ES2622080T3 - Sistema de adquisición de datos de turbina eólica - Google Patents

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ES2622080T3 ES10745282.3T ES10745282T ES2622080T3 ES 2622080 T3 ES2622080 T3 ES 2622080T3 ES 10745282 T ES10745282 T ES 10745282T ES 2622080 T3 ES2622080 T3 ES 2622080T3
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Abstract

Una red de sensores para supervisión del estado de una turbina eólica (11), comprendiendo la red de sensores: - uno o más módulos de sensor estándar (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g), comprendiendo cada módulo de sensor estándar un sensor para la medición de un parámetro relativo a la operación normal de la turbina eólica o su entorno a intervalos regulares o de modo continuado, - un procesador (8) para la recepción de entradas desde dichos uno o más módulos de sensor estándar, - medios de transferencia de datos (15) para la transferencia de las salidas de los sensores desde dichos uno o más módulos de sensor estándar (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g) a dicho procesador, caracterizada por que los medios de transferencia de datos (15) comprenden uno o más puntos de conexión auxiliar (20, 21) que están libres durante la operación normal de la turbina eólica para la conexión de uno o más módulos de sensor adicionales configurados para medir un parámetro no estándar, estando dichos uno o más módulos de sensor adicionales como añadido de los módulos de sensor estándar (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g) en un montaje estándar de la red de sensores de turbina eólica.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de adquisicion de datos de turbina eolica Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a una red de sensores para supervision del estado de una turbina eolica. La invencion se refiere adicionalmente a un metodo para la obtencion de datos de medicion a partir de parametros no estandar de o en una turbina eolica. Adicionalmente, la invencion se refiere a un producto de programa informatico que esta adaptado para permitir que un sistema informatico que comprende el menos un ordenador que tiene medios de almacenamiento de datos asociados con el realice el metodo de la invencion.
Antecedentes de la invencion
En las turbinas eolicas, se mide un rango de parametros a intervalos regulares o de modo continuado para supervisar el estado del generador de la turbina eolica, la salida de potencia del generador de la turbina eolica asf como parametros que se refieren al entorno del generador de la turbina eolica. Dichos parametros son por ejemplo el paso de las palas, el angulo de guinada, propiedades de la electricidad generada, velocidad del viento, temperatura etc. Sin embargo, de vez en cuando, tiene lugar la necesidad de medicion de parametros no estandar, tales como parametros para los que la turbina eolica no esta preparada para medir de modo estandar; dichos parametros no estandar pueden ser por ejemplo el acoplamiento de la caja de engranajes, cargas extremas de paso o deslizamiento del tirante de engranajes (es decir, registro del movimiento entre la caja de engranajes y el tirante de engranajes).
Hoy en dfa, cuando se han de medir dichos datos no estandar, debe instalarse y calibrarse un sistema de adquisicion de datos (sistema DAQ) en la turbina eolica en cuestion para la adquisicion de los datos no estandar espedficos. Un sistema DAQ comprende sensores relevantes, tfpicamente a ser situados en el buje o la gondola de una turbina eolica, asf como medios para el transporte de los datos de medicion a un procesador en la parte inferior de la torre para exportar los mismos desde la turbina eolica, por ejemplo, a un controlador de la planta de generacion y/o a un servidor externo.
Esta instalacion y calibracion de un sistema DAQ espedfico lleva tiempo y por lo tanto es caro. La transferencia de datos desde los sensores en el buje y/o la gondola de una turbina eolica a un procesador o controlador en la torre de la turbina eolica y/o a un servidor remoto desde la turbina eolica se realiza de modo inalambrico o por cable (por ejemplo cable optico). Las conexiones de datos inalambricas no tienen siempre exito y las conexiones de datos por cable comprenden tfpicamente la instalacion de un monton de cables. Por lo tanto, el diseno, implementacion e instalacion de un sistema de medicion para la medicion de parametros no estandar de una turbina eolica es engorroso y lleva tiempo.
El documento US 2007/086893 divulga que se proporciona un aparato y un metodo usados para determinar la velocidad y direccion del viento experimentadas por una turbina eolica. El aparato comprende al menos un sensor fijo al rotor de la turbina eolica, un sensor angular para medir la posicion angular del rotor de la turbina eolica y un circuito que convierte la relacion entre la salida de al menos un sensor y la salida del sensor angular en la velocidad y direccion del viento experimentadas por la turbina eolica. Los sensores se disponen para montaje directo en el rotor de la turbina eolica.
Por ello, sena ventajoso un sistema de adquisicion de datos mejorado para proporcionar mediciones de parametros no estandar en turbinas eolicas, y en particular sena ventajoso un sistema de adquisicion de datos con tiempo de instalacion mas corto.
