ES2341360T3

ES2341360T3 - Procedimiento de prueba de funcionalidad.

Info

Publication number: ES2341360T3
Application number: ES06124241T
Authority: ES
Inventors: Joerg Middendorf; Ralf Hagendorn
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2010-06-18
Anticipated expiration: 2026-11-16
Also published as: DE602006013581D1; EP1795984B1; CN101021428B; US7235996B2; US20070115020A1; EP1795984A1; DK1795984T3; CN101021428A

Abstract

Un procedimiento de prueba de funcionalidad de un sistema técnico, incluyendo el sistema al menos un componente técnico (1) que debe ser sometido a prueba de manera regular, comprendiendo el procedimiento las etapas de: la definición de un intervalo de prueba mediante el establecimiento de un intervalo de tiempo mínimo y de un intervalo de tiempo máximo entre dos pruebas sucesivas del componente técnico; la definición de unos márgenes de prueba para un parámetro de decisión seleccionado a partir de al menos uno de los factores entre la potencia de salida del sistema técnico, el par, la velocidad, el estado vibratorio, la avería de rejilla, el sobrevoltaje de rejilla, y el hipovoltaje de rejilla; la detección de un valor real del parámetro de decisión; y la realización de una prueba de funcionalidad del componente técnico si ha transcurrido el intervalo de tiempo mínimo entre dos pruebas sucesivas del componente técnico y el valor real detectado del parámetro de decisión se encuentra dentro de los márgenes de prueba predefinidos, o ha transcurrido el intervalo de tiempo máximo entre dos pruebas sucesivas del componente técnico.

Description

Procedimiento de prueba de funcionalidad.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, en general, a un procedimiento para llevar a cabo una prueba de funcionalidad de un componente técnico existente en un sistema técnico.

Los sistemas técnicos a menudo incluyen una pluralidad de componentes técnicos separados. Para obtener un funcionamiento exento de problemas del sistema técnico o para detectar averías o el desgaste de los componentes, las pruebas de funcionalidad de los componentes se llevan a cabo a intervalos regulares. Estas pruebas de funcionalidad son especialmente importantes para componentes que son relevantes para la seguridad operativa del sistema técnico, por ejemplo sistemas de parada de emergencia. Así mismo, existen directivas legales que prescriben pruebas de funcionalidad con ciertos intervalos.

Sin embargo, debido a la naturaleza de la prueba de funcionalidad, el funcionamiento normal del sistema técnico tiene que ser interrumpido. En consecuencia, el sistema técnico no se encuentra disponible durante el desarrollo del procedimiento de la prueba del componente técnico. Por ejemplo, los sistemas de generación de energía que tienen que ser cerrados para una prueba del componente no producirán energía durante el procedimiento de la prueba, reduciendo con ello la eficacia del sistema de generación de energía.

Así mismo, los sistemas técnicos a menudo son complejos, en el sentido de que incluyen una pluralidad de componentes técnicos diferentes. Típicamente, el intervalo de tiempo normal entre dos prueba sucesivas es diferente para cada tipo de componente, de manera que el número total de pruebas de funcionalidad del sistema técnico puede resultar elevado. Esto, sin embargo, reduce el tiempo medio de funcionamiento normal del sistema técnico entre dos pruebas sucesivas. En consecuencia, la eficacia del sistema se reduce. Una disposición para tratar este problema en determinados casos se muestra en el documento US 5 899 925.

Los problemas expuestos son particularmente relevantes con respecto a las turbinas eólicas. Típicamente, las turbinas eólicas están situadas en emplazamientos remotos y están sometidas a condiciones climáticas adversas. Por consiguiente, las pruebas de funcionalidad de los componentes de las turbinas eólicas son importantes para garantizar un funcionamiento fiable. Así mismo, los costes de mantenimiento relacionados con emplazamientos distantes de las turbinas son relativamente altos, de manera que es deseable reducir la frecuencia de dichos sistemas de mantenimiento.

