ES2350623T5 - Procedimiento para mover un componente de turbina eólica, tal como un buje de turbina eólica, desde una posición de transporte hasta una posición de ensamblaje de turbina eólica en o sobre la góndola, el árbol principal o el buje, unidad de manipulación, buje de turbina eólica y uso de los mismos - Google Patents

Procedimiento para mover un componente de turbina eólica, tal como un buje de turbina eólica, desde una posición de transporte hasta una posición de ensamblaje de turbina eólica en o sobre la góndola, el árbol principal o el buje, unidad de manipulación, buje de turbina eólica y uso de los mismos Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para mover un componente de turbina eólica, tal como un buje de turbina eólica, desde una posición de transporte hasta una posición de ensamblaje de turbina eólica en o sobre la góndola, el árbol principal o el buje, unidad de manipulación, buje de turbina eólica y uso de los mismos
Campo de la invención
La invención se refiere a un procedimiento para mover un componente de turbina eólica, tal como un buje de turbina eólica, desde una posición de transporte hasta una posición de ensamblaje de turbina eólica y a una unidad de manipulación.
Descripción de la técnica relacionada
La construcción de una turbina eólica moderna en un emplazamiento implica normalmente una operación de grúa compleja con una pluralidad de grúas muy altas.
Especialmente, es complicado transportar componentes de turbina eólica al emplazamiento y elevarlos en su sitio a gran altura con las grúas, por ejemplo, ensamblar el buje de turbina eólica a la góndola.
El enorme y pesado buje de acero necesita transportarse en una posición vertical con una superficie de ensamblaje orientada hacia abajo o, como alternativa, necesita reforzarse y soportarse en una posición de transporte horizontal. El buje se eleva desde el vehículo de transporte en el emplazamiento de construcción mediante al menos dos grúas muy altas con el fin de llevarse desde una posición vertical hasta una posición horizontal y se eleva hasta la posición de ensamblaje en la góndola.
Puede resultar difícil reunir numerosas grúas altas al mismo tiempo, especialmente en los emplazamientos de construcción, normalmente rurales y remotos, de las turbinas eólicas modernas. Además, el uso de las grúas es bastante costoso.
La solicitud de patente EP 1239150 desvela un procedimiento para el desmontaje de un rotor de turbina eólica sin el uso de una grúa. En cambio, se tensan cables entre la torre y el suelo y se utilizan para subir una unidad de manipulación hasta cerca de la parte superior de la torre de la turbina eólica. Después, la unidad de manipulación se utiliza para desmontar el rotor.
El documento EP 1925583 A1 publicado posteriormente muestra un procedimiento de manipulación de una pala de turbina eólica y de montaje de dicha pala en un buje de turbina eólica elevando la pala con un cable de sujeción y controlando la orientación de pala en una posición sustancialmente horizontal mediante cables metálicos de control, en el que todos los cables metálicos los transporta un brazo de grúa.
El documento DE 10225025 A1 muestra una unidad de manipulación para elevar una pala de turbina eólica y para hacer rotar la pala alrededor de un eje vertical.
El documento EP 1507 975 B1 muestra un procedimiento de manipulación de palas de turbina eólica elevando la pala desde una posición horizontal hasta una posición vertical con un motor de grúa y dos cables metálicos diferentes conectados a una unidad de agarre para agarrar la pala, en el que los cables metálicos de grúa elevan y controlan dicha unidad de agarre.
Un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un aparato ventajosos para elevar un componente de turbina eólica hasta una posición de ensamblaje de góndola con menos demandas de utilización de grúas.
La invención
La invención consigue este objeto con el contenido de las reivindicaciones independientes 1 y 9.
Al integrar la etapa de rotación, es posible elevar de manera ventajosa el componente de turbina eólica hasta una posición de ensamblaje con una sola grúa. La rotación se controla mediante medios de accionamiento de la unidad de manipulación.
