BR102013000701A2 - Método para a calibração - Google Patents

Método para a calibração Download PDF

Info

Publication number
BR102013000701A2
BR102013000701A2 BRBR102013000701-3A BR102013000701A BR102013000701A2 BR 102013000701 A2 BR102013000701 A2 BR 102013000701A2 BR 102013000701 A BR102013000701 A BR 102013000701A BR 102013000701 A2 BR102013000701 A2 BR 102013000701A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
blade
loads
load sensors
wind turbine
main generator
Prior art date
Application number
BRBR102013000701-3A
Other languages
English (en)
Inventor
José Miguel Garate Álvaro
Isaac Pineda Amo
Original Assignee
Alstom Wind Slu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Wind Slu filed Critical Alstom Wind Slu
Publication of BR102013000701A2 publication Critical patent/BR102013000701A2/pt

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/80Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05B2270/802Calibration thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/80Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05B2270/808Strain gauges; Load cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Método para a calibração. A presente invençõa refere-se a um método para a calibração de um ou mais sensores de carga de uma lâmina de uma turbina eólica, a dita turbina eólica que compreende um gerador principal, um conversor eletrônico de energia conectado ao gerador principal, e um rotor conectado de modo operacional ao gerador principal e que transporta a lâmina. O método compreende atuar no conversor eletrônico de energia para operar o gerador principal como o motor para ajustar a lâmina em pelo menos uma condição predeterminada, o método compreende ainda medir as cargas na condição predeterminada com o uso dos sensores de carga da lâmina e calibra os sensores de carga da lâmina levando em conta as cargas medidas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA A CALIBRAÇÃO". A presente invenção refere-se a um método para a calibração de um ou mais sensores de carga de uma lâmina de uma turbina eólica, e a uma turbina eólica adequada para a realização de tal método.
Antecedentes da Técnica As turbinas eólicas modernas são comumente usadas para fornecer eletricidade para a rede elétrica. As turbinas eólicas desse tipo compreendem, em geral, um rotor com um cubo do rotor e uma pluralidade de lâminas. O rotor é colocado em rotação sob a influência do vento sobre as lâminas. A dita rotação gera um torque que é normalmente transmitido, ou diretamente ou através da utilização de uma caixa de velocidades, a um gerador principal através de um eixo do rotor. Dessa forma, o gerador principal produz a eletricidade que é fornecida para a rede elétrica.
As turbinas eólicas podem compreender sistemas de passo que são utilizados para adaptar a posição das lâminas em diferentes condições de vento mediante a rotação de cada lâmina ao longo do seu eixo longitudinal. As turbinas eólicas também podem incluir os sensores de carga nas lâminas para a medição das cargas sobre as lâminas causadas, por exemplo, pelo vento e/ou pelo peso das lâminas.
As cargas muito elevadas sobre as lâminas podem, por exemplo, danificar as lâminas e/ou provocar velocidades indesejáveis de rotação do rotor, que podem danificar os outros componentes da turbina eólica. Os sensores de carga da lâmina permitem a detecção de cargas elevadas e possibilitam a reação, por exemplo, mediante a ação sobre os sistemas de passo de modo que as cargas sobre as lâminas podem ser reduzidas. Esses ajustes nas lâminas através dos sistemas de passo podem prolongar a vida útil da turbina eólica e/ou reduzir o custo de produção de energia.
Os sensores de carga da lâmina podem ser calibrados de modo a conservar a sua precisão quando as medições das cargas sobre as lâminas são feitas. A calibração normalmente compreende estabelecer a corres- pondência entre as indicações geradas pelos sensores de carga de lâmina e os valores de referência de acordo com os padrões de calibração (isto é, as condições específicas de calibração). Se o processo de calibração produzir alguma inconsistência, os ajustes adequados podem ser realizados nos sensores de carga para melhorar a sua precisão.
Sabe-se que os sensores de carga de lâmina podem ser calibrados de modo manual em uma fábrica, por exemplo, puxando as lâminas de forma estática para obter as condições específicas para a calibração. Essa calibração manual é normalmente realizada antes da montagem das lâminas da turbina eólica. No entanto, ao longo do tempo, os sensores de carga podem precisar ser calibrados novamente.
