ES2632214T3

ES2632214T3 - Disposición de sensor de carga para palas de turbina eólica

Info

Publication number: ES2632214T3
Application number: ES10174153.6T
Authority: ES
Inventors: Aloys Wobben
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2017-09-11
Anticipated expiration: 2023-12-17
Also published as: AU2003299315B2; EP1583906A1; DK2284393T3; ES2542844T3; EP2284393A3; US20090297346A1; PT1583906E; KR100921432B1; CY1116470T1; ES2632214T8; WO2004055366A1; CN100434693C; JP4738454B2; US7594797B2; EP1583906B1; AR042523A1; DE10259680A1; US20060133933A1; ZA200504255B; CA2507832C

Abstract

Pala de rotor de una instalación de energía eólica con una conexión de pala de rotor para la conexión a un buje del rotor de una instalación de energía eólica y con una punta de pala que se sitúa en el extremo opuesto de la pala de rotor, caracterizada porque a lo largo de la longitud de la pala de rotor (10) está tendido un conductor eléctrico (20, 21, 22, 23, 24, 26, 28), comenzando el conductor eléctrico (20, 21, 22, 23, 24, 26, 28) en la conexión de pala de rotor, discurriendo en la dirección longitudinal de la pala de rotor y de vuelta a la conexión de pala de rotor, y porque está previsto un detector (16) que detecta la resistencia eléctrica del conductor eléctrico (20, 21, 22, 23, 24, 26) y porque el detector está conectado con una unidad de evaluación que valora la resistencia eléctrica.

Description

DESCRIPCION

Disposicion de sensor de carga para palas de turbina eolica.

5 La presente invencion se refiere a una pala de rotor de una instalacion de energfa eolica con una conexion de pala de rotor para la conexion a un buje del rotor de una instalacion de energfa eolica y con una punta de pala que se situa en el extremo opuesto de la pala de rotor. En general se conocen palas de rotor semejantes desde hace tiempo y se utilizan en casi todas las instalaciones de energfa eolica de eje horizontal.

10 Ademas, la invencion se refiere a una instalacion de energfa eolica con palas de rotor semejantes.

Por ello el objetivo de la presente invencion es especificar una pala de rotor en la que se pueda detectar una flexion con medios sencillos.

15 Este objetivo se consigue en una pala de rotor del tipo mencionado al inicio porque a lo largo de la longitud de la pala de rotor esta tendido al menos un conductor electrico, comenzando el conductor electrico en la conexion de pala de rotor, discurriendo en la direccion longitudinal de pala y de vuelta a la conexion de pala de rotor, y porque esta previsto un detector que detecta una resistencia electrica y porque el detector esta conectado con una unidad de evaluacion que valora la resistencia electrica del conductor.

20

En este caso la invencion se basa en el conocimiento de que una flexion de la pala de rotor siempre conduce a la extension de la estructura portante y de que una extension semejante, transferida a un conductor electrico, conduce a una modificacion de la resistencia electrica del conductor.

25 Dado que esta modificacion de la resistencia es proporcional a la extension del conductor, la modificacion de la resistencia es proporcional a la flexion de la pala de rotor. En el caso mas sencillo se puede predeterminar un valor lfmite para una modificacion de la resistencia, cuyo sobrepaso indica simultaneamente una flexion de la pala de rotor que deteriora la estructura. El reconocimiento de esta situacion permite por ello un cambio a tiempo o un examen de la pala de rotor para determinar si la pala de rotor se debe sustituir o no.

30

En una forma de realizacion preferida de la invencion, a partir de la solicitacion de la pala de rotor se puede concluir sobre la solicitacion de la instalacion de energfa eolica y la instalacion de energfa se puede desconectar al sobrepasarse un valor lfmite predeterminado. De este modo se evitan de forma fiable solicitaciones posteriores y tambien mas intensas.

35

Para poder compensar una modificacion de la resistencia del cable electrico dependiente de la temperatura y/o proporcionar varios resultados de medicion, esta prevista una multiplicidad de conductores electricos. Estos conductores discurren en la direccion longitudinal de la pala de rotor y estan conectados con un detector. En este caso varios conductores pueden estar conectados con un detector o cada conductor con un detector propio. El 40 conductor previsto para la compensacion de la temperatura se dispone de manera que no esta sometido al esfuerzo de flexion y por ello solo experimenta una modificacion de la resistencia dependiente de la temperatura. De este modo se conoce la modificacion de la resistencia condicionada por la temperatura y se puede tener en cuenta correspondientemente.

45 Una multiplicidad de conductores tambien permite un uso redundante. En el caso de una avena de un conductor, la modificacion de la resistencia todavfa se puede registrar de forma segura mediante los conductores redundantes. De este modo se suprime la necesidad de una reparacion costosa debido al fallo de un conductor.

Ademas, la realizacion redundante de los conductores tambien permite una determinacion comparativa de la 50 modificacion de la resistencia. Por consiguiente los conductores se pueden supervisar respectivamente entre sf mediante una comparacion de la modificacion de la resistencia detectada.

Al menos uno de los conductores electricos se extiende de forma especialmente preferida una medida predeterminada en la direccion longitudinal de la pala de rotor, pero siendo la medida mas corta que la longitud de la 55 pala de rotor. Este conductor no alcanza la punta de la pala de rotor, sino que termina en un punto predeterminado en la pala de rotor. Por consiguiente los conductores individuales se influyen diferentemente en funcion de la flexion de la pala de rotor y modifican su resistencia correspondientemente. Por ello a partir de los diferentes valores de la modificacion de la resistencia se puede concluir sobre el desarrollo exacto de la flexion.

