Procedimiento para supervisar turbinas eólicas.

Procedimiento para la determinación de daños en las palas de rotor de una turbina eólica,

que comprende al menoslas siguientes etapas de análisis de dominio de tiempo:

- medición de las vibraciones de una pala de rotor por medio de un sensor de aceleración,

- registro de intervalos de tiempo de un evento en los que las amplitudes de los valores medidos excedencontinuamente un valor de umbral,

- registro del número de dichos intervalos de tiempo de un evento en al menos un intervalo de tiempo de análisispredeterminado,

- envío de una señal de fallo cuando el número determinado de intervalos de tiempo de un evento está por encima deun valor umbral predeterminado para un intervalo de tiempo de análisis predeterminado.

Procedimiento para supervisar turbinas eólicas El invento trata de un procedimiento para la supervisión de al menos una turbina eólica, un dispositivo y un sistema para supervisar al menos una turbina eólica.

Para la explotación económica de turbinas eólicas o parques eólicos, es importante poder determinar a la mayor brevedad posible, defectos y fracturas importantes en las palas de rotor de las turbinas eólicas. Solo a través de una detección oportuna de los defectos, es posible mantener bajos los costes de reparación, así como prevenir daños secundarios.

Una posibilidad de detectar defectos y grietas en las palas de rotor consiste en supervisar el estado de las palas de rotor mediante frecuentes controles visuales in situ.

Sin embargo, dichas inspecciones visuales son costosas y no deseadas por esta razón. Puesto que las palas de rotor defectuosas o rotas durante el funcionamiento producen vibraciones dentro de la pala de rotor, se conocen procedimientos a partir del estado de la técnica actual, mediante los cuales se puede comprobar automáticamente el estado de una pala de rotor.

Dichos procedimientos deben ser capaces de diferenciar las vibraciones cuya causa se debe a daños en las palas de rotor, de las vibraciones que proceden de ruidos en la transmisión, ruidos de paso y otras emisiones de ruidos que se originan en las turbinas eólicas.

Con el fin de lograr esto, se utilizan por lo general complicados algoritmos en los procedimientos conocidos a partir del estado de la técnica actual.

Por ejemplo, el documento DE 100 65 314 B4 describe un procedimiento para supervisar el estado de las palas de rotor de las turbinas eólicas. En este caso, en primer lugar se convierten los valores medidos en señales eléctricas, y después se someten a un análisis de espectro y a continuación se comparan con una biblioteca de espectros de una memoria masiva de datos. En el caso de coincidencia de tales patrones de espectros de la biblioteca de espectros, que identifican las palas de rotor defectuosas con el espectro de pala de rotor a supervisar, se emite una señal de daño.

Del mismo modo, el documento US 2010/00 21297 A1 da a conocer un procedimiento para la detección de daños en una pala de rotor, comparándose en este caso los valores medidos de una pala de rotor con otra pala de rotor de la misma turbina eólica, para poder detectar un posible daño en una pala de rotor con la ayuda de una diferencia de los valores medidos.

Puesto que los procedimientos conocidos a partir del estado de la técnica actual comprenden operaciones matemáticas complicadas, se requieren generalmente para su ejecución, ordenadores costosos y propensos a fallos. Además, con frecuencia se requiere una biblioteca de datos comparativos para poder realizar los algoritmos del procedimiento utilizado en el estado de la técnica actual.

El objetivo del invento consiste en proporcionar un procedimiento para la detección de daños en las palas de rotor, que se puede llevar a cabo en un dispositivo de hardware sencillo, económico y poco propenso a fallos. El objetivo consiste también en proporcionar un procedimiento adicional para la detección de daños en las palas de rotor. Este objetivo se consigue mediante un procedimiento que comprende las etapas de la reivindicación 1 de la solicitud de patente y mediante un dispositivo y un sistema para la supervisión de las turbinas eólicas, según las reivindicaciones 12 y 14, respectivamente.

Según el invento, el procedimiento para la detección de daños en las palas de rotor comprende en este caso etapas de análisis, que se llevan a cabo exclusivamente en el dominio de tiempo.