En un aspecto de la invención, dicha posición de ensamblaje de turbina eólica es una posición de ensamblaje de turbina eólica en o sobre una góndola, un árbol principal o un buje.
La mayoría de componentes de turbina eólica que necesitan elevarse y, posiblemente, rotarse, se colocan dentro de o en conexión con la góndola.
En un aspecto de la invención, dicha unidad de manipulación se acopla a al menos dos puntos de conexión de dicha parte estructural del componente de turbina eólica.
Usando al menos dos puntos de conexión separados se reducen los requisitos de robustez de la construcción en comparación con una situación con un solo punto de conexión.
En un aspecto de la presente invención, dicha unidad de manipulación se conecta a una parte estructural interna del componente de turbina eólica a través de una abertura en el componente de turbina eólica. De ese modo, es posible utilizar una parte estructural existente de la turbina eólica para llevar a cabo la rotación del componente de turbina eólica, por ejemplo, partes del rodamiento de pala en un buje de turbina eólica, en lugar de establecer un parte estructural dedicada solamente a la rotación del componente. Tales estructuras externas adicionales, como las palas en un componente de turbina eólica, pueden entrar en conflicto fácilmente con la funcionalidad normal del componente de turbina eólica.
Debe observarse que el término “rodamiento de pala” también incluye las partes de buje de un rodamiento de cambio de paso para una turbina eólica controlada por cambio de paso.
En otro aspecto de la presente invención, dicha unidad de manipulación crea un movimiento de rotación alrededor de un centro de rotación de la unidad y el sistema de grúa establece un movimiento lineal.
En un aspecto adicional de la presente invención, dicho componente de turbina eólica se eleva y se rota hasta una posición de ensamblaje y después se ensambla directamente en una góndola colocada sobre una torre de turbina eólica. De esta manera se consigue una realización ventajosa de la invención.
El movimiento de rotación puede ser una rotación controlada unidireccional del componente de turbina eólica. De este modo se garantiza que no se generen oscilaciones en el componente durante la elevación llevando a cabo movimientos de rotación hacia delante y hacia atrás.
Los medios de accionamiento pueden hacer rotar el componente de turbina eólica durante la elevación en un ángulo definido entre 70 y 100 grados y, preferentemente, entre 80 y 90 grados. De este modo se garantiza que el componente llegue a la posición de ensamblaje en el ángulo adecuado y esté listo al instante para el ensamblaje. En otro aspecto de la presente invención, al menos el movimiento de rotación de la unidad de manipulación se controla mediante una o más unidades de control remoto, por ejemplo, accionadas desde la góndola. Por lo tanto, se garantiza que el movimiento de rotación pueda llevarse a cabo desde una distancia segura mediante uno o más operadores.
El procedimiento puede comprender la etapa de transportar en un vehículo de transporte el componente de turbina eólica hasta un emplazamiento de turbina eólica antes de acoplar la unidad de manipulación a la parte estructural del componente de turbina eólica, y el componente de turbina eólica se eleva directamente desde el vehículo de transporte.
El procedimiento puede comprender la etapa de transportar en un vehículo de transporte el componente de turbina eólica hasta un emplazamiento de turbina eólica después de acoplar la unidad de manipulación a la parte estructural del componente de turbina eólica pero antes de conectar de manera operativa la unidad de manipulación a un cable de un sistema de grúa, y el componente de turbina eólica se eleva directamente desde el vehículo de transporte. La elevación del componente de turbina eólica directamente desde un vehículo de transporte simplifica la operación en comparación con otros procedimientos, donde el componente de turbina eólica debe sacarse del vehículo de transporte antes de que pueda acoplarse a un sistema de grúa y elevarse.
En otro aspecto de la presente invención, dicho componente es un buje de turbina eólica, el cual se eleva y se rota con el sistema de grúa y la unidad de manipulación desde la posición de transporte con la superficie de ensamblaje orientada hacia abajo hasta una posición de ensamblaje con la superficie de ensamblaje orientada hacia la parte delantera de la góndola.
