Sistema de manipulación de componentes para su uso en turbinas eólicas y procedimientos de posicionamiento de un componente de tren motriz.

Un sistema (112) de manipulación de componentes para su uso en una turbina (10) eólica,

incluyendo la turbina eólica un rotor (22), un conjunto (20) de tren motriz soportado en un bastidor (16) de soporte, y un eje (24) motriz acoplado de manera giratoria entre el rotor y el conjunto de tren motriz, comprendiendo dicho sistema de manipulación de componentes:

un conjunto (130) de elevación acoplado de forma desmontable a un componente (114) del tren motriz y un dispositivo (116) de elevación, estando dicho conjunto de elevación configurado para soportar el componente del dispositivo de elevación, comprendiendo dicho conjunto de elevación:

una pluralidad de patas (140) de elevación que se extienden entre el componente y el dispositivo de elevación, teniendo cada pata de elevación de dicha pluralidad de patas de elevación un primer extremo, un segundo extremo opuesto, y una longitud definida entre los mismos;

un dispositivo (160) de alineación acoplado a al menos una de dicha pata de elevación de dicha pluralidad de patas de elevación, estando dicho dispositivo de alineación configurado para ajustar una longitud de dicha al menos una pata de elevación para ajustar la orientación del componente respecto al eje motriz; y

caracterizado por:

un conjunto (132) de posicionamiento acoplado al componente (114) y al bastidor (16) de soporte, estando dicho conjunto de posicionamiento configurado para mover el componente respecto al eje (24) motriz; en el que el componente (114) se extiende entre una porción (82) delantera y una porción (84) trasera, comprendiendo dicho conjunto (132) de posicionamiento al menos un elemento (166) de posicionamiento trasero acoplado a la porción trasera del componente, estando dicho al menos un elemento de posicionamiento trasero configurado para empujar el componente alejándolo del eje (24) motriz; y

en el que dicho conjunto (132) de posicionamiento comprende al menos un elemento (182) de posicionamiento delantero acoplado a la porción delantera del componente (82), estando dicho al menos un elemento de posicionamiento delantero configurado para empujar el componente hacia el eje (24) motriz.

Sistema de manipulación de componentes para su uso en turbinas eólicas y procedimientos de posicionamiento de un componente de tren motriz

El objeto descrito en el presente documento se refiere en general a turbinas eólicas, y más específicamente, a un sistema de manipulación de componentes para su uso en la retirada de un componente de un conjunto de tren motriz de la turbina eólica.

Al menos algunas turbinas eólicas conocidas incluyen una góndola fija encima de una torre, un conjunto de tren motriz colocado dentro de la góndola, y un conjunto de rotor acoplado al conjunto de tren motriz con un eje rotor. Al menos algunos conjuntos de tren motriz conocidos incluyen una caja de engranajes que está acoplada al eje motriz, y un generador acoplado a la caja de engranajes. En los conjuntos de rotor conocidos, una pluralidad de palas se extienden desde un rotor, y cada una está orientada de tal manera que el viento que pasa sobre las palas hace girar el rotor y gira el eje, accionando así el generador para generar electricidad.

Se conocen varios sistemas y dispositivos para la reparación y el mantenimiento de turbinas eólicas, por ejemplo, a por los documentos US 2009/0261594 y WO 2007/107817.

Dado que muchas turbinas eólicas conocidas proporcionan energía eléctrica a redes elécticas, por lo menos algunas turbinas eólicas tienen componentes grandes (por ejemplo, rotores mayores de treinta metros de diámetro) que facilitan el suministro de mayores cantidades de energía eléctrica. Sin embargo, los componentes grandes suelen ser sometidos a mayores cargas (por ejemplo, cargas asimétricas) que resultan de la cizalladura del viento, la desalineación de guiñada, y/o turbulencia, y se conoce que el aumento de las cargas contribuye a ciclos de fatiga significativos en los componentes de la transmisión, es decir, la caja de engranajes y/o el generador. Con el tiempo, los componentes de la transmisión pueden desgastarse y/o dañarse. En al menos algunas turbinas eólicas conocidas, una reparación y/o sustitución del componente de tren motriz requiere que el conjunto de rotor sea retirado del eje motriz, y la góndola, el eje motriz, la caja de engranajes, y el generador sean retirados de la torre de turbina eólica antes de retirar el componente del eje motriz y reparar y/o reemplazar el componente dañado. En algunas turbinas eólicas, las palas tienen entre 60 y 100 metros de longitud, y como tal, la reparación de los componentes del tren motriz desgastados o dañados puede ser costoso y lleva mucho tiempo.

