Sistema de medición del ángulo de acimut.

Un sistema (100) de medición del ángulo de acimut, que comprende:

un anillo giratorio (102);

un hilo (104) acoplado en un primer extremo (114) a dicho anillo;

un dispositivo (106) de medición de la longitud configurado para medir una longitud de una porción de dichohilo que se extiende desde dicho anillo; y

un sistema (38) de control configurado para determinar un ángulo de acimut con base en la longitud de laporción de dicho hilo que se extiende desde dicho anillo

Sistema de medición del ángulo de acimut

Las realizaciones descritas en el presente documento versan, en general, acerca de un sistema de medición del ángulo de acimut y, más en particular, acerca de un sistema de medición del ángulo de acimut para ser utilizado con una turbina eólica.

Al menos algunas de las turbinas eólicas conocidas incluyen góndolas que pivotan en torno a una torre hasta un ángulo de acimut correspondiente a una dirección del viento. Para medir el ángulo de acimut con el que está colocada la góndola, al menos algunas turbinas eólicas conocidas incluyen sistemas de medición del ángulo de acimut.

El sistema de medición del ángulo de acimut puede incluir un codificador dentro de los motores de guiñada que cuenta una rotación del motor para calcular el ángulo de acimut. Sin embargo, el codificador es sensible a al menos cierto ruido eléctrico, que afecta a la precisión del cálculo del ángulo de acimut. Además, se requiere que se utilicen motores de guiñada especiales que incluyen el codificador dentro de la turbina eólica para permitir que se calcule el ángulo de acimut.

Otro sistema conocido de medición del ángulo de acimut incluye una pluralidad de sensores inductivos de proximidad colocados adyacentes a un anillo dentado de guiñada de la turbina eólica. Los sensores inductivos de proximidad cuentan una rotación de los dientes del anillo de guiñada. Más específicamente, cuando los dientes del anillo dentado de guiñada pasan por cada sensor inductivo de proximidad, se genera una señal de impulsos. La señal de impulsos indica un número de dientes que han rotado por el sensor inductivo de proximidad. Del número de dientes, se puede calcular un ángulo de rotación de la góndola para determinar el ángulo de acimut de la góndola. En al menos un sistema conocido de medición del ángulo de acimut, hay separados dos sensores inductivos de proximidad en una dirección horizontal para identificar una dirección de rotación basada en qué sensor es accionado en primer lugar en una serie de impulsos.

Sin embargo, los sensores inductivos de proximidad son sensibles a las vibraciones en una placa de asiento de la góndola y/o a una contaminación de grasa procedente del anillo dentado de guiñada. Además, la señal de impulsos no puede reflejar directamente un ángulo absoluto de acimut. Más bien, se utiliza una relación entre el ángulo absoluto de acimut y el número de impulsos para determinar indirectamente el ángulo de acimut. Sin embargo, se puede perder la relación entre el ángulo absoluto de acimut y el número de impulsos, especialmente después de un mantenimiento y/o una corriente de sobrevoltaje, tal como una interrupción inesperada de corriente. Además, una resolución del ángulo de acimut está limitada por un número de dientes del anillo dentado de guiñado, que está fijado por el diseño del anillo dentado de guiñada. Por ejemplo, si el anillo dentado de guiñada incluye 128 dientes, la resolución está fijada a 360°/128 dientes, o una resolución de 2, 8°. Tal resolución puede ser demasiado baja para cumplir al menos algunos requerimientos de estrategias avanzadas de control. Además, tanto el codificador como los sensores inductivos de proximidad requieren un sistema de guiñada que tiene un accionador de guiñada que puede no ser aplicable para otros tipos de sistemas de guiñada.

En consecuencia, es deseable proporcionar un sistema de medición del ángulo de acimut que pueda ser utilizado con muchos tipos de sistemas de guiñada. Además, es deseable proporcionar un sistema de medición del ángulo de acimut que es resistente a las vibraciones y/o a las contaminaciones. Además, es deseable proporcionar un sistema de medición del ángulo de acimut que pueda medir directamente el ángulo de acimut con una resolución elevada.