El buje de turbina eólica tiene una estructura y un peso que solo permiten transportarlo ventajosamente en una configuración diferente de la posición de ensamblaje.
El componente puede ser un buje de turbina eólica, donde la parte estructural es la parte de buje de un rodamiento de pala y la abertura es una abertura de pala en el buje.
El montaje de la unidad de manipulación en el rodamiento de pala existente es ventajoso ya que elimina la necesidad de cualquier disposición de montaje especial en el componente de turbina eólica, tales como soportes. En un aspecto de la presente invención, dichos medios de accionamiento incluyen al menos un accionador, tales como accionadores hidráulicos y/o eléctricos, al menos un brazo de palanca y un sistema de control. La unidad de manipulación se acopla al componente de turbina eólica de tal manera que se consiga una distribución de peso uniforme en la elevación del componente de turbina eólica, es decir, el componente puede hacerse rotar aplicando solamente una pequeña fuerza, por ejemplo, a un brazo de palanca.
Dicho al menos un accionador puede incluir uno o más accionadores hidráulicos y uno o más accionadores eléctricos. Con el uso de diferentes tipos de accionadores, es posible utilizar un tipo tal como el accionador hidráulico para la parte principal del accionador de rotación y el accionador eléctrico para el ajuste exacto final de la posición del componente de turbina eólica antes del acoplamiento.
Además, dicho al menos un accionador puede activarse mediante medios de bomba hidráulica manuales o motorizados y/o un generador eléctrico o medios acumuladores eléctricos. De esta manera se consigue una realización ventajosa de la invención.
En otro aspecto de la presente invención, dicho sistema de control incluye una o más unidades de control remoto, por ejemplo, accionadas desde la góndola.
La libertad operativa de la unidad de manipulación puede limitarse a un ángulo de rotación definido entre 70 y 100 grados y, preferentemente, entre 80 y 90 grados.
Además, al menos uno de dichos brazos de palanca puede accionarse mediante los medios de accionamiento para llevar a cabo un movimiento de tipo tijera alrededor del centro de rotación de la unidad.
Algunos componentes de turbina eólica, tal como el buje, presentan una estructura y un peso que solo permiten transportarlos ventajosamente en una configuración diferente de la posición de ensamblaje.
Figuras
A continuación se describirá la invención con referencia a las figuras, en las que
la fig. 1 ilustra una vista delantera de una gran turbina eólica moderna;
la fig. 2 ilustra esquemáticamente la turbina eólica vista lateralmente y con diferentes componentes de turbina eólica; la fig. 3 ilustra una realización preferida de una unidad de manipulación según la invención;
las figs. 4a y 4b ilustran etapas de procedimiento para acoplar la unidad de manipulación a un componente de turbina eólica según la invención;
las figs. 5a y 5b ilustran esquemáticamente la realización preferida de la unidad de manipulación según la invención después de acoplarse a un componente de turbina eólica; y
las figs. 6a a 6d ilustran las diferentes etapas de procedimiento para acoplar la unidad de manipulación al componente de turbina eólica y, especialmente, para elevar y hacer rotar el componente hasta una posición de ensamblaje.
Descripción detallada
La fig. 1 ilustra una vista delantera de una turbina eólica 1 moderna con una torre 2 colocada sobre un cimiento 8. Un góndola 3 y un buje de turbina eólica 4 están situados en la parte superior de la torre.
El rotor de turbina eólica 6, que comprende al menos una pala de turbina eólica, tales como tres palas de turbina eólica 5 como las ilustradas, está conectado al buje de turbina eólica 4 a través de mecanismos de cambio de paso 7. Cada mecanismo de cambio de paso incluye un rodamiento de pala y medios de accionamiento de cambio de paso que permiten que la pala cambie de paso.
