Procedimiento y sistema de operación de una turbina eólica.

Un sistema (200) de lubricación para una turbina (100) eólica,

comprendiendo dicho sistema de lubricación:

un sumidero (204) configurado para recoger un fluido de lubricación; y caracterizado por

al menos una unidad (228) de calentamiento configurada para calentar el fluido de lubricación en base a al menos una condición prevista.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10188881.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: KRAUSS,THOMAS.

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.
  • F16N39/04 F […] › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16N LUBRIFICACION.F16N 39/00 Dispositivos para acondicionar los lubrificantes en los sistemas de lubrificación (depuración del aceite de lubrificación, composiciones lubrificantes C10M). › por calentamiento.

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Ilustración 1 de Procedimiento y sistema de operación de una turbina eólica.
Ilustración 2 de Procedimiento y sistema de operación de una turbina eólica.
Ilustración 3 de Procedimiento y sistema de operación de una turbina eólica.
Ilustración 4 de Procedimiento y sistema de operación de una turbina eólica.
Ilustración 5 de Procedimiento y sistema de operación de una turbina eólica.
Procedimiento y sistema de operación de una turbina eólica.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento y sistema de operación de una turbina eólica El objeto descrito en el presente documento se refiere, en general, a turbinas eólicas y, más en particular, a un procedimiento y un sistema para la operación de una turbina eólica.

Las turbinas eólicas generalmente incluyen un rotor que tiene múltiples palas que están conectadas a un cubo giratorio. El rotor transforma la energía del viento en un par de rotación que acciona uno o más ejes. A menudo, los ejes están acoplados de manera giratoria a una caja de engranajes que multiplica la velocidad de rotación inherentemente baja de rotor. La caja de engranajes gira un eje de alta velocidad que acciona un generador para producir energía eléctrica, que se suministra a una red de suministro eléctrico o a otro destino.

Diversas turbinas eólicas y técnicas de gestión térmica convencionales para las mismas se describen, por ejemplo, en los documentos EP 2 088 316 y WO 2004/113720.

Al menos algunas cajas de engranajes conocidas requieren lubricación para operar eficazmente. Por lo general, una bomba transporta aceite de lubricación a la caja de engranajes, y un sumidero recoge el aceite de lubricación una vez que se ha lubricado la caja de engranajes. En ambientes fríos, el aceite de lubricación puede volverse viscoso y resistente al flujo. En tales ambientes, pueden utilizarse uno o más calentadores para calentar el aceite de lubricación para mantener una viscosidad suficiente del aceite de lubricación durante la operación.

Si una turbina eólica está inactiva durante un período prolongado de tiempo, puede resultar necesario calentar el aceite de lubricación antes de reanudar la operación de la turbina eólica. En algunas turbinas eólicas conocidas, el calentamiento del aceite de lubricación puede tardar entre 6 y 8 horas, o más. En tales situaciones, puede ser que una turbina eólica no esté disponible para generar energía mientras que se calienta el aceite de lubricación, y pueden perderse unos ingresos significativos.

Las reivindicaciones adjuntas definen diversos aspectos y realizaciones de la presente invención.

A continuación se describirán diversos aspectos y realizaciones de la presente invención, en conexión con los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 es una vista esquemática de una turbina eólica ejemplar.

La Figura 2 es una vista en sección parcial de una góndola ejemplar adecuada para su uso con la turbina eólica mostrada en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista isométrica de una caja de engranajes ejemplar y de un sistema de lubricación ejemplar adecuado para su uso con la góndola mostrada en la Figura 2.

La Figura 4 es un diagrama de bloques de la caja de engranajes y del sistema de lubricación mostrados en la Figura 3.

La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar para la operación de una turbina eólica adecuado para su uso con la caja de engranajes y el sistema de lubricación mostrados en la Figura 3 y la Figura 4.

Las realizaciones descritas en el presente documento proporcionan un sistema de lubricación para una turbina eólica. El sistema de lubricación obtiene una o más condiciones previstas de un sistema de previsión del viento. El sistema de lubricación compara las condiciones previstas con uno o más requisitos para determinar si la turbina eólica puede comenzar o reanudar la generación de energía. El sistema de lubricación también mide una temperatura de un fluido de lubricación dentro de la turbina eólica. Se precalienta el fluido de lubricación a una temperatura mínima de operación previamente a las condiciones meteorológicas que permitan a la turbina eólica generar energía. Como tal, el sistema de lubricación facilita la preparación de la turbina eólica para la llegada de la energía eólica utilizable.

La Figura 1 es una vista esquemática de una turbina 100 eólica ejemplar. En la realización ejemplar, la turbina 100 eólica es una turbina eólica de eje horizontal. Alternativamente, la turbina 100 eólica puede ser una turbina eólica de eje vertical. En la realización ejemplar, la turbina 100 eólica incluye una torre 102 que se extiende desde una superficie 104 de soporte, y está acoplada a la misma. La torre 102 puede estar acoplada a la superficie 104 con pernos de anclaje o a través de una pieza de montaje de base (no se muestra ninguno de los mismos) , por ejemplo. Una góndola 106 está acoplada a la torre 102, y un rotor 108 está acoplado a la góndola 106. El rotor 108 incluye un cubo 110 giratorio y una pluralidad de palas 112 de rotor acopladas al cubo 110. En la realización ejemplar, el rotor 108 incluye tres palas 112 de rotor. Alternativamente, el rotor 108 puede contar con cualquier número adecuado de palas 112 de rotor que permita a la turbina 100 eólica operar tal como se describe en el presente documento. La torre 102 puede tener cualquier altura y / o construcción convenientes que permitan a la turbina 100 eólica operar tal como se describe en el presente documento.