Sumario de la invencion
En consecuencia, la invencion busca preferentemente mitigar, aliviar o eliminar una o mas de las desventajas mencionadas anteriormente de modo singular o en cualquier combinacion. En particular, puede verse como un objeto de la presente invencion proporcionar una red de sensores que resuelve los problemas mencionados anteriormente de la tecnica anterior con relacion al consumo de tiempo para la obtencion de datos de medicion de parametros no normalizados dentro de una turbina eolica. Mas aun, el coste de la instrumentacion de una turbina eolica con modulos de sensor no estandar y/o de adquisicion de datos se reduce significativamente. Debido al coste inferior de la instrumentacion se hace posible realizar mediciones que no se llevanan a cabo tfpicamente debido a los costes; dichas mediciones pueden anadir un conocimiento significativo sobre el comportamiento de los componentes dentro de la turbina eolica.
Este objeto y varios otros objetos se obtienen en un primer aspecto de la invencion proporcionando una red de sensores para supervision del estado de una turbina eolica, comprendiendo la red de sensores uno o mas modulos de sensor estandar, comprendiendo cada modulo de sensor estandar un sensor para la medicion de un parametro de la turbina eolica o su entorno; un procesador para la recepcion de entradas desde dichos uno o mas modulos de
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sensor estandar: y medios de transferencia de datos para la transferencia de las salidas de los sensores desde dichos uno o mas modulos de sensor estandar a dicho procesador; en el que los medios de transferencia de datos comprenden uno o mas puntos de conexion auxiliar para la conexion de uno o mas modulos de sensor adicionales, estando dichos uno o mas modulos de sensor adicionales como anadido de los modulos de sensor estandar en un montaje estandar de la red de sensores de turbina eolica.
La invencion es particularmente, pero no exclusivamente, ventajosa para la obtencion de una red de sensores en la que se reduce significativamente el tiempo para la instalacion y calibracion de los modulos de sensor auxiliares no usados en el montaje estandar de sensores en una turbina eolica. Dichos modulos de sensor auxiliares pueden ser modulos de sensor dispuestos para la medicion de algunos parametros, que van a ser medidos solamente durante un corto periodo de tiempo. Un modulo de sensor auxiliar comprende medios de sensores apropiados, tales como un transductor, dispuestos para detectar un parametro en una forma e informar de otro modo en la forma de una senal de salida analogica o digital.
La transferencia de datos entre el modulo de sensor auxiliar y el procesador relevante dentro o fuera de la turbina eolica se proporciona por medio de los medios de transferencia de datos existentes dentro de la turbina, lo que elimina la necesidad de instalar medios de transferencia de datos separados en la forma de cables o medios inalambricos de transmision de datos para la transmision de datos desde los modulos de sensor auxiliares.
La invencion facilita asf puntos para conexion libre, disponibles para la conexion de modulos de sensor no estandar. La conexion de los modulos de sensor no estandar sera tipicamente intermedia en la que los parametros de la turbina eolica relevantes para la operacion normal o estandar de la misma se detectan por medio de los uno o mas modulos de sensor estandar. Sin embargo, un sistema de medicion o sistema de adquisicion de datos para la medicion de datos no estandar de una turbina eolica se convierte asf en una parte mas integrada de la turbina eolica por que las senales desde los modulos de sensor auxiliares pueden transferirse a traves de la red existente dentro de la turbina eolica a un controlador del sistema de adquisicion de datos conectado a la red existente.
Dado que puede proporcionarse una pluralidad de puntos de conexion, la red de sensores es escalable con relacion al numero y tipos de modulos de sensor auxiliares que pueden conectarse en los puntos de conexion.
Mas aun, debido al tiempo reducido para la implementacion del sistema de adquisicion de datos con modulos de sensor auxiliares de acuerdo con la invencion, las mediciones que normalmente no se realizanan debido a unas instalaciones caras y que llevan tiempo pueden convertirse en factibles, proporcionando informacion adicional sobre la turbina eolica.
Debena observarse que la expresion “supervision del estado” pretende indicar la medicion de datos relativos a la operacion de la turbina eolica y por medio de modulos de sensor instalados dentro de la turbina eolica; dichos datos pueden ser por ejemplo datos sobre la salida electrica de la turbina eolica, tal como la potencia activa y/o reactiva y/o la frecuencia, datos sobre el entorno, tales como la temperatura, direccion del viento, velocidad del viento.
Los medios de transferencia de datos pueden ser una red troncal dispuesta para la interconexion de los modulos de sensor de la turbina eolica y uno o mas procesadores para la recogida de los datos desde los modulos de sensor y si es relevante proporcionar acceso local o remoto a los datos recogidos. La red troncal puede ser, por ejemplo, una red CAN para comunicacion y control internos dentro de la turbina eolica.
De acuerdo con una realizacion, los puntos de conexion auxiliar son interfaces de hardware para los modulos de adquisicion de datos DAQ. Dichos modulos DAQ pueden comprender cualquier sensor, transductor o dispositivo de medicion apropiado, por ejemplo un microfono para la deteccion del nivel de ruido, extensometros y un codificador giratorio para la medicion de un acoplamiento de la caja de engranajes, transductor de presion en el buje para el registro de cargas de paso extremas, sensores de distancia laser para el registro del movimiento entre la caja de engranajes y el tirante de engranajes.