Breve descripción de la invención

A la vista de lo expuesto, se proporciona un procedimiento de prueba de la funcionalidad de un sistema técnico. Incluyendo el sistema al menos un componente técnico que debe ser regularmente controlado. Incluyendo el procedimiento las etapas de la delimitación de un intervalo de prueba mediante el establecimiento de un intervalo de tiempo mínimo y el establecimiento de un intervalo de tiempo máximo entre dos pruebas sucesivas de un componente técnico, la definición de unos márgenes de la prueba respecto de un parámetro de decisión seleccionado entre al menos un factor entre la potencia de del sistema técnico, la potencia de salida del sistema técnico, el par, la velocidad, el estado vibratorio, el fallo de rejilla, el sobrevoltaje de rejilla, y el hipovoltaje de rejilla, la detección de un valor real del parámetro de decisión, y la realización de la prueba de funcionalidad del componente técnico si ha transcurrido el intervalo de tiempo mínimo entre dos pruebas sucesivas del componente técnico y el valor real detectado del parámetro de decisión se encuentra dentro de los márgenes predefinidos de la prueba o ha transcurrido el intervalo de tiempo máximo entre dos pruebas sucesivas del componente técnico.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán formas de realización de la presente invención solo a modo de ejemplo, con referencia al dibujo que se acompaña, en el cual:

La Fig. 1 es un diagrama de tiempo de un procedimiento de prueba de la funcionalidad de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.

La Fig. 2 es un diagrama de tiempo de un procedimiento de prueba de la funcionalidad de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención.

La Fig. 3 es un diagrama de tiempo de un procedimiento de prueba de la funcionalidad de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención.

La Fig. 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento de prueba de la funcionalidad de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.

La Fig. 5 es una vista esquemática de una turbina eólica de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención.

La Fig. 6 es una vista esquemática de una turbina eólica de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La Fig. 1 es un diagrama de tiempo de un procedimiento de prueba de la funcionalidad de acuerdo con una forma de realización de la presente invención. En él, se muestra el valor de un parámetro de decisión con respecto al tiempo. A modo de ejemplo, la potencia de entrada de una turbina eólica es seleccionada como el parámetro de decisión. Así mismo, como ejemplo de componente técnico que debe someterse a prueba se ofrece una batería para un accionamiento del paso de emergencia y la potencia de entrada mecánica en el generador se selecciona como parámetro de decisión. Sin embargo, debe entenderse que las explicaciones que siguen no están restringidas al campo de las turbinas eólicas, a una prueba de baterías o de la potencia de entrada. Debe resultar evidente para el experto en la materia que las explicaciones que siguen pueden aplicarse a otros sistemas y/o componentes y/u otros parámetros de decisión. Así mismo, la Fig. 4 muestra un diagrama de flujo del procedimiento de la prueba de funcionalidad y al que debe hacerse referencia al analizar las explicaciones ofrecidas a continuación.

En primer lugar se delimita un intervalo de tiempo máximo entre dos pruebas sucesivas, el cual se corresponde con un intervalo regular para ese supuesto. A continuación, se fija un tiempo mínimo, el cual delimita el momento más temprano en el que puede llevarse a cabo el test de funcionalidad sucesivo. De esta manera, se delimita un intervalo de la prueba para llevar a cabo una prueba de la funcionalidad mediante el tiempo mínimo como límite inferior y el tiempo máximo como límite superior. Así mismo, un parámetro de decisión, por ejemplo, la potencia de entrada, se selecciona y unos márgenes de la prueba se definen a base de unos límites superior e inferior. En una forma de realización ejemplar, los límites superior e inferior tienen el mismo valor, de manera que solo se define el valor de umbral para la puesta en marcha del procedimiento de prueba.

Se utiliza el siguiente ejemplo para ejemplificar el comportamiento del sistema de acuerdo con el procedimiento de prueba. Por supuesto, el comportamiento efectivo de la turbina eólica depende de las condiciones reales del viento y puede ser diferente del ejemplo mostrado en la Fig. 1. Sin embargo, los principios que subyacen a la presente invención se evidencian en la Fig. 1. Inicialmente, se lleva a cabo una prueba 1 y, a continuación, el parámetro de decisión, esto es, la potencia de entrada, se eleva hasta que alcance un valor operativo nominal. En el tiempo mínimo, ha transcurrido el intervalo de tiempo mínimo desde la prueba 1. Sin embargo, el parámetro de decisión de la potencia de entrada tiene un valor por encima del límite superior de los márgenes de la prueba, de manera que no se ha iniciado ninguna prueba de la funcionalidad. En algún momento, la potencia de entrada se reduce y cuando alcanza el límite superior de los márgenes de la prueba, tanto las condiciones de tiempo como del parámetro se satisfacen de manera simultánea, para que se inicie la prueba 2 de la prueba de funcionalidad sucesiva. De esta manera, la prueba de la funcionalidad se lleva a cabo en una condición operativa con una potencia de entrada baja o inferior. De acuerdo con ello, la pérdida de eficiencia debida al tiempo de inactividad durante la prueba es menor que si la prueba se llevara a cabo durante un periodo de entrada de potencia máxima.

