Sistema, dispositivo y procedimiento de monitorización acústica y visual de una turbina eólica.

Un sistema (400) para monitorizar una turbina (100) eólica, comprendiendo el sistema:

un dispositivo (200) de monitorización configurado para proporcionar una o más señales de monitorización que incluyen al menos una de una señal de audio y una señal de imagen; y

un controlador (420) de monitorización acoplado comunicativamente al dispositivo de monitorización y configurado para:

proporcionar datos de base representativos del funcionamiento normal de la turbina eólica;

crear datos operativos en base a una señal de monitorización recibida desde el dispositivo de monitorización;

comparar los datos operativos con los datos de base para determinar una desviación; y

transmitir una notificación de desviación cuando la desviación exceda un umbral; en el que el dispositivo (200) de monitorización comprende un dispositivo de monitorización direccional configurado para monitorizar al menos una pala (108) de rotor de la turbina (100) eólica;

un mecanismo (215) de traslación acoplado a la turbina (100) eólica, en el que el dispositivo (200) de monitorización direccional está acoplado al mecanismo de traslación;

en el que la pala (108) de rotor está acoplada a un buje (110) giratorio sobre un eje de rotación (220), y el mecanismo (215) de traslación define un eje de traslación sustancialmente paralelo al eje de rotación (225);

y

en el que el dispositivo (200) de monitorización direccional está configurado adicionalmente para proporcionar una señal de monitorización mediante la provisión de una pluralidad de imágenes, correspondiéndose cada imagen de la pluralidad de imágenes con una de una pluralidad de posiciones a lo largo del eje de traslación (215);

estando caracterizado el sistema porque el dispositivo (200) de monitorización está acoplado a la turbina (100) eólica encima de una góndola (102).

Sistema, dispositivo y procedimiento de monitorización acústica y visual de una turbina eólica El objeto descrito en el presente documento se refiere, en general, a la monitorización de una turbina eólica y, más en particular, a la monitorización de una turbina eólica utilizando datos acústicos y/o visuales.

Un parque eólico incluye una o más turbinas eólicas que utilizan energía eólica para generar o producir energía eléctrica. Las turbinas eólicas normalmente están sujetas a daños operativos por parte de elementos ambientales, tales como el corte del viento, temperaturas extremas, formación de hielo, olas oceánicas, otros elementos externos, la fricción interna, y el desgaste mecánico general. Los daños operativos pueden causar finalmente un rendimiento subóptimo, ya sea temporalmente (por ejemplo, formación de hielo en las palas del rotor) o indefinidamente (por ejemplo, daños estructurales en una pala del rotor) .

Al menos algunos procedimientos de monitorización de turbinas eólicas detectan los daños operativos de manera indirecta mediante la detección de síntomas, tales como una disminución de la salida de energía y/o la inoperatividad de una turbina eólica. Adicionalmente, dado que existen muchas causas potenciales para tales síntomas, determinar la causa principal de un síntoma requiere la inspección manual por parte de un técnico de mantenimiento, lo que supone un retraso y un gasto no deseados antes de poder afrontar la causa principal. Un sistema y un procedimiento convencionales se describen, por ejemplo, en el documento US 6.966.754.

Diversos aspectos y realizaciones de la presente invención quedan definidos por las reivindicaciones adjuntas.

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 en perspectiva de una turbina eólica ejemplar.

La Figura 2 es una vista en perspectiva de un dispositivo de monitorización ejemplar acoplado de manera fija a la turbina eólica mostrada en la Fig. 1.

La Figura 3 es una vista en perspectiva de un dispositivo de monitorización ejemplar acoplado de manera desmontable a la turbina eólica mostrada en la Fig. 1.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de un dispositivo de monitorización ejemplar posicionado dentro de una carcasa de protección.

La Figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema ejemplar para monitorizar la turbina eólica mostrada en la Fig. 1.

La Figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra un dispositivo informático de usuario ejemplar para su uso con el sistema mostrado en la Fig. 5.

La Figura 7 es un diagrama de bloques que ilustra un dispositivo informático de servidor ejemplar para su uso con el sistema mostrado en la Fig. 5.