De acuerdo con otra realizacion, los medios de transferencia de datos de la red de sensores se dimensionan preferentemente para facilitar la transferencia de datos desde los modulos de sensor estandar asf como desde los modulos de sensor adicionales conectados a los puntos de conexion auxiliar. De ese modo, los medios de transferencia de datos preferentemente se dimensionan en exceso o sobredimensionan de modo que sean capaces de transmitir datos de medicion que emanen de los modulos de sensor estandar comprendidos en el montaje estandar de modulos de sensor de la turbina eolica asf como datos de medicion desde modulos de sensor adicionales conectados a los puntos de conexion auxiliar.
De acuerdo con otra realizacion mas, la red de sensores comprende ademas un punto de conexion del servidor de adquisicion de datos y los medios de transferencia de datos se disponen para la transferencia de la salida de sensores desde dicho(s) modulo(s) de sensor adicional(es) conectado(s) al (a los) punto(s) de conexion auxiliar a un servidor de adquisicion de datos conectado al punto de conexion del servidor de adquisicion de datos. El servidor de adquisicion de datos puede ser un controlador del sistema DAQ para configuracion y/o calibracion del sistema DAQ y para almacenamiento de los datos procedentes de los modulos de sensor auxiliares recibidos a traves de los
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medios de transferencia de datos de la red de sensores. El punto de conexion del servidor de adquisicion de datos puede localizarse en la torre de la turbina eolica, preferentemente en o cerca de la parte inferior de la misma.
De acuerdo con otra realizacion mas, la red de sensores comprende adicionalmente un servidor de adquisicion de datos conectado a dicho punto de conexion del servidor de adquisicion de datos, en donde el servidor de adquisicion de datos se dispone para configurar el montaje de dichos uno o mas modulos de sensor adicionales conectados a la red de sensores a traves de los puntos de conexion auxiliar y/o dispuestos para el registro de los datos de salida desde dichos uno o mas modulos de sensor adicionales. La configuracion del montaje de los uno o mas modulos de sensor adicionales puede comprender la calibracion de los uno o mas modulos de sensor adicionales. Preferentemente, el servidor de adquisicion de datos es accesible local y remotamente. La accesibilidad local del servidor de adquisicion de datos se refiere a la accesibilidad del servidor y su operacion por una persona en o dentro de la turbina eolica, mientras que la accesibilidad remota al servidor de adquisicion de datos se refiere al acceso al mismo desde un ordenador o procesador colocado a distancia desde la turbina eolica, por ejemplo a traves de Internet.
En una realizacion adicional, los uno o mas puntos de conexion auxiliar comprenden un modulo de conexion estandar con una configuracion estandar y un modulo convertidor para la recepcion de una senal desde un modulo de sensor auxiliar conectado al modulo convertidor y para la produccion de una senal de sensor acondicionada para el modulo de conexion estandar. Por ello, el modulo convertidor puede disponerse para la recepcion de la senal de entrada desde cualquiera de entre una pluralidad de diferentes tipos de sensores auxiliares, para el acondicionamiento de la senal de entrada desde los modulos de sensor auxiliares en una senal compatible con el modulo de conexion estandar.
Como un ejemplo, se mencionan los siguientes modulos de sensor como modulos de sensor que pueden realizarse mediante el uso de modulos convertidores:
• Extensometro
• Sensor de corriente
• Sensor de tension
• Sensor de temperatura
• Sensor digital
Alternativa o adicionalmente, cada punto de conexion auxiliar de dichos uno o mas puntos de conexion auxiliar es de un tipo espedfico dispuesto para conectarse a un tipo espedfico de sensor y por ello dispuesto para recibir senales de entradas de sensores de un tipo espedfico. Por ello, los uno o mas puntos de conexion auxiliar comprenden tipos diferentes de puntos de conexion para facilitar diferentes tipos de senales de entrada desde diferentes tipos de modulos de sensor auxiliares. En este caso, los tipos de puntos de conexion auxiliar deben elegirse de modo que sean compatibles con los modulos de sensor auxiliares apropiados o relevantes, en donde los modulos de sensor auxiliares en cuestion pueden conectarse directamente al punto de conexion relevante del tipo apropiado sin el uso de un modulo convertidor intermedio.
Preferentemente, los medios de transferencia de datos son una red troncal de transferencia de datos cableada o inalambrica de la turbina eolica dispuesta para transferir datos desde el buje y/o la gondola de la turbina eolica a un procesador en la torre de la turbina eolica.
De acuerdo con una realizacion adicional, los puntos de conexion auxiliar se localizan en una o mas de las siguientes localizaciones: el buje, la gondola, la torre de la turbina eolica. Debena observarse que puede proporcionarse una pluralidad de puntos de conexion auxiliar, por ejemplo del orden de decenas de puntos de conexion, incluso 100 o mas puntos de conexion.
