Procedimiento para detener una turbina eólica y turbina eólica para la realización del procedimiento.

Procedimiento para detener el rotor (6) de una turbina eólica (1) que tiene al menos un álabe de rotor (10) que se puede ajustar sobre su eje longitudinal mediante un dispositivo de ajuste (12) desde una posición operativa hasta una posición de bandera,

en la que prácticamente no se aplica ningún par de motor sobre rotor (6), accionando el rotor (6) un generador (16) y pudiéndose bloquear contra la rotación en una posición de bloqueo, introduciendo un perno de bloqueo (32) en un orificio receptor (36) del lado del rotor, caracterizado porque cortocircuitando al menos un devanado de estator (24) del generador (16) se lleva el rotor (6) hasta un movimiento de rotación lenta con una velocidad de rotación tan baja que permite introducir el perno de bloqueo (32) en un orificio receptor (36) del lado del rotor, estando el rotor (6) girando.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2014/000643.

Solicitante: Wind-Direct GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: P6, 26 68161 Mannheim ALEMANIA.

Inventor/es: MUIK,TOBIAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D7/02 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.F03D 7/00 Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p.ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p.ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00). › teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor.
  • F03D80/00
  • F03D80/50

PDF original: ES-2715016_T3.pdf

 

Procedimiento para detener una turbina eólica y turbina eólica para la realización del procedimiento.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para detener una turbina eolica y turbina eolica para la realización del procedimiento

La invention se refiere a un procedimiento para la detention de una turbina eolica, as^ como a una turbina eolica para la realización del procedimiento según el concepto general de las reivindicaciones 1 y 8.

Turbinas eolicas modernas, ver por ejemplo la patente US 2011/260461 A1, en el rango de multimegavatios estan normalmente provistas de alabes de rotor que mediante un dispositivo de ajuste pueden hacerse girar alrededor de un eje central longitudinal para alejarlos del viento, si es necesario, lo cual se conoce en los circulos profesionales como "rotorpitch". Si se alejan del viento los alabes del rotor, se reduce la superficie de action eolica del rotor y se minimiza el par aerodinamico en el eje de transmision. Como este freno aerodinamico descrito es normalmente el unico freno, es necesario proveer cada alabe de rotor con un sistema pitch completamente redundante, de manera que en caso de fallar un alabe o su correspondiente dispositivo de ajuste, puedan alejarse del viento de forma fiable el resto de alabes y asi garantizar una reduction segura de la velocidad. Despues del proceso de frenado el rotor permanece normalmente en el llamado "modo ralenti", en el cual los alabes de rotor se mueven libremente en el viento a modo de bandera. Asi la turbina no se detiene totalmente, pero disminuye las cargas aerodinamicas sobre el rotor y la torre.

Solo se requiere una parada del rotor para trabajos de mantenimiento y reparation en la parte giratoria de la turbina, por ejemplo, en la parte del dispositivo de ajuste del lado del buje, o en el rotor, etc. Para detener la turbina eolica para este tipo de trabajos, es conocido desacelerar la turbina mediante un dispositivo de frenado mecanico en el sistema de propulsion y detener el rotor de forma positiva en la position angular deseada, en la que, en particular, se crea un acceso a la parte giratoria del rotor del lado del buje. Dicha detención positiva esta determinada en normas prescritas y consiste en introducir a mano un perno de bloqueo desde el estator hasta un correspondiente orificio receptor. Para poder introducir el perno de bloqueo desde cualquier posición del rotor, es conocido en la practica guiar el rotor a la posición deseado, por ejemplo mediante un generador accionado por motor. La desventaja en este contexto es que se necesita ademas un convertidor de frecuencia de cuatro cuadrantes y un codificador de posición para la posición del rotor, lo cual encarece la turbina eolica. En caso de no estar operativo el convertidor (por ejemplo por falta de red de abastecimiento) se da ademas la posibilidad, en caso de suficiente viento, de aproximarse a la deseada posición del rotor por medio de un ajuste manual preciso de los alabes y un accionamiento simultaneo del freno mecanico, para despues introducir el perno de bloqueo manualmente en el lado del rotor del orificio receptor. Sin embargo, en la practica esto requiere relativamente mucha experiencia y personal formado, ya que el freno mecanico y el ajuste de los alabes del rotor deben modificarse al mismo tiempo dependiendo de la respectiva velocidad y direction del viento.

Actualmente se utilizan frenos de rotor electromecanicos e hidraulicos. Los dispositivos de frenado hidraulico ampliamente extendidos en el mercado tienen la desventaja de que fugas de aceite y valvulas desgastadas en el sistema hidraulico pueden provocar a menudo una falta de fuerza de frenado hasta una caida total del sistema de frenado. Trabajos de mantenimiento frecuentes en el sistema hidraulico conllevan elevados costes de mantenimiento y largos tiempos de inactividad de la turbina eolica. Especialmente en instalaciones de alta mar los costes de mantenimiento y los tiempos de inactividad a causa de un sistema hidraulico defectuoso son mucho mas altos que en instalaciones en tierra firme.