En una forma de realizacion preferida de la invencion, los conductores configurados mas cortos que la longitud de la pala de rotor tambien pueden estar configurados como ramales de un conductor que se extiende sobre toda la longitud de la pala de rotor. Para ello se conectan galvanicamente en puntos predeterminados con el conductor que se extiende a lo largo de la longitud de la pala de rotor. De este modo se puede variar la resolucion en la deteccion 5 de la flexion de la pala de rotor conforme al numero y las distancias de los ramales.

Para evitar deformaciones indeseadas de los conductores electricos, estos estan conectados preferiblemente con la estructura portante de la pala de rotor y estan incluidos de forma especialmente preferida en la estructura portante de la pala de rotor. En este caso los conductores estan incluidos en particular de forma preferida en la estructura 10 portante que se debe elongar debido a la flexion de la pala de rotor. Los conductores conectados galvanicamente con conductores semejantes como ramales, los cuales aqu asumen la funcion de conductores de retorno, tambien se pueden tender libremente fuera de la estructura portante, por ejemplo, en forma de un cable.

En este caso es especialmente ventajoso prever en cada estructura portante en la direccion longitudinal de la pala 15 de rotor al menos un conductor electrico. Esta disposicion tambien permite la deteccion de la direccion de la flexion de la pala de rotor, dado que uno de los conductores electricos se somete a una elongacion y por consiguiente cambia su resistencia, a saber aumenta, mientras que al menos otro conductor no se elonga. Mejor dicho este conductor se expone en el caso de montaje apropiado a una solicitacion a compresion en lugar de una solicitacion a traccion y por consiguiente mas bien se recalca que alarga. Por consiguiente su valor de resistencia se modifica todo 20 lo mas en la direccion contraria. Se reduce entonces.

Los conductores electricos contienen segun la invencion de forma especialmente preferida al menos una fraccion de aluminio predeterminada o estan hechos de aluminio. De este modo en la zona de una deformacion elastica del conductor ya se produce una modificacion de la resistencia significativa, que es completamente reversible y por 25 consiguiente reproducible. Correspondiente la flexion de la pala de rotor se puede supervisar de forma permanente sin que despues de la flexion sea necesario un cambio de los conductores electrico o incluso de toda la pala de rotor. Naturalmente en principio cada conductor electrico es apropiado como sensor. Pero en este caso el conductor debena presentar una rugosidad superficial predeterminada para alcanzar una buena conexion mecanica con el material circundante.

30

Para no tener que cambiar toda la pala de rotor en el caso de un avena en la zona de los conductores electricos, por ejemplo, despues de una elongacion excesiva o por fallo del material, los conductores estan incluidos ventajosamente en una parte conectada con la estructura portante, pero separable. Con una forma de realizacion semejante de la invencion tambien se pueden reequipar las palas de rotor ya fabricadas.

35

A continuacion la invencion se explica mas en detalle mediante las figuras. En este caso muestra:

Fig. 1 una vista en planta de una pala de rotor cortada parcialmente de una primera forma de realizacion de la invencion;

40

Fig. 2 una vista en planta de una pala de rotor cortada parcialmente de una segunda forma de realizacion de la invencion;

Fig. 3 una vista en planta de una pala de rotor cortada parcialmente de una tercera forma de realizacion de la 45 invencion;

Fig. 4 una vista lateral simplificada de una pala de rotor flexionada de una primera manera;

Fig. 5 una vista lateral simplificada de una pala de rotor flexionada de una segunda manera;

50

Fig. 6 una representacion de seccion transversal simplificada de una pala de rotor;

Fig. 7 otra vista de seccion transversal simplificada de un pala de rotor;

55 Fig. 8 el desarrollo de la resistencia de un conductor usado segun la invencion;

Fig. 9 una realizacion de principio de una pala de rotor segun la invencion junto con los diagramas de medicion b) - e) en el caso de un desplazamiento de fase analogico;

Fig. 10 una representacion de principio de un dispositivo de medicion segun la invencion a) en una pala de rotor, as^ como los diagramas de medicion producidos por ello en el caso de un desplazamiento de fase digital (b) - d));

Fig. 11 una representacion de principio de una pala de rotor con una lmea de medicion;

5

Fig. 12 una representacion segun la fig. 11 con corriente o tension aplicada;

Fig. 13 una representacion de principio de una pala de rotor segun la invencion con una lmea de medicion con introduccion de un impulso de entrada y medicion de un impulso de salida, asf como un diagrama de tiempo 10 correspondiente para ello;

Fig. 14 un diagrama de conmutacion para un procedimiento de cronometro junto con el diagrama de tiempo; y

Fig. 15 circuito segun la fig. 14, no obstante, para una estructura optica con representacion del diagrama de tiempo 15 medido correspondiente.

En la figura 1 esta representada una pala de rotor 10 en una vista en planta. La pala de rotor 10 se corta parcialmente para la clarificacion de la estructura, de modo que se puede reconocer el desarrollo de dos conductores 20, 22.

20

La pala de rotor 10 esta montada gracias a la rafz de la pala de rotor 11 en el buje 12 de una instalacion de energfa eolica, que aqrn y en las figuras restantes solo esta indicada para la orientacion. En la pala de rotor discurren un primer conductor 20 y un segundo conductor 22 desde la rafz de la pala de rotor 11 en la direccion longitudinal de la pala de rotor hasta la punta de la pala de rotor 13 ida y retorno. Correspondientemente cada uno de los conductores 25 20, 22 comprende un conductor de ida 20a, 22a y un conductor de retorno 20b, 22b. Los dos conductores 20, 22 estan conectados con un detector 16 que determina la resistencia electrica de los dos conductores 20, 22.

