ES2711827T3 - Método y disposición para controlar la lubricación de un sistema de engranajes - Google Patents
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Abstract
Disposición de lubricación de engranajes para proporcionar lubricación a un engranaje (101), que comprende: - una bomba de lubricación (106) para hacer circular fluido de lubricación (107), - una fuente de alimentación (109) acoplada a la bomba de lubricación (106) para impulsar la bomba de lubricación (106), y - un controlador acoplado a al menos una de la bomba de lubricación (106) y la fuente de alimentación (109), para controlar la potencia de salida de la bomba de lubricación (106), en la que - la disposición de lubricación de engranajes está configurada para proporcionar lubricación a un engranaje (101) de una turbina eólica, - la disposición de lubricación de engranajes comprende un sensor de presión (112) dispuesto aguas abajo de la bomba de lubricación (106) con respecto al fluido de lubricación bombeado por la bomba de lubricación (106), - el sensor de presión (112) está configurado para medir la presión del fluido de lubricación y para producir una señal de indicación de presión representativa de la misma, - la disposición de lubricación de engranajes comprende un sensor de temperatura (113) configurado para medir la temperatura del fluido de lubricación y para producir una señal de indicación de temperatura representativa de la misma, caracterizada porque - el controlador está dispuesto para hacer variar la potencia de salida de la bomba de lubricación (106) basándose al menos parcialmente en la señal de indicación de presión y basándose al menos parcialmente en la señal de indicación de temperatura, de modo que la potencia de salida de la bomba de lubricación se limite en respuesta a una situación en la que la señal de indicación de temperatura indica una temperatura por debajo de un límite predeterminado.
Description
DESCRIPCION
Metodo y disposicion para controlar la lubricacion de un sistema de engranajes
Campo tecnico
La invencion se refiere en general a la tecnologfa para proporcionar lubricacion a un engranaje mecanico de una turbina eolica. Especialmente, la invencion se refiere a la tecnologfa para garantizar una lubricacion adecuada en una amplia variedad de condiciones, sobre las que un operador responsable del correcto funcionamiento del engranaje puede ejercer poca o ninguna influencia.
Antecedentes de la invencion
En esta descripcion, se usa el termino rueda de engranaje para referirse a una parte de maquina rotativa y dentada. Dos o mas ruedas de engranaje que se engranan constituyen una etapa de engranaje. El termino engranaje como tal se refiere en esta descripcion a un sistema mecanico que tiene un primer arbol y un segundo arbol, entre los cuales una o mas etapas de engranaje proporcionan conversiones de velocidad y par de torsion y/o un cambio de direccion de un eje de rotacion. Una unidad de engranaje comprende un engranaje correcto y puede comprender sistemas aumentadores auxiliares, tales como disposiciones de instrumentacion, control y lubricacion.
La unidad de engranaje de una turbina eolica desempena un papel importante en la transmision de la potencia y la energfa de rotacion de las palas de rotor al generador, lo que crea energfa electrica. Garantizar el funcionamiento fiable y sin problemas del engranaje es vital para lograr un desempeno correcto de la turbina eolica. Como tal, tambien se encuentran engranajes en otras muchas aplicaciones, pero las caractensticas espedficas y condiciones ambientales exigentes que se refieren a una turbina eolica implican que su diseno exige a menudo soluciones especiales altamente desarrolladas.
En una turbina eolica, el primer arbol del engranaje se acopla al conjunto de rotor y el segundo arbol se acopla al generador. Dentro del engranaje, al menos una etapa de engranaje esta ubicada entre los arboles primero y segundo para transmitir el movimiento de rotacion y para implementar las razones de velocidad y par de torsion deseadas entre los arboles. Se usan cojinetes para soportar los arboles y las ruedas de engranaje con la menor friccion posible.
La(s) etapa(s) de engranaje y los cojinetes requieren lubricacion, para cuyo fin la unidad de engranaje comprende normalmente una bomba de lubricacion configurada para hacer circular fluido de lubricacion a traves de las etapas de engranaje y los cojinetes. En implementaciones muy simples, se usa un movimiento de rotacion de alguna parte del engranaje para impulsar la bomba de lubricacion. En lo que se refiere a una turbina eolica, que puede permanecer estatica durante largos periodos, una bomba de lubricacion impulsada por eje de ese tipo provocana un retraso en la puesta en marcha antes de que una cantidad suficiente de fluido de lubricacion pueda alcanzar las partes moviles cnticas y, por tanto, no se recomienda.