Sabe-se também que os sensores de carga de lâmina podem ser calibrados de modo manual quando as lâminas são montadas sobre a turbina eólica mediante a atuação de modo manual (isto é, de maneira mecânica) da turbina eólica, por exemplo, ao definir a lâmina em uma posição específica (por exemplo, a posição horizontal) com um ângulo de inclinação específico. Essa calibração manual permite calibrar novamente dos sensores de carga de forma regular. No entanto, esse tipo de calibração pode levar um longo tempo e pode ser especialmente cara para as turbinas eólicas em alto mar, porque os operadores precisam se deslocar para aonde a turbina eólica está situada.
Sabe-se também a utilização da calibração automática dos sensores de carga da lâmina durante a operação da turbina eólica mediante a gravação de vários minutos de dados (ou de indicações ou medições de carga) a partir dos sensores de carga da lâmina. Por exemplo, os dados provenientes dos sensores de carga podem ser gravados, por exemplo, quando as condições predeterminadas para a calibração são cumpridas durante a operação ociosa da turbina eólica com poucos ventos. Algumas das ditas condições predeterminadas podem ser obtidas após várias horas ou dias de operação ociosa da turbina eólica. Portanto, uma desvantagem desse tipo de calibração é que ela pode levar muito tempo, dependendo das condições do vento.
Por exemplo, o pedido de patente internacional WO 2011/092032 A1 descreve um processo de calibração do tipo comentado no parágrafo anterior. Este método compreende as etapas de: a) determinar um ângulo de azimute do rotor; b) determinar um ângulo de inclinação de uma primeira lâmina da turbina eólica; c) medir as cargas em uma primeira seção transversal da primeira lâmina de turbina eólica com o uso de um primeiro sensor de carga; d) calcular as cargas teóricas com base pelo menos no ângulo de azimute do rotor e do ângulo de inclinação da lâmina determinados nas etapas a) e b); e) comparar as forças medidas na etapa c) com as cargas teóricas calculadas na etapa d); e f) calibrar o primeiro sensor de carga com base na comparação da etapa e). O método de WO 2011/092032 A1 permite a calibração dos sensores no local, ao mesmo tempo em que as lâminas são montadas na turbina, isto é, sem a necessidade de desmontar as lâminas da turbina. A calibração pode ser realizada enquanto a turbina está funcionando e conectada à rede. Um sistema registra de forma contínua os dados relevantes (as condições de operação da turbina e as medições dos sensores), e depois de algum tempo, coleta dados suficientes para ser capaz de realizar uma calibração confiável dos sensores. A calibração é feita de maneira totalmente automática. No entanto, como argumentado antes, a execução deste método pode levar muito tempo.
Sumário da Invenção Portanto, ainda há uma necessidade de métodos para a calibra-ção de sensores de carga de lâmina e de turbinas eólicas que resolvam pelo menos alguns dos problemas acima mencionados. É um objetivo da presente invenção satisfazer tal necessidade.
Em um primeiro aspecto, a presente invenção fornece um método para a calibração de um ou mais sensores de carga de uma lâmina de uma turbina eólica, a dita turbina eólica que compreende um gerador principal, um conversor eletrônico de energia conectado ao gerador principal, e um rotor conectado de modo operacional ao gerador principal e que transporta a lâmina. O método compreende atuar no conversor eletrônico de e- nergia para operar o gerador principal como o motor para ajustar a lâmina em pelo menos uma condição predeterminada. O método compreende ainda a medição de cargas na condição predeterminada com o uso dos sensores de carga da lâmina. E o método também compreende a calibração dos sensores de carga da lâmina, levando em conta as cargas medidas.
Uma das importâncias desse método é a mudança de papel do gerador principal. O gerador pode ser operado como o motor se o conversor eletrônico de energia fornecer a energia adequada a ele. Dessa forma, diferentes condições predeterminadas do rotor e das lâminas de acordo, por exemplo, com os padrões de calibração relacionados podem ser facilmente obtidos. Para cada uma das ditas condições predeterminadas, as medições de carga a partir dos sensores de carga podem ser obtidas e comparadas com as cargas de referência para calibrar os sensores de carga.
Essas cargas de referência podem, em algumas modalidades, ser as cargas teóricas calculadas, em que os cálculos se baseiam em um modelo teórico de uma lâmina. Além disso, ou em alternativa a essas cargas teóricas calculadas, as cargas medidas também podem ser comparadas com os valores que foram obtidos de modo experimental sob as condições controladas. Por exemplo, se a calibração dos sensores com a lâmina em posição horizontal e estática for desejada, as forças medidas podem ser comparadas com os valores teóricos calculados a partir de um modelo que considera todas ou algumas características da lâmina (massa, momento de inércia, etc.). Elas também podem ser comparadas com os valores de carga obtidos com alta precisão e confiabilidade sob as condições controladas (por exemplo, na fábrica).