Los puntos de conexion en la gondola pueden ser puntos de conexion para modulos de sensor auxiliares para la medicion de temperatura, presion, flujo, tension, corriente, carga y posicion. Los puntos de conexion en el buje pueden ser puntos de conexion para modulos de sensor auxiliares sobre alas, sistemas de control de paso, caja de engranajes y cajas de control, es decir modulos de sensor para la medicion de temperatura, presion, flujo, tension, corriente, carga y posicion. Los puntos de conexion de la torre pueden ser puntos de conexion para modulos de sensor auxiliares para la medicion de la flexion, alargamiento y/o tensiones, es decir de extensometros.
De acuerdo con otro aspecto, la invencion se refiere a un metodo para la obtencion de datos de medicion a partir de parametros no estandar de o en una turbina eolica, en la que la turbina eolica comprende una red de sensores para supervision del estado de una turbina eolica, comprendiendo la red de sensores uno o mas modulos de sensor estandar, comprendiendo cada modulo de sensor estandar un sensor para la medicion de un parametro de la turbina eolica o su entorno; un procesador para la recepcion de entradas desde dichos uno o mas modulos de sensor estandar; medios de transferencia de datos para la transferencia de las salidas de sensores desde dichos uno o mas modulos de sensor estandar a dicho procesador, en el que el metodo comprende las etapas de: montaje de un modulo de sensor adicional dentro de la turbina eolica o en relacion con la turbina eolica para medir el parametro no estandar de o en la turbina eolica; y la conexion del modulo de sensor adicional a un punto de conexion auxiliar de
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los medios de transferencia de datos, estando dispuesto dicho punto de conexion auxiliar para la conexion de los uno o mas modulos de sensor adicionales como anadido de los modulos de sensor estandar en un montaje estandar de la red de sensores de turbina eolica.
El metodo proporciona ventajas que corresponden a las ventajas del primer aspecto de la invencion. Por ello, no se describiran con detalle adicional en este caso.
De acuerdo con una realizacion del metodo, este comprende adicionalmente las etapas de proporcionar transferencia de datos entre los uno o mas modulos de sensor adicionales y un servidor de adquisicion de datos a traves de los medios de transferencia de datos, y calibrar los uno o mas modulos de sensor adicionales desde el servidor de adquisicion de datos.
De acuerdo con un tercer aspecto, la invencion se refiere a un producto de programa informatico que esta adaptado para permitir a un sistema informatico, que comprende al menos un ordenador que tiene medios de almacenamiento de datos asociados con el, realizar el metodo de acuerdo con la invencion.
El primer, segundo y tercer aspecto de la presente invencion pueden combinarse cada uno con cualquiera de los otros aspectos. Estos y otros aspectos de la invencion seran evidentes a partir de y esclarecidos con referencia a las realizaciones descritas en el presente documento a continuacion.
Breve descripcion de las figuras
Se explicara ahora la presente invencion, solamente a modo de ejemplo, con referencia a las figuras adjuntas, en las que
la figura 1 es un dibujo esquematico de una turbina eolica;
la figura 2 es una seccion transversal de un ejemplo de turbina eolica que comprende la red de sensores de acuerdo con la invencion; y
la figura 3 es un diagrama de flujo de un metodo de acuerdo con la invencion.
Se indican numeros de referencia iguales para indicar elementos iguales a lo largo de los dibujos.
Descripcion detallada de una realizacion
La figura 1 muestra un generador de turbina eolica 10. El generador de turbina eolica 10 incluye una torre 1 que tiene un numero de secciones de torre (no mostradas en la figura 1), una gondola 2 colocada en la parte superior de la torre 1 y un rotor que se extiende desde la gondola 2. La torre 1 se erige sobre una cimentacion 5 construida en el terreno. El rotor es giratorio con respecto a la gondola 2, e incluye un buje 3 y una o mas palas 4. El rotor se dispone para ponerse en giro con respecto a la gondola 2 por el viento incidente sobre las palas 4. La energfa mecanica del giro del rotor se convierte en energfa electrica por un generador 7 (vease la figura 2) en la gondola 2. La energfa electrica se convierte posteriormente en una potencia electrica de frecuencia fija a ser suministrada a la red electrica. El generador de turbina eolica 10 puede formar parte tambien de una planta de generacion eolica que comprende una pluralidad de generadores de turbina eolica 10. Aunque el generador de turbina eolica 10 mostrado en la figura 1 se muestra teniendo dos palas 4, debena observarse que un generador de turbina eolica puede tener un numero diferente de palas; un numero tfpico de palas es tres, pero es comun hallar turbinas eolicas que tienen de una a cuatro palas. El generador de turbina eolica 10 mostrado en la figura 1 es una turbina eolica de eje horizontal (HAWT) dado que el rotor gira alrededor de un eje sustancialmente horizontal. Debena tomarse nota de que el rotor puede girar alrededor de un eje vertical. Dicho generador de turbina eolica que tiene su rotor giratorio alrededor del eje vertical es conocido como una turbina eolica de eje vertical (VAWT). Las realizaciones descritas de aqrn en adelante no estan limitadas a HAWT que tengan dos palas. Estas pueden implementarse tanto en HAWT como en VAWT, y con generadores de turbina eolica que tengan cualquier numero apropiado de palas 4 en el rotor.
