Procedimiento para operar un aerogenerador.

Procedimiento para operar un aerogenerador, en el que el aerogenerador presenta un rotor aerodinámico configurado como rotor de eje horizontal con un buje con al menos un álabe de rotor,

y en el rotor está previsto al menos un elemento de medición de la carga para registrar una carga de viento del rotor, comprendiendo el procedimiento los pasos de girar el rotor del aerogenerador sin carga de viento o con una reducida carga de viento para calibrar el elemento de medición de la carga y, en este caso, registrar una medición de la carga con el elemento de medición de la carga, así como calibrar el elemento de medición de la carga basándose en la medición de la carga y fuerzas de peso conocidas previamente que se presentan en el rotor, caracterizado porque, en un primer ciclo, se registra, mediante el elemento de medición de la carga, una serie de mediciones con varias mediciones durante una vuelta completa o durante varias vueltas completas del rotor, y se suman las cantidades de las mediciones de la serie de mediciones, determinándose una sensibilidad del elemento de medición de la carga a partir de una de las fuerzas de peso conocidas y las cantidades sumadas de las mediciones de la serie de mediciones.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/071030.

Solicitante: Wobben Properties GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Dreekamp 5 26605 Aurich ALEMANIA.

Inventor/es: EDEN,GEORG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D11/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase.

PDF original: ES-2536302_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para operar un aerogenerador La presente invención se refiere a un procedimiento para operar un aerogenerador así como a un aerogenerador.

Un aerogenerador con rotor de eje horizontal presenta al menos un álabe de rotor, habitualmente, tres álabes de rotor, que, debido al viento que incide sobre ellos, giran de forma normal alrededor de un eje horizontal para, mediante este movimiento de giro, generar energía eléctrica. Si el viento que incide sobre los álabes del rotor es demasiado intenso, el aerogenerador puede sufrir daños dependiendo de la frecuencia o intensidad. Este tipo de cargas ocasionadas por viento demasiado intenso pueden tratarse, por ejemplo, girando los álabes del rotor, al menos en parte, fuera del viento. Esto también se denomina `cabeceo o cambio del ángulo de paso (pitch) .

Para poder introducir este tipo de medidas y otras medidas para descargar el aerogenerador es necesario registrar cargas correspondientes ocasionadas por viento intenso. Un viento homogéneo e intenso de forma continua puede detectarse por el comportamiento del aerogenerador, por ejemplo, por la producción de energía resultante. Para cargas breves o también para cargas locales en, por ejemplo, solo un álabe del rotor pueden estar previstos sensores para medir una carga de este tipo. Así, se utilizan, por ejemplo, sensores tales como bandas extensométricas para registrar la flexión de cada álabe del rotor. Gracias a ello puede registrarse directamente, tanto de forma cualitativa como cuantitativa, una carga relacionada con la flexión del álabe del rotor, así como valorarse de forma correspondiente para, si procede, tomar medidas para limitar la carga.

Una condición necesaria para ello es que los sensores de carga correspondientes operen de forma precisa y suministren valores fiables. Para ello también es fundamental la calibración y / o compensación del sensor correspondiente. Es habitual que sensores tales como, por ejemplo, una banda extensométrica, proporcionen un valor de resistencia dependiente de la extensión o en función de la electrónica de valoración conectada una señal dependiente de la extensión, tal como, por ejemplo, una tensión de salida. Estos valores se asignan después, mediante calibración y compensación, a una carga correspondiente del álabe del rotor.

Una calibración con compensación de este tipo puede ser muy costosa y también propensa a errores dado que, en este caso, los valores medidos por el sensor deben asociarse a valores de carga correspondientes que han de registrarse de otro modo. Una posibilidad para llevar a cabo una calibración con compensación consiste en arrastrar manualmente el álabe con una fuerza de comparación que ha de medirse de modo que la calibración se realice mediante esta fuerza de comparación. De este modo, puede arrastrarse, por ejemplo, un álabe del rotor a una posición de 6:00 h en su punta respecto a la torre mientras se mide la fuerza empleada.

A ello se añade que las relaciones varían durante el funcionamiento del aerogenerador. Esto puede producirse por fenómenos de envejecimiento tanto de los álabes del rotor como también de los sensores, así como también por otros motivos tales como, por ejemplo, defectos del sensor o su fijación. Si tales cambios son pequeños y / o se producen con lentitud, existe el riesgo de que pasen desapercibidos.

Como estado de la técnica ha de remitirse en general al documento DE102006036157A1.