Assim, o novo método proposto permite a obtenção de condições específicas para a calibração de sensores de carga de lâmina independente das condições do vento. A dita independência das condições externas permite a obtenção de condições específicas para a calibração de uma maneira substancialmente direta, sem necessidade de esperar por situações aleatórias. Portanto, o tempo para calibrar os sensores de carga de lâmina pode ser altamente reduzido em comparação com os métodos conhecidos para a calibração automática.
Em um segundo aspecto da invenção, uma turbina eólica é a-presentada, que compreende um gerador principal, um conversor eletrônico de energia conectado ao gerador principal, pelo menos uma lâmina que tem um ou mais sensores de carga, e um rotor que transporta a lâmina e conectado de modo operacional ao gerador principal. Essa turbina eólica compreende ainda uma unidade de controle configurada para executar um método para a calibração dos sensores de carga da lâmina. Esse método compreende atuar no conversor eletrônico de energia para operar o gerador principal como o motor para ajustar a lâmina em pelo menos uma condição predeterminada. O método compreende ainda a medição de cargas na condição predeterminada com o uso dos sensores de carga de lâmina e compreende a calibração dos sensores de carga de lâmina, levando em conta as cargas medidas. A turbina eólica desse segundo aspecto é adequada para executar o método do primeiro aspecto anteriormente comentado. Assim, os princípios e as vantagens comentadas com relação ao dito método também podem ser de aplicação a essa turbina eólica.
Os objetivos, as vantagens e as características adicionais de modalidades da invenção ficarão evidentes para os versados na técnica mediante a observação da descrição, ou podem ser aprendidos pela prática da invenção.
Breve Descrição dos Desenhos As modalidades específicas da presente invenção serão descritas a seguir, a título de exemplos não limitativos, com referência aos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 é uma representação esquemática de uma turbina eólica em uma primeira condição predeterminada, de acordo com uma modalidade da presente invenção; a figura 2 é uma representação esquemática de uma turbina eólica da figura 1 em uma segunda condição predeterminada, de acordo com uma modalidade da presente invenção; e as figuras 3 e 4 são representações esquemáticas de uma turbina eólica em condições predeterminadas adicionais.
Descrição Detalhada das Modalidades da Invenção Na descrição a seguir, inúmeros detalhes específicos são apresentados para fornecer uma compreensão completa da presente invenção. Será entendido pelo versado na técnica, no entanto, que a presente invenção pode ser praticada sem alguns ou todos esses detalhes específicos. Em outros casos, os elementos bem conhecidos não foram descritos em detalhes de modo a não omitir de maneira desnecessária a descrição da presente invenção. A figura 1 representa de maneira esquemática uma turbina eólica de acordo com uma primeira modalidade da invenção. Esta turbina eólica compreende um gerador principal (não mostrado), um conversor eletrônico de energia (não mostrado) conectado ao gerador principal, e um rotor 104 que transporta as lâminas 100, 102 e que é conectado de modo operacional ao gerador principal. O rotor compreende uma primeira lâmina 100 e duas lâminas mais 101, 102, a primeira lâmina 100 que tem um primeiro sensor 106 e um segundo sensor 107. A turbina eólica também pode compreender uma unidade de controle (não mostrada) configurada para executar uma modalidade do método para a calibração dos sensores de carga da lâmina 106, 107.
Essa modalidade do método para calibrar os sensores de carga de lâmina 106, 107 pode compreender atuar sobre o conversor eletrônico de energia para operar o gerador principal como o motor para definir a primeira lâmina 100 em uma posição substancialmente horizontal, isto é, a dita primeira lâmina 100 que tem um ângulo de azimute 103 de 90 graus, e manter a dita posição. Essa posição horizontal faz com que a carga principal que atua sobre a primeira lâmina 100 seja a gravidade 108, isto é, o peso da lâmina 100.
