BR112020020842A2

BR112020020842A2 - Método para substituição de um bloco estabilizador de turbina eólica

Info

Publication number: BR112020020842A2
Application number: BR112020020842-6A
Authority: BR
Inventors: Andrew Dow; Kelly White
Original assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy A/S
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2021-01-19
Also published as: CN111954760A; WO2019203783A1; US11319935B2; EP3765735A1; EP3765735B1; DK3765735T3; US20210115905A1

Abstract

método para substituição de um bloco estabilizador de turbina eólica. a presente invenção refere-se a método de substituição de uma pluralidade de blocos estabilizadores. blocos estabilizadores são dispostos entre uma torre e uma nacela de uma turbina eólica. os blocos estabilizadores são substituídos com novos blocos estabilizadores. o método inclui determinar (810) o centro de gravidade da nacela. de acordo com o centro de gravidade, um conjunto de pluralidade de blocos estabilizadores é selecionado (820) para substituição por um calço. cada um dos calços substituídos compreendendo uma espessura maior do que a respectiva do bloco estabilizador substituído. os remanescentes blocos estabilizadores são substituídos (830) enquanto que a nacela é suportada pelos calços.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTO-

DO PARA SUBSTITUIÇÃO DE UM BLOCO ESTABILIZADOR DE TURBINA EÓLICA". CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção geralmente refere-se a uma turbina eólica e método e para substituição de um bloco de turbina eólica dis- posto entre a nacela e torre.

INFORMAÇÃO ANTECEDENTE

[0002] Referindo-se à FIG. 1, uma turbina eólica inclui uma torre 12 e uma nacela 14. A nacela 14 inclui um eixo 16 ao qual uma ou mais pás 18 podem ser fixadas. Em operação, a nacela 14 gira sobre o eixo A da torre, para posicionar a nacela de acordo com a direção do vento. Esta rotação R é referida uma guinada. Blocos estabilizadores são dispostos entre a torre 12 e nacela 14 para fornecer uma su- perfície de baixa fricção para deslocamento suave da nacela 14 à me- dida que a nacela desliza através blocos. Os blocos estabilizadores ficam desgastados durante deslocamento e necessitam ser substituí- dos. A nacela 14 é pesada, tornando a substituição desafiante.

[0003] O puxar da nacela para fora da torre, para proporcionar um espaço entre a torre e a nacela 14, é difícil. Guindastes podem ser usados para puxar para cima na nacela para elevar a nacela para fora da torre. Estruturas de suporte podem ser usadas para suportar a na- cela elevada. Os blocos podem ser substituídos enquanto que a nace- la é elevada. Desde que a nacela total é elevada, cada dos grampos estabilizadores devem ser afrouxados. Quanto mais longos os gram- pos estabilizadores são afrouxados mais potencial para dano pode ocorrer. Os guindastes são custosos para usar. Ainda, é difícil elevar seguramente a nacela enquanto que se posiciona a estrutura de su- porte.

[0004] Referindo-se à FIG. 2, a nacela 14 pode ser inclinada em um ponto de articulação P para produzir uma folga 22 oposta ao ponto de articulação P. Isto permite acesso na folga 22 para substituir os blocos. Somente blocos estabilizadores opostos da articulação tendo acesso suficiente na folga 22 podem ser substituídos; portanto, o pro- cesso deve ser repetido, o que consome tempo.

[0005] O processo requer deslocamento da nacela na posição, afrouxando um grampo estabilizador, inclinação da nacela, substitui- ção das blocos estabilizadores opostos da articulação, e aperto dos grampos estabilizadores. A inclinação da nacela impõe altas cargas pontuais nos componentes. Isto torna possível danificar as blocos que já foram substituídos durante o processo repetido. A inclinação pode ser alcançada usando gravidade para uma nacela tendo um centro de gravidade C além do diâmetro da torre.

[0006] Atualmente as presentes Soluções são limitadas e custo- sas, dispendem tempo e acarretam problemas de segurança.