En este caso el primer conductor 20 esta representado de forma rectilmea. De este modo se simboliza que este conductor esta conectado con la pala de rotor de manera que una elongacion de la estructura de la pala de rotor 30 tambien conduce a una elongacion de este conductor 20. El segundo conductor 22 esta representado tendido de forma no rectilmea en la zona de la punta de la pala de rotor 13. De este modo se indica que este conductor no esta conectado con la pala de rotor 10, de manera que se deforma con ella. Mejor dicho este segundo conductor 22 no se debe deformar precisamente. Correspondientemente su resistencia se modifica ante todo en funcion de la temperatura, de modo que se conoce la influencia de la temperatura sobre la modificacion de la resistencia y se 35 puede tener en cuenta en la deteccion de la modificacion de la resistencia del primer conductor electrico 20 y no conduce a resultados erroneos.

El detector 16 puede estar conectado con el control de la instalacion de energfa eolica, de modo que durante el funcionamiento de la instalacion de energfa eolica tambien se puede tener en cuenta la flexion de las palas de rotor. 40

La figura 2 muestra una estructura similar, segun se ha explicado ya en la figura 1. Sin embargo, aqrn estan representados cuatro conductores electricos 20, 22, 24, 26. Aqrn no esta representado un conductor para la compensacion de temperatura para una mayor claridad, pero naturalmente tambien puede estar previsto en esta forma de realizacion.

45

En esta figura los cuatro conductores electricos 20, 22, 24, 26 estan conectados con la pala de rotor 10, de manera que siguen la flexion de la pala de rotor 10. Pero dado que estos conductores se extienden a diferente distancia en la direccion longitudinal de la pala de rotor 10, a partir de la modificacion de la resistencia de los conductores individuales conociendo su longitud se puede concluir sobre la deformacion de la pala de rotor.

50

Si solo estuviera presente el primer conductor 20, que se extiende hasta la punta de la pala de rotor 13, a partir de la modificacion de la resistencia solo se podna concluir en sf sobre una flexion. Pero dado que el segundo conductor 22 no se extiende hasta la punta de la pala de rotor 13, a partir de una modificacion de la resistencia en el primer conductor 20 se puede deducir que aparece una flexion en la punta de la pala de rotor. Si en los conductores 22, 24, 55 26 restantes no aparecen modificaciones de la resistencia, con lo que aqrn y a continuacion solo se refiere a modificaciones de la resistencia dependientes de la elongacion, entonces esta flexion solo esta limitada de forma reconocible en la zona exterior de la pala de rotor 10 proxima a la punta de la pala de rotor.

Si aparecen modificaciones de la resistencia en los conductores 20, 22 y 24, mientras que la resistencia del

conductor 26 permanece invariable, esto permite la afirmacion de que la pala de rotor se flexiona aproximadamente en la mitad exterior en la direccion longitudinal.

En esta figura los conductores 20, 22, 24, 26 tambien estan conectados con el detector 16, que de nuevo puede 5 estar conectado con el dispositivo de control para el control de la instalacion de energfa eolica.

En la figura 3 esta representada una forma de realizacion alternativa de la invencion. En la pala de rotor 10 un conductor 20 discurre desde el detector 16 a lo largo de toda la longitud de la pala de rotor hasta la punta de la pala de rotor 13. Con este conductor 20 estan conectados los ramales 28 mediante una conexion galvanica 29. Mediante 10 la seleccion del numero y posicion de los ramales se puede predeterminar que zonas de la pala de rotor 10 y con que exactitud se deben supervisar. O expresado de otra forma, con que resolucion y en que zona de la pala de rotor 10 se debe detectar una flexion.

En particular en la forma de realizacion de la invencion representada en esta figura se clarifica que es ventajoso el 15 uso de un conector enchufable en la zona de la rafz de la pala de rotor 11 (no obstante, no representado aqrn), dado que los conductores 20, 28 ya se pueden conectar con el conector enchufable en la fabricacion de la pala de rotor 10 y examinar las conexiones. Durante el montaje de la pala de rotor en la obra se pueden usar entonces cables ya confeccionados para establecer la conexion con el detector. De esta manera se hace realidad un montaje sencillo y poco propenso a fallos

20

La figura 4 muestra de forma simplificada una vista lateral de una pala de rotor 10 flexionada. En esta figura tambien esta representada la zona de la rafz de la pala 11, el buje 12 indicado y el detector 16. En este caso la distancia de los conductores 20 a la superficie de la pala del rotor 10 no se debe entender en ningun caso a escala. Mejor dicho es valido que la deteccion de la flexion es tanto mas exacta cuanto mas cerca discurren los conductores 20 de la 25 superficie de la pala de rotor 10. Para la explicacion en esta figura se tienen que poder diferenciar naturalmente la superficie de la pala de rotor 10 y los conductores 20.

La pala de rotor 10 esta doblada hacia abajo en esta figura. Correspondientemente el lado de la pala de rotor 10 puesto en la direccion de doblado es el lado inferior y el lado opuesto es correspondientemente el lado superior.

30

De estas figuras se puede reconocer claramente que un conductor 20 esta previsto en el lado superior y un conductor 21 en el lado inferior de la pala de rotor 10. En el caso de la flexion representada de la pala de rotor, el conductor 20 se elonga en el lado superior de la pala de rotor y modifica significativamente su resistencia, de modo que esto se puede detectar de forma segura por el detector 16. El conductor 21 en el lado inferior de la pala de rotor

35 10 no se elonga durante esta flexion, sino que en todo caso se recalca. De este modo en este conductor no se

produce de forma segura un aumento de la resistencia. En consecuencia a partir de la modificacion de la resistencia en el conductor 20 en el lado superior de la pala de rotor 10 se puede concluir de forma fiable sobre la direccion de la flexion de la pala de rotor.