La figura 2 es una seccion transversal de un ejemplo de generador de turbina eolica 11 que comprende una red de sensores (8, 9a-9g, 15, 20). Debena tomarse nota de que los componentes del generador de turbina eolica 11 se han distorsionado en la figura 2 por razones de claridad; por ello, los elementos de la figura 2 no estan a escala comparativamente entre ellos. Mas aun, las palas 4 de la turbina eolica 10 se muestran como truncadas.
La torre 1, gondola 2, buje 3, palas 4 y cimentacion 5 del generador de turbina eolica 11 ya se han explicado en conexion con la figura 1 y por lo tanto no se describiran con detalle adicional en conexion con la figura 2.
Solo se muestran en la seccion transversal de la figura 2 los componentes relevantes dentro del generador de turbina eolica 11. La figura 2 divulga que el buje 3 se conecta a un eje a1 que a su vez se conecta a un engranaje 6. El engranaje 6 esta a su vez en conexion con el generador 7 del generador de turbina eolica 11.
El rotor se dispone para llevarse a giro con respecto a la gondola 2 por el viento incidente sobre las palas 4. El generador 7 se dispone para convertir la energfa mecanica del giro del rotor en energfa electrica. No se muestran en
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la figura 2 los cables de potencia para la salida de la energfa electrica desde el generador 7. La gondola 2 comprende ademas otros componentes, tales como un convertidor de potencia (no mostrado en la figura 2); sin embargo, estos otros componentes no se muestran en la figura 2 ni se describen con mas detalle dado que no son relevantes para la descripcion del presente ejemplo del generador de turbina eolica 11.
La red de sensores comprende un controlador 8 colocado en la gondola 2 conectado a traves de lmeas de comunicacion 15 con los modulos de sensor 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g. Cada modulo de sensor 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g se conecta a o comprende un sensor de medicion (no mostrado en la figura 2) para la deteccion de un parametro de la turbina eolica. Las lmeas de comunicacion 15 se muestran como lmeas discontinuas en la figura 2. En la figura 2, el modulo de sensor 9a se coloca en el buje 3; el modulo de sensor 9b se coloca dentro de la gondola 2 en conexion con el arbol a1 desde el buje 3 al engranaje 6; el modulo de sensor 9c se coloca dentro de la gondola 2 en conexion con el arbol a2 desde el engranaje 6 al generador 7; el modulo de sensor 9d se coloca dentro de la gondola 2 en conexion con el mecanismo de guinada entre la gondola y la torre 1; el modulo de sensor 9e se coloca dentro de la gondola 2 en conexion con el generador 7; y los modulos de sensor 9f y 9g se colocan dentro de la torre 1. Los modulos de sensor 9a-9g se indican para ser ejemplos de modulos de sensor usados dentro de la turbina eolica para supervisar el estado de los componentes de la turbina eolica durante su operacion normal. Incluso aunque solo se han mostrado unos pocos modulos de sensor 9a-9g en la figura 2, debena tomarse nota de que puede incorporarse cualquier numero apropiado de modulos de sensor dentro de la red de sensores de una turbina eolica, por ejemplo en la cantidad de decenas o muchas decenas de modulos de sensor.
La turbina eolica 11 comprende ademas un controlador 12 colocado en la parte inferior de la torre 1; el controlador 12 se conecta al controlador 8 a traves de las lmeas de comunicacion 15. Tfpicamente el controlador 12 en la torre es accesible localmente, por ejemplo por los tecnicos de servicio que entran en la turbina eolica 11, y/o remotamente, por ejemplo mediante un sistema de supervision en un servidor situado remotamente que accede al controlador a traves de lmeas de comunicacion externas, tales como una conexion de Internet, conexion por telefono movil y/o conexion por satelite (no mostrado en la figura 2).
La red de sensores de la invencion comprende ademas un numero de puntos de conexion auxiliar 20, estando dispuesto cada punto de conexion auxiliar 20 para la conexion de un modulo de sensor adicional, en donde cada uno de dichos modulos de sensor adicionales esta como anadido de los modulos de sensor estandar 9a-9g en un montaje estandar de la red de sensores de turbina eolica. Cada punto de conexion auxiliar 20 puede ser de un tipo espedfico dispuesto para conectarse a un tipo espedfico de modulo de sensor y por ello dispuesto para recibir senales de entrada de sensores de un tipo espedfico. Por ello, pueden facilitarse diferentes tipos de senales de entrada desde diferentes tipos de modulos de sensor auxiliares.