SUMÁRIO

[0007] As concretizações variavelmente reveladas incluem méto- dos e Sistemas que podem ser usados para facilitar o método de subs- tituição de uma pluralidade de blocos estabilizadores com novos blo- cos estabilizadores. Os blocos estabilizadores são dispostos entre uma torre e uma nacela de uma turbina eólica.

[0008] Em uma concretização, o centro de gravidade da nacela é determinado. Baseado no centro de gravidade, um conjunto da plurali- dade de blocos estabilizadores é selecionado. Cada um dos blocos estabilizadores selecionados é substituído por um calço. Cada um dos calços substituídos tem uma espessura maior do que o respectivo blo- co estabilizador substituído. A nacela é equilibrada nos calços após as substituições. Os remanescentes da pluralidade de blocos estabiliza- dores são substituídos por novos blocos estabilizadores após substi- tuição. Após a remanescente da pluralidade de blocos estabilizadores são substituídos, os calços são substituídos com novos blocos estabi- lizadores.

[0009] Em outra concretização, o centro de gravidade da nacela é determinada. Baseado no centro de gravidade, um conjunto da plurali- dade de blocos estabilizadores são selecionados. Cada um dos blocos estabilizadores selecionados são substituídos por um respectivo calço. Cada dos calços incluem uma espessura maior do que a respectiva bloco estabilizador substituído. Um mecanismo de elevação está posi- cionado em uma primeira localização em um anel estabilizador. A na- cela é elevada pelo mecanismo de elevação longe da torre para criar uma folga. Um primeiro do conjunto da pluralidade de blocos estabili- zadores é sibstituído com o respectivo primeiro calço. A nacela é abai- xada no respectivo primeiro calço. A remanescente da pluralidade de blocos estabilizadores é substituída com novos blocos estabilizadores. Após a remanescente da pluralidade de blocos estabilizadores ser substituída, cada um dos calços são substituídos por novos blocos es- tabilizadores.

[0010] O precedente tem esboçado preferivelmente amplamente as características técnicas da presente descrição de modo que aquele técnico no assunto pode melhor compreender a descrição detalhada que se segue. Características e vantagens adicionais da descrição se- rão descritas daqui por diante que formam o objetivo das reivindica- ções. Aqueles técnicos no assunto apreciarão que eles podem pron- tamente usar a concepção e as concretizações específicas reveladas como uma base ou modificação ou designação de outras estruturas para efetuar a mesma proposta da presente descrição. Aqueles técni- cos no assunto também compreenderão que tais construções equiva- lentes não fogem do espírito e escopo da descrição em sua forma mais ampla.

[0011] Também, antes de compreender a Descrição Detalhada abaixo, deve ser compreendido que várias definições para certas pala- vras e frases são fornecidas através de todo este documento de paten- tet, e aqueles técnicos no assunto compreenderão que tais definições se aplicam em muitos, se não a maioria, exemplos para usos anterio- res, bem como usos futuros de tais palavras e frases definidas. En- quanto que alguns termos podem incluir uma ampla variedade de con- cretizações, as reivindicações em anexo podem expressamente limitar estes termos às concretizações específicas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0012] As concretizações da invenção são descritas mais em deta- lhe com o auxílio das figuras. As figuras mostram configurações espe- cíficas e não limitam o escopo da invenção.

[0013] As FIGURAS 1 & 2 ilustram uma vista lateral de uma turbina eólica de acordo com a técnica anterior;

[0014] FIG. 3 ilustra uma vista lateral de uma turbina eólica que facilita efetuar uma ou mais das concretizações aqui descritas;

[0015] FIGURAS 4-7 ilustram vistas planas da turbina eólica que facilita efetuar uma ou mais das concretizações aqui descritas; e

[0016] FIGURAS 8-9 descrevem métodos para substituição de uma pluralidade de blocos estabilizadores.