40 En la figura 5 esta representado un caso especial de la flexion de la pala de rotor 10, que no es extrano en absoluto en la practica. En este caso la pala de rotor se flexiona en su zona central en la direccion de la flecha A (hacia el lado inferior), pero en su zona exterior cerca de la punta de la pala de rotor 13 en la direccion de la flecha B, es decir hacia el lado superior de la pala de rotor. Un equipamiento de la pala de rotor 10 con los conductores 20, 21, que discurren ambos hasta la punta de la pala de rotor 13, tendna como resultado una elongacion para ambos 45 conductores.

Si no se tiene en cuenta una vez un caso de avena, de ello ya se puede derivar una flexion peligrosa de la pala de rotor 10 y se debe controlar correspondientemente la instalacion, por ejemplo desconectar. Sin embargo, de ello todavfa no se puede reconocer el desarrollo real de la flexion de la pala de rotor. Dado que estan previstos otros

50 conductores 22, 23, que no discurren hasta la punta de la pala de rotor 13, en el caso de la flexion representada el

conductor 22 tambien se elonga y por ello aumenta su resistencia correspondientemente. Correspondientemente a partir de la deteccion de las resistencias o modificaciones de las resistencias de los conductores 20, 21, 22, 23 mediante el detector 16 se puede concluir ahora sobre la flexion real de la pala de rotor 10. En este caso se destaca otra vez que los conductores 20, 21, 22, 23 discurren muy cerca unos junto a otros y en lo posible cerca de las 55 superficies correspondientes de la pala de rotor 10, de modo que la elongacion, reconocible supuestamente en esta figura, del segundo conductor 23 en el lado inferior de la pala de rotor no aparece en la realidad.

Alternativamente a esta forma de realizacion con varios conductores 20, 21,22, 23 de longitud diferente, que aqrn pueden estar configurados como bucle conductor, en el lado superior y/o en el lado inferior de la pala de rotor 10

tambien se puede usar naturalmente la forma de realizacion de la invencion representada en la figura 3. Por consiguiente tambien se producen naturalmente las ventajas allf descritas, en particular la posibilidad de predeterminar la exactitud de la deteccion de la flexion mediante la seleccion del numero y distancia de los ramales.

5 En las figuras 6 y 7 se muestra de forma simplificada una seccion transversal a traves de una pala de rotor segun la invencion. En la pala de rotor mostrada en la figura 6 estan representadas respectivamente las estructuras portantes 34, 36 que discurren en la direccion longitudinal. Estas estructuras portantes 34, 36 pueden ser, por ejemplo, correas de remo, es decir, estructuras portantes formadas por haces de fibras de vidrio y resina epoxi que se extienden esencialmente sobre toda la longitud de la pala de rotor.

10

En estas estructuras portantes 34, 36 estan embebidos los conductores electricos 20, 21, 22, 23. En este caso los conductores de ida y de retorno estan designados respectivamente con las letras a y b para clarificar que cada vez se trata de un conductor que discurre en ida y retorno desde la rafz de la pala de rotor en la direccion longitudinal de la pala de rotor.

15

El desarrollo se puede determinar muy exactamente mediante la incorporacion de los conductores 20, 21, 22, 23 en las estructuras portantes 34, 36. Por consiguiente tambien se garantiza un desarrollo lo mas proximo posible a la superficie correspondiente de la pala de rotor, de modo que se pueden sacar conclusiones de las modificaciones de la resistencia con seguridad suficiente.

20

La figura 7 muestra igualmente las estructuras portantes 34, 36. Sin embargo, los conductores 20, 21, 22, 23 no estan incorporados aqu en las mismas estructuras portantes 34, 36, sino en los soportes 38. Estos soportes 38 pueden presentar la misma estructura que las estructuras portantes 34, 36, de modo que la cooperacion entre los soportes 38 y los conductores 20, 21, 22, 23 se corresponde exactamente con la cooperacion de los conductores 25 con las estructuras portantes 34, 36.

Los soportes 38 pueden estar conectados en este caso con las estructuras portantes 34, 36 de forma fija pero separable. Si debido a defectos de materiales u otro dano es necesario el cambio de un conductor, entonces esto no conduce obligatoriamente a la perdida de la pala de rotor completa o su reparacion muy costosa, sino que el soporte 30 38 correspondiente se suelta de la estructura portante 34, 36 y se sustituye por uno nuevo.

Mediante esta forma de realizacion de la invencion, con seleccion apropiada de la conexion entre las estructuras portantes 34, 36 y los soportes 38 o tambien de la conexion entre la superficie de la pala de rotor 10 (naturalmente en el lado interior) y los soportes 38 se posibilita un reequipamiento de palas de rotor ya terminadas.

35

La figura 8 muestra el desarrollo determinado empmcamente de la resistencia electrica de un alambre en funcion de la tension de traccion. La zona izquierda 40 de la curva caractenstica discurre de forma rectilmea, la zona central 42 de la curva caractenstica asciende de forma significativa y en la zona derecha 44 la curva caractenstica discurre en primer lugar de nuevo de forma rectilmea, antes de que se produzca un aumento repentino de la resistencia con 40 disminucion de la resistencia subsiguiente y finalmente un aumento de la resistencia.

La zona derecha 44 de la curva caractenstica ha demostrado ser caractenstica para el desgarro del conductor electrico en el caso de tension de traccion demasiado elevada. Por el contrario la modificacion de la resistencia en la zona central 42 de la curva caractenstica discurre en una zona de deformacion elastica del conductor electrico. En la 45 tanda de medicion para la determinacion de esta curva caractenstica se ha determinado la zona de la deformacion elastica del conductor electrico en el caso de una elongacion en la direccion longitudinal por debajo de un porcentaje de la simple longitud del conductor y en el caso de aluminio en particular en el rango del 0,3 por ciento.

