ES2636670T3 - Procedimiento y sistema para monitorizar una instalación de energía eólica así como instalación de energía eólica - Google Patents

Procedimiento y sistema para monitorizar una instalación de energía eólica así como instalación de energía eólica Download PDF

Info

Publication number
ES2636670T3
ES2636670T3 ES14709195.3T ES14709195T ES2636670T3 ES 2636670 T3 ES2636670 T3 ES 2636670T3 ES 14709195 T ES14709195 T ES 14709195T ES 2636670 T3 ES2636670 T3 ES 2636670T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
sensors
sensor
pair
component
case
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES14709195.3T
Other languages
English (en)
Inventor
Jan Teichmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Senvion GmbH
Original Assignee
Senvion GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Senvion GmbH filed Critical Senvion GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2636670T3 publication Critical patent/ES2636670T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

Procedimiento para monitorizar una instalación de energía eólica con al menos un componente que se extiende longitudinalmente (10), estando dispuestos cuatro sensores (1 - 4) en una disposición de sensores formada por dos pares de sensores alrededor del perímetro del componente (10) y estando los en cada caso dos sensores (1, 2; 3, 4) de cada par de sensores opuestos entre sí, de modo que las líneas de unión imaginarias (12, 14) entre los sensores (1, 2; 3, 4) de ambos pares de sensores se cruzan o se cortan en el interior del componente (10) en un punto de cruce (16), formándose, en el caso del funcionamiento de los cuatro sensores (1 - 4) para determinar una solicitación por flexión del componente (10) en diferentes direcciones, dos señales de sensor diferenciales (Δ12, Δ34) a partir de las señales de sensor (S1, S2; S3, S4) de ambos sensores (1, 2; 3, 4) de cada par de sensores, caracterizado porque para al menos un sensor implicado (1 - 4) de al menos un par de sensores implicado se forma una señal de sensor de sustitución (S1' - S4') y/o una señal de sensor diferencial de sustitución (Δ'12, Δ'34) a partir de las otras tres señales de sensor (S1 - S4), extrapolándose para el cálculo de la señal de sensor diferencial de sustitución (Δ'12, Δ'34) una diferencia entre la señal de sensor restante (S1 - S4) del par de sensores implicado y un valor medio promediado para el sitio del punto de cruce (16) de las señales de sensor (S1 - S4) del otro par de sensores con respecto a la distancia entre los dos sensores (1 - 4) del par de sensores implicado y/o extrapolándose para el cálculo de la señal de sensor de sustitución (S1' - S4') a partir de la señal de sensor (S1 - S4) del otro sensor (1 - 4) del par de sensores implicado a través del valor medio promediado para el sitio del punto de cruce (16) de las señales de sensor (S1 - S4) del otro par de sensores hacia el sitio del sensor implicado (S1 - S4).

