BR112021015812A2

BR112021015812A2 - Método para reter uma parte móvel de um aerogerador

Info

Publication number: BR112021015812A2
Application number: BR112021015812-0A
Authority: BR
Inventors: Peter KRONBERGER
Original assignee: B&R Industrial Automation GmbH
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2021-10-13
Also published as: JP2022521637A; CN113474550B; EP3902993B1; EP3902993A1; US20220136483A1; EP3702612A1; CN113474550A; CA3131261A1; KR20210129702A; WO2020173978A1

Abstract

método para reter uma parte móvel de um aerogerador. a presente invenção refere-se a um método para permitir que uma parte móvel de um dispositivo de ajuste (10) de um aerogerador (1) seja retida com mais segurança no aerogerador, os eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) são tensionados uns contra os outros, antes do processo de retenção, por meio da rotação de pelo menos um eixo motor (11-1) em relação aos outros eixos motores (11-2, 11-3, 11-4), e tensionamento dos eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) que é obtido no início do processo de retenção é mantido por meio de um controle dos eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) implementando um controle da posição dos eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) que controla os eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) para as respectivas posições iniciais dos motores de acionamento (12-1, 12-2, 12-3, 12-4) dos eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) no início da ação de retenção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA RETER UMA PARTE MÓVEL DE UM AEROGERADOR".

[001] A presente invenção refere-se a um método para reter uma parte móvel de um aerogerador tendo um dispositivo de ajuste, o dispositivo de ajuste compreendendo pelo menos dois eixos motores, cada um com um motor de acionamento, que são mecanicamente acoplados à parte móvel, em que os eixos de acionamento são tensionados um contra o outro antes da ação de retenção por pelo menos um eixo de acionamento sendo girado em relação aos outros eixos de acionamento, e uma tensão dos eixos de acionamento obtida no início da ação de retenção é mantida por meio de controle dos eixos de acionamento. A invenção refere-se também a um aerogerador tendo tal dispositivo de ajuste para reter uma parte móvel.

[002] Aerogeradores em geral possuem dispositivos de ajuste para várias partes móveis do aerogerador, tal como um mecanismo de ajuste de pá de rotor ou um mecanismo de ajuste de azimute, para adaptar o aerogerador a mudanças nas condições do vento (velocidade do vento, direção do vento, etc.) e, desse modo, inter alia, para ser capaz de aumentar a produção energética. Muitas vezes, tais dispositivos de ajuste possuem diversos motores de acionamento menores interagindo entre si em vez de um único motor de acionamento grande. Os motores de acionamento geralmente atuam sobre uma mesma engrenagem anelar por meio de um pinhão de acionamento para ajustar a parte móvel do aerogerador. Nesse caso, a engrenagem anelar costuma ser disposta em uma posição estacionária - por exemplo, sobre a torre no caso de um mecanismo de ajuste de azimute, ou sobre o cubo da nacele (como uma parte quase estacionária) em um mecanismo de ajuste da pá do rotor. Os motores de acionamento com o pinhão de acionamento são dispostos sobre a parte móvel. No entanto, esse arranjo também pode ser invertido. A parte móvel e a parte estacionária são nesse caso conectadas uma à outra por meio de um rolamento – ou um rolamento cilíndrico ou um rolamento deslizante. Em geral, entre o motor de acionamento e o pinhão de acionamento também há uma transmissão de acionamento, muitas vezes uma engrenagem planetária, que funciona como um conversor de torque, ou seja, a alta velocidade de rotação e o baixo torque do motor de acionamento são convertidos em torque alto e velocidade baixa no pinhão de acionamento. Além disso, um dispositivo de frenagem, em geral um freio de ajuste que tende a ser hidráulico, costuma ser provido - em particular, onde um rolamento cilíndrico é usado - para ser capaz de frear ou reter a parte móvel do aerogerador. Nos casos em que um rolamento deslizante é usado, tipicamente nenhum dispositivo de frenagem (mais comumente, hidráulico) é provido. Um anel de freio estacionário pode ser provido no dispositivo de frenagem, com sapatas de freio dispostas sobre a parte móvel e que atuam sobre o dito anel de freio. Esse arranjo pode ser inverso também. De maneira adicional ou alternativa, os motores de acionamento também podem ser equipados com freios de retenção.

[003] Existe uma grande quantidade de folga mecânica e alta elasticidade no eixo motor de um dispositivo de ajuste de um aerogerador, ou seja, um motor de acionamento, de maneira opcional, uma transmissão de acionamento, e os dentes entre o pinhão de acionamento e a engrenagem anelar. Por exemplo, uma folga na faixa de 0,5 mm a 1 mm não é incomum entre os dentes do pinhão de acionamento e a engrenagem anelar. Além disso, o eixo motor possui altas proporções, tipicamente na ordem de 1:20,000. Primeiramente, é necessário superar a folga e as elasticidades no eixo motor para então transmitir o torque do motor de acionamento para a engrenagem anelar. isso pode exigir várias revoluções do eixo motor do motor de acionamento.

