ES2229839A1 - Sistema para ensayos mecanicos del conjunto eje de baja, bastidor delantero y corona de giro de un aerogenerador. - Google Patents
Sistema para ensayos mecanicos del conjunto eje de baja, bastidor delantero y corona de giro de un aerogenerador.Info
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Abstract
Sistema para ensayos mecánicos del conjunto eje de baja, bastidor delantero y corona de giro de un aerogenerador, que permite simular de forma simultánea cargas dinámicas y movimiento relativo al espécimen. Consta de un sistema de simulación de giro del espécimen de ensayo, formado por una microtorre, una corona, cojinetes de fricción y motorreductoras montadas de forma especular a las motorreductoras del espécimen de ensayo y un sistema de aplicación de cargas que permitirá la aplicación de los tres momentos y las tres cargas necesarias para la realización de la simulación dinámica en el espécimen de ensayo, formado por una cruz de carga montada sobre el buje del bastidor sometido a ensayo, sobre la cual cruz de carga actúan pares de actuadores hidráulicos, soportados por un conjunto de columnas universales de anclaje de actuadores y por vigas metálicas. De aplicación en ensayos de bastidores de aerogeneradores o especímenes de otros sectores.
Description
Sistema para ensayos mecánicos del conjunto eje
de baja, bastidor delantero y corona de giro de un
aerogenerador.
La aplicación prioritaria de la invención puede
asociarse al ensayo de especímenes sometidos a cargas dinámicas
múltiples y continuas y con movimiento relativo al espécimen, de
tal forma que se facilite la ejecución de los ensayos simulando la
realidad de la vida en servicio del espécimen a ensayar en un solo
banco de ensayos. El campo de aplicación es el del ensayo de
bastidores de aerogeneradores pero puede tener una aplicación
práctica en el ensayo de especímenes de otros sectores como son el
aeronáutico, la automoción, la industria ferroviaria y otros
sectores.
La principal novedad que presenta esta invención
es la introducción de la cinemática y del movimiento relativo en
los ensayos estáticos o dinámicos de componentes y productos
industriales. Esta introducción facilita la simulación de la
realidad y la integración con los métodos de cálculo
computacionales. El desarrollo de este tipo de bancos de ensayo
reduce el número de ensayos y mejorará la fiabilidad de los mismos,
dado que en la actualidad y en la mayoría de los casos, salvo
pequeñas excepciones, la cinemática se simula por un lado y las
cargas dinámicas por otro lado, con lo que la correlación
ensayos-realidad es más difícil de interpretar. La
capacidad de simular ambos conceptos de forma simultánea exige
evaluar distintas configuraciones de ensayo para que se realice el
ensayo de forma óptima con un impacto en el precio de los ensayos.
Estas soluciones pueden incluir bastidores móviles, actuadores
móviles o especímenes móviles comandados electrónicamente e
hidráulicamente de bancos de ensayo para aplicación de cargas
múltiples.
Esta tecnología es innovadora e introduce todas
las variables reales de operación de especímenes, de tal forma que
con un ensayo se puedan verificar el comportamiento ante cargas y
cinemáticas reales de los componentes a ensayar. Actualmente, estos
ensayos se realizan por separado, ensayando por un lado la
cinemática y por otro la aplicación de cargas, validando el
comportamiento por separado, lo que de alguna forma no tiene una
buena correlación con la realidad.
En el desarrollo tecnológico de aerogeneradores,
es un factor determinante desarrollar los elementos estructurales
de acuerdo a la dirección y a las cargas reales del viento por lo
que es fundamental conocer las posiciones de un aerogenerador según
la dirección del viento considerando el cambio del ángulo de las
palas respecto a la velocidad del viento o la variación de la
posición relativa del aerogenerador con la dirección del
viento.
Estos cambios de posición o geometría producen
cargas variables en dirección e intensidad y es extremamente
complejo su determinación precisa con las modernas herramientas de
cálculo existentes, y por lo tanto el proyecto de estas estructuras
estará siempre sujeto a la comprobación estructural mediante ensayos
de cargas dinámicas (fatiga) y la simulación del movimiento
relativo. Este tipo de ensayos en el que se introducen el
movimiento relativo y las cargas sobre los componentes a ensayar
requieren unos diseños específicos de este tipo de bancos de
ensayos, dada la complejidad debida fundamentalmente a la
introducción de movimientos relativos y cargas variables sobre el
espécimen a ensayar. Sin embargo, este tipo de sistemas novedosos
en la tecnología de ensayos tienen unas características comunes que
facilitan el diseño del utillaje de ensayo, diseño del ensayo,
programación de cargas variables y movimientos relativos, montaje y
ejecución y supervisión del ensayo.