[0017] As concretizações da invenção são descritas mais em deta- lhe com o auxílio das figuras. As figuras mostram configurações espe- cíficas e não limitam o escopo da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0018] Várias tecnologias que pertencem aos métodos e Sistemas que facilitam a substituição de um bloco de turbina eólica agora serão descritas com referência aos desenhos, onde numerais de referência similares representam elementos similares. Os desenhos discutidos abaixo, e as várias concretizações usadas para descrever os princí- pios da presente descrição neste documento de patente são por meio de ilustração somente, e não devem ser construídas de qualquer modo para limitar o escopo da descrição. Aqueles técnicos no assunto com- preenderão que os princípios da presente descrição podem ser imple- mentados em qualquer aparelho adequadamente disposto. É para ser compreendido que a funcionalidade que é descrita como sendo efetu- ada por certos elementos de sistema pode ser realizada por múltiplos elementos. Similarmente, por exemplo, um elemento pode ser configu- rado para realizar a funcionalidade que é descrita como sendo efetua- da por múltiplos elementos. Os numerosos ensinamentos inovativos do presente pedido serão descritos com referência às concretizações não limitantes exemplares.

[0019] Para facilitar uma compreensão das concretizações, princí- pios, e características da presente descrição, eles são explanados da- qui por diante com referência à implementação nas concretizações ilustrativas. Concretizações da presente descrição, contudo, não são limitadas aos Sistemas ou métodos descritos.

[0020] Os componentes e materiais descritos daqui por diante co- mo compondo as várias concretizações são previstos para serem ilus- trativos e não restritivos. Muitos componentes e materiais adequados que realizariam a mesma ou uma função similar como os materiais aqui descritos são previstos para serem envolvidos dentro do escopo das concretizações da presente descrição.

[0021] A FIG. 3 ilustra uma vista lateral de uma turbina eólica 10 que facilita efetuar uma ou mais das concretizações aqui descritas. À nacela 14 tendo um centro de gravidade C que pode estar em qual- quer localização relativa ao diâmetro da torre 12. Enquanto que a con- cretização ilustrada mostra o centro de gravidade fora do diâmetro da torre, o centro de gravidade C pode estar dentro do diâmetro da torre 12, ou no diâmetro da torre 12.

[0022] Baseado no centro de gravidade, uma porção da pluralida-

de de blocos estabilizadores 20 é substituída. Cada um por um calço

30. Cada um dos calços 30 possuindo uma espessura 34 maior do que uma espessura 32 do bloco estabilizador 20 que é substituído. Blocos estabilizadores 20 a serem substituídos são baseados no centro de gravidade C da nacela, de modo que a nacela pode ser equilibrada nos calços. Consequentemente, a localização da substituição pode ser selecionada tal que a nacela é equilibrada nos calços. O equilíbrio po- de não possui qualquer suporte adicional de modo que os calços atua- rão como o ponto de equilíbrio para a nacela. A FIG. 3 ilustra a nacela 14 sendo suportada pelos calços 30 que foram substituídos pelos res- pectivos blocos estabilizadores 20. Somente um único calço 30 é visí- vel na ilustração da FIG. 3.

[0023] Com os calços 30, cada incluindo uma espessura 34 maior do que a espessura 32 dos respectivas blocos estabilizadores 20, uma folga 36 entre a nacela 14 e a torre 12 é formada proporcionando fácil acesso aos blocos estabilizadores 20. Os remanescentes blocos esta- bilizadores 20, não que não foram substituídos, podem ser substituí- dos por novos blocos estabilizadores. Após um bloco estabilizador ser removido, um novo bloco estabilizador é inserido; desse modo, substi- tuindo o respectivo bloco estabilizador.

[0024] Cada calço 30 pode ser formado de ou inclui qualquer ma- terial adequado para suportar a nacela 14. O material do calço 30 é adequado quando suficiente para suportar a nacela através de toda a duração de substituição das blocos estabilizadores por novas blocos estabilizadores. Por exemplo, o calço 30 pode incluir ou ser formado do mesmo material que o do material dos blocos estabilizadores 30. O calço 30 pode incluir ou ser formado de material mais rígido que o de blocos estabilizadores 30.