Naturalmente, los tipos de puntos de conexion auxiliar deberan elegirse de modo que sean compatibles con los modulos de sensor auxiliares apropiados o relevantes, en donde los modulos de sensor auxiliares en cuestion pueden conectarse directamente al punto de conexion relevante del tipo apropiado sin el uso de un modulo convertidor intermedio. Un modulo de sensor auxiliar comprende un sensor o medio de medicion apropiado, tal como un transductor, dispuesto para detectar un parametro en una forma e informar de el de otro modo en la forma de una senal de salida analogica o digital.
Alternativa o adicionalmente, uno o mas de los puntos de conexion auxiliar 20 puede comprender un modulo de conexion estandar con una configuracion estandar y un modulo convertidor (no mostrado en las figuras) para la recepcion de la senal desde un modulo de sensor auxiliar conectado al modulo convertidor y para la produccion de una senal de sensor acondicionada para el modulo de conexion estandar. Por ello, los puntos de conexion auxiliar 20 que comprenden dicho modulo convertidor pueden conectarse a, y recibir una senal de entrada desde, una variedad de modulos de sensor.
La red de sensores comprende ademas un punto de conexion 21 dispuesto para la conexion a un servidor de adquisicion de datos. En la figura 2, se muestra un servidor de adquisicion de datos 13 conectado al punto de conexion 21. El servidor de adquisicion de datos 13 puede disponerse para la recepcion de senales desde sensores auxiliares conectados a los puntos de conexion 20. El servidor de adquisicion de datos 13 puede disponerse ademas para el almacenamiento de las senales recibidas desde los sensores auxiliares y/o su envrn a un servidor remoto (no mostrado en la figura 2). Mas aun, el servidor de adquisicion de datos 13 puede disponerse para configurar y calibrar modulos de sensor adicionales conectados a los puntos de conexion auxiliar 20.
Unos pocos ejemplos de modulos de sensor auxiliares pueden ser:
• Sensores para deteccion de la posicion de un acoplamiento de la caja de engranajes;
• Sensores para deteccion de las cargas de paso de palas;
• Sensores para el registro del movimiento del tirante de engranajes;
• Sensores para la deteccion del nivel de ruido.
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Acoplamiento de la caja de engranajes:
• Los modulos de sensor auxiliares pueden incluir tres galgas del tren y un codificador giratorio sobre el buje. Las senales pueden transferirse de modo inalambrico al controlador 8 en la gondola y posteriormente enviarse al servidor de DAQ 13 o al controlador 12 en la parte inferior de la torre a traves de un cable de fibra optica o una conexion cableada 15. Las senales desde los modulos de sensor auxiliares pueden mezclarse posteriormente con los datos de la turbina.
Cargas de paso de palas
• Los modulos de sensor auxiliares pueden incluir seis transductores de presion. Los medios de transferencia de datos pueden ser de nuevo medios de comunicacion inalambricos 15 para la transferencia de las senales al controlador 8 en el buje 2 y cable de fibra optica 15 para la transferencia de las senales a un servidor DAQ 13 o controlador 12 en la parte inferior de la torre 1. Las senales desde los modulos de sensor auxiliares pueden mezclarse posteriormente con los datos de la turbina asf como con las senales desde un mastil meteorologico.
Movimiento de la caja de engranajes
• Los modulos de sensor auxiliares pueden incluir seis sensores de distancia laser para registrar el movimiento de la caja de engranajes. Los medios de transferencia de datos pueden ser de nuevo medios de comunicacion inalambrica 15 para la transferencia de senales al controlador 8 en el buje 2 y cable de fibra optica 15 para la transferencia de las senales a un servidor DAQ 13 o controlador 12 en la parte inferior de la torre 1. Las senales desde los modulos de sensor auxiliares pueden mezclarse posteriormente asimismo con los datos de la turbina.
Brevemente, la invencion proporciona asf un sistema de adquisicion de datos de turbina embebido que aprovecha la red troncal de la turbina existente para el transporte de datos. Los puntos de acceso o puntos de conexion estan disponibles en el buje, la gondola y la parte inferior de la turbina eolica. El sistema es modular y por ello escalable con relacion al numero y tipos de canales o puntos de conexion. El servidor de adquisicion de datos 13 o controlador del sistema de adquisicion de datos (DAQ) se integra por medio del punto de conexion 21. El controlador del sistema DAQ 13 se dispone para la configuracion y/o calibracion del sistema de modulos de sensor adicionales conectados a los puntos de conexion 20 asf como el registro de los datos desde los modulos de sensor adicionales. El controlador del sistema DAQ 13 es accesible tanto localmente, es decir, en el emplazamiento de la turbina eolica, como remotamente a traves de cualquier sistema apropiado para el acceso a la turbina eolica, es decir, un sistema SCADA y/o a traves del controlador 8.
