Resumen de la invención La presente invención busca proporcionar un modo mejorado de evaluar el estado de un sistema de cabeceo de un 30 generador de turbina eólica.

Se puede ver como un objetivo de la presente invención abordar los aspectos anteriormente mencionados con el fin de mejorar la detección de fallos de sistemas de cabeceo. Preferiblemente, la invención alivia, mitiga o elimina uno o más problemas relacionados con la detección de fallos de sistemas de cabeceo.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para accionar un sistema de control de cabeceo para un generador de turbina eólica que comprende dos o más palas de rotor, las dos o más palas de rotor comprenden un sistema de cabeceo de pala para accionar el cabeceo de la pala, el procedimiento comprende:

! aplicar una señal de comando al sistema de cabeceo de pala, señal de comando que representa una acción deseada del sistema de cabeceo, y recibir una señal de respuesta del sistema de cabeceo de pala,

señal de respuesta que representa una acción real del sistema de cabeceo obtenida como respuesta a la señal de comando y a la acción deseada del sistema de cabeceo; y

! comparar la señal de respuesta, o una derivada de la misma, del sistema de cabeceo de pala con una referencia, en el que cada una de las dos o más palas de rotor se cabecea mediante sistemas de cabeceo de pala independientes, y en el que se aplican señales de comando individuales a cada uno de los sistemas de 45 cabeceo de pala independientes y se reciben señales de respuesta individuales de cada uno de los sistemas de cabeceo de pala independientes, y en el que la referencia se deriva de al menos una de las señales de respuesta individuales.

La invención se refiere generalmente a un generador de turbina eólica que comprende dos o más palas de rotor, sin embargo típicamente las turbinas comprenden tres palas de rotor.

El sistema de control de cabeceo puede ser parte de un sistema de control electrónico general del generador de turbina eólica, tal como un módulo dedicado del sistema de control electrónico general u otros medios para proporcionar control del cabeceo. En modos de realización, tal módulo puede proporcionar al sistema de control de cabeceo la funcionalidad de la prueba el sistema de cabeceo o la monitorización condicional del sistema de cabeceo para el sistema de control de cabeceo.

El cabeceo de las palas del rotor se controla aplicando una señal de comando, denominada asimismo como demanda de cabeceo, al sistema de cabeceo de pala con el fin de accionar el sistema de cabeceo de acuerdo con una acción deseada. La señal de comando adopta típicamente la forma de un ángulo de cabeceo demandado y una velocidad de cabeceo. Subsecuentemente a aplicar la señal de comando, o concurrentemente con la misma, el

sistema de control de cabeceo recibe igualmente una señal de respuesta que indica la respuesta de cabeceo obtenida como respuesta a la señal de comando y la acción deseada del sistema de cabeceo con respecto al sistema de cabeceo de pala. La respuesta de cabeceo puede ser una detección de la acción real de cabeceo, por ejemplo, una detección del ángulo de cabeceo real y de la velocidad de cabeceo por medio de sensores.

La referencia puede adoptar cualquier forma adecuada para su comparación con la señal de respuesta o una derivada de la señal de respuesta. La referencia puede adoptar la forma de un valor de referencia, la forma de de un umbral, la forma de de un intervalo, la forma de de una señal de referencia, etc.

En un modo de realización ventajoso, se genera una señal indicativa de un fallo del sistema de cabeceo si se detecta que una diferencia entre la señal de respuesta y la referencia es superior a un criterio preestablecido. Un fallo del sistema de cabeceo puede provocar que el comportamiento del sistema de cabeceo se desvíe del 20 comportamiento esperado o normal. Esto se puede ver reflejado, por ejemplo, como una respuesta retardada, una respuesta poco homogénea, o cualquier otra respuesta inesperada del sistema de cabeceo a las señales de comando aplicadas. Un fallo del sistema de cabeceo puede indicar un fallo del cojinete de cabeceo, sin embargo, otros fallos del sistema de cabeceo pueden quedar reflejados asimismo en el fallo del sistema de cabeceo, tal como una fuga de estanqueidad, u otros fallos mecánicos. Un fallo del sistema de cabeceo puede quedar reflejado 25 directamente en la señal de respuesta, y la detección se puede realizar utilizando la señal de respuesta directamente recibida del sistema de cabeceo de pala. Sin embargo, la comparación de la señal de respuesta con la referencia puede basarse ventajosamente en, o se realizará en términos de, una expresión funcional derivada de la señal de respuesta. En un modo de realización, la expresión funcional derivada puede estar basada en una señal diferencial entre la señal de respuesta y la señal de comando. Utilizando la señal diferencial se puede conseguir 30 una indicación más clara de un fallo del sistema de cabeceo. La señal diferencial puede ser una señal que indica una diferencia de tiempo, esto es, una señal que indica el tiempo que el cabeceo real se aparta del cabeceo demandado. La señal diferencial puede ser asimismo una señal que indica una aceleración, esto es, una señal que indica cómo de rápido se está adaptando el cabeceo real al cabeceo demandado. La señal diferencial puede ser asimismo una señal que indica una diferencia en grados, esto es, una señal que indica cuántos grados se aparta el

cabeceo real del cabeceo demandado. Asimismo se pueden utilizar otros tipos de señales diferenciales.