En un aspecto según la presente invención, se proporciona un sistema de medición del ángulo de acimut. El sistema de medición del ángulo de acimut incluye un anillo girable, un hilo acoplado en un primer extremo al anillo, un dispositivo de medición de la longitud configurado para medir una longitud de una porción del hilo que se extiende desde el anillo, y un sistema de control configurado para determinar un ángulo de acimut con base en la longitud de la porción del hilo que se extiende desde el anillo.

En otro aspecto, se proporciona una turbina eólica. La turbina eólica incluye una torre, una góndola que puede girar con respecto a la torre, y un sistema de medición del ángulo de acimut. El sistema de medición del ángulo de acimut incluye un anillo acoplado a la góndola y configurado para girar con la góndola, un hilo acoplado en un primer extremo al anillo, y un dispositivo de medición de la longitud acoplado con respecto al hilo. El dispositivo de medición de la longitud está configurado para medir una longitud de una porción del hilo que se extiende desde el anillo. El sistema de medición del ángulo de acimut incluye, además, un sistema de control configurado para determinar un ángulo de acimut con base en la longitud de la porción del hilo que se extiende desde el anillo.

Las realizaciones descritas en el presente documento incluyen un dispositivo de medición de la longitud que mide una longitud de un hilo para determinar un ángulo de acimut con base en una relación entre la longitud del hilo y una cantidad de rotación de una góndola.

Se describirán ahora diversos aspectos y realizaciones de la presente invención en conexión con los dibujos adjuntos, en los que:

Las Figuras 1-9 muestran realizaciones ejemplares de los sistemas y del procedimiento descritos en el presente documento.

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica ejemplar.

La Fig. 2 es una vista en planta de una góndola de la turbina eólica mostrada en la Fig. 1 en una posición inicial.

La Fig. 3 es una vista en planta de una góndola de la turbina eólica mostrada en la Fig. 1 en una primera posición girada.

La Fig. 4 es una vista esquemática de un sistema ejemplar de medición del ángulo de acimut que puede ser utilizado con la turbina eólica mostrada en la Fig. 1.

La Fig. 5 es una vista esquemática en planta de un anillo ejemplar que puede ser utilizado con el sistema de medición del ángulo de acimut mostrado en la Fig. 4.

La Fig. 6 es un diagrama de flujo de un procedimiento que puede ser utilizado con el sistema de medición del ángulo de acimut mostrado en las Figuras 4 y 5.

La Fig. 7 es una vista esquemática del sistema de medición del ángulo de acimut mostrado en la Fig. 6 en la posición inicial.

La Fig. 8 es una vista esquemática del sistema de medición del ángulo de acimut mostrado en la Fig. 6 en una primera posición girada.

La Fig. 9 es una vista esquemática del sistema de medición del ángulo de acimut mostrado en la Fig. 6 en una segunda posición girada.

Las realizaciones descritas en el presente documento utilizan un dispositivo de medición de la longitud para medir y/o monitorizar un ángulo de acimut de una turbina eólica. Las realizaciones descritas en el presente documento incluyen un anillo, un hilo, un plomo de plomada, y un dispositivo de medición de la longitud para medir directamente el ángulo de acimut. Más específicamente, cuando una góndola de la turbina eólica se encuentra en una posición inicial, se enrolla el hilo varias rotaciones sobre el anillo durante la preinstalación. Cuando la góndola gira desde la posición inicial en una primera dirección, el hilo se desenrollará del anillo y, cuando la góndola gira en una segunda dirección que es opuesta a la primera dirección, el hilo se enrollará sobre el anillo. Un cambio en la longitud del hilo que está desenrollada del anillo indica un cambio en el ángulo de acimut. Como tal, se puede medir y monitorizar la longitud de la porción desenrollada del hilo por medio del dispositivo de medición de la longitud, y se puede colocar la góndola en un ángulo deseado de acimut con base en las mediciones.