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

La figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica de ejemplo.

La figura 2 es una vista en perspectiva ampliada de una porción de la turbina eólica que se muestra en la figura 1.

La figura 3 es una vista superior esquemática de un sistema de manipulación de componentes a modo de ejemplo que puede utilizarse con la turbina eólica que se muestra en la figura 1.

La figura 4 es una vista lateral esquemática del sistema de manipulación de componentes que se muestra en la figura 3 en una primera posición.

La figura 5 es una vista lateral esquemática del sistema de manipulación de componentes que se muestra en las figuras 3 y 4 en una segunda posición.

La figura 6 es otra vista en perspectiva ampliada de la turbina eólica que se muestra en la figura 1.

La figura 7 es una vista en perspectiva de una porción del sistema de manipulación de componentes mostrado en la figura 6.

La figura 8 es otra vista en perspectiva de una porción del sistema de manipulación de componentes mostrado en la figura 6.

La figura 9 es un diagrama de flujo de un procedimiento de ejemplo que puede usarse para mantener los componentes de la turbina eólica que se muestra en la figura 1.

Varios ejemplos de procedimientos y sistemas descritos en el presente documento pueden superar al menos algunas desventajas de las turbinas eólicas conocidas, proporcionando un sistema de manipulación de componentes que está configurado para retirar y/o reemplazar un componente de tren motriz de la parte superior de la torre de una turbina eólica. Además, el sistema de manipulación de componentes descrito en el presente documento incluye un conjunto de elevación que está adaptado para acoplarse a un componente de tren motriz, y está configurado para retirar el componente de un eje motriz sin requerir que el eje motriz y/o un rotor se retiren de la turbina eólica. Además, el sistema de manipulación de componentes incluye un conjunto de soporte del eje acoplado al eje motriz para facilitar la limitación de un movimiento del eje motriz, de tal manera que el componente pueda ser desacoplado del eje motriz sin necesidad de retirar el rotor del eje motriz. Al proporcionar un sistema de manipulación de componentes que permita que un componente del tren motriz sea acoplado y/o desacoplado del eje motriz de la

parte superior de la torre de la turbina eólica, se reduce la necesidad de grandes grúas de elevación. Como tal, el coste y la mano de obra necesaria para retirar y/o reemplazar el componente del tren motriz se reduce significativamente.

Tal como se utiliza en el presente documento, el término "parte superior de la torre" pretende ser representativo de cualquier posición de la turbina eólica que está por encima de una porción superior de una torre de turbina eólica, por ejemplo, cualquier posición dentro o fuera de la góndola y/o del rotor, mientras que la góndola y/o el rotor estén acoplados a la parte superior de la torre de la turbina eólica.

La figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina 10 eólica ejemplar. La figura 2 es una vista en perspectiva ampliada de una porción de la turbina 10 eólica. En la realización ejemplar, la turbina 10 eólica es una turbina eólica de eje horizontal. Alternativamente, la turbina 10 eólica puede ser una turbina eólica de eje vertical. En la realización ejemplar, la turbina 10 eólica incluye una torre 12 que se extiende desde una superficie 14 de soporte, un bastidor 16 de soporte montado en la torre 12, una góndola 18 acoplada al bastidor 16 de soporte, un conjunto 20 de tren motriz montado en bastidor 16 de soporte y colocado dentro de la góndola 18, y un rotor 22 que está acoplado de forma giratoria al conjunto 20 de tren motriz con un eje 24 motriz. La torre 12 se extiende a lo largo de un eje 26 central entre la superficie 14 de soporte y la góndola 18. En la realización ejemplar, el conjunto 20 de tren motriz incluye una caja 28 de engranajes que está acoplada al eje 24 motriz, un generador 30 acoplado a la caja 28 de engranajes, y un eje 32 de alta velocidad que está acoplado entre la caja 28 de engranajes y el generador 30. En una realización alternativa, el conjunto 20 de tren motriz no incluye la caja 28 de engranajes, y el rotor 22 está acoplado de manera giratoria al generador 30 con el eje 24 motriz. En la realización ejemplar, un bastidor 34 del generador está acoplado al bastidor 16 de soporte, de tal manera que el bastidor 34 del generador está en voladizo desde el bastidor 16 de soporte. El generador 30 está acoplado al bastidor 34 del generador de manera que el generador 30 está soportado del bastidor 16 de soporte con el bastidor 34 del generador. En tal realización, la turbina 10 eólica no incluye el bastidor 34 del generador, y el generador 30 está montado en bastidor 16 de soporte.