[0025] A FIG. 4 é uma vista plana de uma seção da turbina eólica e ilustra uma vista de topo de blocos estabilizadores 20 de acordo com uma concretização que facilita efetuar uma ou mais das concretiza- ções aqui descritas. As blocos estabilizadores 20 são distribuídos em uma engrenagem estabilizador 42. Uma linha central 44 passa através do centro de gravidade C e do eixo de rotação A. Na presente ilustra- ção, o centro de gravidade C está em ou substancialmente perto do diâmetro da torre.

[0026] A FIG. 5 ilustra um exemplo de uma substituição de blocos estabilizadores selecionados da FIG. 4 de acordo com uma concreti- zação. Um primeiro calço 30, que é substituído por um primeiro bloco estabilizador 20, é disposto em um ângulo a partir da linha central 44. Um segundo calço 30, que substitui uma segunda bloco estabilizador 20, é disposto em um ângulo É a partir da linha central 44. Em uma concretização, ângulo a e ângulo 8 são tais que o primeiro calço 30 está no lado oposto da linha central do que o segundo calço 30. O ân- gulo a e ângulo B podem ter a mesma ou substancialmente a mesma medida, mas são dispostos em lados opostos da linha central 44. Por exemplo, o ângulo a é 45º e o ângulo 8 é -45º. Enquanto que o exem- plo ilustra uma substituição de dois blocos estabilizadores 20, isto é meramente proposta ilustrativa. Um técnico no assunto reconheceria que mais do que dois blocos estabilizadores 20 podem ser substituí- dos com calços 30.

[0027] De acordo com uma concretização, a FIG. 6 inclui um me- canismo de elevação para a vista plana da FIG. 5. De modo a substitu- ir um bloco estabilizador, uma folga é criada na localização onde o cal- ço 30 é para ser substituído. Após a folga ser criada, o respectivo blo- co estabilizador 20, na localização, é removido e substituído pelo calço

30.

[0028] Um mecanismo de elevação pode ser usado para criar a folga. Em uma concretização, o mecanismo de elevação 60 é concreti- zado como um macaco. O mecanismo de elevação 60 eleva a nacela

14 longe da torre 12 para expor o bloco estabilizador 20 a ser substitu- ído pelo calço 30. O mecanismo de elevação 60 eleva a nacela por aplicação de uma força de impulso que empurra a nacela para longe da torre 12. Hidráulicos e/ou pneumáticos podem ser empregados pelo mecanismo de elevação 60 para proporcionar a força de elevação.

[0029] O posicionamento do mecanismo de elevação 60 é basea- do no centro de gravidade C e a localização em que o calço 30 está substituindo o bloco estabilizador 30. A posição é tal que quando o mecanismo de elevação 60 eleva a nacela 14, uma folga suficiente para a bloco estabilizador 20 a ser removida e para o calço mais es- pesso 30 a ser substituído é criado. O posicionamento do mecanismo de elevação 60, por exemplo, inclui dispor o mecanismo de elevação 60 de modo que o bloco estabilizador a ser substituído está entre o mecanismo de elevação e o centro de gravidade C. De acordo com a concretização ilutratada, o mecanismo de elevação 60 está em um ân- gulo de 90º a partir do centro de gravidade C. O ângulo do mecanismo de elevação e o ângulo do bloco estabilizador substituído 30 são me- ramente para proposta ilustrativa e não para serem limitantes.

[0030] A FIG. 7 inclui o mecanismo de elevação em uma segunda posição. O mecanismo de elevação 60 pode ser movido para uma se- gunda posição para criar uma folga na localização onde o segundo calço 30 é para ser substituído. De acordo com uma concretização, a segunda posição é oposta à linha central a partir da primeira posição. Na concretização ilustrada, a segunda posição é 180º a partir da pri- meira posição.

[0031] Em uma concretização, o posicionamento do mecanismo de elevação 60 para a segunda posição pode ser alcançado por relocar manualmente o mecanismo de elevação 60. Uma relocação manual estando removendo o mecanismo de elevação 60 a partir do anel es- tabilizador e refixando o mecanismo de elevação 60 na segunda loca-

lização. Em outra concretização, o posicionamento do mecanismo de elevação 60 para a segunda posição alavanca o movimento de deslo- camento do anel estabilizador. O mecanismo de elevação 60 é reposi- cionado pelo deslocamento do anel estabilizador.