Según se utiliza en el presente documento, el término “vertical” hace referencia a una dirección que es sustancialmente paralela a un eje Z de la turbina eólica, los términos “arriba”, “hacia arriba”, “superior”, y variaciones de los mismos hacen referencia a una dirección o ubicación relativa a lo largo de un eje Z de la turbina eólica en una dirección positiva, y los términos “abajo”, “hacia abajo”, “inferior”, y variaciones de los mismos hacen referencia a una dirección o ubicación relativa a lo largo del eje Z de la turbina eólica en una dirección negativa.

La Fig. 1 es una vista en... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (100) de medición del ángulo de acimut, que comprende:

un anillo giratorio (102) ; un hilo (104) acoplado en un primer extremo (114) a dicho anillo; un dispositivo (106) de medición de la longitud configurado para medir una longitud de una porción de dicho hilo que se extiende desde dicho anillo; y un sistema (38) de control configurado para determinar un ángulo de acimut con base en la longitud de la porción de dicho hilo que se extiende desde dicho anillo.

2. Un sistema (100) de medición del ángulo de acimut según la reivindicación 1, en el que dicho anillo (102) comprende al menos dos segmentos (110, 111) .

3. Un sistema (100) de medición del ángulo de acimut según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho sistema (38) de control está configurado para establecer un punto de referencia en una longitud inicial de la porción de dicho hilo (104) .

4. Un sistema (100) de medición del ángulo de acimut según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho sistema (38) de control está configurado para determinar el ángulo de acimut con base en un cambio desde la longitud inicial de la porción del hilo (104) .

5. Un sistema (100) de medición del ángulo de acimut según cualquier reivindicación precedente, que comprende, además, un plomo (128) de plomada acoplado a un segundo extremo (118, 119) de dicho hilo (104) , estando acoplado dicho dispositivo (106) de medición de la longitud a dicho plomo de plomada para medir un desplazamiento de dicho plomo de plomada.

6. Una turbina eólica (10) , que comprende:

una torre (12) ; una góndola (16) que puede girar con respecto a la torre; y, un sistema (100) de medición del ángulo de acimut que comprende:

un anillo (102) acoplado a dicha góndola y configurado para girar con dicha góndola; un hilo (104) acoplado en un primer extremo (114) a dicho anillo; un dispositivo (106) de medición de la longitud acoplado con respecto a dicho hilo, configurado dicho dispositivo de medición de la longitud para medir una longitud de una porción de dicho hilo que se extiende desde dicho anillo; y un sistema (38) de control configurado para determinar un ángulo de acimut con base en la longitud de la porción de dicho hilo que se extiende desde dicho anillo.

7. Una turbina eólica (10) según la reivindicación 6, que comprende, además, un plomo (128) de plomada acoplado a un segundo extremo (118, 119) de dicho hilo (104) .

8. Una turbina eólica (10) según la reivindicación 6 o 7, que comprende, además, un tubo (130) de guía acoplado operativamente a dicha torre (12) , colocado dicho plomo (128) de plomada dentro de dicho tubo de guía para limitar el movimiento de dicho plomo de plomada a una dirección vertical que es sustancialmente paralela a un eje (40) de guiñada de dicha turbina eólica.

9. Una turbina eólica (10) según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que comprende, además, un bastidor

(138) acoplado a una superficie interna (56) de dicha torre (12) , acoplado dicho dispositivo (106) de medición de la longitud a dicho bastidor, de forma que dicho anillo (102) gira con respecto a dicho dispositivo de medición de la longitud.

10. Una turbina eólica (10) según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en la que dicho sistema (38) de control está calibrado con una longitud inicial de dicho hilo (104) .