Ainda com referência à figura 1, a modalidade do método pode compreender ainda medir as cargas com o uso dos sensores de carga de 106, 107 da primeira lâmina 100 na dita posição horizontal, e obter as cargas de referência que correspondem à mesma posição horizontal da primeira lâmina 100. Por fim, o método pode compreender comparar as cargas medidas com as cargas de referência obtidas. Em seguida, no caso da dita comparação que produz alguma inconsistência, alguns ajustes predeterminados podem ser realizados sobre os sensores de carga 106, 107 para resolver a dita inconsistência e para melhorar a precisão dos sensores 106, 107. As cargas de referência podem ser as cargas calculadas, por exemplo, com base em um modelo teórico da lâmina. As cargas de referência podem também ser as cargas experimentais obtidas sob as condições controladas, por exemplo, na fábrica. A figura 2 mostra a mesma turbina eólica da figura 1, mas com as lâminas 100, 102 em outra posição que pode ser interessante para a cali-bração do primeiro sensor de carga 106 e do segundo sensor de carga 107. Nesse caso, as modalidades do método podem compreender atuar sobre o conversor eletrônico de energia para operar o gerador principal como o motor para definir a primeira lâmina 100 na segunda posição da figura 2, a dita segunda posição que resulta da rotação do rotor substancialmente 180 graus 200 em relação à primeira posição da figura 1.
Uma vez que a primeira lâmina 100 está na segunda posição da figura 2, a modalidade do método pode ainda compreender as ações equivalentes às etapas descritas em referência à figura 1, mas neste caso, para calibrar os sensores de carga 106, 107 nessa segunda posição. Assim, as cargas podem ser medidas com o uso dos sensores de carga 106, 107 nessa segunda posição, as cargas de referência (cargas teóricas ou experimentais) podem ser obtidas nessa segunda posição, e as ditas cargas medidas podem ser comparadas com a dita carga de referência. Por fim, se a dita comparação produzir alguma inconsistência, os ajustes predeterminados nos sensores de carga 106, 107 podem ser realizados para corrigir a dita inconsistência. A segunda posição da figura 2 pode ser utilizada como uma alternativa para a primeira posição da figura 1, ou ambas a primeira e a segunda posição podem ser combinadas para calibrar os sensores de carga 106, 107. De acordo com este princípio, as modalidades do método podem levar em conta que as forças medidas na primeira posição podem manter algum tipo de simetria em relação às cargas de medição na segunda posição. Por conseguinte, a calibração dos sensores de carga de lâmina pode compreender 106, 107 comparar as cargas medidas na primeira posição com as cargas medidas na segunda posição.
Na dita comparação das cargas medidas na primeira posição com as cargas medidas na segunda posição, pode-se considerar que as forças medidas pelo primeiro sensor 106 na primeira posição devem ter substancialmente os mesmos valores que as forças medidas pelo segundo sensor 107 na segunda posição. De maneira equivalente, poderia ser também considerado que as forças medidas pelo segundo sensor 107 na primeira posição devem ter substancialmente os mesmos valores que as cargas medidas pelo primeiro sensor 106 na segunda posição.
Faz sentido presumir as ditas equivalências transversais (ou simetrias) entre as cargas medidas, porque a gravidade 108 (isto é, o peso da lâmina) é a carga principal que atua sobre a primeira lâmina 100 nas formas mostradas em ambas as figuras 1 e 2. O ato de levar em consideração as ditas simetrias torna a calibração dos sensores 106, 107 mais confiável, uma vez que representa uma forma adicional de marcação de diferentes cargas medidas em diferentes condições.
Alternativamente ou em adição às modalidades descritas com referência às figuras 1 e 2, o método para a calibração também pode compreender definir o rotor 104 que transporta as lâminas 100, 102 a rodar a uma velocidade de rotação substancialmente constante. Essa modalidade do método pode compreender adicionalmente medir as cargas com o uso dos sensores de carga 106, 107 da primeira lâmina 100 na dita velocidade de rotação substancialmente constante. Além disso, as cargas de referência que correspondem à dita velocidade constante podem ser obtidas e comparadas com as cargas medidas.
As modalidades da turbina eólica podem ainda compreender um ou mais sensores de posição para medir a posição de rotação das lâminas 100, 102. Graças a esses sensores de posição, as modalidades do método que causam a rotação do rotor 104 em uma velocidade constante podem compreender ainda medir as posições das lâminas 100, 102. E as ditas modalidades podem ainda compreender obter a correlação entre posições e as cargas medidas, e calibrar os sensores de carga de lâmina 106,107 que levam em conta a dita correlação.