[004] Quando nenhum ajuste é necessário, a parte móvel do dispositivo de ajuste é geralmente retida por um freio de ajuste e/ou por freios de retenção dos motores de acionamento e/ou pelo atrito predominante em um rolamento deslizante. O efeito de frenagem que pode ser obtido para a ação de retenção pode piorar devido ao desgaste no freio de ajuste ou freio de retenção ou no rolamento deslizante. O grau do vento também pode ficar tão alto que o efeito de frenagem que pode ser obtido é insuficiente para reter a parte móvel. Em ambos os casos, o vento pode levar a uma rotação descontrolada indesejada da parte móvel superando o efeito de frenagem.

[005] Também é conhecido do WO 2018/091144 A1 e da EP 2 495 435 A1 usar os eixos motores para reter a parte móvel do dispositivo de ajuste, propósito para o qual um controlador de velocidade dos eixos motores é usado em ambos os casos. No entanto, no caso de cargas altas de vento, tal controlador de velocidade sozinho não pode evitar uma rotação descontrolada indesejada da parte móvel superar a ação de retenção dos eixos motores.

[006] É, portanto, um objetivo da presente invenção especificar um método e um aerogerador que permitam que uma parte móvel de um dispositivo de ajuste seja retida com mais segurança.

[007] Esse objetivo é alcançado de acordo com a invenção pelo fato que um controle de posição é usado para manter os eixos motores nas posições iniciais no início da ação de retenção. Enquanto a tensão é mantida pelo controle dos eixos motores, a parte móvel é retida. Os eixos motores são, portanto, ativamente usados para reter a parte móvel do dispositivo de ajuste. Como resultado do controle, a parte móvel é mantida unicamente pelos eixos motores ou qualquer efeito de frenagem existente tem suporte dos eixos motores para reter a parte móvel. O controle dos eixos motores para manter o tensionamento compensa qualquer piora de um efeito de frenagem existente atribuído a um possível desgaste. Da mesma forma, o freio de ajuste também pode ser feito menor, porque pelo menos parte do efeito de frenagem para a ação de retenção pode ser fornecida pelos eixos motores. A tensão é mantida pelo controle de posição. Ao mesmo tempo, a rotação da parte móvel é compensada, por exemplo, se a parte móvel girar não intencionalmente durante a ação de retenção devido a cargas de vento excessivas.

[008] Para a ação de retenção, é particularmente vantajoso se os eixos motores forem novamente tensionados antes da ação de retenção, pois desta forma são compensadas quaisquer alterações indesejadas no estado de tensão, o que garante uma retenção particularmente boa e segura.

[009] A seguir, a presente invenção será descrita em mais detalhes com referência às figuras de 1 a 6, as quais, a título de exemplo, mostram modalidades vantajosas e não limitantes da invenção, representadas de forma esquemática. Nos desenhos:

[0010] A figura 1 mostra um modelo típico de um aerogerador;

[0011] A figura 2 mostra uma modalidade de um dispositivo de ajuste com um eixo motor utilizado como um mecanismo de rastreamento de direção do vento;

[0012] A figura 3 mostra um arranjo de eixos motores no dispositivo de ajuste;

[0013] A figura 4 mostra um ajuste do dispositivo de ajuste para girar a parte móvel;

[0014] A figura 5 mostra uma modalidade vantajosa do controle dos eixos motores, e

[0015] A figura 6 mostra um tensionamento dos eixos motores para reter a parte móvel.

[0016] A presente invenção é descrita, sem restringir sua generalidade, pelo exemplo de um mecanismo de ajuste de azimute (mecanismo de rastreamento de direção do vento 7) para a nacela 3 de um aerogerador 1. Obviamente, a invenção também pode ser aplicada a outros dispositivos de ajuste para uma parte móvel de um aerogerador 1, no qual pelo menos dois eixos motores 11 são providos, por exemplo, o mecanismo de ajuste de pá de rotor 6 para ajustar o passo das pás do rotor 4.

[0017] A figura 1 mostra um típico aerogerador 1 que possui uma torre fixa 2 sobre a qual a nacela 3 é disposta. Um conjunto de acionamento 8 é disposto na nacela 3, o qual geralmente consiste em um rotor (o cubo 5 sobre o qual as pás do rotor 4 são dispostas) e um gerador, os quais são conectados um ao outro por eixos, o eixo obviamente sendo montado de maneira adequada. A transmissão e provavelmente um freio também são adicionados ao conjunto de acionamento 8 antes do gerador. O gerador é acionado pelo rotor. A posição das pás do rotor 4 pode ser ajustada por meio de um mecanismo de ajuste de pá de rotor 6 como um dispositivo de ajuste 10. Do mesmo modo, a nacela 3 é disposta para ser girada em torno do eixo geométrico vertical 18 da torre 2 por meio de um mecanismo de rastreamento de direção do vento 7 como um dispositivo de ajuste 10. Desse modo, as pás do rotor 4 ou a nacela 3 constitui uma parte móvel do aerogerador 1 que, se necessário, pode ser ajustada - de maneira específica, girada - por exemplo, de modo a mudar a posição das pás do rotor 4 de acordo com o vento atual, ou mover a nacela 3 e assim rastrear a direção do vento atual.

