Procedimiento para determinar un ángulo azimutal de mantenimiento de una instalación de energía eólica.

Un procedimiento para determinar un ángulo azimutal de mantenimiento (α

W) de una instalación de energía eólica con una sala de máquinas (10) giratoria en una torre (30) a lo largo de un ángulo azimutal (α) y con un rotor (20) giratorio en la sala de máquinas (10) a lo largo de un ángulo del rotor (δ), ajustándose una pluralidad de combinaciones de ángulo del rotor (δ) y ángulo azimutal (α),

determinándose los pares que actúan sobre el rotor bajo la acción de un campo de viento para las combinaciones ajustadas del ángulo del rotor (δ) y del ángulo azimutal (α) y asignándose al ángulo azimutal (α) correspondiente, determinándose una envolvente de par de las asignaciones de par-ángulo azimutal,

formándose entornos (U(α)) con un tamaño del sector comparable de los ángulos azimutales (α) y determinándose los valores correspondientes de la envolvente de par, seleccionándose un entorno (U(αW)) con valores de la envolvente de par más bajos en cuanto al valor que los entornos adyacentes y

determinándose el ángulo azimutal de mantenimiento (αW) en el interior del entorno (U(αW)) seleccionado

La invención se refiere a un procedimiento para determinar un ángulo azimutal de mantenimiento de una instalación de energía eólica y a un procedimiento para el mantenimiento de una instalación de energía eólica, así como a una instalación de energía eólica para la realización de uno de los procedimientos de mantenimiento.

En las instalaciones de energía eólica debería realizarse regularmente un mantenimiento. Además, deben repararse instalaciones de energía eólica dañadas, por ejemplo por impactos de rayos o similares. En particular, cuando el mantenimiento o una reparación afecta la cadena de accionamiento de la instalación de energía eólica, puede ser necesario inmovilizar el rotor durante la reparación, para que los montadores puedan trabajar de forma segura. Una inmovilización de este tipo, en particular, es necesaria cuando está dañado un rodamiento del rotor realizándose trabajos de reparación en el mismo. También en caso de cambiar partes del engranaje, del generador o similares en la sala de máquinas, el rotor debe inmovilizarse necesariamente durante los trabajos de mantenimientos. De forma conocida, la sala de máquinas con el rotor se orienta para ello en la dirección del viento y las palas del rotor se colocan en la posición de bandera inmovilizándose a continuación el rotor.

El inconveniente de los procedimientos de mantenimiento conocidos es, no obstante, la aparición de pares relativamente elevados en el rotor en caso de direcciones del viento variables. En particular, en caso de trabajos de mantenimiento cuya duración es difícil de estimar, como el cambio de rodamientos del rotor o el desmontaje de un engranaje, debe comprobarse el estado de mantenimiento con una ráfaga como ha de esperarse una vez al año, produciéndose pares del orden de magnitud de tres veces el par nominal.

Por el documento EP 2 058 513 A2 se conoce un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica, haciéndose pasar el rotor para el mantenimiento a una posición de parada. Se determina la posición de parada alcanzada del rotor.

En el documento DE 197 17 059 C1 se da a conocer un procedimiento para hacer pasar las palas del rotor de una instalación de energía eólica a una posición de estacionamiento con unas velocidades del viento elevadas.

En el documento WO 2008/145126 A2 se da a conocer un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica en la que se determina el ángulo azimutal de las palas del rotor y en el que se adapta el ángulo de paso de las palas del rotor de tal modo que durante una rotación completa del rotor se ofrece un ángulo de ataque sustancialmente constante.

En el documento US 2005/0175451 A1 se da a conocer una instalación de energía eólica en un pilón con una unidad de control que adapta el ángulo de ataque del viento en la pala del rotor también en función de la desviación del pilón de la vertical.