La Fig. 1 muestra un supuesto alternativo con línea de puntos y rayas. En este supuesto alternativo, la potencia de entrada no disminuye sino que permanece en su punto máximo. De acuerdo con ello, no se lleva a cabo ninguna prueba de funcionalidad en el intervalo de la prueba y solo se produce cuando ha transcurrido el intervalo de tiempo máximo, esto es, en el tiempo max. Esta prueba se lleva a cabo sin ninguna condición limitadora del parámetro de decisión, esto es, con independencia de ella. De esta manera, no se sobrepasa un intervalo de tiempo máximo entre las pruebas de funcionalidad sucesivas.

Después de que cada prueba de funcionalidad sucesiva, se lleva a cabo una reposición de tiempo y el ciclo descrito con anterioridad de detección y comparación, comienza de nuevo. Si la prueba no es satisfactoria, por ejemplo se detecta una avería del componente, al menos se inicia uno de los periodos de inactividad del sistema, se envía una alarma a un operador o se adoptan otras medidas apropiadas.

Aunque el procedimiento de la prueba ha sido descrito con referencia a turbinas eólicas y a la potencia de entrada, en formas de realización alternativas, el parámetro de decisión puede seleccionarse entre al menos un parámetro entre la potencia de salida del sistema técnico, el par, la velocidad, el estado vibratorio, la velocidad del viento, la escarcha, el ángulo de paso de los álabes del rotor. En otras formas de realización, el sistema técnico es cualquier sistema técnico apropiada que incluya un componente técnico que deba ser comprobado.

A continuación se describe una forma de realización adicional de la presente invención con referencia a la Fig. 2. Dado que el principio básico es el mismo que el descrito con anterioridad, se omiten las características redundantes. Una diferencia es que los márgenes de la prueba dependen del tiempo, concretamente de su expansión dinámica ofrecida en la Fig. 2. Sin embargo, debe entenderse que la dependencia del tiempo de los márgenes de la prueba pueden ofrecer cualquier configuración apropiada, esto es, incluso porciones decrecientes. Así mismo, en el siguiente ejemplo, los márgenes de la prueba comienzan en el tiempo mínimo a partir del valor posible más bajo del parámetro de decisión, el cual es la potencia de entrada cero, y se expande a lo largo de la entera extensión de los posibles parámetros de decisión en el tiempo máximo. En otras palabras, una prueba de funcionalidad se iniciará únicamente en el tiempo mínimo si no se inyecta ninguna potencia de entrada en el sistema, pero se iniciará a cualquier potencia de entrada efectiva cuando se alcance el tiempo máximo.

De acuerdo con ello, el criterio de decisión acerca de si iniciar una prueba de funcionalidad es muy estricto en el tiempo mínimo, por ejemplo, de un 0% entre los márgenes del parámetro de decisión en el presente ejemplo, y regularmente se amplía hasta el tiempo máximo, esto es, en un 100% de los márgenes del parámetro de decisión en el presente ejemplo, cuando una prueba de funcionalidad se inicia con independencia del estado operativo del sistema. De esta manera, se establece un compromiso entre la necesidad de llevar a cabo a tiempo la prueba de funcionalidad y la pérdida de eficiencia debida a la prueba. Como resultado de ello, resulta mejorada en mayor medida la eficiencia del sistema técnico.

Otra forma de realización de la presente invención se describe con referencia a la Fig. 3. Tal y como se representa en la Fig. 3, se muestra un diagrama de tiempo de un procedimiento de prueba de un sistema técnico que comprende dos componentes técnicos diferentes. Los intervalos de prueba, los parámetros de decisión y/o los márgenes de la prueba de los componentes dependen de las condiciones de los componentes y, por consiguiente, serán diferentes para los componentes 1 y 2. El procedimiento es así mismo aplicable si una o más de estas características son idénticas respecto de los componentes.