[0018] A figura 2 mostra um eixo motor 11 de um dispositivo de ajuste 10 de uma parte móvel de um aerogerador 1, de acordo com a invenção – neste caso, usando o exemplo de um mecanismo de rastreamento de direção do vento 7. A nacela 3 é disposta de modo giratório sobre a torre 2 por meio de um rolamento 17 - neste caso, um rolamento cilíndrico. Desse modo, a nacela 3 é montada de forma giratória em torno do eixo geométrico vertical 18 da torre 2. Além disso,

um freio de ajuste 19 pode ser provido, por exemplo, munido de um anel de freio estacionário 25 sobre a torre 2 e, por exemplo, contendo pinças de freio hidráulicas e acionáveis 26 sobre a nacela 3, as quais podem interagir com o anel do freio 25 para frenagem. O eixo motor 11 é mecanicamente acoplado à parte móvel do aerogerador 1 para o ajuste, por exemplo, de modo a girar a parte móvel. Obviamente, o rolamento 17 também pode ser projetado como um rolamento deslizante e o freio de ajuste 19 também pode ser omitido.

[0019] O eixo motor 11 consiste em um motor de acionamento 12 que aciona uma peça de acoplamento móvel 27 - na modalidade mostrada, um pinhão de acionamento 14 - conforme mostrado na figura

2. O motor de acionamento 12 pode ser um motor elétrico, por exemplo, um motor assíncrono, tal como um motor tipo gaiola de esquilo, ou um motor síncrono, tal como um motor síncrono de ímã permanente ou de excitação eletromagnética. O motor de acionamento 12 também pode ser um motor hidráulico ou qualquer outro motor adequado. Uma transmissão de acionamento 13, por exemplo, uma engrenagem planetária, também é geralmente provida entre o motor de acionamento 12 e a peça de acoplamento 27 (pinhão de acionamento 14). Para um acoplamento mecânico, o pinhão de acionamento 14 interage com uma peça de acoplamento 28 disposta de uma forma estacionária sobre a torre 2 - na modalidade mostrada, uma engrenagem anelar 16 que possui dentes externos. Consequentemente, quando o pinhão de acionamento 14 é girado, a nacela 3 pode ser girada em relação à torre 2, por exemplo, para que a nacela 3 possa rastrear a direção do vento. O dispositivo de ajuste 10 consiste em pelo menos dois desses eixos motores 11, com cada eixo motor 11 atuando sobre a mesma peça de acoplamento estacionária 28 (engrenagem anelar 16). Obviamente, esse arranjo é apenas um exemplo e também pode ser projetado de qualquer outra forma. Por exemplo, a engrenagem anelar pode ser projetada com dentes internos. Do mesmo modo, a engrenagem anelar 16 pode ser disposta sobre a nacela 3 (ou seja, ela pode ser movida junto com a nacela) e os eixos motores 11 fixados sobre a torre 2. Um motor de acionamento 12 também pode ser projetado com um freio de retenção elétrico, pneumático ou hidráulico 23. Desse modo, um eixo motor 11 também pode ser mantido independente do freio de ajuste 19 ou em adição ao mesmo. Esta modalidade específica não é essencial para a invenção.

[0020] Em vez de um pinhão de acionamento 14 e uma engrenagem anelar 16 para o acoplamento mecânico, outras peças de acoplamento móveis 27 e peças de acoplamento estacionárias 28 para o acoplamento mecânico entre o eixo motor 11 e a parte móvel do aerogerador 1 também são obviamente possíveis, por exemplo, rodas de fricção, correias de acionamento ou correntes de acionamento, cada qual sendo acionada pelo motor de acionamento 12.

[0021] De acordo com a invenção, pelo menos dois eixos motores 11 são providos para o dispositivo de ajuste 10, por exemplo, quatro eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 conforme mostrado na figura 3 (em que apenas os motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 são ilustrados, com o propósito de simplificar).

[0022] Conforme explicado anteriormente, pode haver uma grande quantidade de folga mecânica em um eixo motor 11, em particular, a folga de dentes entre o pinhão de acionamento 14 e a engrenagem anelar 16, e uma possível folga de dentes na transmissão de ajuste 13 ou uma folga em outros acoplamentos mecânicos – bem como alta elasticidade, por exemplo, devido à proporção de transmissão e à rigidez de torção. Para ser capaz de transmitir um movimento giratório do motor de acionamento 12 para a parte móvel do aerogerador 1, primeiramente a folga e as elasticidades devem ser superadas. Por exemplo, primeiramente todos os flancos dos dentes de todas as engrenagens ativas deveriam se encaixar bem na direção de rotação. Só então a parte móvel do aerogerador 1, neste caso a nacela 3, poderia ser movida por um eixo motor 11. No entanto, isso pode exigir um grande número de revoluções do motor de acionamento 12. Isso pode provocar problemas consideráveis no movimento e acionamento do dispositivo de ajuste 10, em particular, porque grandes forças externas e dinâmicas provenientes do vento podem atuar como uma carga sobre o dispositivo de ajuste 10 ao mesmo tempo.