Una elongacion de un alambre de aluminio en la direccion longitudinal en el 0,3 por ciento es por lo tanto una 50 deformacion elastica que, no obstante, conduce a una modificacion de la resistencia significativa y detectable. Esto se ha determinado en las tandas de medicion con hasta 25 mQ.

Dado que la deformacion es elastica, el conductor electrico no se deteriora de este modo y la modificacion de la resistencia se puede reproducir de forma fiable. Correspondientemente la flexion de la pala de rotor se puede 55 reconocer de forma repetida con los mismos conductores electricos.

Las otras figuras 9 o 10 muestran una complecion o alternativa al procedimiento descrito hasta ahora o enfoque de la solucion dado a conocer hasta ahora. Este enfoque de la solucion se puede implementar con senales analogicas y/o digitales. Es comun a ambas soluciones segun las fig. 9 y 10 que el tiempo de propagacion de las senales en el

circuito no se incorpora en el reconocimiento del tiempo de propagacion. De este modo se puede determinar el tiempo de propagacion real en la lmea.

Se puede comparar ampliamente la estructura de la solucion analogica y digital en las fig. 9 y 10. En ambos casos 5 entre el emisor y el receptor se situan dos lmeas, a saber una lmea de referencia, cuya longitud no se modifica y en paralelo a ella una lmea de medicion a traves de cuya elongacion se detecta la flexion, por ejemplo, de una pala de rotor. Junto al hecho de que aqu se pueden comparar el tiempo de propagacion entre la lmea de referencia y la lmea de medicion, estas dos lmeas tambien estan sometidas a las mismas influencias termicas de modo que se compensa su efecto.

10

En la solucion analogica (primera alternativa), en el estado de reposo estan en fase la senal de referencia (una senal electrica analogica) y la senal de medida. Correspondientemente se produce una senal resultante con la misma frecuencia, pero amplitud mayor.

15 Si debido a la elongacion de la lmea de medicion se produce un desplazamiento de fase, naturalmente tambien se modifica la senal resultante. Por un lado el valor de pico a pico es menor que en las senales en fase, ademas tambien se produce una curva envolvente modificada para la senal resultante.

En el estado de la tecnica es suficientemente conocido como se detectan tales modificaciones. Se puede reconocer 20 facilmente que la amplitud se vuelve menor hasta un desplazamiento de fase de 180°. Mas alla de este rango hasta un periodo completo se deben tener en cuenta los signos para obtener una afirmacion fiable de la posicion de fase.

En la solucion digital, en el caso de la entrada en fase de las senales en el receptor se produce el valor medio aritmetico mas pequeno (naturalmente tambien en funcion de la relacion duracion - periodo). Pero supuesta una 25 relacion duracion - periodo igual en adelante, el valor medio aritmetico aumenta con desplazamiento de fase creciente entre la senal de referencia y senal de medida. Este es por ello una medida para el desplazamiento de fase de las senales en el receptor.

Los procedimientos arriba descritos se pueden hacer realidad con senales electricas, senales opticas y en principio 30 tambien con senales acusticas. En principio es valido que en el caso de elongacion pequena sea ventajosa la eleccion de una frecuencia elevada (es decir, una frecuencia de mas de 1 kHz, preferentemente varios MHz), mientras que en el caso de elongacion grande se debe preferir la eleccion de una frecuencia baja, para obtener respectivamente un desplazamiento de fase en la zona dentro de un periodo.

35 La presente solicitud tambien se apropia expresamente del contenido de las solicitudes de patentes alemanas 38 21 642 y 37 12 780. De estas solicitudes se conoce como se pueden determinar las modificaciones de longitud o distancia, que estan condicionadas por la modificacion de magnitudes ffsicas como la temperatura o presion, mediante la medicion del tiempo de propagacion de senales electricas en una fibra optica expuesta a la magnitud ffsica. A traves de un multivibrador optico se alimentan las senales en la fibra optica. En este caso a traves de un 40 contador de alta frecuencia se determina el tiempo de propagacion total de varios pulsos. Mediante la comparacion con un resultado de conteo normalizado (referencia) se determina la desviacion del resultado del contador determinado realmente de este resultado de conteo normalizado, de ello se averigua la diferencia de longitud o distancia que se produce y esta diferencia de longitud o distancia se convierte en la magnitud ffsica a determinar.

45 Por el documento DE 37 12 780 se conoce un procedimiento y un dispositivo para la medicion exacta y rapida de la longitud de una lmea a testar hasta una discontinuidad electrica en la lmea, suministrandose un flanco de impulso mediante un generador de flancos de impulsos a un extremo de la lmea, detectandose el flanco de impulso reflejado que vuelve de la discontinuidad hacia el un extremo, desencadenandose la generacion de un flanco de impulso despues de un tiempo predeterminado despues de la deteccion del flanco de impulso reflejado, de modo que el 50 generador de flancos de impulsos se impulsa a generar de forma repetida el flanco de impulso con una frecuencia que esta en referencia al retardo del tiempo de propagacion en la longitud de la lmea y se mide esta frecuencia. El documento DE 37 12 780 describe por consiguiente como se puede detectar una “discontinuidad” en la lmea y tambien muestra la posibilidad de usar, en lugar del tiempo de propagacion, el inverso, es decir, a saber la frecuencia.