Como se muestra en la Fig. 3, el tiempo mínimo del componente 1 se sitúa antes del tiempo de min. 2 del componente 2 y el tiempo máximo del componente 1 se sitúa antes del tiempo max. 2 del componente 2. Sin embargo, el tiempo mínimo del componente 2 (tiempo min. 2) se sitúa dentro del intervalo de la prueba del componente 1 de manera que existe una superposición de tiempos entre los intervalos de la prueba de los componentes 1 y 2. En el ejemplo mostrado en la Fig. 3, las condiciones límite para ambos componentes están unidas mediante una operación AND Booleana. Por consiguiente, no se inicia ninguna prueba de funcionalidad del componente 1 cuando el parámetro de decisión 1 cruza el limite superior de los márgenes 1 de la prueba (línea de puntos). Solo cuando el parámetro de decisión 2 cruza el límite superior de los márgenes 2 de la prueba se inicia la prueba sucesiva de ambos componentes, para que ambos componentes sean comprobados al mismo tiempo. De esta manera, se incrementa en mayor medida la eficiencia, dado que solo se requiere un tiempo de inactividad del sistema en lugar de dos. Como opción adicional, puede iniciarse una prueba de funcionalidad del componente 2 si se alcanza el tiempo máximo para el componente 1 sin que se lleve a cabo una prueba de funcionalidad en el intervalo de prueba del componente 1.

De acuerdo con una forma de realización adicional de la presente invención, un uso con éxito de un componente técnico se acepta como una prueba de funcionalidad con éxito. Esta opción puede ser aplicada en cualquiera de las formas de realización descritas con anterioridad. Un uso con éxito del componente significa que el componente ha sido utilizado sin errores heredados. Si un uso con éxito del componente es interpretado como una prueba de funcionalidad con éxito, no se llevan a cabo pruebas adicionales del componente respecto del ciclo de pruebas actuales. Por consiguiente, se lleva a cabo una reposición del tiempo respecto del componente técnico y el ciclo de pruebas se inicia de nuevo. Es importante comprender que se toman en consideración no solo los usos con éxito del componente dentro de un intervalo de pruebas del componente respecto del componente, sino que cada uso con éxito, como por ejemplo los usos con éxito que se producen antes del tiempo mínimo del componente son tomados en consideración. Por ejemplo, si la batería de un accionamiento del paso es activada debido a una avería de la turbina eólica y no se produce ningún error con respecto al sistema de batería, el uso con éxito de la batería se considera como una prueba de funcionalidad satisfactoria incluso si la avería se produce antes del lapso del intervalo mínimo de la prueba. De esta manera se incrementa en mayor medida la eficiencia, dado que los intervalos de tiempo entre las pruebas de funcionalidad explícitas se incrementan.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se dispone una turbina eólica conectada a un sistema de gestión de turbina eólica (WTMS), en el que el WTMS está adaptado para llevar a cabo un procedimiento de prueba de funcionalidad de acuerdo con lo descrito anteriormente.

Un ejemplo de dicha turbina eólica se muestra en la Fig. 5. En ella, una turbina eólica 100 comprende una torre 110 y una góndola 120 sobre la cual está montada un cubo 130. Los álabes 140 del rotor están montados sobre el cubo 130. Un sistema de accionamiento de paso 150 está dispuesto dentro del cubo 130 y está conectado a un sistema de gestión de turbina eólica 160. Típicamente, el sistema de accionamiento del paso 150 incluye un sistema de accionamiento de emergencia accionado por batería, el cual ha de someterse a pruebas de funcionalidad a intervalos regulares, dado que el accionamiento del paso de emergencia puede provocar daños e incluso la destrucción de la turbina eólica. En la turbina eólica 100, el WTMS 160 está adaptado para llevar a cabo uno de los procedimientos de pruebas de funcionalidad anteriormente descritos en el accionamiento del paso de emergencia 150 accionado por baterías. De esta manera, la eficiencia de la turbina eólica 100 se incrementa con respecto a las turbinas eólicas convencionales.