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
descripcion
Procedimiento y sistema para monitorizar una instalacion de ene^a eolica as^ como instalacion de energfa eolica
La invencion se refiere a un procedimiento para monitorizar una instalacion de energfa eolica con al menos un componente que se extiende longitudinalmente, estando dispuestos cuatro sensores en una disposicion de sensores formada por dos pares de sensores alrededor del penmetro del componente y estando los en cada caso dos sensores de cada par de sensores opuestos entre sf, de modo que las Imeas de union imaginarias entre los sensores de ambos pares de sensores se cruzan o se cortan en el interior del componente en un punto de cruce, formandose, en el caso del funcionamiento de los cuatro sensores para determinar una solicitacion por flexion del componente en diferentes direcciones, dos senales de sensor diferenciales a partir de las senales de sensor de ambos sensores de cada par de sensores. La invencion se refiere ademas a un sistema correspondiente y a una instalacion de energfa eolica.
Las instalaciones de energfa eolica modernas son construcciones estructuralmente propensas a las vibraciones. Comprenden habitualmente una torre comparativamente delgada con alturas de hasta mas de 100 m, sobre la que esta dispuesta una carcasa de maquina con un generador y dado el caso un mecanismo de transmision y un rotor con una o varias palas de rotor, habitualmente tres palas de rotor. En las instalaciones de energfa eolica modernas, las propias palas de rotor tienen igualmente longitudes de hasta 60 m o mas. Por tanto, las instalaciones de energfa eolica presentan un gran numero de piezas, que durante el funcionamiento de la instalacion de energfa eolica vibran o estan expuestas a fuerzas de flexion, concretamente la torre, las palas de rotor y dado el caso los arboles de rotor y de transmision rotatorios.
Para monitorizar las vibraciones o las deformaciones por flexion de tales componentes que se extienden longitudinalmente, se disponen habitualmente en un lugar alrededor del penmetro del componente sensores, por ejemplo sensores de extension, tales como por ejemplo bandas extensiometricas, redes de Faser-Bragg u otros sensores de vibracion. Estos se distribuyen en muchos casos a distancias iguales alrededor del penmetro. La configuracion mas frecuente es una configuracion con cuatro sensores, que estan dispuestos a una distancia respectiva de 90o unos de otros alrededor del penmetro, por ejemplo de la torre o de una pala de rotor, en particular en la rafz de la pala de rotor. Los sensores que se encuentran en cada caso opuestos entre sf forman un par de sensores, de modo que hay dos pares de sensores, cuyas Imeas de union imaginarias se cruzan en el interior del componente. A este respecto, en el contexto de la presente solicitud, por cruzarse se entiende un cruce sin contacto o un corte con contacto. Dado que los sensores tienen habitualmente un alcance, habitualmente es suficiente que las Imeas de union imaginarias, partiendo por ejemplo de los puntos centrales de los sensores, se crucen a una distancia, que ascienda como maximo a un porcentaje escaso de la longitud del componente.
Por consiguiente, con los dos pares de sensores se hacen posible, mediante mediciones diferenciales de las respectivas senales de sensor, solicitaciones por flexion en dos direcciones diferentes. Para palas de rotor esto significa, por ejemplo, que pueden medirse independientemente entre sf una solicitacion por flexion en la direccion de incidencia y otra solicitacion por flexion en la direccion de giro.
El sistema de sensores correspondiente tambien se denomina sistema de sensores de retroalimentacion. Un sistema de sensores de retroalimentacion correspondiente se conoce, por ejemplo, por una instalacion de energfa eolica segun el documento DE 102 19 664 Al. En esta, las palas de rotor o Ios arboles del tren de transmision estan equipados con sensores y pares de sensores correspondientes, y esta prevista una unidad de evaluacion, en particular una unidad de procesamiento de datos, que esta disenada para determinar la senales de evaluacion que representan las cargas mecanicas de al menos una pala de rotor basandose en las senales de sensor generadas por los elementos de sensor asociados a esta pala de rotor. Tales elementos de sensor pueden presentar sensores basados en fibras opticas, una barra empalmada con la pala de rotor y un elemento de registro que registra el desplazamiento de la barra u otros elementos de sensor adecuados.
El objetivo de la presente invencion es mejorar la seguridad de funcionamiento de una instalacion de energfa eolica con un sistema de sensores de retroalimentacion en un componente que se extiende longitudinalmente.
El documento US 20090263246 muestra un procedimiento para calibrar un sensor, estando dispuestos cuatro sensores en una disposicion de sensores formada por dos pares de sensores alrededor del penmetro del componente.
Este objetivo se alcanza en un procedimiento para monitorizar una instalacion de energfa eolica con al menos un componente que se extiende longitudinalmente, estando dispuestos cuatro sensores en una disposicion de sensores formada por dos pares de sensores alrededor del penmetro del componente y estando los en cada caso dos sensores de cada par de sensores opuestos entre sf, de modo que las Imeas de union imaginarias entre los sensores de ambos pares de sensores se cruzan o se cortan en el interior del componente en un punto de cruce, formandose, en el caso del funcionamiento de los cuatro sensores para determinar una solicitacion por flexion del componente en diferentes direcciones, dos senales de sensor diferenciales a partir de las senales de sensor de ambos sensores de cada par de sensores, porque para al menos un sensor implicado de al menos un par de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