Por exemplo, quando o rotor 104 e as lâminas 100, 102 giram em uma velocidade constante, as cargas de flexão cíclicas são induzidas nas lâminas 100, 102, as ditas cargas, que têm, de forma ideal, ao longo do tempo, uma representação da forma de curva de seno. Do mesmo modo, pode-se considerar que as posições medidas também podem ter ao longo do tempo uma representação da forma de curva de seno. Assim, uma correlação entre a curva de seno das cargas ao longo do tempo e a curva de seno das posições ao longo do tempo pode ser obtida. Essa correlação pode permitir, por exemplo, calcular possíveis lacunas entre as cargas e as posições medidas ao longo do tempo, de tal forma que os possíveis atrasos dos sensores 106, 107 podem ser detectados e, portanto, usados para calibrar os sensores 106, 107.
Esta correlação e consistência de dados entre as cargas e as posições medidas ao longo do tempo permite assim tornar o método para a calibração mais confiável, uma vez que representa uma forma adicional de marcação de diferentes valores de medidas. Nesse caso em particular, os valores de natureza diferente (as cargas e as posições) podem ser comparados de uma forma a obter os indicadores adicionais para uma calibração mais precisa dos sensores 106, 107.
Nas modalidades com base em causar a rotação do rotor 104 em uma velocidade constante de rotação, a dita rotação e as ações consequentes (por exemplo, as cargas de medição, as posições de medição, comparar as cargas e as posições medidas, etc.) podem ser repetidas em diferentes velocidades de rotação.
Os sensores de calibração de carga em uma ou mais velocidades de rotação constantes da lâmina/rotor são especialmente vantajosos, devido ao fato de que a resposta dos sensores para uma mesma carga pode depender de se a lâmina está em uma situação estática ou dinâmica. Nesse sentido, a recalibração dos sensores, não só em condições estáticas, mas também em condições de movimento em velocidades diferentes é muito conveniente. Muitos sistemas e métodos de calibração da técnica anterior têm como base, principalmente, as condições estáticas e, normalmente, presumem que uma boa calibração em estática implica boa calibração em movimento. No entanto, esta hipótese não pode ser sempre correta. A calibração em diferentes velocidades fornecidas no contexto da presente invenção permite ter sensores completamente calibrados tanto em condições estáticas quanto dinâmicas de uma maneira relativamente simples e em um tempo bastante curto.
Algumas modalidades da turbina eólica podem compreender a-inda, para cada lâmina da turbina eólica, um sistema de inclinação para a alteração de um ângulo de inclinação da lâmina. Essa turbina eólica pode ser adequada para a realização de modalidades do método para a calibração que compreende atuar no sistema de inclinação para ajustar a lâmina em pelo menos um ângulo de inclinação predeterminado. Neste sentido, a figura 3 mostra uma modalidade da turbina eólica deste tipo e dois ângulos de inclinação possíveis que podem ser levados em consideração para a ca-iibração de sensores de carga.
Em particular, a figura 3a mostra uma vista frontal de uma modalidade da turbina eólica, que compreende uma primeira lâmina 300 e mais duas lâminas 301, 302, a dita primeira lâmina 300 que tem vários sensores de carga 305, 307, e um rotor 310 que transporta as lâminas 300, 302. A figura 3b mostra uma vista lateral de uma região 308 da turbina eólica a partir de um ponto de vista lateral 309, em que a primeira lâmina 300 tem um ângulo de inclinação 312 determinado. E a figura 3c mostra uma vista lateral da região 308 da turbina eólica a partir do mesmo ponto de vista lateral 309, em que a primeira lâmina 300 tem um outro ângulo de inclinação. A figura 3B e a figura 3c mostram um primeiro sensor de carga 306 e um segundo sensor de carga 307 que estão posicionados em um eixo no sentido de aba da lâmina 300. A figura 3B e a figura 3c mostram também um terceiro sensor de carga 305 e um quarto sensor de carga 311 que estão posicionados em um eixo na diagonal da lâmina 300. Na figura 3b, a lâmina 300 tem um ângulo de inclinação 312 de 90 graus, enquanto na figura 3c, a lâmina 300 tem um ângulo de inclinação de zero grau. O ângulo de inclinação 312 de 90 graus pode ser otimizado para calibrar o primeiro sensor 306 e o segundo sensor 307, uma vez que os ditos noventa graus podem maximizar a sensibilidade dos ditos sensores 306, 307, por exemplo, às cargas provocadas pelo peso da lâmina 300. O ângulo de inclinação de zero grau pode ser otimizado para calibrar o terceiro sensor 305 e o quarto sensor 311, uma vez que o dito zero grau pode maximizar a sensibilidade dos ditos sensores 305, 311, por exemplo, às cargas provocadas pelo peso da lâmina 300. A figura 4 se refere a uma turbina eólica muito semelhante à turbina eólica da figura 3, com a única diferença de que o primeiro sensor de carga 306 e o segundo sensor de carga 307 não estão posicionados em um eixo na diagonal. Em particular, a figura 4a mostra uma vista lateral muito semelhante à vista da figura 3b, com a única diferença de que o primeiro sensor de carga 306 e o segundo sensor de carga 307 não estão posicionados exatamente em um eixo na diagonal. A figura 4b mostra a mesma vista da figura 4a com a única diferença de que a lâmina 300 tem um ângulo de inclinação 400 diferente do ângulo de inclinação 312 da figura 4a.