55

Segun el documento DE 38 21 642 se detecta el tiempo de propagacion en un conductor entre un emisor y un receptor y esto ocurre mediante el asf denominado procedimiento de cronometro, es decir, con el envfo de un impulso comienza el conteo de ciclos de una senal con una frecuencia claramente mayor y este conteo se prosigue hasta que el receptor recibe el impulso. El valor de conteo es entonces la medida para el tiempo de propagacion.

Segun la fig. 11 se muestra ahora (como tambien ya en las fig. 9 y 10) en principio una pala de rotor con una lmea de medicion dispuesta en ella, que esta empotrada preferiblemente en la superficie de la pala de rotor como alambre de medicion (o fibra optica). Las cargas mecanicas (cargas por viento) doblan la pala de rotor y la lmea de medicion 5 se elonga o recalca en una longitud. Esta modificacion de la carga es entonces proporcional a la modificacion de la longitud

AF ~ Al.

10 Se debe contar con una modificacion de la longitud del 0,0% al 0,2%, que se corresponden con el 0,0% al 100% de carga. Entonces el objetivo es determinar la modificacion de la longitud con una resolucion lo mas elevada posible.

Como primera solucion la resistencia ohmica del alambre se puede suponer proporcionalmente a la longitud y por tambien a la carga.

15

AR ~ Al ~ AF.

En el alambre se aplica una corriente y se mide la cafda de tension en el, segun esta representado en la fig. 12.

20 Los ensayos han mostrado que este principio funciona.

Pero hay algunos problemas ya que es necesaria una exactitud de medicion muy elevada (< 0,002%), dado que la senal es de 0,2% del valor absoluto y todavfa se debe subdividir en al menos 100 gradaciones. Ademas, la resistencia ohmica del alambre se modifica muy fuertemente con la temperatura del alambre. La senal esta 25 superpuesta con perturbaciones que se pueden generar mediante campos electricos y magneticos. Esto se hace notar especialmente durante las tormentas. El alambre con la unidad electronica conectada se puede deteriorar debido a la incidencia directa de rayos.

Una solucion alternativa esta representada en la fig. 13. En este caso se determina la longitud del alambre de 30 propagacion mediante el tiempo de propagacion de un impulso. La velocidad es 2/3 la velocidad de la luz, es decir, aproximadamente 200.000 km/s.

Segun se puede ver en la fig. 13, la

35 At ~ Al ~ AF

y la modificacion del tiempo de propagacion es una medida para la carga.

En el caso de una longitud de lmea asumida de 40m se produce t = 200 ns con una superposicion de At de 0 a 40 400ps.

Dado que este tiempo no se puede detectar de forma sencilla con tecnicas de medicion, se constituye el inverso, a saber

45

f

1

t + At

Ahora se produce una frecuencia.

Los valores de frecuencia se pueden determinar de forma muy sencilla y el valor medido se puede descomponer a 50 voluntad finamente (mediante adaptacion del tiempo de compuerta del contador de frecuencia).

A partir del tiempo de propagacion de la senal se constituye ahora una frecuencia, en tanto que el impulso entrante envfa inmediatamente un nuevo impulso a la lmea (procedimiento de cronometro). El numero de impulsos enviados por segundo constituye la frecuencia.

La fig. 14 muestra un diagrama de conmutacion para ello junto al diagrama.

El impulso se sustituye por un cambio de nivel y segun se menciona se ajusta una frecuencia de

f

1

2t

es decir con

t =

2

1

imagen1

5 En el caso de una longitud de lmea de 40 m da como resultado que

f

40m

2(200 -10~9 m / ^ + At)

2,5MHz

Mediante la accion de la carga se producen frecuencias entre 2,5 MHz y 2,505 MHz, es decir una modificacion de 10 valor de 5000 Hz.

Un contador de frecuencia con un tiempo de compuerta de 20 ms proporcionana 50 valores por segundo con una resolucion de la carga del 1%. Estos valores se componen entonces ya de valores medios de 50 mediciones de longitud individuales.

15

Asf se produce entonces la ventaja de que no es necesaria una unidad sensora analogica sensible, dado que esta presente una razon senal / ruido elevada (0V o 10V) y no se producen modificaciones del tiempo de propagacion perturbadoras debido a las oscilaciones de la temperatura.

20

Esto es valido en particular segun la solucion segun las fig. 9 y 10, donde junto a la lmea de medicion tambien esta configurada una lmea de referencia.

La solucion descrita anteriormente tambien se puede realizar de forma optica. En este caso se sustituye un alambre por una fibra optica y el reacoplamieto se realiza mediante el emisor de fibra optica y receptor de fibra optica, segun 25 esta representado esto en la fig. 15.

En este caso se producen en particular las ventajas de que no es necesaria una unidad sensora analogica sensible, dado que esta presente una razon senal / ruido elevada (luz encendida o apagada), no se producen modificaciones del tiempo de propagacion perturbadoras debido a una oscilacion de la temperatura, no se produce una perturbacion

30 del cable de fibra optica mediante campos electricos o magneticos y tampoco se deben esperar efectos por un impacto de rayo.

Se debe esperar que en la practica la flexion de la pala ya se pueda medir claramente con una modificacion de la longitud de menos de 1 mm. Por lo que se describe en la presente solicitud, la solucion segun la invencion se puede

35 usar para la modificacion de la longitud de la pala de rotor, entonces se remite a que tambien se puede medir la torsion de la pala de rotor cuando la lmea de medicion se dispone correspondientemente de forma espiral sobre la superficie de la pala de rotor, de modo que una torsion de la pala de rotor tambien conduce automaticamente a una modificacion de la longitud de la lmea de medicion enrollada.