sensores implicado se forma una senal de sensor de sustitucion y/o una senal de sensor diferencial de sustitucion a parfir de las otras tres senales de sensor, extrapolandose para el caicuio de la senal de sensor diferencial de sustitucion una diferencia entre la senal de sensor restanfe del par de sensores implicado y un valor medio promediado para el sitio del punto de cruce de las senales de sensor del otro par de sensores con respecto a la distancia entre los dos sensores del par de sensores implicado y/o extrapolandose para el calculo de la senal de sensor de sustitucion a parfir de la senal de sensor del otro sensor del par de sensores implicado a traves del valor medio promediado para el sitio del punto de cruce de las senales de sensor del otro par de sensores hacia el sitio del sensor implicado.
La invencion se basa en la idea basica de que de manera sencilla se implementa una monitorizacion de la seguridad del funcionamiento de la instalacion de energfa eolica con un sistema de sensores de retroalimentacion, que no se basa en una redundancia meramente numerica de los elementos de sensor, sino que se usan los elementos de sensor presentes. Para ello se usa la parficularidad de la circunstancia de que los sensores estan dispuestos por pares en una configuracion aproximadamente en forma de cruz alrededor del penmetro del componente que se extiende longitudinalmente. Una configuracion de este tipo es habitualmente una configuracion, en la que las Imeas de union imaginarias correspondientes de ambos pares de sensores se cruzan formando un angulo de 90o o aproximadamente 90o. Sin embargo, en el contexto de la presente invencion, el procedimiento segun la invencion tambien puede emplearse en configuraciones, en las que el angulo de cruce difiere claramente de 90o, por ejemplo se encuentra a 60o, 45o o 30o. Unicamente tiene que conocerse la configuracion concreta de los cuatro sensores en cuanto a su disposicion geometrica. A parfir de esto se calculan el punto de cruce y los brazos de palanca, a traves de los que tiene realizarse en cada caso la promediacion o extrapolacion.
Por consiguiente, se hace posible, durante el funcionamiento en curso con cuatro sensores en funcionamiento, monitorizar las senales de los sensores, determinandose las respectivas senales de sustitucion a parfir de los otros tres sensores en cada caso, y/o las senales de sensor diferenciales correspondientes mediante las tres senales de sensor restantes y/o hacer esto en el caso del fallo de un sensor. En el primer caso se obtiene una monitorizacion de configuracion sencilla de cada sensor individual, de modo que pueden reconocerse rapidamente las variaciones de las senales tfpicas de los sensores. En el caso del fallo de un sensor puede continuarse con el funcionamiento adicional de la instalacion de energfa eolica con ayuda de los tres sensores restantes. En el contexto de la presente invencion, el sensor “implicado” es aquel, para el que en el caso concreto se determina una senal de sensor de sustitucion a parfir de las otras tres senales de sensor. Este puede ser tambien un sensor que ha fallado. De la misma manera, el “par de sensores implicado” es el par de sensores que comprende el “sensor implicado”. Para este puede determinarse de manera correspondiente una senal de sensor diferencial de sustitucion.
Preferiblemente, el calculo de la senal de sensor de sustitucion y/o de la senal de sensor diferencial de sustitucion se ejecuta en el caso en el que falle el sensor implicado. De esta manera se continua con el funcionamiento seguro de la instalacion de energfa eolica. Esto puede tener lugar alternativa o adicionalmente al funcionamiento del procedimiento segun la invencion con cuatro sensores en funcionamiento. Igualmente, el calculo de la senal de sensor de sustitucion y/o de la senal de sensor diferencial de sustitucion se ejecuta preferiblemente en el caso en el que el sensor implicado sea funcional, es decir suministre senales.
Preferiblemente, los sensores estan dispuestos esencialmente en un piano orientado en perpendicular a un eje longitudinal del componente. A este respecto, en el contexto de la presente solicitud, “en un piano” significa en particular la disposicion de los sensores en un piano en perpendicular al eje longitudinal del componente que se extiende longitudinalmente, encontrandose la exactitud de posicionamiento en el marco de las exactitudes de posicionamiento y/o particularidades geometricas habituales del componente. Con esta medida se pretende que se garantice que los puntos de cruce puedan determinarse y usarse con una exactitud suficiente. La definicion de las Imeas de union imaginarias y de los puntos de cruce de las Imeas de union imaginarias son constructos geometricos, que pueden definirse de manera espedfica para el componente y de manera espedfica para el sensor, para conseguir resultados reproducibles y utiles, y no deben interpretarse como indicaciones geometricas estrictas. Por ejemplo, las Imeas de union imaginarias pueden estar definidas partiendo en cada caso desde los centros de los sensores o partiendo desde sus cantos. La distancia de Imeas de union que se cruzan entre sf puede determinarse en el caso de empleo concreto, conduciendo una distancia mayor de las Imeas de union que se cruzan entre sf en muchos casos a peores resultados. Preferiblemente, esta distancia debe ascender en el punto de cruce a menos del dos por ciento de la longitud del componente, en particular a menos de un uno por mil.