[0023] Para solucionar esse problema, um controle de posição dos eixos motores 11 pode ser usado. A posição angular do motor de acionamento 12 é controlada pelo controle de posição de um eixo motor

11. Um controle de posição de um eixo motor 11 é substancialmente caracterizado pelo fato de que uma resposta de posição proveniente do motor de acionamento 12 (ou uma equivalente de outra parte do eixo motor 11) é provida, a qual é processada em uma unidade de controle de acionamento 24 (um hardware e/ou software), por exemplo, que consiste em um amplificador de acionamento 20 (hardware e/ou software) e uma unidade de controle de ajuste 21 (hardware e/ou software), para definir a posição angular do motor de acionamento 12 (ou uma equivalente de outra parte do eixo motor 11). O amplificador de acionamento 20 também pode ser integrado ao motor de acionamento

12. Para a resposta de posição, um sensor de posição angular 15 pode ser provido sobre o motor de acionamento 12, que emite um valor de sensor M como o valor de posição real a partir do qual o ângulo de rotação do motor de acionamento 12 pode ser deduzido. Tais sensores de posição angular 15 são bem conhecidos em vários modelos, por exemplo, como codificadores ou resolvers giratórios. O amplificador de acionamento 20 gera as variantes manipuladas necessárias para o motor de acionamento 12, por exemplo, energia elétrica para um motor de acionamento elétrico 12, por exemplo, tensões trifásicas U, V, W para um motor elétrico trifásico como o motor de acionamento 12, para implementar o movimento giratório desejado a qualquer momento.

Obviamente, outras variantes manipuladas podem ser usadas para outros tipos de motores de acionamento 12, por exemplo, comandos de acionamento para válvulas hidráulicas ou para uma bomba hidráulica no caso de um motor hidráulico.

O amplificador de acionamento 20 também pode processar sinais de controle S para o controle de posição, os quais são providos, por exemplo, por uma unidade de controle de ajuste 21 (um hardware e/ou software). Por sua vez, a unidade de controle de acionamento 24, ou uma unidade de controle de ajuste 21, pode ser controlada por um controlador principal 22 do aerogerador 1. Obviamente, a unidade de controle de acionamento 24 ou a unidade de controle de ajuste 21 também pode ser implementada no controlador principal 22, por exemplo, como um software.

A unidade de controle de ajuste 21 e o amplificador de acionamento 20 podem ser implementados como um hardware compartilhado.

Também é possível implementar a unidade de controle de ajuste 21, o amplificador de acionamento 20 e o controlador principal 22 como um hardware compartilhado.

Do mesmo modo, vários amplificadores de acionamento 20 podem ser implementados em um hardware compartilhado que é acionado por uma unidade de controle de ajuste 21. Em uma modalidade vantajosa, é provida uma unidade de controle de ajuste 21 que aciona pelo menos um amplificador de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, um grupo de amplificadores de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, ou todos os amplificadores de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4. Sendo assim, a unidade de controle de acionamento 24-1, 24-2, 24-3, 24-4 de cada eixo motor 11-1, 11-2, 11- 3, 11-4 consiste, por exemplo, na mesma unidade de controle de ajuste 21 e em um dos amplificadores de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4. Um amplificador de acionamento 20 ou uma unidade de controle de ajuste 21, ou em geral a unidade de controle de acionamento 24, também pode controlar qualquer freio de retenção 23 do motor de acionamento 12 que esteja presente.

[0024] O método de ajuste do dispositivo de ajuste 10 de acordo com a invenção será explicado com referência à figura 4 usando-se o exemplo de um dispositivo de ajuste 10 que possui quatro eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 (como na figura 3).

[0025] No início do ajuste, quaisquer freios de retenção existentes 23 dos motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 estão preferivelmente fechados e quaisquer freios de ajuste 19 presentes também estão fechados. No tempo t0, um controlador principal de nível mais alto 22 emite o comando B para o ajuste da unidade de controle de acionamento 24-1, 24-2, 24-3, 24-4 dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, na modalidade descrita, para a unidade de controle de ajuste 21, que aciona pelo menos um amplificador de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4. Em seguida, quaisquer freios de retenção 23 existentes que estejam fechados são liberados como uma ação preparatória.

[0026] Como uma primeira etapa do método de acordo com a invenção, os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são tensionados antes do ajuste real, de maneira preferida, quando a parte móvel do aerogerador 1 está paralisada. Para este efeito, pelo menos um eixo motor 11-1 é girado em relação aos outros eixos motores 11-2, 11-3, 11-4. Por exemplo, pelo menos um eixo motor 11-1 pode ser movido na direção de rotação oposta a dos outros eixos motores 11-2, 11-3, 11-4 para o tensionamento. De maneira alternativa, o tensionamento pode ser implementado girando-se todos os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 na mesma direção de rotação, em que pelo menos um eixo motor 11-1 é girado mais lentamente do que os outros eixos motores 11-2, 11- 3, 11-4, ou retendo-se pelo menos um eixo motor 11-1 enquanto os outros eixos motores 11-2, 11-3, 11-4 são girados, de maneira preferida,

mas não necessariamente, na mesma direção de rotação. Obviamente, essas opções de tensionamento também podem ser combinadas. No estado tensionado, os motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 não podem mais ser girados com um certo torque pré-especificado ou configurado com o qual a folga e as elasticidades foram superadas. Esse torque é obviamente limitado pelos motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 e/ou componentes dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 para prevenir danos ou sobrecarga.