El rotor 22 incluye un buje 36 giratorio que está acoplado al eje 24 motriz, y al menos una pala 38 de rotor acoplada a y que se extiende hacia el exterior desde el buje 36. La turbina 10 eólica también incluye un conjunto 40 motriz de guiñada para la rotación del rotor 22 alrededor del eje 26 de la torre. Un cojinete 42 de guiñada está acoplado entre la torre 12 y el bastidor 16 de soporte y está configurado para girar el bastidor 16 de soporte respecto a la torre 12 alrededor del eje 26 de la torre. El conjunto 40 motriz de guiñada está acoplado al bastidor 16 de soporte y al cojinete 42 de guiñada para facilitar la rotación del bastidor 16 de soporte y el rotor 22 alrededor del eje 26 de la torre para controlar la perspectiva de las palas 38 del rotor respecto a una dirección del viento. La góndola 18, el conjunto 20 del tren motriz, el eje 24 motriz, y el conjunto 40 motriz de guiñada están, cada uno, montado en el bastidor 16 de soporte para soportar la góndola 18, el conjunto 20 de tren motriz, el eje 24 motriz, el rotor 22, y el conjunto 40 motriz de guiñada desde la torre 12.

En la realización ejemplar, el rotor 22 incluye tres palas 38 del rotor. En una realización alternativa, el rotor 22 incluye más... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (112) de manipulación de componentes para su uso en una turbina (10) eólica, incluyendo la turbina eólica un rotor (22) , un conjunto (20) de tren motriz soportado en un bastidor (16) de soporte, y un eje (24) motriz acoplado de manera giratoria entre el rotor y el conjunto de tren motriz, comprendiendo dicho sistema de manipulación de componentes:

un conjunto (130) de elevación acoplado de forma desmontable a un componente (114) del tren motriz y un dispositivo (116) de elevación, estando dicho conjunto de elevación configurado para soportar el componente del dispositivo de elevación, comprendiendo dicho conjunto de elevación:

una pluralidad de patas (140) de elevación que se extienden entre el componente y el dispositivo de elevación, teniendo cada pata de elevación de dicha pluralidad de patas de elevación un primer extremo, un segundo extremo opuesto, y una longitud definida entre los mismos;

un dispositivo (160) de alineación acoplado a al menos una de dicha pata de elevación de dicha pluralidad de patas de elevación, estando dicho dispositivo de alineación configurado para ajustar una longitud de dicha al menos una pata de elevación para ajustar la orientación del componente respecto al eje motriz; y caracterizado por:

un conjunto (132) de posicionamiento acoplado al componente (114) y al bastidor (16) de soporte, estando dicho conjunto de posicionamiento configurado para mover el componente respecto al eje (24) motriz;

en el que el componente (114) se extiende entre una porción (82) delantera y una porción (84) trasera, comprendiendo dicho conjunto (132) de posicionamiento al menos un elemento (166) de posicionamiento trasero acoplado a la porción trasera del componente, estando dicho al menos un elemento de posicionamiento trasero configurado para empujar el componente alejándolo del eje (24) motriz; y en el que dicho conjunto (132) de posicionamiento comprende al menos un elemento (182) de posicionamiento delantero acoplado a la porción delantera del componente (82) , estando dicho al menos un elemento de posicionamiento delantero configurado para empujar el componente hacia el eje (24) motriz.

2. Un sistema (112) de manipulación de componentes de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un conjunto (128) de soporte del eje acoplado de forma desmontable al eje (24) motriz, estando dicho conjunto de soporte del eje configurado para facilitar la limitación de un movimiento del eje motriz.

3. Un sistema (112) de manipulación de componentes de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el eje (24) motriz incluye un elemento (74) de bloqueo del rotor, comprendiendo dicho conjunto (128) de soporte del eje un conjunto (134) de bloqueo del eje motriz adaptado para acoplarse al elemento de rotor de bloqueo para facilitar la limitación de una rotación del eje motriz.

4. Un sistema (112) de manipulación de componentes de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que dicho conjunto (128) de soporte del eje comprende un conjunto (136) de sujeción adaptado para ser acoplado al bastidor (16) de soporte y al eje (24) motriz y facilitar la limitación de un movimiento hacia arriba del eje motriz.

5. Un sistema (112) de manipulación de componentes de acuerdo con cualquier reivindicación anteriore, que comprende además un sistema (204) de control acoplado a dicho conjunto (130) de elevación, estando dicho sistema de control configurado para posicionar selectivamente el componente (114) en una primera posición en la que el componente está acoplado operativamente con el eje (24) motriz, en una segunda posición en la que el componente está desacoplado operativamente y separado del eje motriz, y en cualquier posición entre las mismas.