Resulta ventajoso que los dos pares de sensores esten dispuestos desplazados uno con respecto a otro formando un angulo de 90o y/o el punto de cruce de las Imeas de union imaginarias este dispuesto en o sobre un eje longitudinal central del componente. El desplazamiento de un angulo de 90o o alrededor de 90o significa que se mide independientemente en diferentes direcciones, mientras que una disposicion a otro angulo, por ejemplo a 45o, significa que en una direccion se mide de manera mas exacta y redundante, que en otra direccion. Cuando el punto de cruce de las Imeas de union imaginarias esta dispuesto en o sobre un eje longitudinal central del componente, estan minimizados igualmente los efectos geometricos que se producen porque el punto de cruce no esta dispuesto de manera centrada.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Preferiblemente, las Imeas de union se cruzan o se cortan en cada caso a la mitad de las dlstanclas entre Ios sensores de ambos pares de sensores. En este caso existe la constelacion geometrica preferida de que Ios respectivos semiejes, es decir las Imeas de union entre el punto de cruce y Ios sensores son en cada caso igual de largos, de modo que la extrapolacion as^ como la promediacion se vuelven especialmente sencillas y en cada caso puede ajustarse una ponderacion al 50% sencilla. En el caso de la extrapolacion, esta disposicion significa que se duplica la diferencia de la senal calculada tambien punto de cruce y la senal del otro sensor del par de sensores implicado.
Preferiblemente, Ios sensores son sensores de medicion de extension, en particular bandas extensiometricas y/o sensores de red de Faser-Bragg.
De manera igualmente ventajosa, el componente que se extiende longitudinalmente es una pala de rotor, en particular una rafz de la pala de rotor, un arbol de un tren de accionamiento o una torre de una instalacion de energfa eolica.
Ventajosamente, tambien en el caso de cuatro sensores en funcionamiento, se forman las respectivas senales de sensor de sustitucion y/o senales de sensor diferenciales de sustitucion asociadas y se miden las desviaciones con respecto a las senales de sensores y/o senales de sensor diferenciales asociadas correspondientes, en particular para todos Ios sensores. Por consiguiente, de manera especialmente eficiente, hay una monitorizacion de la capacidad funcional de Ios sensores de la disposicion de sensores.
En un perfeccionamiento preferido, mediante las desviaciones medidas se adaptan Ios valores Kmite que deben aplicarse a las senales de sensor diferenciales de sustitucion con respecto a Ios valores Ifmite que deben aplicarse a las senales de sensor diferenciales. Esto es aplicable para el caso en el que ha fallado un sensor correspondiente y que la senal de sensor diferencial de sustitucion ocupa el lugar de la senal de sensor diferencial, que se somete a la monitorizacion. En el caso mas sencillo esto significa que Ios valores Ifmite se estrechan un poco, para considerar la incertidumbre por el fallo del sensor. En el caso de que la senal de sensor diferencial de sustitucion tambien se haya formado y se haya analizado en el caso de sensores en funcionamiento, Ios valores hmite tambien pueden adaptarse a las caractensticas conocidas de la senal de sensor de sustitucion. Asf, Ios valores hmite por un lado pueden mantenerse separados en cada caso para las senales de sensor y para las senales de sensor de sustitucion correspondientes y adaptarse. De esta manera, una instalacion de energfa eolica con un sensor que ha fallado puede hacerse funcionar con el mismo nivel de seguridad que con sensores completamente funcionales.
Se obtiene un perfeccionamiento ventajoso adicional de la monitorizacion cuando las desviaciones medidas en funcion de las respectivas senales de sensor asociadas y/o las en cada caso otras tres senales de sensor se evaluan para determinar dependencias funcionales, en particular para determinar dependencias lineales o dependencias de un orden superior. De esta manera es posible establecer una relacion de las senales de sensor de sustitucion con las senales de sensor verdaderas u originales de base. Las dependencias funcionales pueden usarse, por ejemplo, para la adaptacion de Ios valores Ifmite que deben aplicarse a las senales de sensor diferenciales de sustitucion. Igualmente pueden monitorizarse y parametrizarse dependencias funcionales adicionales de otros parametros de funcionamiento y parametros de entorno, tal como, por ejemplo, temperatura, numero de revoluciones, angulo de ajuste de la pala, etc.
Preferiblemente, las desviaciones medidas se usan para calibrar o adaptar el calculo de las respectivas senales de sensor de sustitucion y/o senales de sensor diferenciales de sustitucion. Por ejemplo en el caso en el que se determinen y monitoricen las dependencias funcionales de las desviaciones o de la propia senal de sensor de sustitucion con respecto a las senales de sensor basicas o la senal de sensor del sensor implicado, es posible corregir las senales de sensor de sustitucion de tal manera que se minimizan sus desviaciones con respecto a las senales de sensor basicas. Esto es aplicable de la misma manera para las senales de sensor diferenciales de sustitucion cuyas desviaciones de las senales de sensor diferenciales basicas.
En un perfeccionamiento ventajoso, las desviaciones medidas y/o sus dependencias funcionales de las senales de sensor asociadas se monitorizan, en particular se monitorizan a largo plazo, para determinar las derivas de sensor u otros errores de sensor. Esta es una posibilidad de empleo para la monitorizacion del modo de funcionamiento de Ios sensores. A este respecto, las parametrizaciones de las dependencias funcionales forman una senal de monitorizacion muy sensible. Cuando estas parametrizaciones vanan lentamente en el caso de una realizacion repetida de la parametrizacion de las dependencias funcionales, entonces esto apunta a modificaciones en las senales de Ios sensores, en ciertas circunstancias, cuando esto se refiere a varios sensores al mismo tiempo, tambien a traves de modificaciones del componente monitorizado u otros componentes de la instalacion de energfa eolica.
Durante el procedimiento se compensa o compensan ventajosamente, en el caso de una pala de rotor que rota en un rotor, una fuerza axial que se produce por la rotacion del rotor y/o una fuerza gravitacional.
Compensaciones adicionales son ventajosas para la temperatura, dado el caso el angulo de ajuste de pala de rotor y dado el caso parametros de entorno y parametros de funcionamiento adicionales.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