La fig. 2 ilustra esquemáticamente la turbina eólica vista lateralmente con diferentes componentes de turbina eólica. Los componentes de turbina eólica conectados directamente a la góndola 3 incluyen el buje de turbina eólica 4, la caja de engranajes 9 y el generador 10 ilustrados con una conexión eléctrica a una red de distribución de energía eléctrica.
La fig. 3 ilustra una realización preferida de una unidad de manipulación 11 según la invención.
La unidad de manipulación 11 incluye un primer y un segundo punto de acoplamiento 12a, 12b para acoplarse a una parte estructural 22 de un componente de turbina eólica. Los puntos de acoplamiento 12a, 12b pueden ser rebordes con una pluralidad de orificios que permiten a la unidad unirse con pernos al componente en una conexión fija y rígida.
El primer y el segundo punto de acoplamiento 12a, 12b están establecidos en un brazo fijo 13 de la unidad de manipulación 11. El brazo fijo 13 comprende además una conexión con un brazo de palanca 14 conectado al brazo fijo 13 en un centro de rotación 19 de la unidad de manipulación 11.
Un accionador 15 está conectado al brazo fijo 13 y al brazo de palanca 14 en los puntos de conexión 17 y 18, es decir, el punto de conexión 17 para el accionador 15 al brazo de palanca 14 y el punto de conexión 18 para el accionador 15 al brazo fijo 13. El accionador 15 es preferentemente un cilindro hidráulico.
El accionador 15 y los brazos 13, 14 permiten que el brazo de palanca 14 realice un movimiento de rotación controlado alrededor del centro de rotación 19 de la unidad. El brazo de palanca 14 termina en un punto de conexión 16, tal como un ojete, para un sistema de grúa. El sistema de grúa permite a la unidad de manipulación 11 y al componente de turbina eólica moverse en direcciones lineales, por ejemplo en una dirección vertical y en una dirección horizontal.
La unidad de manipulación 11 está fabricada preferentemente con acero o con un material metálico similar con una alta resistencia.
Las figs. 4a y 4b ilustran etapas de procedimiento para acoplar la unidad de manipulación 11 a un componente de turbina eólica según la invención. El componente de turbina eólica se ilustra como un buje de turbina eólica 4. El buje 4 está situado en una sección de una superficie transportadora 20 de un vehículo, tal como la plataforma de un camión. La configuración de transporte incluye colocar el buje 4 en una posición erguida y vertical con la superficie de ensamblaje orientada hacia la superficie transportadora 20.
La fig. 4a ilustra la unidad de manipulación 11 acoplada a una parte estructural interna 22 del buje 4 en un primer punto de acoplamiento 12a. El acoplamiento de la unidad de manipulación a la parte estructural interna 22 se establece a través de una abertura 21b en el buje 4. La parte estructural 22 puede ser la parte de buje de un rodamiento de pala, y la abertura puede ser una de las aberturas de pala en el buje 4.
La unidad de manipulación 11 puede estar suspendida en un cable de grúa 24 durante el procedimiento de acoplamiento (no ilustrado en las figs. 4a y 4b).
La fig. 4b ilustra la conexión de la unidad de manipulación 11 en un segundo punto de acoplamiento 12b a la parte estructural 22 liberando el accionador 15.
Las figs. 5a y 5b ilustran esquemáticamente la realización preferida de la unidad de manipulación 11 según la invención después de acoplarse a un componente de turbina eólica. Las figuras ilustran además un sistema de control 23 que controla el movimiento de rotación del componente de turbina eólica.
La fig. 5a ilustra una posición inicial de la elevación y la rotación del componente de turbina eólica. El sistema de vástago. de control puede iniciar el movimiento de rotación después de que el componente se haya elevado verticalmente y se haya establecido la distancia necesaria desde una superficie transportadora 20.