Tfpicamente, los modulos de sensor adicionales son modulos de sensor intermedios o provisionales en el sentido de que solo permaneceran conectados a los puntos de conexion de la red de la turbina eolica durante un corto periodo de tiempo en comparacion con la vida util de la turbina eolica, por ejemplo durante un periodo de la magnitud de dfas o semanas.
La figura 3 es un diagrama de flujo del metodo 100 de acuerdo con la invencion. El metodo se ha de realizar en una turbina eolica que comprende una red de sensores para la supervision del estado de una turbina eolica, comprendiendo la red de sensores uno o mas modulos de sensor estandar, comprendiendo cada modulo de sensor estandar un sensor para la medicion de un parametro de la turbina eolica o su entorno; un procesador para la recepcion de entradas desde dichos uno o mas modulos de sensor estandar; y medios de transferencia de datos para la transferencia de las salidas de los sensores desde dichos uno o mas modulos de sensor estandar a dicho procesador. El metodo comienza en la etapa 101 y continua a la etapa 102, en la que se monta un modulo de sensor adicional dentro de la turbina eolica o en relacion con la turbina eolica para medir los parametros no estandar de o en la turbina eolica. Dichos parametros no estandar pueden ser, por ejemplo, un nivel de ruido dentro de la gondola, el desgaste de un mecanismo de guinada, u otro.
En la etapa posterior 103, el modulo de sensor adicional se conecta a un punto de conexion auxiliar de los medios de transferencia de datos, donde el punto de conexion auxiliar se dispone para la conexion de uno o mas modulos de sensor adicionales en adicion a los modulos de sensor estandar en un montaje estandar de la red de sensores de turbina eolica.
El metodo 101 acaba en la etapa 104. Alternativamente, el metodo puede comprender opcionalmente las etapas de proporcionar una transferencia de datos entre los uno o mas modulos de sensor adicionales y un servidor de adquisicion de datos a traves de los medios de transferencia de datos; y la configuracion y/o calibracion de los uno o mas modulos de sensor adicionales desde el servidor de adquisicion de datos (no mostrado en la figura 3). El servidor de adquisicion de datos puede disponerse ademas para recibir y almacenar cualquier dato de medicion desde los modulos de sensor adicionales conectados a los puntos de conexion auxiliar. El servidor de adquisicion de datos es ventajosamente accesible localmente asf como remotamente.
Los elementos y componentes de una realizacion de la invencion pueden implementarse ffsica, y logicamente en cualquier forma adecuada. Realmente, la funcionalidad puede implementarse como una unidad simple, en una
pluralidad de unidades o como parte de otras unidades funcionales. Como tal, la invencion puede implementarse en una unica unidad, o puede distribuirse ffsica y funcionalmente entre diferentes unidades y procesadores.
Aunque la presente invencion se ha descrito en conexion con realizaciones espedficas, no se pretende que se limite 5 a la forma espedfica expuesta en el presente documento. Por el contrario, el alcance de la presente invencion se limita solamente por las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, el termino “comprendiendo” no excluye la presencia de otros elementos o etapas. Adicionalmente, aunque pueden incluirse caractensticas individuales en diferentes reivindicaciones, estas pueden posiblemente combinarse ventajosamente, y la inclusion en diferentes reivindicaciones no implica que no sea factible y/o ventajosa una combinacion de caractensticas. Ademas, las 10 referencias singulares no excluyen una pluralidad. Por ello, las referencias a “un”, “una”, “primer”, “segundo” etc., no excluyen una pluralidad. Adicionalmente, las senales de referencia en las reivindicaciones no debenan interpretarse como limitadoras del alcance.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una red de sensores para supervision del estado de una turbina eolica (11), comprendiendo la red de sensores:
    - uno o mas modulos de sensor estandar (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g), comprendiendo cada modulo de sensor estandar un sensor para la medicion de un parametro relativo a la operacion normal de la turbina eolica o su entorno a intervalos regulares o de modo continuado,
    - un procesador (8) para la recepcion de entradas desde dichos uno o mas modulos de sensor estandar,
    - medios de transferencia de datos (15) para la transferencia de las salidas de los sensores desde dichos uno o mas modulos de sensor estandar (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g) a dicho procesador,
    caracterizada por que los medios de transferencia de datos (15) comprenden uno o mas puntos de conexion auxiliar (20, 21) que estan libres durante la operacion normal de la turbina eolica para la conexion de uno o mas modulos de sensor adicionales configurados para medir un parametro no estandar, estando dichos uno o mas modulos de sensor adicionales como anadido de los modulos de sensor estandar (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g) en un montaje estandar de la red de sensores de turbina eolica.
  2. 2. Una red de sensores de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que dichos puntos de conexion auxiliar (20, 21) son interfaces de hardware para los modulos de adquisicion de datos DAQ.
