Monitorización del freno del paso de las palas de una turbina eólica.

Una turbina eólica (10) que comprende:

un rotor (14) acoplado a un generador (26) de turbina eólica,

comprendiendo dicho rotor una pluralidad depalas (24) de rotor de paso variable y un sistema de control del paso de las palas del rotor configurado para hacer girar dicha pluralidad de palas de rotor de paso variable, comprendiendo dicho sistema de control delpaso de las palas del rotor un freno (48) del paso de las palas, un accionador (46) del paso de las palas yun sensor (52) de monitorización del desplazamiento, configurado para monitorizar el desplazamiento dedicho accionador del paso de las palas; caracterizada por:

un controlador (44) del sistema acoplado a dicho sistema de control del paso de las palas del rotor yconfigurado para controlar dicho sistema de control del paso de las palas del rotor, estando configuradodicho controlador del sistema para recibir una señal procedente de dicho sensor de monitorización deldesplazamiento, monitorizar el desplazamiento de dicho accionador del paso de las palas mientras estáactivado dicho freno del paso de las palas, y estando configurado dicho controlador (44) del sistema,además, para seguir el desplazamiento, mientras está activado dicho freno (48) del paso de las palas,de dicho accionador (46) del paso de las palas, durante un periodo de tiempo predeterminado.

Monitorización del freno del paso de las palas de una turbina eólica La presente divulgación versa en general acerca de la operación de control de una turbina eólica y, más específicamente, acerca de la monitorización del desgaste de un sistema de freno incluido dentro de la turbina eólica.

Los generadores de las turbinas eólicas utilizan la energía del viento para producir energía eléctrica. Los generadores de turbina eólica incluyen normalmente un rotor que tiene múltiples palas que transforman la energía eólica en el movimiento rotativo de un árbol de transmisión que, a su vez, es utilizado para accionar un generador eléctrico para producir energía eléctrica. Se puede cambiar el paso de cada una de las múltiples palas para aumentar o disminuir la velocidad de giro del rotor. La salida de potencia de un generador de turbina eólica aumenta con la velocidad del viento hasta que la velocidad del viento alcanza una velocidad nominal del viento para la turbina. A la velocidad nominal del viento y por encima, el generador de la turbina eólica opera a una potencia nominal. La potencia nominal es una potencia de salida a la que el generador de una turbina eólica puede operar con un nivel aceptable predeterminado de fatiga en los componentes de la turbina. A velocidades del viento mayores que una cierta velocidad, o con un nivel de turbulencia del viento que supere una magnitud predeterminada, normalmente denominada “límite de disparo” o “límite de puntos de referencia de monitorización”, las turbinas eólicas pueden pararse, o pueden disminuirse las cargas regulando el paso de las palas o frenando el rotor para proteger de daños a los componentes de la turbina eólica.

Normalmente, los generadores de turbinas eólicas incluyen dispositivos de freno; por ejemplo, un dispositivo de freno para ralentizar o detener el giro del rotor y un dispositivo de freno para mantener las palas del rotor de paso variable en una posición establecida. Cada uno de estos dispositivos de freno es un elemento de desgaste y los datos relativos al estado de desgaste de los dispositivos de freno serían beneficiosos para planificar y/o llevar a cabo el mantenimiento de la turbina eólica.

En aspecto según la presente invención, se proporciona una turbina eólica según la reivindicación adjunta 1.

Un documento de la técnica anterior que da a conocer una turbina eólica según el preámbulo de la reivindicación 1 es, por ejemplo, el US 2009/0155075 A1.

Ahora se describirán diversos aspectos y diversas realizaciones de la presente invención en conexión con los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una porción de una turbina eólica ejemplar.

La Figura 2 es una vista parcialmente cortada de una porción de la turbina eólica mostrada en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en perspectiva de un sistema ejemplar de paso de palas para su uso en la turbina eólica mostrada en la Figura 1.

La Figura 4 es un diagrama de bloques de la turbina eólica mostrada en la Figura 1.

La Figura 5 es un diagrama de bloques del sistema de paso de las palas mostrado en la Figura 3.

La Figura 6 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento ejemplar para monitorizar el desgaste de un freno del paso de las palas dentro del sistema de paso de las palas de la Figura 3.

Como se usa en el presente documento, se pretende que el término “pala” sea representativo de cualquier dispositivo que proporcione una fuerza de reacción cuando esté en movimiento con respecto a un fluido circundante. Tal como se usa en el presente documento, se pretende que la expresión “turbina eólica” sea representativa de cualquier dispositivo que genere energía rotativa a partir de la energía del viento y, más específicamente, que convierta la energía cinética del viento en energía mecánica. Tal como se usa en el presente documento, se pretende que la expresión “generador de turbina eólica” sea representativa de cualquier turbina eólica que genere energía eléctrica a partir de la energía rotativa generada a partir de la energía del viento y, más específicamente, que convierta la energía mecánica convertida a partir de la energía cinética del viento en energía eléctrica.

Diversos efectos técnicos de ciertos de los procedimientos, sistemas y medios legibles por ordenador descritos en el presente documento incluyen, al menos, uno de los siguientes: (a) activar un freno del paso de las palas; (b) medir el desplazamiento del paso de las palas mientras está activado el freno del paso de las palas; (c) determinar un nivel de desgaste del freno en función del desplazamiento medido del paso de las palas mientras está activado el freno del paso de las palas; y (d) generar una señal de salida del nivel de desgaste del freno correspondiente al nivel del desgaste del freno.