Quando a posição dos sensores de carga 306, 307, por exemplo, por razões construtivas não está no mesmo eixo na diagonal, como mostrado nas figuras 4a e 4b, os sensores 306, 307 podem ser sensíveis à carga em diferentes direções. Neste caso, as modalidades do método podem causar ângulos de inclinação intermediário 400 (entre zero e 90 graus), conforme mostrado na figura 4b, para avaliar o deslocamento (em relação a um eixo na diagonal) no posicionamento dos sensores 306, 307. Essa avaliação do deslocamento entre os sensores 306, 307 na diagonal pode ser utilizada para corrigir as medições dadas pelos sensores 306, 307. Esse princípio em relação aos deslocamentos posicionais entre os sensores 306, 307 na diagonal pode ser aplicado de maneira equivalente aos sensores 305, 311 na direção das abas se eles não forem posicionados em um eixo na diagonal da lâmina 300.
Embora essa invenção tenha sido apresentada no contexto de certas modalidades e exemplos preferenciais, será entendido pelos versados na arte que a presente invenção se estende para além das modalidades especificamente descritas para outras modalidades alternativas e/ou utilizações da presente invenção e modificações óbvias e os equivalentes da mesma. Assim, pretende-se que o âmbito da presente invenção aqui descrita não deve ser limitado pelas modalidades específicas descritas anteriormente, mas deve ser determinado apenas por uma leitura justa das reivindicações a seguir.

Claims (12)

1. Método para a calibração de um ou mais sensores de carga (106, 107) de uma lâmina (100) de uma turbina eólica, em que a turbina eólica compreende: um gerador principal; um conversor eletrônico de energia conectado ao gerador principal; um rotor (104) conectado de modo operacional ao gerador principal e que transporta a lâmina (100); em que o método é caracterizado pelo fato de que: atua no conversor eletrônico de energia para operar o gerador principal como o motor para ajustar a lâmina em pelo menos uma condição predeterminada (103); medir as cargas no estado predeterminado (103) com o uso dos sensores de carga (106, 107) da lâmina (100); calibrar os sensores de carga de lâmina (106, 107) levando em conta as cargas medidas.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que definir a lâmina (100) pelo menos na condição predeterminada (103) compreende a definição de rotor (104) em uma primeira posição, de tal modo que a lâmina (100) tem uma posição substancialmente horizontal (103).
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que definir a lâmina (100) em pelo menos uma condição predeterminada compreende definira lâmina (100) em uma segunda posição (200) que resulta da rotação do rotor (104) substancialmente 180 graus em relação à primeira posição (103); e em que calibrar os sensores de carga de lâmina (106, 107) compreende comparar as cargas medidas na primeira posição (103) com as cargas medidas na segunda posição (200).
4. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, que compreende ainda definir o rotor (104) que transporta a lâmina (100) em uma velocidade de rotação substancialmente constante; e medir as cargas com o uso dos sensores de carga (106, 107) da lâmina (100) na dita veloci- dade de rotação substancialmente constante.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, em que a turbina eólica compreende ainda um ou mais sensores de posição para a medição da posição de rotação das lâminas (100); e em que calibrar os sensores de carga de lâmina (106, 107) compreende: medir as posições das lâminas (100) com o uso dos sensores de posição; obter a correlação entre as posições e as cargas medidas; calibrar os sensores de carga de lâmina (106, 107) levando em conta a dita correlação as posições e as cargas medidas.
6. Método para a calibração que compreende a repetição do método, como definido nas reivindicações 4 ou 5, em diferentes velocidades de rotação.
7. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, em que a turbina eólica compreende um sistema de inclinação para a alteração de um ângulo de inclinação da lâmina (300), e em que definir a lâmina (300) pelo menos na condição predeterminada compreende atuar no sistema de inclinação para definir a lâmina em pelo menos um ângulo de inclinação predeterminado (312).
8. Método para a calibração de sensores de carga (106, 107) de uma pluralidade de lâminas (100) de uma turbina eólica, que compreende a repetição do método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7 para cada lâmina (100) da pluralidade de lâminas.
9. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, em calibrar os sensores de carga de lâminas (106, 107) compreende: obter as cargas de referência que correspondem a pelo menos uma condição predeterminada (103); comparar as cargas medidas com as cargas de referência.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que as cargas de referência são as cargas teóricas com base em um modelo da lâmina (100).
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que as cargas de referência são as cargas medidas obtidas de modo experimental sob as condições controladas.
12. Turbina eólica, que compreende: um gerador principal; um conversor eletrônico de energia conectado ao gerador principal; pelo menos uma lâmina que tem um ou mais sensores de carga; um rotor (104) conectado de modo operacional ao gerador principal e que transporta a lâmina (100); e uma unidade de controle; caracterizado pelo fato de que a unidade de controle é configurada para executar um método que compreende: atuar no conversor eletrônico de energia para operar o gerador principal como o motor para ajustar a lâmina em pelo menos uma condição predeterminada (103); medir as cargas no estado predeterminado (103) com o uso dos sensores de carga (106, 107) da lâmina (100); calibrar os sensores de carga de lâmina (106, 107) levando em conta as cargas medidas.
BRBR102013000701-3A 2012-01-12 2013-01-10 Método para a calibração BR102013000701A2 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12382008.6A EP2615303B1 (en) 2012-01-12 2012-01-12 Calibration of blade load sensors
US201261609780P 2012-03-12 2012-03-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR102013000701A2 true BR102013000701A2 (pt) 2015-05-19

Family

ID=45562925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRBR102013000701-3A BR102013000701A2 (pt) 2012-01-12 2013-01-10 Método para a calibração

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8702388B2 (pt)
EP (1) EP2615303B1 (pt)
CN (1) CN103206342B (pt)
BR (1) BR102013000701A2 (pt)
ES (1) ES2532177T3 (pt)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015051801A1 (en) * 2013-10-07 2015-04-16 Vestas Wind Systems A/S Methods and apparatus for controlling wind turbines
US9638169B2 (en) 2014-02-19 2017-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Method for setting a pitch reference point for a wind turbine blade on a rotor
US9279235B1 (en) * 2014-09-03 2016-03-08 Caterpillar Inc. Implement position control system having automatic calibration
US20160149527A1 (en) 2014-11-26 2016-05-26 Kohler Co. Alternator Rotor Controller
US10256758B2 (en) 2014-11-26 2019-04-09 Kohler Co. Printed circuit board based exciter
WO2017000948A1 (en) 2015-06-30 2017-01-05 Vestas Wind Systems A/S Method of calibrating load sensors of a wind turbine
EP3317513B1 (en) 2015-06-30 2021-09-08 Vestas Wind Systems A/S Method of measuring load on a wind turbine
JP6358993B2 (ja) 2015-09-11 2018-07-18 三菱重工業株式会社 風力発電装置および風力発電装置の併入方法
JP6351557B2 (ja) * 2015-09-11 2018-07-04 三菱重工業株式会社 荷重計測装置の較正方法、風車翼の荷重計測システム及び風車
US11098698B2 (en) 2016-04-07 2021-08-24 General Electric Company System and method for auto-calibrating a load sensor system of a wind turbine
EP3631204B1 (en) * 2017-05-26 2021-07-14 Vestas Wind Systems A/S Improvements relating to wind turbine rotor angle sensing systems
DE102018112825A1 (de) * 2018-05-29 2019-12-05 fos4X GmbH Sensoranordnung für eine Windkraftanlage
DE102018007749A1 (de) * 2018-10-02 2020-04-02 Senvion Gmbh Verfahren und System zum Betreiben einer Windenergieanlage