  3. 3. Una red de sensores de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en la que los medios de transferencia de datos (15) de la red de sensores se dimensionan de modo que faciliten la transferencia de datos desde los modulos de sensor estandar (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g) asf como desde los modulos de sensor adicionales conectados a los puntos de conexion auxiliar (20, 21).
  4. 4. Una red de sensores de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la red de sensores comprende ademas un punto de conexion (21) del servidor de adquisicion de datos y en la que los medios de transferencia de datos (15) se disponen para la transferencia de la salida de sensores desde dicho(s) modulo(s) de sensor adicional(es) conectado(s) al (a los) punto(s) de conexion auxiliar(es) (20) para un servidor de adquisicion de datos (13) conectado al punto de conexion (21) del servidor de adquisicion de datos.
  5. 5. Una red de sensores de acuerdo con la reivindicacion 4, comprendiendo adicionalmente la red de sensores un servidor de adquisicion de datos (13) conectado a dicho punto de conexion del servidor de adquisicion de datos, en la que el servidor de adquisicion de datos (13) se dispone para configurar el montaje de dichos uno o mas modulos de sensor adicionales conectados a la red de sensores a traves de los puntos de conexion auxiliar (20) y/o dispuestos para el registro de los datos de salida desde dichos uno o mas modulos de sensor adicionales.
  6. 6. Una red de sensores de la reivindicacion 5, en la que el servidor de adquisicion de datos (13) es accesible local y remotamente.
  7. 7. Una red de sensores de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que dichos uno o mas puntos de conexion auxiliar (20, 21) comprenden un modulo de conexion estandar con una configuracion estandar y un modulo convertidor para la recepcion de una senal desde un modulo de sensor auxiliar conectado al modulo convertidor y para la produccion de una senal de sensor acondicionada para el modulo de conexion estandar.
  8. 8. Una red de sensores de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que cada uno de los puntos de conexion auxiliar (20, 21) de dichos uno o mas puntos de conexion auxiliar (20, 21) es de un tipo espedfico dispuesto para conectarse a un tipo espedfico de sensor y por ello dispuesto para recibir senales de entradas de sensores de un tipo espedfico.
  9. 9. Una red de sensores de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que los medios de transferencia de datos (15) son una red troncal de transferencia de datos cableada o inalambrica de la turbina eolica (11) dispuesta para transferir datos desde el buje (3) y/o la gondola (2) de la turbina eolica (11) a un procesador en la torre (1) de la turbina eolica (11).
  10. 10. Una red de sensores de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que dichos uno o mas puntos de conexion auxiliar (20, 21) se localizan en una o mas de las siguientes localizaciones: el buje (3), la gondola (2) y la torre (1) de la turbina eolica (11).
  11. 11. Un metodo (100) para la obtencion de datos de medicion a partir de parametros no estandar de o en una turbina eolica, donde la turbina eolica comprende una red de sensores para supervision del estado de una turbina eolica, comprendiendo la red de sensores:
    - uno o mas modulos de sensor estandar, comprendiendo cada modulo de sensor estandar un sensor para la medicion de un parametro relacionado con la operacion normal de la turbina eolica o su entorno a intervalos regulares o de modo continuado,
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    - un procesador para la recepcion de entradas desde dichos uno o mas modulos de sensor estandar,
    - medios de transferencia de datos para la transferencia de las salidas de sensores desde dichos uno o mas modulos de sensor estandar a dicho procesador,
    caracterizado por que el metodo comprende las siguientes etapas:
    - montar (102) un modulo de sensor adicional dentro de la turbina eolica o en relacion con la turbina eolica para medir el parametro no estandar de o en la turbina eolica; y
    - conectar (103) el modulo de sensor adicional configurado para medir un parametro no estandar a un punto de conexion auxiliar de los medios de transferencia de datos, estando libre dicho punto de conexion auxiliar durante la operacion normal de la turbina eolica y estando dispuesto para la conexion de uno o mas modulos de sensor adicionales como anadido de los modulos de sensor estandar en un montaje estandar de la red de sensores de turbina eolica.
  12. 12. Un metodo (100) de acuerdo con la reivindicacion 11, que comprende adicionalmente las etapas de:
    - proporcionar transferencia de datos entre los uno o mas modulos de sensor adicionales y un servidor de adquisicion de datos a traves de los medios de transferencia de datos, y
    - configurar y/o calibrar los uno o mas modulos de sensor adicionales desde el servidor de adquisicion de datos.
  13. 13. Un metodo (100) de acuerdo con la reivindicacion 11 o 12, en el que el servidor de adquisicion de datos se situa dentro de la turbina eolica, preferentemente en la parte inferior de la torre de la turbina eolica, o remotamente respecto a la turbina eolica.
  14. 14. Un producto de programa informatico que esta adaptado para permitir a un sistema informatico, que comprende al menos un ordenador que tiene medios de almacenamiento de datos asociados con el para realizar el metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13.
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