[0027] Em princípio, o tensionamento pode ser efetuado de qualquer modo arbitrário, por exemplo, com um controle de velocidade de rotação, um controle de torque ou um controle da posição dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 na unidade de controle de acionamento 24-1, 24-2, 24-3, 24-4. Se um torque desejado para o tensionamento tiver que ser definido para cada eixo motor 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, então um controle de torque será preferivelmente usado, ou seja, os amplificadores de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 definirão um torque de tensionamento desejado, por exemplo, um torque de tensionamento que é pré-especificado ou configurado pela unidade de controle de ajuste 21 ou pelo controlador principal 22. Também é possível especificar que o torque total de todos os torques de acionamento gerados dos eixos motores individuais 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 não tem que ser zero. Um torque residual também pode ser definido contra a direção de rotação desejada da parte móvel, o qual serve então como um torque de frenagem que atua como um amortecimento contra a ação externa do vento. Durante o tensionamento, os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são girados até que a folga mecânica e as elasticidades sejam superadas, o que também poderia ser obtido com um controle de velocidade ou de posição.

[0028] No exemplo da figura 4, são mostradas as velocidades n1,

n2, n3, n4 dos quatro eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4. Pode ser visto que o primeiro eixo motor 11-1 define uma velocidade n1 que é oposta às velocidades n2, n3, n4 dos outros eixos motores 11-2, 11-3, 11-4. No estado tensionado, os motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 não podem mais ser girados com um certo torque predeterminado ou configurado e por isso as velocidades n1, n2, n3, n4 dos quatro eixos motores 11 caem para zero.

[0029] No estado tensionado, o freio de ajuste 19, se estiver presente, é liberado, o que pode levar alguns segundos dependendo da configuração. É válido observar neste caso que o próprio tensionamento também pode ser executado com o freio de ajuste 19 liberado ou não presente. O processo real de ajuste é iniciado no tempo t1, por exemplo, pelo controlador principal 22. A essa altura, o mais tardar, os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são comutados para o controle de posição, embora de maneira preferida antes disso, por exemplo, depois do processo de tensionamento ter sido concluído. O controle de posição é executado de modo que o tensionamento seja mantido. Para este efeito, todos os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são ajustados em conjunto na mesma direção de rotação, mantendo o tensionamento. De maneira preferida, o tensionamento dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 não deve diminuir, pelo menos não drasticamente, no entanto, ele pode aumentar. Isso acontece, por exemplo, de tal modo que as posições relativas dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 um em relação ao outro permanecem inalteradas devido ao controle de posição. Durante o ajuste, os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são movidos substancialmente em um mesmo ângulo de rotação e na mesma direção de rotação. Neste caso, "substancialmente" é usado porque em geral, devido às inevitáveis imprecisões de controle, imprecisões de medição, desvios relacionados à fabricação dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, etc., os ângulos de rotação nos eixos motores individuais 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 não irão corresponder um ao outro exatamente.

[0030] Para aprimorar o controle de posição, um controle mestre/escravo também pode ser implementado, o qual é explicado com referência à figura 5 que mostra os quatro eixos motores 11-1, 11-2, 11- 3, 11-4 da modalidade exemplar, cada um com um amplificador de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 e o motor de acionamento associado 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 (outros componentes do conjunto de acionamento, tal como a transmissão de acionamento 13, não são mostrados por questões de simplicidade). Um eixo motor 11-1, 11-2, 11- 3, 11-4 é definido como o eixo motor mestre 11-2 e recebe o ponto de ajuste de posição SP a partir da unidade de controle de ajuste 21. Os outros eixos motores 11-1, 11-3, 11-4 recebem o respectivo ponto de ajuste de posição SS a partir do amplificador de acionamento 20-2 do eixo motor mestre 11-2. O ponto de ajuste de posição SS, o qual é transmitido a partir do eixo motor mestre 11-2 para os eixos motores escravos 11-1, 11-3, 11-4 é vantajosamente o valor de ângulo real MM detectado com o sensor de posição angular 15 do motor de acionamento mestre 12-2. Desse modo, os eixos motores escravos 11- 1, 11-3, 11-4 seguem exatamente o movimento do eixo motor mestre 11-2. No entanto, também é possível que mais de um eixo motor mestre 11-2 seja provido, com um número de eixos motores escravos 11-1, 11- 3, 11-4 sendo atribuído para cada eixo motor mestre 11-2. Cada eixo motor mestre 11-2 com seus eixos motores escravos 11-1, 11-3, 11-4 é então controlado conforme descrito.

[0031] Em outra modalidade, o ponto de ajuste de posição SP também pode ser transmitido para todos os eixos motores escravos 11- 1, 11-3, 11-4 pela unidade de controle de ajuste 21 para o controle dos eixos.

[0032] No entanto, também pode ser contemplada uma combinação na qual pelo menos um eixo motor mestre 11-2 com pelo menos um eixo motor escravo 11-1, 11-3, 11-4 é provido, e outros eixos motores escravos 11-1, 11-3, 11-4 recebem o ponto de ajuste de posição SP diretamente.