El objetivo en el que se basa la invencion se alcanza tambien medlante un slstema para monltorlzar una instalacion de energfa eolica con al menos un componente que se extiende longitudinalmente y un sistema de control del funcionamiento, estando dispuestos cuatro sensores en una disposicion de sensores formada por dos pares de sensores alrededor del penmetro del componente y estando los en cada caso dos sensores de cada par de sensores opuestos entre s^ de modo que las Imeas de union imaginarias entre los sensores de ambos pares de sensores se cruzan o cortan en el interior del componente en un punto de cruce, estando el sistema de control del funcionamiento configurado y disenado para realizar un procedimiento segun la invencion descrito anteriormente.
Mediante la implementacion del procedimiento segun la invencion en el sistema, el sistema presenta las ventajas, propiedades y caractensticas mencionadas con respecto al procedimiento.
Igualmente, el objetivo en el que se basa la invencion se alcanza mediante una instalacion de energfa eolica con al menos un componente que se extiende longitudinalmente y una disposicion de sensores con cuatro sensores, que estan dispuestos en dos pares de sensores alrededor del penmetro del componente, estando los en cada caso dos sensores de cada par de sensores opuestos entre sf, de modo que las Imeas de union imaginarias entre los sensores de ambos pares de sensores se cruzan o cortan en el interior del componente en un punto de cruce, que comprende un sistema segun la invencion mencionado anteriormente para monitorizar la instalacion de energfa eolica.
Las ventajas, propiedades y caractensticas mencionadas con respecto a dichos objetos de la invencion tambien son validas, sin limitaciones, para los en cada caso otros objetos de la invencion.
En el contexto de la presente solicitud, las caractensticas facultativas se designan con “en particular”.
Caractensticas adicionales de la invencion resultan evidentes a partir de la descripcion de formas de realizacion segun la invencion junto con las reivindicaciones y los dibujos adjuntos. Las formas de realizacion segun la invencion pueden cumplir caractensticas individuales o una combinacion de varias caractensticas.
La invencion se describe a continuacion sin limitacion del concepto de la invencion mediante ejemplos de realizacion haciendo referenda a los dibujos, remitiendose expresamente a los dibujos en cuanto a todos los detalles segun la invencion no explicados mas detalladamente en el texto. Muestran:
las Figs. la) a c) relaciones geometricas de un ejemplo de realizacion segun la invencion de una disposicion de sensores,
las Figs. 2 a) y b) evoluciones temporales de senales de sensor y senales de sensor de sustitucion,
las Figs. 3 a) y b) evoluciones temporales de senales de sensor diferenciales y senales de sensor diferenciales de
sustitucion,
la Fig. 4 evoluciones temporales de una senal de sensor y la desviacion de la senal de sensor de
sustitucion con respecto a la senal de sensor,
la Fig. 5 un espectro de frecuencias de la senal de desviacion para un sensor implicado y
la Fig. 6 una representacion esquematica bidimensional de un diagrama de dispersion de una senal de
desviacion con respecto a una senal de sensor de sustitucion con parametrizacion.
En los dibujos, en cada caso los elementos y/o las piezas iguales o similares estan dotados de los mismos numeros de referenda, de modo que se prescinde en cada caso de una nueva presentacion.
En la figura la) se representa en una seccion transversal un componente que se extiende longitudinalmente 10, por ejemplo una rafz de la pala de rotor, una torre o un arbol de un tren de transmision de una instalacion de energfa eolica, en cuyo penmetro circular en el caso de ejemplo estan dispuestos cuatro sensores 1 a 4 formando en cada caso angulos de 90o. De manera correspondiente, el sensor 1 se encuentra por ejemplo en una posicion a 0o, el sensor 2 se encuentra de manera opuesta en una posicion a 180o, el sensor 3 en una posicion a 90o y el sensor 4 de manera opuesta en una posicion a 270o. Los pares de sensores 1 y 2 por un lado y 3 y 4 por otro lado se unen en cada caso entre sf mediante Imeas de union imaginarias 12 y 14, que se cruzan o cortan en un punto de cruce 16, que tambien puede ser un punto de corte. En la configuracion mostrada en la figura la), que es completamente simetrica, el punto de cruce 16 se encuentra en el punto central de la disposicion y las Imeas de union 12 y 14 se separan en cada caso a la mitad por el punto de cruce 16.
En el caso de un ejemplo de realizacion de una pala de rotor como componente, la Imea de union 12 entre el sensor 1 y el sensor 2 designara por ejemplo la direccion de giro 6 de la pala de rotor y la Imea de union 14 entre los sensores 3 y 4 la direccion de incidencia 8.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
En la figura 1b), en una disposicion como la mostrada en la flgura la), se representa que las senales de sensor dlferenclales A12 y A34 se calculan como diferencia de las senales de sensor S2-S1 por un lado y S4-S3 por otro lado. De esta manera, en el funcionamiento normal con cuatro sensores funcionales 1 a 4, se determinan independientemente entre s^ los momentos de flexion 0 las solicitaciones mecanicas en las dos direcciones. En el caso de los sensores 1 a 4 puede tratarse, por ejemplo, de bandas extensiometricas, fibras opticas con redes opticas marcadas (redes de Faser-Bragg) 0 similares.
En la figura 1c) se muestra el caso en el que uno de los sensores, en este caso el sensor 3, 0 bien falla 0 bien tambien en el caso del funcionamiento del sensor 3 se forma una senal de sensor de sustitucion. Asf, el sensor 3 es para los siguientes ejemplos un sensor implicado en el sentido de la presente invencion. La formacion de la senal de sensor de sustitucion S3' tiene lugar mediante los sensores restantes 1, 2 y 4 de modo que en primer lugar para el punto de cruce 16 se Simula mediante la promediacion de las senales de sensor SI y S2 una senal de sensor para el punto de cruce 16, que se calcula en consecuencia como I(S1+S2)/2 0 I12. Para el brazo de palanca 0 la lmea de union 18 entre el punto de cruce 16 y el sensor 4 se forma una senal diferencial como S4-!-i2/2. A continuacion tiene lugar una extrapolacion con respecto al sitio del sensor 3 mediante la duplicacion del valor diferencial obtenido anteriormente S4-!-i2/2.