El objetivo de la invención es poner a disposición una mejora de los procedimientos de mantenimiento conocidos, un procedimiento para poner a disposición los parámetros necesarios para el procedimiento de mantenimiento mejorado, así como una instalación de energía eólica para la realización de un procedimiento de mantenimiento.

En principio, el concepto de mantenimiento o trabajos de mantenimientos debe entenderse en el sentido más amplio, en particular se refiere no solo a mantenimientos rutinarios sino también a reparaciones, el cambio de piezas y otros trabajos.

Respecto al procedimiento para la puesta a disposición de los parámetros necesarios, el objetivo se consigue mediante un procedimiento para determinar el ángulo azimutal de mantenimiento de una instalación de energía eólica. La instalación de energía eólica presenta una sala de máquinas giratoria en una torre a lo largo de un ángulo azimutal. Preferiblemente, la sala de máquinas es giratoria mediante un sistema de seguimiento del viento alrededor de un eje de giro que se extiende sustancialmente en la dirección perpendicular respecto a la tierra y preferiblemente en una dirección longitudinal de la torre. El ángulo azimutal es una posición angular de la sala de máquinas alrededor del eje de giro.

Por ángulo azimutal de mantenimiento se entiende aquí la posición angular de la sala de máquinas respecto a la dirección del viento, a la que se hace girar la sala de máquinas para el mantenimiento del rotor o de la cadena de accionamiento dispuesta a continuación del mismo. Puede inmovilizarse en el ángulo azimutal de mantenimiento en la torre o preferiblemente puede seguir cambios de las direcciones del viento que se produzcan eventualmente en el ángulo azimutal de mantenimiento.

Como ángulo cero de la medición del ángulo azimutal se elige preferiblemente la dirección del viento del campo de viento que incide en la instalación. Como alternativa, también puede elegirse como punto cero una dirección a elegir libremente, en particular, también la dirección principal del viento del emplazamiento. No obstante, en la alternativa, el ángulo diferencial entre la dirección elegida y el ángulo azimutal de mantenimiento así determinado, por un lado, y

la dirección elegida y la dirección del viento, por otro lado, es el ángulo físicamente relevante que se tiene en cuenta en el procedimiento de determinación según la invención.

La instalación de energía eólica presenta un rotor dispuesto de forma giratoria en un lado de la sala de máquinas que en el servicio está orientado preferiblemente en la dirección del viento. La posición angular del rotor alrededor de un eje de giro del rotor dispuesto preferiblemente en una dirección longitudinal de la sala de máquinas se denomina aquí ángulo del rotor. El eje de giro del rotor está dispuesto preferiblemente en una dirección sustancialmente horizontal respecto a la tierra. La formulación incluye aquí también formas de realización en las que el eje de giro puede estar inclinado un ángulo de inclinación respecto a la tierra, estando situado este ángulo en muchos casos entre 3º y 10º.

Como ángulo cero de la medición del ángulo del rotor está prevista la posición de una de las palas del rotor en la dirección longitudinal de la torre por encima de la sala de máquinas, la llamada posición de las 12 horas de una de las palas del rotor. Gracias a la simetría del rotor de 120º, el procedimiento según la invención para determinar el ángulo azimutal no tiene que basarse en un ángulo del rotor a lo largo de una vuelta completa de 360º, sino solo en el sector más pequeño de 0º a 120º, si el rotor está realizado con tres palas del rotor distanciadas 120º una de la otra en la dirección de giro. En caso de que en la simetría del rotor haya que tener en cuenta tolerancias más grandes debido al tipo de construcción, es necesario basarse en una vuelta completa del rotor.