[0033] Para implementar o controle, os amplificadores de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 podem ser conectados uns aos outros e/ou à unidade de controle de ajuste 21 usando-se um barramento de comunicação adequado, por exemplo, POWERLINK ou CAN, para a comunicação de dados.

[0034] Usando-se os pontos de ajuste de posição SP, SS, por exemplo, na forma de ângulos de rotação, e o valor detectado dos sensores M (ou os ângulos de rotação derivados dos mesmos) como valores de controle reais, as variantes manipuladas necessárias para o controle, por exemplo, energia elétrica U, V, W, que são necessárias para que os valores de posição reais sigam os pontos de ajuste de posição, são em seguida calculadas no amplificador de acionamento 20 utilizando-se um controlador (tal como um controlador PID), o qual é geralmente implementado como um software. Em vez de energia elétrica, outra variante pode ser calculada como uma variante manipulada no amplificador de acionamento 20, tal como um ciclo de trabalho ou uma proporção de pulso/pausa em um controle conhecido de PWM (modulação de largura de pulso), por exemplo, a qual é em seguida convertida em energia elétrica no próprio motor de acionamento

12. Neste caso, o controle e a eletrônica de potência (para prover energia elétrica) também podem ser separados. Tal controle de posição em um acionamento é bem conhecido e por isso não há necessidade de ser discutido neste documento em mais detalhes.

[0035] Para controlar a posição de todos os eixos motores 11-1, 11- 2, 11-3, 11-4 e regular o dispositivo de ajuste 10, a unidade de controle de ajuste 21 define o ponto de ajuste de posição SP que é implementado pelos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, por exemplo, conforme explicado com referência à figura 5. O ponto de ajuste de posição SP corresponde obviamente ao valor que é necessário para girar a parte móvel do aerogerador 1 para a posição final desejada φS, por exemplo, em 10° na direção desejada, por meio do dispositivo de ajuste 10.

[0036] Novamente, tal implementação pode ser feita de diferentes formas. Por exemplo, uma rampa de velocidade pode ser configurada no amplificador de acionamento mestre 20-2 para implementar a posição definida, por exemplo, conforme mostrado na figura 4. Para este efeito, primeiramente o eixo motor mestre 11-2 pode ser acelerado no tempo t1 em uma aceleração pré-especificada ou configurada, por exemplo, uma aceleração máxima possível, até que uma velocidade de ajuste pré-especificada ou configurada nv tenha sido atingida. Um eixo motor escravo 11-1, 11-3, 11-4 segue esse movimento mestre conforme descrito acima. Obviamente, alguns ou todos os eixos motores 11-1, 11- 2, 11-3, 11-4 também poderiam receber o ponto de ajuste de posição SP a partir do controlador principal 21 e implementá-lo com a mesma rampa de velocidade. Obviamente, em vez de uma rampa de velocidade, qualquer outro perfil de velocidade também poderia ser implementado. Os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são desacelerados por meio da rampa de velocidade configurada ou pré- especificada em um tempo suficiente para que a posição final desejada φS, por exemplo, um ângulo de rotação desejado, seja atingida no fim da rampa de velocidade. Tais rampas de velocidade, ou qualquer outro perfil de velocidade, são fáceis de calcular.

[0037] De maneira alternativa, a unidade de controle de ajuste 21 também pode obviamente implementar o perfil de velocidade desejado e especificar os ângulos de rotação a serem definidos para os amplificadores de acionamento 20 em etapas de tempo predeterminadas, por exemplo, na faixa de milissegundos. Novamente,

pode ser implementada uma configuração mestre/escravo na qual apenas o amplificador de acionamento mestre 20-2 recebe o ângulo de rotação a ser definido e os eixos motores escravos 11-1, 11-3, 11-4 seguem como antes, ou todos os amplificadores de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 podem receber de novo o ângulo de rotação da unidade de controle de ajuste 21.

[0038] No entanto, também é possível que o controlador principal 22 apenas dê o comando para ajuste na direção de rotação desejada para a unidade de controle de ajuste 21 (ou para os amplificadores de acionamento 20-1, 20-2, 20-3, 20-4), e os eixos motores 11-1, 11-2, 11- 3, 11-4 então aceleram com um perfil de velocidade determinado até que a velocidade de ajuste nv seja atingida e em seguida, continuam girando na velocidade de ajuste nv até que o controlador principal 22 dê o comando para parar. Um perfil de velocidade correspondente pode ser então implementado ou configurado para parar, por exemplo, frear com a desaceleração máxima até uma paralisação. Novamente, isso também pode ser preferivelmente implementado em uma configuração mestre/escravo dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4.

[0039] Como pode ser visto na figura 4, as velocidades n1, n2, n3, n4 dos motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 são substancialmente as mesmas (dentro da precisão atingível) durante o ajuste com controle de posição porque substancialmente os mesmos ângulos de rotação são ajustados para que se mantenha o tensionamento dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4.

[0040] No tempo t2, os motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 foram paralisados, concluindo desse modo, o movimento de ajuste.