40 En particular con el metodo de medicion segun la invencion tambien se pueden supervisar con tecnicas de medicion secciones parciales de la pala de rotor con vistas a su solicitacion, como tambien elongacion longitudinal, lo que puede ser muy util en particular en la zona de la punta de pala en el caso de aparecer rafagas, a fin de detectar mejor que hasta ahora los peligros en el caso individual concreto de cargas de palas dadas.

45 Expresamente se remite a que lo dado a conocer en las fig. 11 a 14 tambien se puede combinar evidentemente sin mas con lo dado a conocer en las otras figuras. Cuando se habla de un procedimiento de cronometro, entonces se aclara con ello que esto significa entre otros que el cronometro se para en el caso de recepcion del impulso emitido y simultaneamente se inicia de nuevo y por lo tanto significa la frecuencia de los ciclos de parada / inicio en un intervalo de tiempo determinado, por ejemplo 1 segundo.

En este caso se puede concebir cualquier forma de una senal de pulso, entre otros tambien una senal por compresion de impulsos segun la funcion sinusoidal x/x.

A continuacion una lista de otras formas de realizacion de la invencion

Forma de realizacion 1 Pala de rotor de una instalacion de energfa eolica con una conexion de pala de rotor para la conexion a un buje del rotor de una instalacion de energfa eolica y con una punta de pala que se situa en el extremo 5 opuesto de la pala de rotor, caracterizada porque a lo largo de la longitud de la pala de rotor 10 esta tendido un conductor electrico 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28, comenzando el conductor electrico 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28 en la conexion de pala de rotor, discurriendo en la direccion longitudinal de la pala de rotor y de vuelta a la conexion de pala de rotor, y porque esta previsto un detector 16 que detecta la resistencia electrica del conductor electrico 20, 21, 22, 23, 24, 26 y porque el detector esta conectado con una unidad de evaluacion que valora la resistencia electrica.

10

Forma de realizacion 2 Pala de rotor con las caractensticas de la forma de realizacion 1,

caracterizada porque la unidad de evaluacion esta conectada con un dispositivo de control de la instalacion de energfa eolica y la instalacion de energfa eolica se puede desconectar si la modificacion de la resistencia sobrepasa un valor predeterminado.

15

Forma de realizacion 3 Pala de rotor con las caractensticas de las formas de realizacion 1 o 2, caracterizada porque una multiplicidad de conductores electricos 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28 esta tendida desde la conexion de pala de rotor en la direccion longitudinal de la pala de rotor y de vuelta y porque estos conductores 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28 estan conectados con el detector 16.

20

Forma de realizacion 4 Pala de rotor con las caractensticas de la forma de realizacion 3,

caracterizada porque al menos uno de los conductores electricos 20, 21,22, 23, 24, 26, 28 se extiende una medida predeterminada en la direccion longitudinal de la pala de rotor, siendo la medida mas corta que la longitud de la pala de rotor.

25

Forma de realizacion 5 Pala de rotor con las caractensticas de la forma de realizacion 3,

caracterizada porque al menos uno de los conductores 20, 21, 22, 23, 24, 26 se extiende hasta la punta de pala de rotor 13.

30 Forma de realizacion 6 Pala de rotor con las caractensticas de la forma de realizacion 5,

caracterizada porque al menos un conductor 28, que es mas corto que la longitud de la pala de rotor, esta conectado galvanicamente en un punto predeterminado con el conductor que se extiende a lo largo de la longitud de la pala de rotor.

35 Forma de realizacion 7 Pala de rotor con las caractensticas de las formas de realizacion 1 a 6,

caracterizada porque al menos un conductor electrico 20, 21, 22, 23, 24, 26 esta conectado de forma fija con la estructura portante 34, 36 de la pala de rotor 10.

Forma de realizacion 8 Pala de rotor con las caractensticas de la forma de realizacion 7,

40 caracterizada porque el conductor electrico 20, 21, 22, 23, 24, 26 esta incluido en la estructura portante 34, 36 de la pala de rotor 10.

Forma de realizacion 9 Pala de rotor con las caractensticas de las formas de realizacion 7 u 8, caracterizada porque el conductor electrico 20, 21, 22, 23, 24, 26 esta incluido en un soporte 38 conectado con la 45 estructura de soporte 34, 36, pero separable.

Forma de realizacion 10 Pala de rotor con las caractensticas de las formas de realizacion 7 a 9,

caracterizada porque sobre / en cada estructura portante 34, 36 esta previsto al menos un conductor electrico 20,

21, 22, 23, 24, 26, 28 en la direccion longitudinal de la pala de rotor.

50

Forma de realizacion 11 Pala de rotor con las caractensticas de las formas de realizacion 1 a 10,

caracterizada porque los conductores electricos 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28 contienen al menos una fraccion de

aluminio predeterminada.

55 Forma de realizacion 12 Pala de rotor con las caractensticas de las formas de realizacion 1 a 11,

caracterizada porque los conductores 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28 presentan una rugosidad superficial predeterminada.

Forma de realizacion 13 Pala de rotor con las caractensticas de las formas de realizacion 1 a 12,

caracterizada porque los conductores 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28 estan conectados con un conector enchufable en la

zona de la rafz de pala de rotor 11.

Forma de realizacion 14 Procedimiento y dispositivo para la medicion de la flexion o modificacion de la longitud de un producto de la instalacion de energfa eolica, por ejemplo, de una pala de rotor o de una torre de la instalacion de 5 energfa eolica, en los que en el producto esta tendido un conductor que experimenta una modificacion de la longitud en el caso de flexion y/o modificacion de la longitud del producto, en los que mediante un generador de senales se genera una senal, preferiblemente una senal de pulso, y en la entrada de la lmea se alimenta en esta, en los que en el final de la lmea esta dispuesto un receptor de senales que, en el caso de recepcion de la senal del generador de senales, impulsa a este a emitir otra senal y que esta configurado un dispositivo mediante el que se mide el numero 10 de las senales emitidas dentro de una unidad de tiempo predeterminada y a partir de la comparacion del numero medido de las senales emitidas por unidad de tiempo determinada con una tabla almacenada se puede determinar la flexion y/o alargamiento del producto.