Por tanto, el objetivo de la presente invención es solventar al menos uno de los problemas antes descritos o, al 45 menos, reducirlos. En especial, debe simplificarse una calibración o una compensación de al menos un sensor de carga y / o incrementarse lo máximo posible la fiabilidad de una calibración y / o compensación de este tipo. Al menos, debe proponerse una solución alternativa.

De acuerdo con la invención, se propone un procedimiento según la reivindicación 1. Este procedimiento se basa en 50 un aerogenerador con rotor de eje horizontal. En el caso de un rotor de eje horizontal de este tipo, está previsto un eje fundamentalmente horizontal para girar el o los álabes del rotor accionados por el viento. Este eje también puede presentar una posición ligeramente inclinada. El experto está familiarizado con el concepto de un aerogenerador con un rotor de eje horizontal como clasificación de un determinado tipo de aerogenerador, en especial, diferenciado de un aerogenerador con un eje vertical.

Un aerogenerador de este tipo presenta un rotor aerodinámico que posee un buje con al menos un álabe de rotor. Normalmente, aunque no exclusivamente, están previstos tres álabes de rotor en un buje. En el rotor está previsto al menos un elemento de medición de la carga para registrar una carga de viento del rotor. Un elemento de medición de la carga de este tipo puede estar dispuesto en el álabe del rotor o también en un adaptador para fijar el álabe del

rotor al buje del rotor. Estas son posiciones preferidas. No obstante, también pueden considerarse otras posiciones tales como, por ejemplo, directamente en el buje. Esto depende, sobre todo, también de la estructura concreta del rotor.

Entonces, un aerogenerador de este tipo gira el rotor sin carga de viento o con una reducida carga de viento para calibrar el elemento de medición de la carga. En este caso, se realiza una medición de la carga con el elemento de medición de la carga. De forma ideal, no existe ninguna carga de viento. No obstante, pueden despreciarse las cargas de viento reducidas o, dado el caso, tenerse en cuenta en los cálculos. Esto depende finalmente también de la precisión y calidad deseadas.

Basándose en esta medición de la carga y, adicionalmente, en fuerzas de peso conocidas con anterioridad que se presentan en el rotor, se realiza entonces la calibración del elemento de medición de la carga.

En este caso, se basa en el conocimiento de que, con un rotor de eje horizontal, también el peso de los álabes del rotor y fuerzas de peso que se presentan de forma correspondiente pueden conllevar una carga que es registrada por el elemento de medición de la carga. En especial, puede partirse de que un álabe de rotor en perpendicular a saber, en la posición de las seis horas o las doce horas prácticamente no experimenta ninguna carga debida al peso, mientras que la carga debida a las fuerzas de peso en caso de posición horizontal del álabe del rotor es decir, en la posición de las tres horas o las nueve horas debería ser máxima. De este modo, basándose en la medición de la carga, pueden registrarse pasos cero y asignarse. Normalmente se conoce la carga debida al peso de un álabe del rotor y, de este modo, puede realizarse también una asociación cuantitativa.

Preferiblemente, el rotor se gira al menos una vuelta para su compensación y, en este caso, se registra un desarrollo de la carga junto con la correspondiente posición del rotor. En este caso, se registra la posición del rotor en la 25 dirección periférica, es decir, su posición entre los 0º y los 360º, de modo que pueda asociarse al desarrollo de la carga. Por tanto, el desarrollo de la carga comprende un registro continuo o casi continuo de la carga de manera que se registre, por ejemplo, un valor de carga para cada grado angular en el movimiento de giro del rotor. Por tanto, en este ejemplo, se registrarían 360 valores de carga por una vuelta. Este es solo un ejemplo y también pueden registrarse más o menos valores, por ejemplo, 200 incrementos. En especial, en el caso de un registro de este tipo de un desarrollo de carga, si este se traza por el número de grados angulares de la posición de giro correspondiente, cabe esperar una trayectoria al menos fundamentalmente sinusoidal. Pueden presentarse desviaciones respecto a ello en función de alinealidades existentes en el sistema.

Partiendo de un desarrollo sinusoidal de este tipo, o también un desarrollo de otra forma, puede realizarse entonces una asignación, una calibración y, finalmente, una compensación. Tal como ya se ha indicado, han de suponerse los pasos cero a 0º y 180º. Y la carga máxima ha de esperarse, según el valor, a 90º y 270º. Basándose en esto pueden registrarse las desviaciones respecto al desarrollo que cabe esperar, lo cual se denomina `calibración, e introducirse valores de corrección correspondientes, lo que se denomina `compensación.

Explicaciones con fórmulas.