La idea de la invención también está basada en el descubrimiento sorprendente que no siempre es razonable elegir el ángulo azimutal de mantenimiento de tal modo que en la posición del ángulo azimutal de mantenimiento exacta se genera el par más bajo en el rotor. En la práctica se ha mostrado que son más decisivos para la carga otros criterios que van más allá, que se refieren al entorno del ángulo azimutal de mantenimiento, que solo el criterio único o al menos en gran medida predominante de un mínimo del par exactamente en el ángulo azimutal de mantenimiento. El objetivo del procedimiento de determinación según la invención es, por lo tanto, en particular encontrar un ángulo azimutal de mantenimiento al que se hace girar la sala de máquinas para el mantenimiento y que solo permite pares lo más pequeños posibles en el rotor en todo una gama de variaciones de las direcciones del viento. El rotor está preferiblemente inmovilizado durante el mantenimiento, mientras que la sala de máquinas preferiblemente sigue siendo giratoria durante el mantenimiento, en particular para poder hacerse seguir una dirección del viento que cambia durante el mantenimiento.

El ángulo azimutal de mantenimiento puede determinarse para un tipo de instalación de energía eólica determinado mediante simulación o mediante la captación de valores de medición reales, obtenidos mediante instrumentos de medición instalados en la instalación de energía eólica propiamente dicha. En primer lugar, se especifica un campo de viento mediante simulación o de forma real mediante la naturaleza y se asigna una dirección del viento al mismo. En caso de vientos variables, la dirección del viento puede ser la dirección principal actual del viento. No obstante, para determinar los pares y como base para el procedimiento de determinación del... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para determinar un ángulo azimutal de mantenimiento (aW) de una instalación de energía eólica con una sala de máquinas (10) giratoria en una torre (30) a lo largo de un ángulo azimutal (a) y con un rotor (20) giratorio en la sala de máquinas (10) a lo largo de un ángulo del rotor (0) , ajustándose una pluralidad de combinaciones de ángulo del rotor (0) y ángulo azimutal (a) , determinándose los pares que actúan sobre el rotor bajo la acción de un campo de viento para las combinaciones ajustadas del ángulo del rotor (0) y del ángulo azimutal (a) y asignándose al ángulo azimutal (a) correspondiente, determinándose una envolvente de par de las asignaciones de par-ángulo azimutal, formándose entornos (U (a) ) con un tamaño del sector comparable de los ángulos azimutales (a) y determinándose los valores correspondientes de la envolvente de par, seleccionándose un entorno (U (aW) ) con valores de la envolvente de par más bajos en cuanto al valor que los entornos adyacentes y determinándose el ángulo azimutal de mantenimiento (aW) en el interior del entorno (U (aW) ) seleccionado.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en el interior de una pluralidad de entornos (U (a) ) se determina respectivamente el valor de envolvente de par más elevado en cuanto al valor, comparándose los valores de la envolvente de par respectivamente más elevados en cuanto al valor y seleccionándose el entorno (U (aW) ) cuyo valor de envolvente de par más elevado en cuanto al valor así determinado es el valor más bajo de los valores de la envolvente de par más elevados en cuanto al valor comparados entre sí.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que se seleccionan todos los entornos (U (a) ) con un tamaño del sector sustancialmente igual, respectivamente, preferiblemente con un tamaño del sector de aproximadamente + 15º, de forma especialmente preferible + 8º.

4. El procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se especifica una pluralidad de ángulos azimutales (a) y se ajusta en primer lugar uno de los ángulos azimutales (a) y se combina con varios ángulos del rotor (0) ajustándose a continuación otros ángulos azimutales (a) que se combinan respectivamente con varios ángulos del rotor (0) .

5. El procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se determina el valor medio, en particular con una tolerancia angular de + 10 % del tamaño del sector del entorno (U (aW) ) seleccionado como ángulo azimutal de mantenimiento (aW) .

6. El procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el ángulo azimutal (a) asignado a un mínimo local de la envolvente de par del entorno (U (aW) ) seleccionado se determina como ángulo azimutal de mantenimiento (aW) .