El desarrollo de un banco de ensayos de estas
características es posible con la aplicación de un complejo sistema
electrónico de comando y control que supervisa en todo instante y
en tiempo real las cargas y desplazamientos programados. Los
movimientos o cambios de geometría son realizados mediante la
aplicación de los conceptos de imagen especular, giro relativo o
variación controlada de la dirección de las cargas aplicadas
controladas con el citado sistema electrónico.
Este tipo de bancos de carga múltiples exigen
también el empleo de varios actuadores hidráulicos de distintas
capacidades de carga acoplados a células de carga electrónicas y de
un grupo hidráulico que suministra el aceite bajo presión para los
actuadores. Así mismo, la generación de movimientos relativos puede
realizarse no sólo con la aplicación de actuadores hidráulicos sino
que a veces es necesario la utilización de motores eléctricos
asíncronos.
El sistema objeto del invento permite solucionar
los problemas anteriormente expuestos, la simulación simultánea de
cargas dinámicas y cinemáticas, y añade una ventaja con respecto a
los sistemas utilizados hasta ahora: Este sistema de ensayos
mecánicos tiene la capacidad de simular las cargas y los momentos
flectores actuantes y las simulaciones de inercia en giro combinado
por efecto del viento sobre las palas de aerogeneradores.
Para comprender mejor el objeto de la presente
invención, se representa en los planos una forma preferente de
realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no
desvirtúen su fundamento.
En la figura 1 se muestra el conjunto banco de
ensayos y espécimen de ensayo. El espécimen de ensayo (4) que se
ensayará en este banco de ensayos consiste en un sistema de giro de
la corona que actúa como una placa de deslizamiento entre el
bastidor y la torre del aerogenerador. El sistema transmite las
fuerzas de la turbina a la torre. Como se observa en la figura 3,
el sistema de giro de la corona (4) está montado sobre las patas
del bastidor (4_{1}) y tiene cuatro placas de deslizamiento
axiales, cuatro radiales y veinte discos de teflón precargados
embutidos en las mordazas. Todos ellos conforman un cojinete de
fricción que desliza sobre la correspondiente corona (4_{2}) y es
solidario al bastidor. El control de giro de la corona (4_{2}) se
realiza mediante los engranajes de dos motorreductoras (4_{3})
que también forman parte del sistema de giro de la corona
(4_{2}). Este espécimen estará anclado en un conjunto formado por
una corona (10), sus cojinetes de fricción y dos motorreductoras (9)
que se encuentran montadas en posición especular o invertida. Las
otorreductoras del espécimen (4_{3}) y las motorreductoras (9)
del conjunto debidamente acopladas, garantizan el movimiento
cinemático que se quiere simular, manteniendo el bastidor (4_{1})
fijo para poder aplicar las cargas sobre un punto fijo y moviendo
únicamente las coronas (4_{2}) y (10) y la microtorre (7) que se
encuentra entre ambas coronas. Esta microtorre (7) es de forma
cilíndrica y representativa de la rigidez de la torre real del
aerogenerador. Todo este conjunto irá montado sobre una base
metálica (11) formada por una base cuadrangular (11_{1}) con
agujeros para su anclaje al suelo técnico, un cuerpo cilíndrico
(11_{2}) y unos rigidizadores (11_{3}) soldados a la placa base
y al cuerpo cilíndrico.
El suelo técnico del hangar tiene como finalidad
el anclaje al mismo de los útiles empleados en los diversos
ensayos.
Para el anclaje, y según se aprecia en la figura
4, además del hormigón con su correspondiente armadura, se han
dispuesto longitudinalmente y a una cierta distancia, una pareja de
perfiles (12) a los que se ha soldado en la parte inferior una
chapa doblada (12a) definiendo unos raíles.
