Sistema y procedimiento de control del ruido y detección de daños de turbina eólica.

Un procedimiento de proporcionar un control del ruido y de detectar daños de una turbina eólica (10),

que comprende:

la recepción de una o más señales acústicas a partir de uno o más sensores (510) situados dentro de una pala de turbina eólica, y a partir de un sensor acústico situado dentro de o cerca del buje de la turbina eólica para descontar el ruido ambiente;

la determinación acerca de si una o más señales están fuera de un rango de nivel de ruido predeterminado (520); el ajuste de un parámetro operativo de la turbina eólica (540) en respuesta a dicha etapa de recepción de una o más señales acústicas procedentes de uno o más sensores;

en el que el parámetro operativo es ajustado para alterar la cantidad de ruido generado por la turbina eólica; y la determinación acerca de si una o más señales están fuera de un rango predeterminado (620) que indique una grieta dentro de la pala; y

la generación de una alarma (640) en respuesta a dicha etapa de determinación acerca de si una o más señales están fuera de un rango predeterminado que indique una grieta.

Sistema y procedimiento de control del ruido y detección de daños de turbina eólica La presente invención se refiere, en general, a un sistema y a un procedimiento para el control del ruido y la detección de daños de una turbina eólica. En particular, la presente invención se refiere a un sistema y a un procedimiento para controlar el ruido generado por la turbina eólica o detectar daños mediante la detección de emisiones acústicas.

Reciéntemente, las turbinas eólicas han sido objeto de una atención creciente como fuente de energía alternativa segura para el medio ambiente y de relativamente poco costo. A la vista de dicho interés creciente se han llevado a cabo considerables esfuerzos para desarrollar turbinas eólicas que sean fiables y eficientes.

En general, una turbina eólica puede incluir una pluralidad de palas acopladas a un rotor de generador por medio de un buje. El rotor de generador puede estar montado dentro de un alojamiento o góndola, el cual puede estar situado sobre la parte superior de una torre tubular o de una base. El buje y las palas pueden formar un rotor de la turbina eólica. Las turbinas eléctricas para servicios eléctricos (por ejemplo, turbinas eólicas diseñadas para proporcionar energía eléctrica a una red eléctrica) pueden incorporar grandes rotores de turbinas eólicas (por ejemplo, de aproximadamente 30 a más metros de diámetro) . Las palas de estos rotores de turbinas eólicas pueden transformar la energía eólica en un par de torsión o fuerza rotativa que accione el rotor de uno o más generadores, rotacionalmente acoplados al rotor. Sin embargo, la rotación de las palas puede producir ruidos indeseables.

Un procedimiento conocido para reducir el ruido generado por la turbina eólica es el de poner fuera de servicio o reducir la potencia nominal de todo el sistema, impidiendo o reduciendo de esta manera la generación de ruido. Sin embargo, la puesta fuera de servicio o la reducción de la potencia de todo el sistema sirve al mismo tiempo para que el sistema produzca la cantidad de energía deseada. Otra técnica conocida para reducir el ruido del sistema consiste en efectuar modificaciones mecánicas en el sistema. Por ejemplo, pueden acoplarse unos revestimientos aislantes de los ruidos que pueden ser aplicados al sistema y a cualquiera de las carcasas que envuelven dichos componentes para reducir el ruido generado. Como alternativa, el sistema puede ser fabricado con unos elementos característicos absorbentes o atenuantes de los ruidos. Sin embargo el uso de revestimientos aislantes de los ruidos, elementos característicos de absorción de los ruidos, y / o elementos característicos de atenuación de los ruidos son costosos y representan una complejidad y un gasto considerables para el sistema y no permiten la reducción del ruido en respuesta a condiciones externas cambiantes. Así mismo, los revestimientos de aislamiento de los ruidos, los elementos característicos de absorción de los ruidos y / o los elementos característicos de atenuación de los ruidos no protegen suficientemente del ruido generado por la rotación de las palas.