Forma de realizacion 15 Procedimiento y dispositivo para la medicion de la flexion o modificacion de la longitud de 15 un producto, por ejemplo, de una pala de rotor o de una torre de una instalacion de energfa eolica, en los que en el producto esta tendido un conductor que experimenta una modificacion de la longitud en el caso de una flexion y/o modificacion de la longitud del producto, en los que mediante un generador de senales se genera una senal, preferiblemente una senal de pulso, y en la entrada de la lmea se alimenta en esta en los que, no obstante, en el final de la lmea esta dispuesto un reflector que refleja la senal del generador de senales hacia la entrada de la lmea, 20 donde esta se recibe en la entrada por un receptor de senales y lo que entonces desencadena el disparo de otra senal por parte del generador de senales, en los que el generador de senales y el receptor de senales estan conectados entre sf y el tiempo entre la recepcion de senal y el disparo de una senal siguiente por parte del generador de senales siempre es esencialmente constante.

25 Forma de realizacion 16 Procedimiento y dispositivo con las caractensticas de las formas de realizacion 14 o 15, en los que la lmea es una lmea electrica o una fibra optica.

Forma de realizacion 17 Procedimiento y dispositivo con las caractensticas de las formas de realizacion 1 a 16 en los que el conductor esta conectado en arrastre de forma con el producto al menos en sus extremos.

30

Forma de realizacion 18 Procedimiento y dispositivo con las caractensticas de las formas de realizacion 1 a 17 en los que el conductor esta conectado en arrastre de forma al menos en una zona determinada con el producto y en el caso de una flexion o alargamiento del producto el conductor solo se elonga en esta zona predeterminada.

35 Forma de realizacion 19 Instalacion de energfa eolica con al menos una pala de rotor 10 con las caractensticas de las formas de realizacion 1 a 18.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Pala de rotor de una instalacion de ene^a eolica con una conexion de pala de rotor para la conexion a un buje del rotor de una instalacion de energfa eolica y con una punta de pala que se situa en el extremo opuesto

5 de la pala de rotor, caracterizada porque a lo largo de la longitud de la pala de rotor (10) esta tendido un conductor electrico (20, 21, 22, 23, 24, 26, 28), comenzando el conductor electrico (20, 21, 22, 23, 24, 26, 28) en la conexion de pala de rotor, discurriendo en la direccion longitudinal de la pala de rotor y de vuelta a la conexion de pala de rotor, y porque esta previsto un detector (16) que detecta la resistencia electrica del conductor electrico (20, 21, 22, 23, 24, 26) y porque el detector esta conectado con una unidad de evaluacion que valora la resistencia electrica.

10
2. Pala de rotor segun la reivindicacion 1,

caracterizada porque la unidad de evaluacion esta conectada con un dispositivo de control de la instalacion de energfa eolica y la instalacion de energfa eolica se puede desconectar si la modificacion de la resistencia sobrepasa 15 un valor predeterminado.
3. Pala de rotor segun la reivindicacion 1 o 2,

caracterizada porque una multiplicidad de conductores electricos (20, 21, 22, 23, 24, 26, 28) esta tendida desde la 20 conexion de pala de rotor en la direccion longitudinal de la pala de rotor y de vuelta y porque estos conductores (20, 21, 22, 23, 24, 26, 28) estan conectados con el detector (16).
4. Pala de rotor segun la reivindicacion 3,

25 caracterizada porque al menos uno de los conductores electricos (20, 21, 22, 23, 24, 26, 28) se extiende una medida predeterminada en la direccion longitudinal de la pala de rotor, siendo la medida mas corta que la longitud de la pala de rotor.
5. Pala de rotor segun la reivindicacion 3,

30

caracterizada porque al menos uno de los conductores (20, 21, 22, 23, 24, 26) se extiende hasta la punta de pala de rotor (13).
6. Pala de rotor segun la reivindicacion 5,

35

caracterizada porque al menos un conductor (28), que es mas corto que la longitud de la pala de rotor, esta conectado galvanicamente en un punto predeterminado con el conductor que se extiende a lo largo de la longitud de la pala de rotor.

40 7. Pala de rotor segun una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada porque al menos un conductor electrico (20, 21, 22, 23, 24, 26) esta conectado de forma fija con la estructura portante (34, 36) de la pala de rotor (10).

45 8. Pala de rotor segun la reivindicacion 7,

caracterizada porque el conductor electrico (20, 21,22, 23, 24, 26) esta incluido en la estructura portante (34, 36) de la pala de rotor (10).

50 9. Pala de rotor segun una de las reivindicaciones 7 y 8,

caracterizada porque sobre / en cada estructura portante (34, 36) esta previsto al menos un conductor electrico (20, 21,22, 23, 24, 26, 28) en la direccion longitudinal de la pala de rotor.

55 10. Pala de rotor segun una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada porque los conductores electricos (20, 21, 22, 23, 24, 26, 28) contienen al menos una fraccion de aluminio predeterminada.
11. Pala de rotor segun una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada porque los conductores (20, 21, 22, 23, 24, 26, 28) estan conectados con un conector enchufable en la zona de la rafz de pala de rotor (11).

5
12. Instalacion de energfa eolica con al menos una pala de rotor (10) segun una de las reivindicaciones anteriores.