Para el caso de una disposicion menos simetrica con brazos de palanca desiguales tienen que realizarse ponderaciones correspondientes. Por ejemplo, la senal simulada en el punto de cruce 16 se calcula como (SI + 2xS2)/3, cuando el punto de cruce 16 se encuentra a un tercio de la distancia 0 de la lmea de union de S2 hacia SI.
En el caso de cuatro sensores en funcionamiento 1 a 4 puede tener lugar un calculo de sustitucion de este tipo de las senales de sensor y/o de las senales de sensor diferenciales para los cuatro sensores 1 a 4.
En el caso de un sensor implicado 1 0 2, la senal de sensor simulada para el punto de cruce 16 debera determinarse como valor medio ponderado Z34/2 0 con una ponderacion adaptada de manera correspondiente a partir de las senales de sensor S3 y S4.
En la figura 2a) se representa la evolucion temporal de una senal de sensor S3 para el sensor implicado 3 y la senal de sensor de sustitucion S3', que se calculo con el procedimiento segun la invencion, una sobre la otra. Las desviaciones entre las dos senales son tan pequenas, que no son perceptibles a simple vista en la figura 2a). El eje X esta representado esencialmente en unidades arbitrarias, teniendo lugar el recuento del tiempo t en forma de los puntos de medicion, que se tomaron en el presente ejemplo con una frecuencia de 20 Hz. La abreviatura “a.u.” significa “arbitrary units”, es decir unidades arbitrarias En el eje Y se representa la amplitud de la senal S3 0 S3'. La secuencia de senales comprende una duracion de 10 minutos.
En la figura 2b) se representa un fragmento ampliado de una parte de la evolucion de la senal de la figura 2a). En esta ampliacion puede verse que, en los maximos, la senal de sustitucion S3' supera un poco a la senal de sensor original S3. Esto significa que el procedimiento segun la invencion es conservativo, es decir en el presente ejemplo de realizacion conduce a evaluacion en exceso de la senal de sensor S3.
En la figura 3 se muestra para la misma instalacion de energfa eolica y el mismo periodo de tiempo de medicion que en la figura 2a) la senal de sensor diferencial A34 asf como la senal diferencial de sustitucion A'34. Tambien estas dos senales de sensor diferenciales estan muy proximas entre sl
En la figura 3b) se muestra a su vez un fragmento ampliado de la misma, superando igualmente un poco las senales de sensor diferenciales de sustitucion en los maximos a las senales de sensor diferenciales originales. En la zona de los mmimos, las oscilaciones de las senales de sustitucion en la figura 2a) y la figura 3a) son igual de intensas que las oscilaciones de las senales originales.
La figura 4 muestra a su vez la senal de sensor S3 de la figura 2a), esta vez emparejada con una senal de desviacion S3-S3'. En total, la senal de desviacion es en cuanto al valor esencialmente menor que la amplitud de las vibraciones de la senal original S3. Con ello, la desviacion es pequena con respecto a la senal que debe reconstruirse, con lo que la senal de sensor de sustitucion calculada 0 en la misma medida la senal de sensor diferencial de sustitucion calculada es ademas apta para la monitorizacion de la instalacion de energfa eolica.
La combinacion segun la invencion, por ejemplo segun la figura 4, presenta un error relativo medio de aproximadamente el 1,55%. Este caso puede minimizarse adicionalmente en calculos posteriores, por ejemplo con momentos de flexion fuera del piano y dentro del piano asf como una transformacion en el regulador mediante la compensacion con valores medidos. El comportamiento conservativo de la compensacion es una propiedad deseable.
Por consiguiente, con el procedimiento segun la invencion puede utilizarse, incluso en el caso de un fallo, el funcionamiento seguro de la instalacion de energfa eolica, en lugar de tener que reducir el funcionamiento de la instalacion 0 tener que desconectar la instalacion.
5
10
15
20
25
30
35
La figura 5 muestra una distribucion de frecuencias de la senal diferencial de la flgura 4, representando el eje X la frecuencla en Hz. De manera llamativa, los maximos estan a 0,25 Hz y 0,5 Hz, de manera correspondiente al numero de revoluciones de la instalacion y al primer orden superior asociado.
En la figura 6 se representa finalmente en forma de un diagrama de dispersion una distribucion hipotetica de los valores de medicion de desviacion S3'-S3 con respecto a los valores de medicion de senales de sensor de sustitucion correspondientes S3', en el presente caso invirtiendo el signo de la senal de desviacion de la figura 4. Se obtiene una relacion lineal en una zona amplia entre los valores de medicion de desviacion y los valores de medicion de sustitucion, de modo que en el caso de tener lugar una parametrizacion de la curva de interpolacion 30 en funcion de S3', las senales de sensor de sustitucion pueden corregirse de manera correspondiente. El error conseguido con esta transformacion sena entonces, desde el punto de vista estadfstico, esencialmente menor que un valor de medicion de sensor de sustitucion aplicado sin corregir. En el caso de una variacion de la parametrizacion, por ejemplo de la relacion funcional segun la curva 30 en la figura 6, pueden deducirse ademas las derivas de sensor, modificaciones estructurales o similares.
Lista de simbolos de referenda
1 -4 sensor
6 direccion de giro
8 direccion de incidencia
10 componente
12 lmea de union entre SI y S2
14 lmea de union entre S3 y S4
16 punto de cruce
18 lmea de union entre el punto de cruce y S4
20 lmea de union entre S3 y el punto de cruce
30 curva de interpolacion
SI - S4 senal de sensor
SI' - S4' senal de sensor de sustitucion