El documento US2008206052 divulga un generador de turbina eólica con un eje geométrico horizontal equipado con acelerómetros en las palas para que pueda desarrollarse una detección temprana de las grietas midiendo la frecuencia de las vibraciones del componente y comparándola con un estado normal. Cuando se presente una anormalidad, un mensaje de estado es enviado por un controlador.

El documento WO9957435 divulga una pala equipada con acelerómetros para la detección de vibraciones en las direcciones de lado y flap. Una frecuencia fuera de gama es indicativa de una grieta o delaminación de la carcasa de la pala. Una señal de advertencia es en consecuencia enviada por un controlador.

En una forma de realización de la presente invención, se proporciona un procedimiento de control de los ruidos para una turbina eólica. El procedimiento incluye las etapas de la recepción de una o más señales procedentes de uno o más sensores, la determinación de si las señales están fuera de un rango predeterminado, y el ajuste de un parámetro operativo de la turbina eólica en respuesta a la recepción de una o más señales. El parámetro operativo está ajustado para alterar la cantidad de ruido generada por la turbina eólica.

En otra forma de realización de la presente invención, se proporciona un procedimiento para la detección de daños de una turbina eólica. El procedimiento incluye las etapas de recepción de una o más señales procedentes de uno o más sensores, la determinación acerca de si las señales están fuera de un rango predeterminado, y la generación de una alarma en respuesta a la etapa de determinación.

En otra forma de realización adicional de la presente invención, se proporciona un sistema de la turbina eólica para controlar el ruido o detectar daños. El sistema incluye al menos una pala montada de forma operativa sobre una turbina eólica. Uno o más sensores están fijados a la turbina eólica, y están configurados para recibir una o más señales relacionadas con una característica operativa de la turbina eólica. Un controlador está configurado para evaluar las una o más señales para determinar si las señales están fuera de un rango predeterminad. El sistema está configurado para ajustar una característica operativa de la turbina eólica y / o generar una alarma si las señales se encuentran fuera de un rango predeterminado.

Otras características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción más detallada subsecuente de las formas de realización preferentes, tomadas en combinación con los dibujos que se acompañan, los cuales ilustran, a modo de ejemplo, los principios de la invención, y en los que:

La FIG. 1 ilustra una vista lateral de una turbina eólica de acuerdo con una forma de realización de la invención;

la FIG. 2 ilustra una vista recortada parcial de una porción de una turbina eólica de acuerdo con una forma de realización de la invención;

la FIG. 3 ilustra una vista esquemática de un controlador de acuerdo con una forma de realización de la invención;

la FIG. 4 ilustra una vista en perspectiva de una pala de turbina eólica que incorpora unos sensores para detectar emisiones acústicas, de acuerdo con una forma de realización de la invención;

la FIG. 5 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de acuerdo con una forma de realización de la invención; y la FIG. 6 es un diagrama de flujo que ilustra otro procedimiento de acuerdo con una forma de realización de la invención.

Siempre que sea posible, se utilizarán los mismos números de referencia en los dibujos para representar las mismas piezas.

Como se muestra en la FIG. 1, un sistema de turbina eólica 10 comprende, en términos generales, una góndola 16 que aloja un generador 26 (véase la FIG. 2) . La góndola 16 puede ser un alojamiento montado encima de una torre 14. El sistema de turbina eólica 10 puede ser instalado en diversos tipos de terrenos que proporcionen acceso a áreas que presenten condiciones deseables del viento. El terreno puede variar en gran medida y puede incluir, pero no se limita a, terrenos montañosos o emplazamientos próximos a la costa. El sistema de turbina eólica 10 puede también incluir una o más palas de rotor 24 fijadas a un buje rotativo 22. El sistema 10 puede incluir un generador 15 para convertir la rotación de las palas de rotor 24 en energía eléctrica.