EP3620650A1 (en) * 2019-03-11 2020-03-11 Ventus Engineering GmbH Relative rotor blade misalignment
CN111255638B (zh) * 2020-03-23 2021-01-26 明阳智慧能源集团股份公司 一种风力发电机组的塔筒载荷监测方法
ES2973536T3 (es) 2020-10-21 2024-06-20 Nordex Energy Se & Co Kg Método para calibrar uno o más sensores de carga en una pala de rotor de una turbina eólica
EP4008900A1 (en) 2020-12-03 2022-06-08 General Electric Renovables España S.L. Load sensors in wind turbines
CN114689237B (zh) * 2020-12-31 2023-04-07 新疆金风科技股份有限公司 载荷传感器标定方法、装置及计算机可读存储介质

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU768212B2 (en) * 1999-11-03 2003-12-04 Vestas Wind Systems A/S Method of controlling the operation of a wind turbine and wind turbine for use in said method
DE10011393A1 (de) * 2000-03-09 2001-09-13 Tacke Windenergie Gmbh Regelungssystem für eine Windkraftanlage
CA2426711C (en) * 2002-05-02 2009-11-17 General Electric Company Wind power plant, control arrangement for a wind power plant, and method for operating a wind power plant
DE102006036157B4 (de) * 2006-08-01 2016-09-15 Senvion Gmbh Kalibrierverfahren
EP2354538A1 (en) 2010-02-01 2011-08-10 Lm Glasfiber A/S A method of in situ calibrating load sensors of a wind turbine blade
US8360722B2 (en) * 2010-05-28 2013-01-29 General Electric Company Method and system for validating wind turbine
US20110210551A1 (en) * 2011-02-07 2011-09-01 Scholte-Wassink Hartmut Method and system for testing a mechanical brake of a wind rotor shaft of a wind turbine
US8265885B2 (en) * 2011-06-24 2012-09-11 General Electric Company System and method for determining lifetime of wind turbine blade

Also Published As

Publication number Publication date
EP2615303B1 (en) 2014-12-31
ES2532177T3 (es) 2015-03-24
US8702388B2 (en) 2014-04-22
CN103206342B (zh) 2015-08-12
EP2615303A1 (en) 2013-07-17
US20130183151A1 (en) 2013-07-18
CN103206342A (zh) 2013-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR102013000701A2 (pt) Método para a calibração
ES2924411T3 (es) Sistema de detección de carga de pala para un aerogenerador
ES2411404T3 (es) Procedimiento de calibración
CN102439301B (zh) 负载测量装置及其方法
ES2826173T3 (es) Sistema y procedimiento para evaluar el impacto en el rendimiento de actualizaciones de turbinas eólicas
ES2910204T3 (es) Método de control de la holgura de punta de un generador de turbina eólica y producto de programa informático, sistema de control y generador correspondientes
DK2075561T3 (en) Methods and apparatus for error reduction in rotorbelastningsmålinger
US9018788B2 (en) Wind sensor system using blade signals
US11067061B2 (en) Method for pitch angle measurement and/or for constructing a pitch angle measurement system
CN107810321B (zh) 测量风力涡轮机上的载荷的方法
BR102018075814A2 (pt) Método de operação de uma turbina eólica e controlador de turbina eólica
KR101529805B1 (ko) 풍력 터빈을 작동하는 방법
Bottasso et al. Estimation of wind misalignment and vertical shear from blade loads
BR112015013662B1 (pt) Sistema e método para calibração de sensor de turbina eólica
ES2880679T3 (es) Mejoras relacionadas con sistemas de detección de ángulo de rotor de turbina eólica
US9638169B2 (en) Method for setting a pitch reference point for a wind turbine blade on a rotor
US20150369218A1 (en) Method for measuring a rotor-blade angle
JP2010071279A (ja) 構成部材を風向に整合させるための方法及び風向に関する構成部材の不整合を決定するためのセンサ
BR102014028790B1 (pt) Dispositivo para o registro de deformações de uma lâmina de rotor de uma turbina eólica e lâmina de rotor de uma turbina eólica com um dispositivo para registrar deformações
ES2844129T3 (es) Procedimiento para determinar un desequilibrio aerodinámico en un rotor de una turbina eólica
DK201770590A1 (en) PITCH ALIGNMENT ERROR DETECTION
CN113007036A (zh) 风力发电机组的叶轮方位角的测量装置、方法及系统
Demurtas et al. New method to calibrate a spinner anemometer
White et al. Characterization of a 9 Meter Sensor Equipped Turbine.
BR102012013416A2 (pt) Controle de turbina eólica e método para controlar a mesma

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B11A Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing
B11Y Definitive dismissal acc. article 33 of ipl - extension of time limit for request of examination expired