A-i2 senal de sensor diferencial de los sensores 1 y 2

A34 senal de sensor diferencial de los sensores 3 y 4

A'12 senal de sensor diferencial de sustitucion de los sensores 1

A'34 senal de sensor diferencial de sustitucion de los sensores 3

I12 senal suma de sensores de los sensores 1 y 2

I34 senal suma de sensores de los sensores 3 y 4
y2 y 4

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    reivindicaciones
    1. - Procedimiento para monitorizar una instalacion de ene^a eolica con al menos un componente que se extiende longitudinalmente (10), estando dispuestos cuatro sensores (1 - 4) en una disposicion de sensores formada por dos pares de sensores alrededor del penmetro del componente (10) y estando los en cada caso dos sensores (1, 2; 3, 4) de cada par de sensores opuestos entre sf, de modo que las imeas de union imaginarias (12, 14) entre los sensores (1, 2; 3, 4) de ambos pares de sensores se cruzan o se cortan en el interior del componente (10) en un punto de cruce (16), formandose, en el caso del funcionamiento de los cuatro sensores (1 - 4) para determinar una solicitacion por flexion del componente (10) en diferentes direcciones, dos senales de sensor diferenciales (A12, A34) a partir de las senales de sensor (SI, S2; S3, S4) de ambos sensores (1, 2; 3, 4) de cada par de sensores, caracterizado porque para al menos un sensor implicado (1 - 4) de al menos un par de sensores implicado se forma una senal de sensor de sustitucion (SI' - S4') y/o una senal de sensor diferencial de sustitucion (A'12, A'34) a partir de las otras tres senales de sensor (SI - S4), extrapolandose para el calculo de la senal de sensor diferencial de sustitucion (A'12, A'34) una diferencia entre la senal de sensor restante (SI - S4) del par de sensores implicado y un valor medio promediado para el sitio del punto de cruce (16) de las senales de sensor (SI - S4) del otro par de sensores con respecto a la distancia entre los dos sensores (1 - 4) del par de sensores implicado y/o extrapolandose para el calculo de la senal de sensor de sustitucion (SI' - S4') a partir de la senal de sensor (SI - S4) del otro sensor (1 - 4) del par de sensores implicado a traves del valor medio promediado para el sitio del punto de cruce (16) de las senales de sensor (SI - S4) del otro par de sensores hacia el sitio del sensor implicado (Si - S4).
  2. 2. - Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el calculo de la senal de sensor de sustitucion (Si' - S4') y/o de la senal de sensor diferencial de sustitucion (A'12, A'34) se ejecuta en el caso en el que el sensor implicado (Si - S4) falla.
  3. 3. - Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque los sensores (1 - 4) estan dispuestos esencialmente en un piano orientado en perpendicular a un eje longitudinal del componente (10).
  4. 4. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los dos pares de sensores estan dispuestos desplazados uno con respecto a otro formando un angulo de 90o y/o el punto de cruce (16) de las imeas de union imaginarias (12, 14) esta dispuesto en 0 sobre un eje longitudinal central del componente (10).
  5. 5. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las imeas de union (12, 14) se cruzan 0 cortan en cada caso a la mitad de las distancias entre los sensores (1, 2; 3, 4) de ambos pares de sensores.
  6. 6. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los sensores (1 - 4) son sensores de medicion de extension, en particular bandas extensiometricas y/o sensores de red de Faser-Bragg.
  7. 7. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el componente que se extiende longitudinalmente (10) es una pala de rotor, en particular una rafz de la pala de rotor, un arbol de un tren de accionamiento 0 una torre de una instalacion de energfa eolica.
  8. 8. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque tambien en el caso de cuatro sensores en funcionamiento (1 - 4) se forman las respectivas senales de sensor de sustitucion (Si' - S4') y/o senales de sensor diferenciales de sustitucion (A'12, A'34) asociadas y se miden las desviaciones con respecto a las senales de sensores (Si - S4) y/o senales de sensor diferenciales (A12, A34) asociadas correspondientes, en particular para todos los sensores (1 - 4).
  9. 9. - Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado porque mediante las desviaciones medidas se adaptan los valores ifmite que deben aplicarse a las senales de sensor diferenciales de sustitucion (A'12, A'34) con respecto a los valores ifmite que deben aplicarse a las senales de sensor diferenciales (A12, A34).
  10. 10. - Procedimiento segun la reivindicacion 8 o 9, caracterizado porque las desviaciones medidas se evaluan en funcion de las respectivas senales de sensor (Si - S4) asociadas y/o las en cada caso otras tres senales de sensor (Si - S4) para determinar dependencias funcionales, en particular para determinar dependencias lineales 0 dependencias de un orden superior.
  11. 11. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque las desviaciones medidas se usan para calibrar las respectivas senales de sensor de sustitucion (Si' - S4') y/o senales de sensor diferenciales de sustitucion (A'12, A'34).
  12. 12. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque las desviaciones medidas y/o sus dependencias funcionales de las senales de sensor (Si - S4) asociadas se monitorizan a largo plazo para determinar las derivas de sensor u otros errores de sensor.
  13. 13.- Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque en el caso de una pala de rotor que rota en un rotor se compensa una fuerza axial que se produce por la rotacion del rotor y/o una fuerza gravitacional.
    5 14.- Sistema para monitorizar una instalacion de energfa eolica con al menos un componente que se extiende
    longitudinalmente (10) y un sistema de control del funcionamiento, estando dispuestos cuatro sensores (1 - 4) en una disposicion de sensores formada por dos pares de sensores alrededor del penmetro del componente (10) y estando los en cada caso dos sensores (1, 2; 3, 4) de cada par de sensores opuestos entre s^ de modo que las Imeas de union imaginarias (12, 14) entre los sensores (1, 2; 3, 4) de ambos pares de sensores se cruzan o se
    10 cortan en el interior del componente (10) en un punto de cruce (16), estando configurado y disenado el sistema de
    control del funcionamiento para realizar un procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 13.
  14. 15.- Instalacion de energfa eolica con al menos un componente que se extiende longitudinalmente (10) y una disposicion de sensores con cuatro sensores (1 - 4), que estan dispuestos en dos pares de sensores alrededor del
    15 penmetro del componente (10), estando los en cada caso dos sensores (1, 2; 3, 4) de cada par de sensores
    opuestos entre sf, de modo que las Imeas de union imaginarias (12, 14) entre los sensores (1, 2; 3, 4) de ambos pares de sensores se cruzan o se cortan en el interior del componente (10) en un punto de cruce (16), caracterizada porque esta comprendido un sistema para monitorizar la instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion 14.
    20
ES14709195.3T 2013-05-02 2014-03-10 Procedimiento y sistema para monitorizar una instalación de energía eólica así como instalación de energía eólica Active ES2636670T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013208084 2013-05-02
DE102013208084.0A DE102013208084B3 (de) 2013-05-02 2013-05-02 Verfahren und System zum Überwachen einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage
PCT/EP2014/000597 WO2014177234A1 (de) 2013-05-02 2014-03-10 Verfahren und system zum überwachen einer windenergieanlage sowie windenergieanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2636670T3 true ES2636670T3 (es) 2017-10-06