La comparación de la señal de respuesta con la referencia puede estar basada generalmente en, o realizarse en términos de, expresiones funcionales derivadas o valores estadísticos derivados de la señal de respuesta. Basar la comparación en expresiones funcionales derivadas o análisis estadístico puede mejorar la certeza de las conclusiones derivadas. Se puede utilizar una variedad de expresiones funcionales derivadas y de valores estadísticos derivados. Como un ejemplo específico, la señal de respuesta se puede comparar en términos de una comparación de desviaciones estándar de una... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para accionar un sistema de control de cabeceo para un generador de turbina eólica que comprende dos o más palas de rotor, las dos o más palas de rotor comprenden un sistema de cabeceo de pala para accionar el cabeceo de la pala, el procedimiento comprende:

! aplicar una señal de comando al sistema de cabeceo de pala, señal de comando que representa una acción deseada del sistema de cabeceo, y recibir una señal de respuesta del sistema de cabeceo de pala, señal de respuesta que representa una acción real del sistema de cabeceo obtenida como respuesta a la señal de comando y a la acción deseada del sistema de cabeceo; y

! comparar la señal de respuesta, o una derivada de la misma, del sistema de cabeceo de pala con una 10 referencia,

en el que cada una de las dos o más palas de rotor se cabecea mediante sistemas de cabeceo de pala independientes, y en el que se aplican señales de comando individuales a cada uno de los sistemas de cabeceo de pala independientes y se reciben señales de respuesta individuales de cada uno de los sistemas de cabeceo de pala independientes,

y en el que la referencia se deriva de al menos una de las señales de respuesta individuales.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se genera una señal indicativa de un fallo del sistema de cabeceo si se detecta que una diferencia entre la señal de respuesta y la referencia es mayor que un criterio preestablecido.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la referencia es derivada de al menos una señal

de respuesta individual, estando seleccionada la al menos una señal de respuesta individual en base a un análisis estadístico de las señales de respuesta individuales recibidas de cada uno de los sistemas de cabeceo de pala independientes.

4. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la comparación de la señal de respuesta del sistema de cabeceo de pala con la referencia se realiza en términos de una expresión 25 funcional derivada o de un valor estadístico derivado de la señal de respuesta.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la expresión funcional derivada de la señal de respuesta está basada en una señal diferencial entre la señal de respuesta y la señal de comando.

6. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procedimiento

comprende además monitorizar una señal de error en base a la señal de respuesta y generar una señal de alarma 30 si la señal de error cumple con un criterio de alarma.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la detección de la señal de alarma genera un requerimiento para una prueba de la respuesta de cabeceo, estando basada la prueba de la respuesta de cabeceo en la comparación de las señales de respuesta del sistema de cabeceo de pala con la referencia.

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la prueba de la respuesta de cabeceo se lleva a 35 cabo mientras que el generador de turbina eólica está conectado a una red eléctrica.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la prueba de la respuesta de cabeceo se lleva a cabo mientras que el generador de turbina eólica está desconectado de una red eléctrica.

10. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal de comando comprende una señal de prueba variable en el tiempo.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la señal de prueba variable en el tiempo es una señal en el grupo consistente en: una señal de prueba en forma de señal sinusoidal, una señal de prueba en forma de rampa escalonada y una señal de prueba en forma de rampa lineal.

12. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, en el que la señal de prueba es en forma de una pluralidad de segmentos de señal.

13. Un sistema de control de cabeceo para un generador de turbina eólica que comprende dos o más palas de rotor, las dos o más palas de rotor comprenden un sistema de cabeceo de pala para accionar el cabeceo de la pala, el sistema de control de cabeceo comprende:

! una unidad de tratamiento de señal para aplicar una señal de comando al sistema de cabeceo de pala, representando la señal de comando una acción deseada del sistema de cabeceo, y recibir una señal de respuesta del sistema de cabeceo de pala, representado la señal de respuesta una acción real del sistema de cabeceo obtenida como respuesta a la señal de comando y a una acción deseada del sistema de cabeceo; y

! una unidad de prueba para comparar la señal de respuesta, o una derivada de la misma, del sistema de 5 cabeceo de pala con una referencia,

en el que cada una de las dos o más palas de rotor se cabecea mediante sistemas de cabeceo de pala independientes, y en el que se aplican señales de comando individuales a cada uno de los sistemas de cabeceo de pala independientes y se reciben señales de respuesta individuales de cada uno de los sistemas de cabeceo de pala independientes,

y en el que la referencia se deriva de al menos una señal de respuesta individual.

14. Un generador de turbina eólica que comprende dos o más palas de rotor, en el que las dos o más palas de rotor comprenden un sistema de cabeceo de pala, y en el que los sistemas de cabeceo de pala están controlados mediante un sistema de control de cabeceo de acuerdo con la reivindicación 13.

15. Un producto de programa de ordenador que tiene un conjunto de instrucciones, que cuando se usa en un 15 ordenador provoca que el ordenador realice el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.