En la figura 4 se muestra una sección de uno de
los raíles y el sistema de anclaje.
La forma de anclaje es mediante varilla roscada
(13) y anclajes (14) que se introducen en la ranura del raíl.
En la fase de diseño de útiles, habrá que tener
en cuenta tanto la distancia entre raíles, como la métrica de la
varilla roscada (13).
La aplicación de cargas dinámicas, se realiza
mediante un sistema mecánico o cruz de carga (3) -ver figura 2-,
montado sobre el buje del bastidor sometido a ensayo (4), que
permitirá la aplicación de los tres momentos y las tres cargas
necesarias para la realización de la simulación dinámica en el
conjunto mecánico. Estos momentos y cargas se aplicarán sin
interferencias o sin interacciones parasitarias entre sí. Para
garantizar los momentos en las direcciones X, Y y Z serán definidos
tres conjuntos de dos actuadores hidráulicos con control automático
(5) -ver figura 1- de forma que introduzcan cargas compensadas con
las cargas uniaxiales pero en sentido contrario. Las tres cargas
uniaxiales serán aplicadas, a través de la cruz de carga (3) en el
centro de gravedad del conjunto formado por la pala de
aerogenerador y el bastidor (4) y actuarán sin interacciones entre
ellas. La cruz de carga (3) está formada por un cubo de carga
(3_{1}) de base cuadrada y de cuerpo cuadrangular sobre el cual
se atornillan dos vigas longitudinales de carga (3_{2}) y dos
vigas transversales de carga (3_{3}). Sobre la cruz de carga (3),
actúan un total de diez conjuntos de dos actuadores hidráulicos (5)
cada uno, posicionados mediante 4 columnas universales de anclaje
de actuadores de 2 metros (2) -ver figura 1- y 4 columnas
universales de anclaje de actuadores de cinco metros (1).
Claims (1)
1. Sistema para ensayos mecánicos del conjunto
eje de baja, bastidor delantero y corona de giro de un
aerogenerador, que permite simular de forma simultánea cargas
dinámicas y movimiento relativo al espécimen, caracterizado
porque consta de:
a) un sistema de simulación de giro del espécimen
de ensayo, formado por una microtorre, una corona, cojinetes de
fricción y motorreductoras montadas de forma especular a las
motorreductoras del espécimen de ensayo.
b) un sistema de aplicación de cargas que
permitirá la aplicación de los tres momentos y las tres cargas
necesarias para la realización de la simulación dinámica en el
espécimen de ensayo, formado por una cruz de carga montada sobre el
buje del bastidor sometido a ensayo, sobre la cual cruz de carga
actúan pares de actuadores hidráulicos, soportados por un conjunto
de columnas universales de anclaje de actuadores y por vigas
metálicas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200200474A ES2229839B1 (es) | 2002-02-27 | 2002-02-27 | Sistema para ensayos mecanicos del conjunto eje de baja, bastidor delantero y corona de giro de un aerogenerador. |
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ES200200474A ES2229839B1 (es) | 2002-02-27 | 2002-02-27 | Sistema para ensayos mecanicos del conjunto eje de baja, bastidor delantero y corona de giro de un aerogenerador. |
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ES2229839A1 true ES2229839A1 (es) | 2005-04-16 |
ES2229839B1 ES2229839B1 (es) | 2007-04-16 |
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ES (1) | ES2229839B1 (es) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1564405A1 (en) | 2004-02-10 | 2005-08-17 | Gamesa Eolica, S.A. (Sociedad Unipersonal) | Test bench for wind turbines |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03238376A (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 風力発電の模擬試験装置 |
US5219454A (en) * | 1992-04-22 | 1993-06-15 | Denis Class | Method and apparatus for balancing wind turbine rotors |
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2002
- 2002-02-27 ES ES200200474A patent/ES2229839B1/es not_active Expired - Fee Related
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JPH03238376A (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 風力発電の模擬試験装置 |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
[en linea] Recuperado de: EPO Database & RO 102140 A1 (INTR APAR ELECTRICE MASURAT TIMISOARA)25.11.1991 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1564405A1 (en) | 2004-02-10 | 2005-08-17 | Gamesa Eolica, S.A. (Sociedad Unipersonal) | Test bench for wind turbines |
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