[0032] A FIG. 8 descreve uma concretização de um método de substituição de uma pluralidade de blocos estabilizadores, dispostos entre uma torre e uma nacela de uma turbina eólica, com novas blocos estabilizadores. O centro de gravidade da nacela é determinado (810). O centro de gravidade pode ser usado para selecionar a localização das blocos estabilizadores a serem substituídos. Baseado no centro de gravidade, um conjunto da pluralidade de blocos estabilizadores a se- rem substituídos por um calço é selecionado (820). Cada um dos cal- ços substituídos compreende uma espessura maior do que o bloco estabilizador substituído. Cada um dos determinados blocos estabili- zadores são substituídos com um calço (830). No qual a nacela é equi- librada nos calços após as substituições. Após substituição, o rema- nescente da pluralidade de blocos estabilizadores são substituídos com novos blocos estabilizadores (840) e, subsequentemente, os cal- ços são substituídos com novos blocos estabilizadores (850).

[0033] A FIG. 9 descreve uma concretização de um método que facilita efetuar uma ou mais das concretizações aqui descritas. O cen- tro de gravidade é determinado (910) e baseado no centro de gravida- de, a localização dos blocos estabilizadores a serem substituídos pode ser selecionada. Um conjunto da pluralidade de blocos estabilizadores para ser cada um substituído por um calço são selecionados (920). Cada dos calços compreende uma espessura maior do que o respecti- vo bloco estabilizador substituído. Um mecanismo de elevação está posicionado em uma primeira localização em um anel estabilizador (930). A nacela é elevada longe da torre, pelo mecanismo de eleva- ção, para criar uma folga (940) para a substituição. Pelo menos um dos selecionados blocos estabilizadores é substituído (950) na folga.

[0034] O conjunto da pluralidade de blocos estabilizadores pode incluir um primeiro bloco estabilizador e um segundo bloco estabiliza- dor. Em uma concretização, os primeiro e segundo blocos estabiliza- dores são ambos substituídos sem reposicionamento do mecanismo de elevação. Em outra concretização, o segundo bloco estabilizador é substituído após reposicionamento do mecanismo de elevação para uma segunda posição e elevação da nacela longe da torre, pelo me- canismo de elevação enquanto que, na segunda posição. O meca- nismo de elevação pode ser abaixado antes do reposicionamento.

[0035] Após os selecionados blocos estabilizadores terem sido substituídos pelos calços, o remanescente da pluralidade de blocos estabilizadores são substituídos com novos blocos estabilizadores. Uma substituição dos calços pode ser efetuada por reversão do méto- do. Por exemplo, usando um mecanismo de elevação para elevar a nacela longe da torre para criar uma folga para remover um ou mais calços. Cada calço removido é substituído por um novo bloco estabili- zador. O mecanismo de elevação pode ser abaixado após a substitui- ção. O mecanismo de elevação pode ser reposicionado para substituir um ou mais calço adicional. Uma vez que cada um dos calços é subs- tituído, o mecanismo de elevação é removido.

[0036] Enquanto que concretizações da presente descrição te- nham aido reveladas em formas exemplares, será aparente àqueles técnicos no assunto que muitas modificações, adições, e eliminações podem ser feitas sem fugir do espírito e escopo da invenção e suas equivalentes, conforme colocadas nas seguintes reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de substituição de uma pluralidade de blocos es- tabilizadores (20), dispostos entre uma torre (12) e uma nacela (14) de uma turbina eólica, com novas blocos estabilizadores, o método carac- terizado pelo fato de que compreende: determinar (810, 910) o centro de gravidade da nacela; selecionar (820, 920) um conjunto da pluralidade de blocos estabilizadores, baseado no centro de gravidade; substituir (830) cada um dos selecionados blocos estabili- zadores por um calço, cada um dos calços substituídos compreenden- do uma espessura maior do que a do bloco estabilizador substituído, no qual a nacela é equilibrada nos calços após as substituições; substituir (840) o remanescente da pluralidade de blocos estabilizadores com novos blocos estabilizadores após substituição; e substituir (850) os calços por novos blocos estabilizadores, após o remanescente da pluralidade de blocos estabilizadores ser substituído.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, antes da subs- tituição, caracterizado pelo fato de que compreende: posicionar (930) um mecanismo de elevação em uma pri- meira localização em um anel estabilizador; pelo mecanismo de elevação posicionado na primeira posi- ção, elevar (940) a nacela longe da torre para criar uma folga para substituição de pelo menos um dos selecionados blocos estabilizado- res, e abaixar a nacela em cada calço substituído, no qual um primeiro do conjunto de pluralidade de blocos estabilizadores é substituído, enquanto que o mecanismo de elevação está posicionado em uma primeira localização.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, antes da subs- tituição do remanescente da pluralidade de blocos estabilizadores, ca-