La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra un controlador de monitorización ejemplar para su uso con el sistema mostrado en la Fig. 5.

La Figura 9 es un diagrama de bloques que ilustra un controlador combinado ejemplar para su uso con el sistema mostrado en la Fig. 5.

Las Figs. 10 y 11 son un diagrama de flujo de un procedimiento ejemplar para monitorizar una turbina eólica.

Las realizaciones descritas en el presente documento facilitan la monitorización de una condición operativa de una turbina eólica en base a una o más señales de audio y/o de imagen de un dispositivo de monitorización. En una realización, se generan datos de base a partir de una primera señal o señales en un momento en el que la turbina eólica está funcionando en un estado normal. Estas señales pueden denominarse señales "de prueba". A continuación, se generan datos operativos a partir de una segunda señal o señales y se comparan con los datos de base. Puede determinarse una desviación entre los datos de base y los datos operativos.

Un efecto técnico ejemplar de los procedimientos, sistema y aparato descritos en el presente documento incluye al menos uno de: (a) calcular, mediante un dispositivo informático, unos datos de base en función de una o más primeras señales de monitorización; (b) recibir, desde el dispositivo de monitorización, una segunda señal de monitorización; (c) calcular, mediante el dispositivo informático, unos datos operativos en base a la segunda señal de monitorización; (d) determinar una condición operativa de la turbina eólica mediante la comparación de los datos operativos con los datos de base, y (e) , transmitir la condición operativa a un dispositivo remoto.

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una turbina 100 eólica ejemplar. La turbina 100 eólica incluye una góndola 102 que aloja un generador (no mostrado en la Fig. 1) . La góndola 102 está montada sobre una torre 104 (en la Fig. 1 sólo se muestra una porción de la torre 104) . La torre 104 puede una altura adecuada que facilite el funcionamiento de la turbina 100 eólica, según lo descrito en el presente documento. En la realización ejemplar, la turbina 100 eólica también incluye un rotor 106 que incluye tres palas de rotor 108 acopladas a un buje giratorio 110. Como alternativa, la turbina eólica puede incluir cualquier número de palas de rotor 108 que permita el funcionamiento de la turbina 100 eólica. En la realización ejemplar, la turbina 100 eólica incluye una caja de engranajes (no mostrada) que está acoplada de manera giratoria al rotor 106 y al generador.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva de un dispositivo 200 de monitorización ejemplar acoplado de manera fija a la turbina 100 eólica. El dispositivo 200 de monitorización está configurado para proporcionar una señal de monitorización que incluya una señal de audio y/o de imagen. El dispositivo 200 de monitorización incluye, por ejemplo, un micrófono, una cámara de imagen fija, una videocámara, y/o una webcam. En una realización ejemplar, el dispositivo 200 de monitorización está situado encima de la góndola 102. Sin embargo, el dispositivo 200 de monitorización puede estar situado en cualquier localización de la turbina 100 eólica que permita el funcionamiento descrito en el presente documento.

En algunas realizaciones, el dispositivo 200 de monitorización proporciona una señal de imagen. Por ejemplo, el dispositivo 200 de monitorización puede proporcionar una imagen fija (por ejemplo, por petición) , una serie de imágenes fijas, y/o un flujo de video continuo.

El dispositivo 200 de monitorización puede ser direccional u omnidireccional. Por ejemplo, un micrófono direccional tiene un patrón polar que hace que el micrófono sea más sensible a las ondas de sonido procedentes de una dirección que a las ondas de sonido procedentes de otra dirección, mientras que un micrófono omnidireccional es sustancialmente igual de sensible a las ondas de sonido procedentes de todas las direcciones. De manera similar, una cámara puede estar configurada para capturar una imagen sólo en la dirección en la que la lente está dirigida.

En algunas realizaciones, el dispositivo 200 de monitorización está configurado para monitorizar una o más palas de rotor 108. En una realización ejemplar, el dispositivo 200 de monitorización es un dispositivo de monitorización direccional 200 y está orientado en paralelo a un eje lateral 205 de la góndola 102. El dispositivo 200 de monitorización puede monitorizar una pala 108 de rotor, por ejemplo, a medida que la pala 108 de rotor está aproximadamente paralela al eje lateral 205. Adicionalmente, una pala 108 de rotor puede detenerse en una posición predeterminada cada vez que el dispositivo 200 de monitorización transmita una señal de monitorización para una pala 108 de rotor, para facilitar la comparación de señales de monitorización transmitidas en momentos diferentes.