Resulta ventajoso, entre otras cosas, que, únicamente mediante un giro fundamentalmente sin carga del rotor aerodinámico, pueda realizarse una calibración y / o compensación. Basándose en las relaciones técnicoestructurales puede transmitirse esta calibración y / o compensación a la carga debida al viento.

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Reivindicaciones:

1. Procedimiento para operar un aerogenerador, en el que el aerogenerador presenta un rotor aerodinámico configurado como rotor de eje horizontal con un buje con al menos un álabe de rotor, y en el rotor está 5 previsto al menos un elemento de medición de la carga para registrar una carga de viento del rotor, comprendiendo el procedimiento los pasos de girar el rotor del aerogenerador sin carga de viento o con una reducida carga de viento para calibrar el elemento de medición de la carga y, en este caso, registrar una medición de la carga con el elemento de medición de la carga, así como calibrar el elemento de medición de la carga basándose en la medición de la carga y fuerzas de peso conocidas previamente que se presentan en el rotor, caracterizado porque, en un primer ciclo, se registra, mediante el elemento de medición de la carga, una serie de mediciones con varias mediciones durante una vuelta completa o durante varias vueltas completas del rotor, y se suman las cantidades de las mediciones de la serie de mediciones, determinándose una sensibilidad del elemento de medición de la carga a partir de una de las fuerzas de peso conocidas y las cantidades sumadas de las mediciones de la serie de mediciones.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, en un segundo ciclo o un segundo paso de valoración, se suman las mediciones registradas sin calcular previamente el valor absoluto, y se calcula a partir de ello un desplazamiento de la serie de mediciones respecto de la línea de cero.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque, a continuación de la calibración o junto con esta, se realiza una compensación del elemento de medición de la carga o un dispositivo de valoración asociado.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, al girar el rotor para la calibración, el rotor se gira al menos una vuelta, y porque en este caso la medición de la carga se realiza de modo que se mide un desarrollo de la carga, y porque al mismo tiempo se registra la posición del rotor.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la calibración se realiza durante la puesta en marcha del aerogenerador y / o tras un periodo de inactividad del rotor y / o al finalizar 30 un mantenimiento del aerogenerador.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el giro del rotor para la compensación se realiza en un funcionamiento en ralentí.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos un álabe del rotor puede regularse y, en el caso del giro para la calibración, se gira fuera del viento de modo que no se extrae ninguna energía del viento o se extrae poca energía.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como elemento de medición de la carga se utiliza al menos una banda extensométrica, preferiblemente, se utilizan dos o más bandas extensométricas para cada álabe del rotor.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el al menos un elemento de medición de la carga se dispone en el buje, en una raíz de álabe del rotor y / o en un adaptador de 45 álabe para fijar el al menos un álabe de rotor al buje.

10. Aerogenerador que comprende un rotor aerodinámico configurado como rotor de eje horizontal con un buje con al menos un álabe de rotor, y al menos un elemento de medición de carga dispuesto en el rotor para registrar una carga de viento del rotor, estando preparado el aerogenerador para girar el rotor del aerogenerador sin 50 carga de viento o con una reducida carga de viento para calibrar el elemento de medición de la carga, y, en este caso, registrar una medición de la carga con el elemento de medición de la carga, así como calibrar el elemento de medición de la carga basándose en la medición de la carga y las fuerzas de peso previamente conocidas que se presentan en el rotor, caracterizado porque, en un primer ciclo, se registra mediante el elemento de medición de la carga, en una vuelta completa o varias vueltas completas del rotor, una serie de mediciones con varias mediciones, 55 y se suman los valores de las mediciones de la serie de mediciones, calculándose, a partir de una de las fuerzas de peso conocidas y los valores sumados de las mediciones de la serie de mediciones, una sensibilidad del elemento de medición de la carga.

11. Aerogenerador según la reivindicación 10, caracterizado porque, en un segundo ciclo o un segundo 8

paso de valoración, se suman las mediciones registradas sin calcular previamente el valor absoluto y, a partir de ello, se determina un desplazamiento de la serie de mediciones respecto de la línea de cero.

12. Aerogenerador según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque como elemento de medición de la carga está prevista al menos una banda extensométrica, preferiblemente, están previstas una, dos o más bandas extensométricas para cada álabe del rotor.

13. Aerogenerador según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el al menos un elemento de medición de la carga se dispone en el buje, en una raíz del álabe del rotor y / o en un adaptador del 10 álabe para fijar el al menos un álabe del rotor al buje.

14. Aerogenerador según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque está preparado para implementar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9.


 

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