[0041] Depois disso, o freio de retenção 23 dos motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 e/ou o freio de ajuste 19 do dispositivo de ajuste 10, se estiver presente, pode ser fechado.

[0042] Em uma modalidade vantajosa da invenção, os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são tensionados mais uma vez antes do ajuste real, ou seja, antes do tempo t1. Entre o tensionamento inicial e o ajuste real, por exemplo, enquanto o freio de ajuste 19 está sendo aberto, pode ocorrer um movimento não controlado do dispositivo de ajuste 10 devido à força do vento que atua externamente, o que pode mudar de forma indesejável o estado de tensionamento, bem como causar um impacto negativo sobre o ajuste subsequente. Para evitar isso, um eixo motor 11-1, ou também vários ou todos os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, pode ser tensionado mais uma vez para restabelecer o estado de tensionamento definido, por exemplo, o torque total desejado. Na modalidade de acordo com a figura 4, o primeiro eixo motor 11-1 é tensionado de novo ativando-se o motor de acionamento 12-1 do primeiro eixo motor 11-1 de novo na direção de rotação predeterminada, até que o estado de tensionamento desejado seja atingido.

[0043] Outra vantagem da invenção é a possibilidade de retenção da parte móvel do aerogerador 1 usando-se apenas os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 do dispositivo de ajuste 10. Portanto, um movimento de ajuste a despeito do vento é particularmente possível com o freio de ajuste 19 do dispositivo de ajuste 10 completamente aberto. No entanto, isso também pode ser usado para reter a parte móvel do dispositivo de ajuste 10, conforme explicado abaixo.

[0044] Conforme já mencionado, a parte móvel pode ser parada por um freio de ajuste 19 e/ou pela fricção em um rolamento deslizante como o rolamento 17, e/ou por meio dos freios de retenção 23 nos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4. Em todos os casos, pode acontecer que a força do vento externo se torne tão alta, por exemplo, no caso de um tufão em um aerogerador offshore, que o torque de frenagem aplicado é superado e a parte móvel do aerogerador 1 é girada de um modo não controlado pelo vento presente. Isso é exacerbado pelo desgaste inevitável de um freio de ajuste 19 ou um freio de retenção 23, porque a ação de frenagem pode diminuir com o aumento do desgaste. Para solucionar ou pelo menos atenuar esse problema, os eixos motores 11- 1, 11-2, 11-3, 11-4 também podem ser usados de acordo com a invenção para reter a parte móvel, por exemplo, para o suporte da frenagem.

[0045] Para a retenção, supõe-se que os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 estão tensionados no início da retenção, no tempo t1, conforme descrito acima. E é vantajoso dividir os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 de maneira preferivelmente igual durante o tensionamento, ou seja, por exemplo, girar o mesmo número de eixos motores 11-1, 11-2 em uma direção e o mesmo número na outra direção, porque o vento pode girar a parte móvel em ambas as direções. No caso de quatro eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, como na figura 3, dois eixos motores 11-1, 11-2 seriam preferivelmente girados em uma direção para tensionamento e os outros dois eixos motores 11-3, 11-4 seriam girados na outra direção, conforme mostrado na figura 6. Do mesmo modo, para reter a parte móvel, um torque total de zero é preferivelmente definido para o tensionamento.

[0046] Quando os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são tensionados, o tensionamento definido para os eixos motores 11-1, 11- 2, 11-3, 11-4 é então mantido pelo controle para reter a parte móvel (novamente dentro da precisão atingível). Desde que o tensionamento seja mantido, a parte móvel do aerogerador 1 não se moverá. Durante o controle usado para manter o tensionamento, os eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) podem então se mover de modo a compensar qualquer perturbação externa do tensionamento causada pelo vento.

[0047] No entanto, se a força externa devido à ação do vento for muito grande, de modo que o tensionamento é superado pelo vento, a parte móvel pode então se mover. A retenção pode então ser apenas assegurada até um certo grau de vento, o que por sua vez depende do estado de tensionamento definido. Tal movimento da parte móvel pode ser aceito ou pode ser corrigido novamente pelo controle. Por exemplo, um controle de nível maior da posição da parte móvel poderia ser provido na unidade de controle de acionamento 24-1, 24-2, 24-3, 24-4, e ser usado para mover para a posição inicial da parte móvel no início do processo de retenção. Esse movimento poderia ser implementado como descrito acima para ajuste da parte móvel.

[0048] Por exemplo, para cada eixo motor 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, uma posição desejada pode ser especificada como o valor de posição desejada SP, o qual corresponde à posição inicial no começo da retenção ou depois do tensionamento. Para este efeito, por exemplo, a respectiva posição inicial pode ser pré-especificada para cada um dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 como o ponto de ajuste de posição SP. Desse modo, os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são mantidos na posição inicial pelo controle de posição e qualquer perturbação externa causada pelo vento é devidamente corrigida. Se, apesar dos eixos motores ativados 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, houver uma rotação indesejada da parte móvel devido à ação do vento, o controle de posição poderá ser usado para restabelecer a posição inicial e corrigir a rotação da parte móvel. No entanto, o controle também pode basear-se nas posições relativas dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 um em relação ao outro, o que permitiria a rotação da parte móvel. Tal rotação da parte móvel poderia ser compensada por um controle de nível mais alto da posição da parte móvel.