En una realización preferida de la invención, el accionador 15 es un cilindro hidráulico conectado a una válvula unidireccional y a un depósito de expansión del sistema de control. La apertura de la válvula permite introducir el aceite hidráulico del accionador 15 en el depósito de expansión de una manera controlada mediante el peso del componente de turbina eólica. Esto da como resultado un movimiento lento del vástago de pistón dentro del cilindro 15 y un movimiento de rotación del componente de turbina eólica hasta que se alcance un tope final. El tope final permite controlar el movimiento de rotación dentro de un margen que garantice que el cilindro 15 no expulse todo el aceite hidráulico. El tope final garantiza además que el componente de turbina eólica rote en un ángulo definido, por ejemplo, entre 70 y 100 grados y, preferentemente, entre 80 y 90 grados antes de alcanzar una posición de ensamblaje.
La fig. 5b ilustra el componente de turbina eólica en una posición final horizontal antes del ensamblaje y con el cilindro hidráulico 15 con un pistón casi retraído.
En otra realización, el sistema de control puede comprender una válvula bidireccional que permita que el aceite hidráulico se introduzca también en el cilindro 15, por ejemplo, con una energía externa tal como una bomba manual.
Las figs. 6a a 6d ilustran las diferentes etapas de procedimiento para acoplar la unidad de manipulación 11 al componente de turbina eólica, este último ilustrado como un buje de turbina eólica 4. Además, las figuras ilustran las etapas de elevar y hacer rotar el buje hasta una posición de ensamblaje en la góndola.
Las figs. 6a y 6b ilustran el montaje de la unidad de manipulación 11 en el buje 4 tal y como se explicó en detalle en la descripción de las figs. 4a y 4b. La fig. 6b ilustra además la fuerza de elevación inicial aplicada al componente de turbina eólica (simbolizada con la fecha en línea recta).
La fig. 6c ilustra la rotación (simbolizada con la flecha curvada) del componente de turbina eólica llevando a cabo el movimiento de rotación mediante el manejo del sistema de control.
La fig. 6d ilustra la posición final en la que el buje está listo para ensamblarse a la parte delantera de la góndola. La invención descrita se ha ejemplificado anteriormente con referencia a los ejemplos específicos de la unidad de manipulación. Sin embargo, debe entenderse que la invención no está limitada a los ejemplos particulares sino que puede diseñarse y modificarse en una pluralidad de variaciones dentro del alcance de la invención especificada por las reivindicaciones, por ejemplo utilizando accionadores eléctricos en lugar de accionadores hidráulicos. Además, la invención también puede utilizarse para otros componentes de turbina eólica que puedan necesitar rotación desde una posición de transporte hasta una posición de ensamblaje de turbina eólica en la góndola, tal como el generador de turbina eólica, por ejemplo un generador de anillo o una caja de engranajes, por ejemplo con relación a la sustitución de componentes.
Lista de referencias
En los dibujos, los siguientes números de referencia se refieren a:
1. Turbina eólica
2. Torre de turbina eólica
3. Góndola de turbina eólica
4. Buje de turbina eólica
5. Pala de turbina eólica
6. Rotor de turbina eólica con al menos una pala
7. Mecanismo de cambio de paso de palas
8. Cimiento de turbina eólica
9. Caja de engranajes de turbina eólica
10. Generador de turbina eólica
11. Unidad de manipulación
12a, 12b. Primer y segundo punto de acoplamiento para la unidad de manipulación
13. Brazo fijo conectado a los puntos de acoplamiento
14. Brazo de palanca conectado al brazo fijo
15. Accionador, tal como un accionador hidráulico
16. Punto de conexión para un sistema de grúa
17. Punto de conexión para el accionador al brazo de palanca
18. Punto de conexión para el accionador al brazo fijo
19. Centro de rotación de la unidad de manipulación
20. Superficie transportadora de un vehículo de transporte
21a, 21b. Aberturas de buje para palas de turbina eólica
22. Parte estructural, por ejemplo una estructura de buje interna, tal como una parte del rodamiento de pala
23. Sistema de control para los medios de accionamiento incluyendo, por ejemplo, una válvula unidireccional o bidireccional y un depósito de expansión
24. Cable de un sistema de grúa

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Procedimiento para mover un componente de turbina eólica, tal como un buje de turbina eólica, desde una posición de transporte hasta una posición de ensamblaje de turbina eólica, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
    acoplar una unidad de manipulación a una parte estructural del componente de turbina eólica, conectar de manera operativa la unidad de manipulación a un cable de un sistema de grúa, posteriormente, elevar la unidad de manipulación y, por tanto, el componente de turbina eólica con el sistema de grúa hasta una posición de ensamblaje de la turbina eólica, quedando suspendidos la unidad de manipulación y el componente de turbina eólica desde dicho cable, y
    hacer rotar el componente de turbina eólica con la unidad de manipulación mientras están suspendidos y durante la elevación del componente de turbina eólica con el fin de de orientar el componente de turbina eólica para el ensamblaje,
    en el que el componente de turbina eólica se hace rotar alrededor de un eje horizontal, y en el que dicha rotación se controla mediante medios de accionamiento de la unidad de manipulación.