Para poder realizar una declaración acerca del estado de una pala de rotor se miden primeramente las vibraciones de al menos una pala de rotor por medio de al menos un sensor de aceleración a una frecuencia de exploración de preferentemente al menos 5 kHz, más preferentemente de 10 kHz y transferidos como valores medidos a la unidad de análisis. En la unidad de análisis se detectan primeramente intervalos de tiempo de un evento, en los que la amplitud de los valores medidos está constantemente por encima de un valor umbral predeterminado. Estos intervalos de tiempo de un evento se cuentan. En una etapa posterior se compara el número de estos intervalos de tiempo de un evento con al menos un valor umbral para el número de intervalos de tiempo de un evento en al menos un intervalo de tiempo de un evento predeterminado. En caso de que el número de intervalos de tiempo de un evento contados esté por encima del valor umbral de este intervalo de tiempo de análisis, se emite un aviso de fallo para la pala de rotor analizada.

Preferentemente los valores medidos antes del registro de intervalos de tiempo de un evento son conducidos a través de un filtro de paso bajo, para aplicar la posterior detección de los intervalos de tiempo de un evento sólo sobre los porcentajes de valor de medición de baja frecuencia. De manera particularmente preferente para este caso se utiliza un filtro de 400 Hz, más preferentemente de 180 Hz.

De acuerdo con un modelo de fabricación del invento, el valor umbral para el registro de los intervalos de tiempo de un evento se sitúa entre 1, 2 m/s2 y 1, 6 m/s2 y, preferentemente en 1, 4 m/s2. De acuerdo con un modelo de fabricación adicional del invento, en el valor umbral para el registro de intervalos de tiempo de un evento no se trata de un umbral fijo, sino de un umbral dinámico. Si se utiliza un valor umbral dinámico, este es preferentemente 5 veces el valor de los valores promedio de medición de vibración del intervalo de tiempo de análisis de un periodo de tiempo anterior de preferentemente 10 segundos, y más preferentemente 10 veces el valor de los valores medidos promedio de vibración del período de tiempo anterior de preferentemente 10 segundos o 10 veces el valor de los valores promedio de medición de vibración del intervalo de tiempo de análisis anterior. Según un modelo de fabricación adicional, el valor umbral dinámico corresponde al valor múltiple de los valores promedio de vibración de un intervalo de tiempo anterior de preferentemente 10 segundos o del intervalo de tiempo de análisis anterior, tratándose de un factor predeterminado entre 5 y 10.

El intervalo de tiempo de análisis es preferentemente de entre tres y siete, más preferentemente entre 4 y 6 minutos. Según un modelo de fabricación adicional, se elige el valor umbral para el número de intervalos de tiempo de un evento contados, de tal manera que se sitúa entre 0, 3 veces y 0, 5 veces el valor de las rotaciones de la turbina eólica en el intervalo de tiempo de análisis, y corresponde preferentemente a 0, 4 veces el valor de las rotaciones de la turbina eólica en el intervalo de tiempo de análisis.

Si por ejemplo, el intervalo de tiempo de análisis corresponde a 5 minutos, el valor umbral para el número de intervalos de tiempo de un evento contados corresponde preferentemente a 10, cuando la velocidad de rotación de la turbina eólica es de 5 revoluciones por minuto (r.p.m) .

Si correspondientemente dentro de un periodo de tiempo de análisis de 5 minutos en una velocidad de rotación de la turbina eólica de 5 r.p.m, se cuentan más de 10 intervalos de tiempo de un evento, se emite un aviso de fallo. Según otro modelo de fabricación del invento, se emite un aviso de fallo únicamente cuando el número de los intervalos de tiempo de análisis contados dentro de un intervalo de tiempo de un evento no sólo está por encima de dicho valor umbral, sino que al mismo tiempo también está por debajo de un segundo valor umbral superior. El valor umbral superior para el número de los intervalos de tiempo de un evento contados se selecciona preferentemente de manera que corresponda entre 2, 5 veces y 3, 5 veces el valor de las rotaciones de la turbina eólica en el intervalo de tiempo de análisis y de forma especialmente preferente que corresponda a 3 veces este valor.

Si el intervalo de tiempo de análisis corresponde, por ejemplo, a cinco minutos, el valor umbral para el número de intervalos de tiempo de un evento contados corresponde, preferentemente a 75, si la velocidad de rotación de la turbina eólica es de 5 r.p.m.

Según otra ejecución del invento, en el caso del valor umbral/valores umbral para el número de intervalos de tiempo de un evento contados en un intervalo de tiempo de análisis no se trata de valores fijos, sino de valores dinámicos, que es/son adaptados en función del número de rotaciones medido en el intervalo de tiempo de análisis.