Diversos de los procedimientos, los sistemas y medios legibles por ordenador descritos en el presente documento facilitan la predicción de un nivel de desgaste presente en un componente dentro de un freno del paso de las palas. Se mide y se usa el desplazamiento del accionador del paso mientras el freno del paso de las palas está activado para predecir el nivel de desgaste dentro del freno del paso de las palas. El desplazamiento del accionador del paso mientras el freno del paso de las palas está activado corresponde al nivel de desgaste dentro del sistema de freno

del paso de las palas. El nivel predicho de desgaste puede ser usado para generar un aviso del nivel de desgaste y/o un programa de mantenimiento para la turbina eólica.

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica ejemplar 10. La Figura 2 es una vista en perspectiva parcialmente cortada de una porción de la turbina eólica 10. La turbina eólica 10 descrita y mostrada en el presente documento es un generador de turbina eólica para generar energía eléctrica a partir de la energía del viento. Además, la turbina eólica 10 descrita e ilustrada en el presente documento incluye una configuración de eje horizontal; sin embargo, en algunas realizaciones, la turbina eólica 10 puede incluir, además o como alternativa a la configuración en un eje horizontal, una configuración en un eje vertical (no mostrada) . La turbina eólica 10 puede estar acoplada a una carga eléctrica (no mostrada en la Figura 1) , tal como, sin limitación, una red eléctrica, para recibir energía eléctrica de la misma para impulsar la operación de la turbina eólica 10 y/o sus componentes asociados y/o para suministrar energía eléctrica generada por la turbina eólica 10 a la misma. Aunque en las Figuras 1 y 2 se muestra solo una turbina eólica 10, en algunas realizaciones pueden agruparse varias turbinas eólicas 10, denominadas a veces “parque eólico”.

La turbina eólica 10 incluye un cuerpo o góndola 12 y un rotor (generalmente designado con 14) acoplado a la góndola 12 para su rotación con respecto a la góndola 12 en torno a un eje de rotación 20. En la realización ejemplar, la góndola 12 está montada en una torre 16; sin embargo, en algunas realizaciones, además o como alternativa a la góndola 12 montada en la torre, la góndola 12 puede estar adyacente al suelo y/o a una superficie de agua. La altura de la tierra 16 puede ser de cualquier altura adecuada que permita que la turbina eólica 10 funcione tal como se describe en el presente documento. El rotor 14 incluye un cubo 22 y una pluralidad de palas 24 (a veces denominadas “perfiles aerodinámicos”) que se extienden radialmente hacia el exterior desde el cubo 22 para convertir la energía eólica en energía rotativa. Aunque en el presente documento se describe y se ilustra el rotor 14 con tres palas 24, el rotor 14 puede tener cualquier número de palas 24. Cada una de las palas 24 puede tener cualquier longitud que permita que la turbina eólica 10 funcione tal como se describe en el presente documento. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una o más palas 24 tienen aproximadamente medio metro de longitud, mientras que en algunas realizaciones una o más palas 24 tienen aproximadamente cincuenta metros de longitud. Otros ejemplos de longitudes de las palas 24 incluyen decenas de metros o menos, aproximadamente veinte metros, aproximadamente treinta y siete metros y aproximadamente cuarenta metros. Aún otros ejemplos incluyen palas entre aproximadamente cincuenta y aproximadamente cien metros de longitud, y palas de rotor de más de cien metros de longitud.

A pesar de cómo se ilustren en la Figura 1 las palas 24, el rotor 14 puede tener palas 24 de cualquier forma, y puede tener palas 24 de cualquier tipo y/o de cualquier configuración, con independencia de que tal forma, tipo... [Seguir leyendo]

1. Una turbina eólica (10) que comprende:

un rotor (14) acoplado a un generador (26) de turbina eólica, comprendiendo dicho rotor una pluralidad de palas (24) de rotor de paso variable y un sistema de control del paso de las palas del rotor configurado para hacer girar dicha pluralidad de palas de rotor de paso variable, comprendiendo dicho sistema de control del paso de las palas del rotor un freno (48) del paso de las palas, un accionador (46) del paso de las palas y un sensor (52) de monitorización del desplazamiento, configurado para monitorizar el desplazamiento de dicho accionador del paso de las palas; caracterizada por:

un controlador (44) del sistema acoplado a dicho sistema de control del paso de las palas del rotor y

configurado para controlar dicho sistema de control del paso de las palas del rotor, estando configurado dicho controlador del sistema para recibir una señal procedente de dicho sensor de monitorización del desplazamiento, monitorizar el desplazamiento de dicho accionador del paso de las palas mientras está activado dicho freno del paso de las palas, y estando configurado dicho controlador (44) del sistema, además, para seguir el desplazamiento, mientras está activado dicho freno (48) del paso de las palas,

de dicho accionador (46) del paso de las palas, durante un periodo de tiempo predeterminado.

2. Una turbina eólica (10) de acuerdo con la reivindicación 1 en la que dicho controlador (44) del sistema está configurado, además, para generar una señal de salida del nivel de desgaste del freno, correspondiente al nivel de desgaste del freno.

3. Una turbina eólica (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 que, además, comprende un

dispositivo de salida configurado para recibir la señal de salida del nivel de desgaste del freno y para generar una salida que indica al operador de la turbina eólica el nivel de desgaste del freno.

4. Una turbina eólica (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en la que el nivel de desgaste del freno comprende al menos uno de un nivel requerido de mantenimiento, un nivel de mantenimiento futuro programado y un nivel de mantenimiento no recomendado.

5. Una turbina eólica (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en la que dicho controlador (44) del sistema está configurado, además, para seguir un desplazamiento total, mientras está activado dicho freno (48) del paso, de dicho accionador (46) del paso de las palas.