En algunas realizaciones, la turbina 100 eólica incluye uno o más sensores 210. Los sensores 210 detectan parámetros operativos de la turbina eólica. Por ejemplo, el/los sensor/es 210 puede/n incluir un sensor de velocidad del viento y/o de dirección (por ejemplo, un anemómetro) , un sensor de la temperatura ambiente del aire, un sensor de la densidad del aire, un sensor de la presión atmosférica, un sensor de la humedad, un sensor de salida de energía, un sensor de paso de las palas, un sensor de la velocidad de la turbina, un sensor de la relación de transmisión, y/o cualquier sensor adecuado para su uso con la turbina 100 eólica. Cada sensor 210 está situado de acuerdo con su función. Por ejemplo, la Fig. 2 muestra un anemómetro 212 posicionado en una superficie exterior de la góndola 102, de modo que el anemómetro 212 esté expuesto al aire circundante a la turbina 100 eólica. Cada sensor 210 genera y transmite una señal correspondiente a... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (400) para monitorizar una turbina (100) eólica, comprendiendo el sistema:

un dispositivo (200) de monitorización configurado para proporcionar una o más señales de monitorización que incluyen al menos una de una señal de audio y una señal de imagen; y un controlador (420) de monitorización acoplado comunicativamente al dispositivo de monitorización y configurado para:

proporcionar datos de base representativos del funcionamiento normal de la turbina eólica;

crear datos operativos en base a una señal de monitorización recibida desde el dispositivo de monitorización;

comparar los datos operativos con los datos de base para determinar una desviación; y transmitir una notificación de desviación cuando la desviación exceda un umbral; en el que el dispositivo (200) de monitorización comprende un dispositivo de monitorización direccional configurado para monitorizar al menos una pala (108) de rotor de la turbina (100) eólica;

un mecanismo (215) de traslación acoplado a la turbina (100) eólica, en el que el dispositivo (200) de monitorización direccional está acoplado al mecanismo de traslación;

en el que la pala (108) de rotor está acoplada a un buje (110) giratorio sobre un eje de rotación (220) , y el mecanismo (215) de traslación define un eje de traslación sustancialmente paralelo al eje de rotación (225) ; y en el que el dispositivo (200) de monitorización direccional está configurado adicionalmente para proporcionar una señal de monitorización mediante la provisión de una pluralidad de imágenes, correspondiéndose cada imagen de la pluralidad de imágenes con una de una pluralidad de posiciones a lo largo del eje de traslación (215) ;

estando caracterizado el sistema porque el dispositivo (200) de monitorización está acoplado a la turbina (100) eólica encima de una góndola (102) .

2. Un sistema (400) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los datos operativos se basan en una primera señal de monitorización recibida desde el dispositivo (200) de monitorización, y el controlador (420) de monitorización está configurado adicionalmente para crear datos de base en función de una segunda señal de monitorización recibida desde el dispositivo de monitorización.

3. Un sistema (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (200) de monitorización está configurado para proporcionar una pluralidad de señales de audio, y el controlador (420) de monitorización está configurado adicionalmente para determinar una desviación mediante la determinación de al menos una de una desviación de frecuencia, entre los datos operativos y los datos de base, y una desviación de amplitud entre los datos operativos y los datos de base.

4. Un sistema (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un dispositivo remoto acoplado comunicativamente con el controlador (420) de monitorización, comprendiendo el dispositivo remoto un dispositivo de visualización configurado para representar visualmente la notificación de desviación.

5. Un sistema (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la turbina (100) eólica es una primera turbina eólica, comprendiendo adicionalmente el sistema un dispositivo remoto acoplado comunicativamente con el controlador (420) de monitorización y que comprende un dispositivo de visualización configurado para representar visualmente al menos uno de un historial de desviaciones, para la primera turbina eólica, y una desviación para una segunda turbina eólica próxima a la primera turbina eólica.