Family

ID=50241368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14709195.3T Active ES2636670T3 (es) 2013-05-02 2014-03-10 Procedimiento y sistema para monitorizar una instalación de energía eólica así como instalación de energía eólica

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2992209B1 (es)
DE (1) DE102013208084B3 (es)
DK (1) DK2992209T3 (es)
ES (1) ES2636670T3 (es)
WO (1) WO2014177234A1 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021150239A1 (en) * 2020-01-24 2021-07-29 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine
US11708815B2 (en) 2021-02-08 2023-07-25 General Electronic Company System and method for controlling a wind turbine
US11774324B2 (en) 2021-03-12 2023-10-03 General Electric Renovables Espana, S.L. System and method for detecting actual slip in a coupling of a rotary shaft
US11913429B2 (en) 2021-04-29 2024-02-27 General Electric Renovables Espana, S.L. System and method for slip detection and surface health monitoring in a slip coupling of a rotary shaft
KR20240090319A (ko) 2021-10-07 2024-06-21 제너럴 일렉트릭 레노바블레스 에스빠냐 에스.엘.유. 풍력 터빈을 제어하기 위한 시스템 및 방법
US12510052B1 (en) 2024-06-27 2025-12-30 GE Vernova Renovables Espana, S.L. System and method for optimizing control of a wind turbine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10219664A1 (de) * 2002-04-19 2003-11-06 Enron Wind Gmbh Windenergieanlage, Regelanordnung für eine Windenergieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
DE102006036157B4 (de) * 2006-08-01 2016-09-15 Senvion Gmbh Kalibrierverfahren
AU2009340218A1 (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Load measuring apparatus, method, and program
US20110135474A1 (en) * 2010-04-29 2011-06-09 Matthias Thulke Method for temperature calibration of blade strain gauges and wind turbine rotor blade containing strain gauges
GB2482009B (en) * 2010-07-14 2014-07-23 Vestas Wind Sys As Ice detection and system for wind turbine blades

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014177234A1 (de) 2014-11-06
DE102013208084B3 (de) 2014-05-08
EP2992209A1 (de) 2016-03-09
EP2992209B1 (de) 2017-05-10
DK2992209T3 (en) 2017-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2636670T3 (es) Procedimiento y sistema para monitorizar una instalación de energía eólica así como instalación de energía eólica
ES2617903T3 (es) Procedimiento y dispositivo para monitorizar estados de funcionamiento de palas de rotor
JP6320081B2 (ja) 風車翼の損傷検知方法及び風車
ES2411404T3 (es) Procedimiento de calibración
DK2593672T3 (en) Ice detection method and system for wind turbine blades
ES2723877T3 (es) Método y sistema para el funcionamiento de un aerogenerador
CN105531592B (zh) 用于确定运动结构的移动和振荡的系统和方法
ES2332295T3 (es) Perfeccionamientos en la deteccion de esfuerzo sobre un accionador de mando de vuelo.
ES3019209T3 (en) System for contactless displacement measurement of a blade root of a wind turbine
US20110135474A1 (en) Method for temperature calibration of blade strain gauges and wind turbine rotor blade containing strain gauges
ES2662448T3 (es) Métodos de ensayo para palas de aerogeneradores
ES2536302T3 (es) Procedimiento para operar un aerogenerador
WO2010046403A2 (en) A wind turbine and a method for monitoring a wind turbine
CN104880243B (zh) 光纤光栅振动传感器
ES2885019T3 (es) Sistema de detección de carga de pala para una turbina eólica
ES2986440T3 (es) Determinación de momentos flectores de palas con dos sensores de carga por pala de rotor con la integración de datos del rotor
ES2258252T3 (es) Procedimiento para detectar defectos de medida de planeidad en flejes, especialmente flejes de acero y de metal, y rodillo de medida de planeidad.
CN108020199B (zh) 裂缝形变监测仪
KR101191797B1 (ko) 3축 변위 계측장치
ES2658171T3 (es) Transmisión planetaria
US10041856B2 (en) Method and apparatus for measuring physical displacement
KR20180052962A (ko) 광섬유 격자 센서를 이용한 측정장치
RU2684666C2 (ru) Способ и аппарат для измерения остаточных кручений
ES2912337T3 (es) Dispositivo de ponderación para un álabe de rotor de turbina eólica
ES2638218T3 (es) Dispositivo para detectar deformaciones de una pala de rotor y procedimiento para el montaje de un dispositivo de este tipo