La FIG. 2 muestra el generador 26 conectado al rotor 18 por medio de una caja de engranajes 36 que está en comunicación rotativa con el buje rotativo 22, alrededor del cual pueden rotar una o más palas de rotor 24. En algunas formas de realización, la turbina eólica 10 puede incluir un freno de disco (no mostrado) para frenar la rotación del rotor 18 para, por ejemplo, ralentizar la rotación del rotor 18, frenar el rotor 18 contra el par de torsión de un viento en su apogeo, y / o reducir la generación de energía eléctrica procedente del generador 26. Así mismo, en algunas formas de realización, la turbina eólica 10 puede incluir un sistema de guiñada 42 para hacer rotar la góndola 16 alrededor de un eje geométrico de rotación (no mostrado) para modificar una guiñada del rotor 18 y, más concretamente, para modificar una dirección afrontada por el rotor 18 para, por ejemplo, ajustar un ángulo entre la dirección afrontada por el rotor 18 y una dirección del viento. El sistema de guiñada 42 puede estar acoplado a un controlador 40 para su control. En algunas formas de realización, la turbina eólica 10 puede incluir un sistema anemométrico 46 para medir la velocidad... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de proporcionar un control del ruido y de detectar daños de una turbina eólica (10) , que comprende: la recepción de una o más señales acústicas a partir de uno o más sensores (510) situados dentro de una pala de turbina eólica, y a partir de un sensor acústico situado dentro de o cerca del buje de la turbina eólica para descontar el ruido ambiente;

la determinación acerca de si una o más señales están fuera de un rango de nivel de ruido predeterminado (520) ;

el ajuste de un parámetro operativo de la turbina eólica (540) en respuesta a dicha etapa de recepción de una o más señales acústicas procedentes de uno o más sensores; en el que el parámetro operativo es ajustado para alterar la cantidad de ruido generado por la turbina eólica; y la determinación acerca de si una o más señales están fuera de un rango predeterminado (620) que indique una grieta dentro de la pala; y la generación de una alarma (640) en respuesta a dicha etapa de determinación acerca de si una o más señales están fuera de un rango predeterminado que indique una grieta.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el rango predeterminado es seleccionado entre el grupo que consiste en una grama de frecuencias, una gamma de amplitudes, o una combinación de las mismas.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que el parámetro operativo es seleccionado entre el grupo que consiste en la velocidad operativa de las palas, la demanda del par de torsión, el ángulo de paso, o una velocidad del rotor, el par de torsión o combinaciones de los mismos.

4. Un sistema de turbina eólica (10) para proporcionar un control del ruido y la detección de daños, que comprende: al menos una pala (24) montada operativamente en una turbina eólica (10) ; uno o más sensores acústicos (410) fijados a la turbina eólica, estando dispuestos los uno o más sensores para recibir una o más señale acústicas relacionadas con una característica operativa del sistema de turbina eólica;

en el que uno o más sensores acústicos están situados dentro de la pala, y un sensor acústico está situado dentro o cerca del buje de la turbina eólica para descontar el ruido ambiente; un controlador (40) configurado para evaluar las una o más señales para determinar si las una o más señales acústicas están fuera de un rango del nivel de ruido predeterminado;

en el que si dichas una o más señales están fuera del rango de ruido predeterminado, el sistema de turbina eólica está configurado para ajustar una característica operativa de la turbina eólica; y en el que si las una o más señales están fuera de un rango predeterminado que indique una grieta dentro de la pala, el sistema de turbina eólica está configurado para generar una alarma.

5. El sistema de turbina eólica (10) de la reivindicación 4, en el que el rango predeterminado se selecciona entre el grupo que consiste en una grama de frecuencia, una gama de amplitudes, o combinaciones de las mismas.

6. El sistema de turbina eólica (10) de la reivindicación 4 o 5, en el que el parámetro operativo se selecciona entre el grupo que consiste en la velocidad operativa de las palas (24) , la demanda del par de torsión, el ángulo de paso, la velocidad del rotor, el par de torsión o combinaciones de los mismos.