Los conocidos frenos de rotor electromecanicos ofrecen mayor fiabilidad y una mejor capacidad de funcionamiento que los frenos de rotor hidraulicos. En estos las pastillas de freno se mueven por medio de un motor electrico. Las ventajas esenciales del freno de rotor electromecanico con respecto al sistema hidraulico consisten en una construction compacta del sistema de frenado al suprimirse el agregado hidraulico y reducirse el numero de piezas de construcción. Aunque los sistemas de frenado de rotor electromecanicos ofrecen mayor seguridad de la instalación y requieren menos mantenimiento, tambien en este sistema es necesario cambiar las pastillas de freno desgastadas.

En turbinas eolicas con transmision entre la turbina y el generador, se instala el freno del rotor mecanico generalmente en el lado del generador que funciona a mayor velocidad, debido al menor par motor y al reducido volumen asociado a este. Sin embargo, en una turbina eolica accionada directamente, el par de motor del lado de la turbina debe ser absorbido por el freno. Por eso el dispositivo de frenado conlleva un volumen de construcción grande y conduce a un considerablemente mayor espacio en la gondola.

Sin embargo, a pesar de las desventajas mencionadas anteriormente, no se puede prescindir de frenos mecanicos de rotor en las turbinas eolicas conocidas, ya que de lo contrario no seria posible desacelerar y detener el rotor cuando el convertidor no este operativo.

Por consiguiente, es un objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento para detener el rotor de una turbina eolica y una turbina eolica para llevar a cabo dicho procedimiento, en los cuales se pueda suprimir el uso de un dispositivo de frenado mecanico adicional.

Este objetivo se alcanza mediante las caracteristicas de las reivindicaciones 1 y 8.

En las reivindicaciones dependientes se describen otras caracteristicas de la invención.

Segun la invención, el procedimiento para detener el rotor de una turbina eolica, que acciona un generador y dispone de al menos un alabe de roto ajustable alrededor de su eje longitudinal mediante un dispositivo de ajuste desde una posición operativa a una posición de bandera, en la cual no se ejerce sustancialmente ningun par motor sobre el rotor, pudiendose bloquear el rotor contra una rotación introduciendo un perno de bloqueo en un orificio receptor del lado del rotor, se caracteriza porque, mediante un cortocircuito de al menos un devanado del estator del generador, se traslada el rotor a un movimiento rotativo lento con una velocidad de rotación tan baja que es posible introducir el perno de bloqueo en el orificio receptor del lado del rotor, estando este girando.

En este caso, el procedimiento según la invención requiere un generador, en particular un generador sincrono de excitación por imanes permanentes, aprovechando la invención el efecto fisico de que el campo del rotor del generador existente de forma permanente con independencia de la red de suministro, induce en cada movimiento del rotor una tension electrica en el correspondiente devanado del estator. Si el generador es un generador sincrono de excitación electrica, en caso de falta de red de suministro se llevara a cabo el accionamiento con la ayuda de baterias. Mediante un cortocircuito adecuado del devanado del estator y un accionamiento o apertura de un interruptor de cortocircuito, con el que se cortocirucuitan entre si preferiblemente las tres fases del generador según el diagrama de circuito equivalente de la maquina en la figura 2, se aprovecha despues la fuerza resultante electromagnetica de frenado del generador, para llevar al rotor, impulsado por el viento con un par motor relativamente bajo a causa de la posición casi de bandera de los alabes del rotor, a la posición de bloqueo, en la que se puede introducir el perno de bloqueo en el correspondiente orificio.

Aunque la velocidad de rotación del rotor no puede reducirse a cero debido al contrapar generado electromagneticamente, sino que el rotor siempre debe girar aunque sea a una velocidad muy baja para generar el efecto de frenado, el solicitante ha apreciado que la velocidad de movimiento que se produce es lo suficientemente lenta como para poder acoplar mecanicamente de manera fiable el rotor de la turbina con el estator introduciendo el perno de bloqueo al alcanzar la posición de bloqueo y asi poder detener el rotor de la turbina eolica de manera fiable cuando se trabaja en el rotor. Por lo tanto, ya no es necesario un dispositivo de frenado mecanico complejo y que requiera mucho mantenimiento.

En el ejemplo de realization preferido de la invención el procedimiento comprende las fases descritas a continuation.

Primero, la turbina eolica se coloca en el modo ralenti, de modo que al menos un alabe...

 

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