Un ejemplo adicional de turbinas eólicas que emplean uno de los procedimientos de funcionalidad descritos anteriormente se muestra en la Fig. 6. En ella, una pluralidad de turbinas eólicas 100 está agrupada conjuntamente para constituir un parque eólico. Cada turbina situada dentro del parque eólico está conectada a un sistema de gestión centralizado de parque eólico (WFMS) 200, el cual está adaptado para llevar a cabo un procedimiento de pruebas de funcionalidad de acuerdo con lo antes descrito. En particular, el WFMS puede estar adaptado para coordinar las pruebas de funcionalidad de las turbinas eólicas 100 incluidas dentro del parque eólico para que los tiempos de interrupción y/o las pérdidas de potencia debida a las pruebas sean coordinadas y/o distribuidas de manera uniforme para todas las turbinas. Como resultado de ello, la eficiencia global del parque eólico se incrementa.

Después de haber descrito de la forma indicada y con detalle la invención, debe resultar evidente para la persona experta en la materia que pueden llevarse a cabo diversas modificaciones en la presente invención sin apartarse del espíritu y el alcance de las reivindicaciones subsecuentes. En particular, aunque la presente invención ha sido descrita con respecto a sistemas de generación de energía como turbinas hidráulicas o eólicas, es evidente para el experto en la materia que puede, así mismo, emplearse el traspaso del intervalo del tiempo regular entre dos pruebas sucesivas del componente y que definan un criterio de decisión para probar el componente antes de la fecha regular, puede también ser empleado en otros distintos sistemas técnicos.

Aunque la invención ha sido descrita en términos de diversas formas de realización específicas, los expertos en la materia advertirán que la invención puede llevarse a la práctica incorporando modificaciones, dentro del espíritu y el alcance de las reivindicaciones.

Claims

1. Un procedimiento de prueba de funcionalidad de un sistema técnico, incluyendo el sistema al menos un componente técnico (1) que debe ser sometido a prueba de manera regular, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

: la definición de un intervalo de prueba mediante el establecimiento de un intervalo de tiempo mínimo y de un intervalo de tiempo máximo entre dos pruebas sucesivas del componente técnico;

: la definición de unos márgenes de prueba para un parámetro de decisión seleccionado a partir de al menos uno de los factores entre la potencia de salida del sistema técnico, el par, la velocidad, el estado vibratorio, la avería de rejilla, el sobrevoltaje de rejilla, y el hipovoltaje de rejilla;

: la detección de un valor real del parámetro de decisión; y

: la realización de una prueba de funcionalidad del componente técnico si ha transcurrido el intervalo de tiempo mínimo entre dos pruebas sucesivas del componente técnico y el valor real detectado del parámetro de decisión se encuentra dentro de los márgenes de prueba predefinidos, o ha transcurrido el intervalo de tiempo máximo entre dos pruebas sucesivas del componente técnico.

2. El procedimiento de prueba de acuerdo con la Reivindicación 1 en el que los márgenes de prueba del parámetro de decisión dependen del tiempo.

3. El procedimiento de prueba de acuerdo con la Reivindicación 2 en el que los márgenes de prueba continuamente aumenta durante el intervalo de prueba.

4. El procedimiento de prueba de acuerdo con la Reivindicación 3 en el que los márgenes de prueba aumentan de un 0% a un 100% de unos márgenes del parámetro de decisión durante el intervalo de prueba.

5. El procedimiento de prueba de acuerdo con la Reivindicación 1 en el que un empleo con éxito del componente técnico es aceptado como una prueba de funcionalidad con éxito del componente técnico y se lleva a cabo una reposición del tiempo.

6. El procedimiento de prueba de acuerdo con la Reivindicación 1 en el que el sistema técnico comprende al menos un componente técnico adicional que debe ser sometido a prueba, comprendiendo así mismo dicho procedimiento las etapas de:

: la verificación de si los intervalos de prueba de los componentes técnicos se superponen; y

: la programación de una prueba de funcionalidad dentro de la superposición de los intervalos de prueba de los componentes técnicos.

7. El procedimiento de prueba de acuerdo con la Reivindicación 1 en el que el sistema técnico es una turbina eólica (100).

8. El procedimiento de prueba de acuerdo con la reivindicación 7 en el que el parámetro de decisión es al menos un factor entre la velocidad del viento; la escarcha, y el ángulo de paso de los álabes del rotor.

9. Una turbina eólica (100) conectada a un sistema de gestión de turbina eólica (160) el cual está adaptado para llevar a cabo un procedimiento de prueba de funcionalidad de acuerdo con la Reivindicación 1.