7. El procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el ángulo del rotor (0) para determinar un ángulo azimutal de mantenimiento (aW) se mantiene constante, determinándose para una pluralidad de ángulos del rotor (0) constantes los ángulos azimutales de mantenimiento (aW) correspondientes con los valores de envolvente de par más elevados en cuanto al valor correspondientes, y comparándose los valores de la envolvente de par más elevados en cuanto al valor entre sí y seleccionándose aquella combinación de ángulo del rotor constante y ángulo azimutal de mantenimiento (aW) como ángulo del rotor de mantenimiento y ángulo azimutal de mantenimiento (aW) correspondiente, cuyo valor de envolvente de par más elevado en cuanto al valor determinado es el más bajo de los valores de la envolvente de par más elevados en cuanto al valor comparados entre sí. .

8. Un procedimiento para el mantenimiento de una instalación de energía eólica con una sala de máquinas (10) giratoria en una torre (30) a lo largo de un ángulo azimutal (a) y con un rotor (20) giratorio en la sala de máquinas

(10) a lo largo de un ángulo del rotor (0) :

haciéndose girar la sala de máquinas (10) a un ángulo azimutal de mantenimiento (aW) determinado mediante un procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores y realizándose trabajos de mantenimientos en la sala de máquinas (10) con el rotor inmovilizado manteniéndose el ángulo azimutal de mantenimiento (aW) , entendiéndose por ángulo azimutal de mantenimiento (aW) la posición angular de la sala de máquinas (10) respecto a la dirección del viento, a la que se hace girar la sala de máquinas (10) para el mantenimiento del roto (20) o de la cadena de accionamiento dispuesta a continuación.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que, antes de la inmovilización, el rotor

(20) se hace girar a un ángulo del rotor de mantenimiento (0) predeterminado.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que en una memoria electrónica se depositan ángulos azimutales de mantenimiento (aW) asignados respectivamente a distintos ángulos del rotor (0) , se mide el ángulo del rotor (0) con un dispositivo de medición conectado con una unidad de procesamiento de datos, se asigna mediante la unidad de procesamiento de datos el ángulo azimutal de mantenimiento (aW) correspondiente al ángulo del rotor (0) medido y se hace girar la sala de máquinas al ángulo azimutal de mantenimiento (aW) correspondiente mediante un dispositivo de seguimiento del viento.

11. El procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que se hace girar la sala de máquinas (10) a un ángulo azimutal de mantenimiento (aW) entre -180º y -90º o entre 90º a 180º.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que se hace girar la sala de máquinas

(10) a un ángulo azimutal de mantenimiento (aW) entre -170º y -100º o entre 100º a 170º, de forma favorable a un 10 ángulo azimutal de mantenimiento (aW) de -135º o +135º.

13. El procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que se desmonta al menos parcialmente una cadena de accionamiento dispuesta en la sala de máquinas (10) , se interrumpe una conexión de comunicación entre la unidad de procesamiento de datos y un cubo del rotor (20) y se conecta un dispositivo auxiliar con la unidad de procesamiento de datos, simulándose de este modo la conexión de comunicación con el cubo del rotor (20)

14. Una instalación de energía eólica para la realización de un procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 8 a 13 con una sala de máquinas (10) giratoria en una torre (30) a lo largo de un ángulo azimutal (a)

y con un rotor (20) giratorio en la sala de máquinas (10) a lo largo de un ángulo del rotor (0) , caracterizada por una memoria electrónica, en la que está depositado al menos un ángulo azimutal de mantenimiento (aW) y un dispositivo de seguimiento del viento, con el que la sala de máquinas puede girarse para el mantenimiento a uno de los ángulos azimutales de mantenimiento (aW) .

15. La instalación de energía eólica según la reivindicación 14, caracterizada por que en la memoria electrónica están depositados ángulos azimutales de mantenimiento (aW) para distintos ángulos del rotor (0) y caracterizada por un dispositivo de medición del ángulo del rotor (0) , que está conectado con una unidad de procesamiento de datos, pudiendo asignarse en la unidad de procesamiento de datos un ángulo azimutal de mantenimiento (aW) ) correspondiente a un ángulo del rotor (0) medido.