Según otra configuración del invento se registran los lapsos de tiempo registrados entre los intervalos de tiempo de un evento en el intervalo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinación de daños en las palas de rotor de una turbina eólica, que comprende al menos las siguientes etapas de análisis de dominio de tiempo:

- medición de las vibraciones de una pala de rotor por medio de un sensor de aceleración,

- registro de intervalos de tiempo de un evento en los que las amplitudes de los valores medidos exceden continuamente un valor de umbral,

- registro del número de dichos intervalos de tiempo de un evento en al menos un intervalo de tiempo de análisis predeterminado,

- envío de una señal de fallo cuando el número determinado de intervalos de tiempo de un evento está por encima de un valor umbral predeterminado para un intervalo de tiempo de análisis predeterminado.

2. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1, caracterizado porque una señal de fallo sólo se envía si el número determinado de intervalos de tiempo de un evento también está por debajo de un valor umbral superior predeterminado para intervalo de tiempo de análisis predeterminado.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la turbina eólica se pone en marcha durante el intervalo de tiempo de análisis en un modo de prueba, en el que la turbina eólica se encuentra en un modo de funcionamiento libre y en el que se mantiene la velocidad de rotación en un rango de fluctuación no mantenido durante el funcionamiento normal, y manteniéndose la velocidad de paso por debajo de un valor máximo no mantenido durante el funcionamiento normal.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque sólo las vibraciones de menos de 400 Hz, preferentemente menos de 180 Hz, se utilizan para el registro de los intervalos de tiempo de un evento.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor umbral para el registro del respectivo intervalo de tiempo de un evento, es un valor entre 1, 2 y 1, 6 m/s2, preferentemente entre 1, 3 y 1, 5 m/s2.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el valor umbral para el registro de los respectivos intervalos de tiempo de un evento se trata de un valor umbral dinámico que corresponde a un valor entre 5 y 15 veces de los valores medidos de vibración promedio de un intervalo de tiempo predeterminado anterior.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un intervalo de tiempo de un evento no se cuenta, si su longitud de tiempo está por debajo de un valor umbral predeterminado.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las etapas de análisis de dominio de frecuencia y/o etapas de análisis de dominio de tiempo de frecuencia y/o etapas de análisis de dominio de probabilidad están dispuestas antes de, además de, y después de las etapas de análisis de dominio de tiempo.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un intervalo de tiempo de un evento no se cuenta, si la curtosis de la curva de los valores medidos en el intervalo de tiempo de un evento está por encima de un valor umbral predeterminado.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un intervalo de tiempo de un evento no se cuenta si los valores-RMS de una pluralidad de periodos de tiempo consecutivos de un intervalo de tiempo de un evento no disminuyen continuamente en orden cronológico.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un intervalo de tiempo de un evento no está incluido, si al mismo tiempo se registra un intervalo de tiempo de un evento en la segunda pala de rotor de la turbina eólica.

12. Dispositivo (1) para la supervisión de daños en las palas de rotor de la turbina eólica (3) con al menos un sensor de aceleración (10) y una unidad de evaluación (12) , estando la unidad de evaluación (12) configurada para llevar a cabo un procedimiento según la reivindicación 1.

13. Dispositivo (1) para la supervisión de daños en las palas de rotor de la turbina eólica (3) según la reivindicación 12, caracterizado porque la unidad de evaluación (12) está dispuesta para realizar una rutina con el fin de iniciar un modo de prueba y emitir una señal correspondiente a una unidad de control (16) de la turbina eólica (3) .

14. Sistema (2) para la supervisión de daños en las palas de rotor de la turbina eólica (3) con al menos un dispositivo

(1) según la reivindicación 12, una unidad de transferencia (14, 15) , una unidad de control (16) para controlar una turbina eólica (3) , una unidad de cálculo (17) que está conformada para llevar a cabo un procedimiento según la reivindicación 8, una unidad central de registro de datos (5) que está diseñada para almacenar los valores medidos y

los avisos de fallo y una unidad central de emisión de datos (4) .

15. Sistema (2) para la supervisión de daños en las palas de rotor de la turbina eólica (3) según la reivindicación 14, caracterizado porque la unidad de emisión de datos (4) está conectada a una interfaz de entrada de datos (18) , a través de la cual es posible el acceso, directa o indirectamente a los parámetros de la unidad de cálculo (17) y adaptarlos a los procedimientos futuros.