Las palas 112 de rotor están espaciadas alrededor del cubo 110 para facilitar la rotación del rotor 108, transfiriendo

de este modo la energía cinética del viento 114 y transformándola en energía mecánica útil, y posteriormente, en energía eléctrica. El rotor 108 y la góndola 106 giran sobre la torre 102 sobre un eje 116 de orientación para controlar una perspectiva de las palas 112 de rotor con respecto a la dirección del viento 114. Las palas 112 de rotor están acopladas al cubo 110 mediante el acoplamiento de una porción raíz 118 de pala al cubo 110, en una pluralidad de zonas 120de transferencia de carga. Cada una de las zonas 120 de transferencia de carga tiene una zona de transferencia de carga de cubo y una zona de transferencia de carga de pala (en la Figura 1 no se muestra ninguna de las mismas) . Las cargas inducidas a las palas 112 de rotor se transfieren al cubo 110 a través de las zonas 120 de transferencia de carga. Cada pala 112 de rotor incluye también una porción 122 de punta de pala.

En la realización ejemplar, las palas 112 de rotor tienen una longitud de entre aproximadamente 30 metros (m) y aproximadamente 120 m. Alternativamente, las palas 112 de rotor pueden tener cualquier longitud adecuada que permita al generador de turbina eólica operar tal como se describe en el presente documento. Por ejemplo, las palas 112 de rotor pueden tener una longitud adecuada inferior a 30 m o superior a 120 m. A medida que el viento 114 entra en contacto con la pala 112 de rotor, las fuerzas de levantamiento de la pala son inducidas a la pala 112 de rotor, y la rotación del rotor 108 sobre un eje 124 de rotación es inducida a medida que acelera la porción 122 de punta de pala.

Un ángulo de paso (no mostrado) de las palas 112 de rotor, es decir, un ángulo que determina la perspectiva de la pala 112 de rotor con respecto a la dirección del viento 114, puede cambiarse mediante un conjunto de paso (no mostrado en la Figura 1) . Específicamente, el aumento de un ángulo de paso de la pala 112 de rotor disminuye la cantidad de área de superficie 126 de pala que está expuesta al viento 114 y, a la inversa, la disminución de un ángulo de paso de la pala 112 de rotor aumenta la cantidad de área de superficie 126 de pala que está expuesta al viento 114. Los ángulos de paso de las palas 112 de rotor se ajustan sobre un eje de paso 128 en cada pala de rotor 112. En la realización ejemplar, los ángulos de paso de las palas 112 de rotor se controlan individualmente. Alternativamente, los ángulos de paso de las palas 112 de rotor se controlan como grupo.

La Figura 2 es una vista en sección parcial de la góndola 106 de una turbina 100 eólica ejemplar (mostrada en la Figura 1) . Diversos componentes de la turbina 100 eólica están alojados en la góndola 106. En la realización ejemplar, la góndola 106 incluye tres conjuntos 130 de paso. Cada conjunto 130 de paso está acoplado a una pala 112 de rotor asociada (mostrada en la Figura 1) , y modula un paso de una pala 112 de rotor asociada sobre el eje 128 de paso. En la Figura 2 sólo se muestra uno de los tres conjuntos 130 de paso. En la realización ejemplar, cada conjunto 130 de paso incluye al menos un motor impulsor 131 de paso.

Tal como se muestra en la Figura 2, el rotor 108 está acoplado de forma giratoria a un generador eléctrico 132 posicionado dentro de la góndola 106 a través del eje 134 de rotor (a veces denominado ya sea eje principal o eje de baja velocidad) , una caja 136 de engranajes, un eje 138 de alta velocidad, y un acoplamiento 140. La rotación del eje 134 de rotor acciona en rotación la caja 136 de engranajes que, posteriormente, acciona el eje 138 de alta velocidad.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema (200) de lubricación para una turbina (100) eólica, comprendiendo dicho sistema de lubricación: un sumidero (204) configurado para recoger un fluido de lubricación; y caracterizado por al menos una unidad (228) de calentamiento configurada para calentar el fluido de lubricación en base a al

menos una condición prevista.

2. Un sistema (200) de lubricación de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una bomba

(202) configurada para transportar el fluido de lubricación desde dicho sumidero (204) a través de al menos una porción de la turbina (100) eólica, y para hacer regresar el fluido de lubricación a dicho sumidero.

3. Un sistema (200) de lubricación de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicha bomba (202) está configurada para dejar de operar cuando la temperatura del fluido de lubricación caiga por debajo de una primera temperatura predefinida.

4. Un sistema (200) de lubricación de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicha unidad (228) de calentamiento está configurada para calentar el fluido de lubricación dentro de dicho sumidero (204) a una segunda temperatura predefinida.

5. Un sistema (200) de lubricación de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicha bomba (202) está configurada para operar cuando la temperatura del fluido de lubricación alcance la segunda temperatura predefinida.

6. Un sistema (200) de lubricación de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la condición prevista incluye al menos una de entre una velocidad del viento prevista, una dirección del viento prevista, una temperatura prevista, una presión atmosférica prevista, y una densidad del aire prevista.

7. Un sistema (200) de lubricación de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha unidad (228) de calentamiento está configurada para operar cuando la velocidad del viento prevista esté por encima de un umbral.

8. Un sistema (200) de lubricación de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende adicionalmente un sistema (150) de control configurado para transmitir señales a dicha unidad de calentamiento.

9. Una turbina (100) eólica, que comprende: un sistema (150) de control configurado para: obtener al menos una condición prevista; preparar dicha turbina eólica para generar energía en base a dicha condición prevista; y comprendiendo adicionalmente dicha turbina (100) eólica: una caja (136) de engranajes; y caracterizada por un sistema (200) de lubricación de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, configurado para lubricar

dicha caja (136) de engranajes.


 

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