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha posición de ensamblaje de turbina eólica es una posición de ensamblaje de turbina eólica en o sobre una góndola, un árbol principal o un buje.
  3. 3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicha unidad de manipulación se acopla a al menos dos puntos de conexión de dicha parte estructural del componente de turbina eólica.
  4. 4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha unidad de manipulación se conecta a una parte estructural interna del componente de turbina eólica a través de una abertura en el componente de turbina eólica.
  5. 5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha unidad de manipulación crea un movimiento de rotación alrededor de un centro de rotación de la unidad y el sistema de grúa establece un movimiento lineal.
  6. 6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho componente de turbina eólica se eleva y se hace rotar hasta una posición de ensamblaje y posteriormente se ensambla directamente en una góndola situada sobre una torre de turbina eólica.
  7. 7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos el movimiento de rotación de la unidad de manipulación se controla mediante una o más unidades de control remoto, por ejemplo accionadas desde la góndola.
  8. 8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho componente es un buje de turbina eólica, el cual se eleva y se hace rotar con el sistema de grúa y la unidad de manipulación desde la posición de transporte con la superficie de ensamblaje orientada hacia abajo hasta una posición de ensamblaje con la superficie de ensamblaje orientada hacia la parte delantera de la góndola.
  9. 9. Unidad de manipulación (11) para mover un componente de turbina eólica tal como un buje de turbina eólica (4) desde una posición de transporte hasta una posición de ensamblaje de turbina eólica, comprendiendo dicha unidad de manipulación:
    al menos un punto de conexión (16) para una conexión con un cable de un sistema de grúa,
    medios de acoplamiento (12a, 12b) para acoplar la unidad a una parte estructural (22) del componente de turbina eólica (4), y
    medios de accionamiento (13 a 15, 23) para accionar el componente de turbina eólica alrededor de un centro de rotación (19) de la unidad con el fin de llevar a cabo la rotación del componente de turbina eólica alrededor de un eje horizontal según el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
  10. 10. Unidad de manipulación (11) según la reivindicación 9, en la que dichos medios de acoplamiento comprenden al menos dos puntos de acoplamiento (12a, 12b).
  11. 11. Unidad de manipulación (11) según la reivindicación 9 ó 10, en la que dichos medios de accionamiento incluyen al menos un accionador (15) tales como accionadores hidráulicos y/o eléctricos, al menos un brazo de palanca (13, 14) y un sistema de control (23).
  12. 12. Unidad de manipulación (11) según la reivindicación 11, en la que dicho sistema de control (23) incluye una o más unidades de control remoto, por ejemplo accionadas desde la góndola.
  13. 13. Uso de una unidad de manipulación (11) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, para elevar, hacer rotar y acoplar un componente de turbina eólica tal como un buje de turbina eólica (4), una caja de engranajes o un generador de anillo a la góndola de turbina eólica situada sobre una torre de turbina eólica.
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