[0049] A parte móvel também pode ser retida quando o freio de ajuste 19 estiver fechado e assim um suporte para o freio de ajuste 19 seria obtido. Se a parte móvel for retida quando o freio de ajuste 19 estiver aberto, ou em um dispositivo de ajuste 10 sem um freio de ajuste

19, os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 também poderão gerar sozinhos o efeito de frenagem para reter a parte móvel contra a ação do vento.

[0050] O objetivo é reter a parte móvel do dispositivo de ajuste 10 contra a ação do vento por meio dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11- 4, o que é possível até um determinado grau de força do vento.

[0051] Visto que os motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 são tipicamente resfriados por uma ventoinha disposta sobre o eixo do motor que não gira durante paralisações ou que apenas gira lentamente em velocidades baixas, a temperatura dos motores de acionamento 12- 1, 12-2, 12-3, 12-4 também pode preferivelmente ser monitorada para evitar uma sobrecarga térmica. Para manter a carga térmica sobre os motores de acionamento 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 a mais baixa possível, os freios de retenção 23 podem ser fechados de novo caso nenhuma intervenção de controle seja necessária. Também é concebível o envio de um alerta de sobrecarga térmica para o controlador principal 22 e/ou para a unidade de controle de ajuste 21. Neste caso, a retenção dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 pode ser interrompida.

[0052] Para efetuar a retenção dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, o controlador principal 22 pode enviar um comando de retenção para a unidade de controle de acionamento 24, ou para a unidade de controle de ajuste 21 da unidade de controle de acionamento 24. A unidade de controle de acionamento 24 verifica então se os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 estão tensionados, contanto que eles já não estejam no estado tensionado. O tensionamento é efetuado, por exemplo, conforme descrito acima. A título de exemplo, depois do tensionamento ou depois que o comando de retenção é recebido, as posições iniciais de todos os eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 são armazenadas e mantidas pelo controle de posição até um torque máximo configurado dos motores de acionamento 12-1, 12 -2, 12-3, 12-

4, que também podem atingir o torque máximo da transmissão de acionamento 13-1, 13-2, 13-3, 13-4 e/ou até que o torque máximo seja transmitido.

[0053] Essa retenção também pode compensar, por meio dos eixos motores 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, a função de frenagem perdida devido ao desgaste. Além disso, um sistema de frenagem do aerogerador, por exemplo, um freio de ajuste 19, também pode ter um modelo menor e, portanto, ser mais econômico.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para reter uma parte móvel de um aerogerador (1) tendo um dispositivo de ajuste (10), em que o dispositivo de ajuste (10) compreende pelo menos dois eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11- 4), cada um tendo um motor de acionamento (12-1, 12-2, 12-3, 12-4), os quais estão mecanicamente acoplados à parte móvel, em que os eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) são tensionados uns contra os outros por meio da rotação de pelo menos um eixo motor (11-1) em relação aos outros eixos motores (11-2, 11-3, 11-4), e tensionamento dos eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) que é obtido no início da ação de retenção é mantido por meio de um controle dos eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4), caracterizado pelo fato de que um controle de posição dos eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) é usado para reter os eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) nas posições iniciais no início da ação de retenção.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensionamento é executado girando-se pelo menos um eixo motor (11-1) na direção de rotação oposta a dos outros eixos motores (11-2, 11-3, 11-4).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensionamento é executado girando-se todos os eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) na mesma direção de rotação, em que pelo menos um eixo motor (11-1) é girado mais lentamente do que os outros eixos motores (11-2, 11-3, 11-4).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensionamento é executado retendo-se pelo menos um eixo motor (11-1) enquanto os outros eixos motores (11-2, 11-3, 11- 4) são girados.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que durante o tensionamento, um torque total, como a soma dos torques de acionamento individuais dos eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4), é ajustado para zero.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) são tensionados de novo antes da ação de retenção ser iniciada.

7. Aerogerador com um dispositivo de ajuste (10) para reter uma parte móvel do aerogerador (1), em que o dispositivo de ajuste (10) compreende pelo menos dois eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11- 4), cada um tendo um motor de acionamento (12-1, 12-2, 12-3, 12-4), os quais estão mecanicamente acoplados à parte móvel, em que uma unidade de controle de acionamento (24) é provida, a qual gira pelo menos um eixo motor (11-1) em relação aos outros eixos motores (11- 2, 11-3, 11-4) para o propósito de tensionamento, e um controle é implementado na unidade de controle de acionamento (24) para manter o tensionamento obtido no início da ação de retenção, caracterizado pelo fato de que um controle de posição dos eixos motores (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) é implementado, o qual controla os eixos motores (11-1, 11- 2, 11-3, 11-4) para as respectivas posições de início dos motores de acionamento (12-1, 12-2, 12-3, 12-4) dos eixos motores (11-1, 11-2, 11- 3, 11-4) no início da ação de retenção.

8. Aerogerador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de ajuste (10) é um mecanismo de rastreamento de direção do vento (7) ou um mecanismo de ajuste de pá de rotor (6).