racterizado pelo fato de que: posicionar um mecanismo de elevação em uma segunda localização no anel estabilizador; elevar a nacela, pelo mecanismo de elevação na segunda localização, longe da torre para criar uma folga; substituir uma segunda do conjunto da pluralidade de blo- cos estabilizadores; abaixar a nacela nos calços substituídos, no qual um segundo do conjunto da pluralidade de blocos estabilizadores é substituída, enquanto que o mecanismo de elevação é posicionado em uma segunda localização.

4. Método de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracteri- zado pelo fato de que o primeiro do conjunto de pluralidade de blocos estabilizadores é um bloco estabilizador único que é substituído, en- quanto que a nacela é elevada com mecanismo de elevação na pri- meira posição.

5. Método de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracteri- zado pelo fato de que o segundo do conjunto dos blocos estabilizado- res é um bloco estabilizador único que é substituído, enquanto que a nacela é elevada com o mecanismo de elevação na segunda posição.

6. Método de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracteri- zado pelo fato de que o primeiro do conjunto de pluralidade de blocos estabilizadores é oposto a uma linha central a partir do segundo do conjunto de pluralidade de blocos estabilizadores.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a medição do ângulo entre a primeira do conjunto de plura- lidade de blocos estabilizadores e a linha central é substancialmente a mesma como o ângulo do segundo conjunto da pluralidade de blocos estabilizadores e a linha central.

8. Método de acordo com a reivindicação 2, 3 ou 5, caracte- rizado pelo fato de que o primeiro do conjunto de pluralidade de blocos estabilizadores é uma pluralidade de blocos estabilizadores, que é substituído enquanto que a nacela é elevada com o mecanismo de elevação na primeira posição.

9. Método de acordo com a reivindicação 3, 4 ou 8 caracte- rizado pelo fato de que o segunda do conjunto dos blocos estabilizado- res é uma pluralidade de blocos estabilizadores, que é substituído en- quanto que a nacela é elevada com o mecanismo de elevação na se- gunda posição.

10. Método de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracte- rizado pelo fato de que o primeiro do conjunto de pluralidade de blocos estabilizadores é oposta a uma linha central a partir do segundo do conjunto de pluralidade de blocos estabilizadores.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracteriza- do pelo fato de que a medição do ângulo entre o primeiro do conjunto de pluralidade de blocos estabilizadores e a linha central é substanci- almente a mesma como o ângulo do segundo conjunto da pluralidade de blocos estabilizadores e a linha central.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 2 a 11, caracterizado pelo fato de que a posição do mecanismo de elevação disposto de modo que o primeiro do conjunto de blocos estabilizadores seja substituído é entre o mecanismo de elevação e o centro de gravidade.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 3 a 11, caracterizado pelo fato de que no qual a posição do mecanismo de elevação disposto de modo que a segunda do conjunto das blocos estabilizadores seja substituído é entre o mecanismo de elevação e o centro de gravidade.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o número de blocos estabili- zadores substituídas é dois.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 3 a 14, caracterizado pelo fato de que o posicionamento de um mecanismo de elevação em uma segunda localização no anel estabili- zador é por deslocamento do anel estabilizador a partir da primeira po- sição para a segunda posição.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 3 a 14, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de elevação é manualmente posicionado em uma segunda localização.