Una solucion mas versatil implica usar una fuente de alimentacion dedicada, tal como un motor electrico o hidraulico, para impulsar la bomba de lubricacion. Como parte de una puesta en marcha controlada, la fuente de alimentacion puede encenderse antes de que las ruedas de engranaje comiencen a moverse, de modo que reciban la cantidad apropiada de fluido de lubricacion ya desde el principio. Para saber cuando encender la fuente de alimentacion se requiere obviamente que la unidad de engranaje comprenda, o se beneficie del funcionamiento de, una unidad de control que pueda controlar el funcionamiento de partes grandes de la turbina eolica.
Sin embargo, incluso en tales casos, encontrar el metodo de lubricacion adecuado no es sencillo. Como ejemplo, pueden producirse temperaturas que oscilan entre -40 y mas de 85 grados centfgrados dentro del engranaje, con efectos significativos sobre la viscosidad del fluido de lubricacion. Los cambios de viscosidad afectan al modo en que el fluido de lubricacion fluye a traves de los canales de lubricacion, y tambien a su capacidad de mantener la pelfcula lubricante entre partes metalicas que se mueven unas con respecto a otras.
Un documento de la tecnica anterior DE 102007029469 A1 da a conocer una disposicion de lubricacion para una turbina eolica, en la que se usan tanto una bomba de engranajes mecanicos como una bomba de lubricacion electrica. La bomba de engranajes mecanicos solo bombea fluido de lubricacion siempre que el nivel de fluido en el carter sea lo suficientemente alto.
Un documento adicional de la tecnica anterior US2011/0188988 da a conocer una disposicion de lubricacion para una turbina eolica. Si el grosor de pelfcula, tal como se indica por los sensores de proximidad, supera un valor umbral (por ejemplo, disminuye por debajo de un valor umbral), entonces el funcionamiento de la turbina eolica puede verse alterado al cambiar el estado dinamico de la turbina eolica o al aumentar la presurizacion de la pelfcula de fluido.
Sumario de la invencion
Un objetivo de la presente invencion es proporcionar un metodo y una disposicion para controlar la lubricacion de un
engranaje de modo eficaz y ventajoso. Otro objetivo de la presente invencion es garantizar que puede lograrse un control de la lubricacion con una inversion razonable en maquinaria e instrumentacion. Un objetivo adicional de la invencion es garantizar que puede integrarse facilmente un control de lubricacion con otras funcionalidades de control de una unidad de engranaje. Aun otro objetivo de la invencion es permitir ajustar a escala facilmente el metodo de control de lubricacion para engranajes de diversas dimensiones.
Estos y otros objetivos ventajosos de la invencion se logran colocando un sensor de presion de fluido de lubricacion aguas abajo de la bomba de lubricacion y usando la presion medida para hacer variar al menos parcialmente la potencia de salida de la bomba de lubricacion.
Una disposicion de lubricacion de engranajes segun la invencion se caracteriza por las caractensticas enumeradas en la parte caracterizadora de la reivindicacion independiente referida a una disposicion de ese tipo.
Un metodo segun la invencion se caracteriza por los rasgos distintivos enumerados en la parte caracterizadora de la reivindicacion independiente referida a un metodo.
El funcionamiento de una bomba de lubricacion hace principalmente que la presion del fluido de lubricacion aumente en la salida de la bomba. Si las condiciones siguen siendo iguales, se alcanza pronto un estado de equilibrio en el que la presion creciente se equilibra mediante la resistencia al flujo con la que se encuentra el fluido de lubricacion en su camino a traves de los canales de lubricacion aguas abajo de la bomba de lubricacion, dando como resultado un flujo de salida estacionario de la bomba de lubricacion. En condiciones de estado estacionario, una lectura de presion obtenida en una ubicacion fija aguas abajo de la bomba de lubricacion permanece igual.
La viscosidad de fluidos de lubricacion habituales es inversamente proporcional a su temperatura. Una temperatura interna creciente del engranaje, donde el fluido de lubricacion entra en contacto con las partes mecanicas moviles, hace que se caliente el fluido de lubricacion. Por consiguiente, disminuye la viscosidad del fluido de lubricacion, y se debilita la capacidad del fluido de lubricacion de mantener una pelfcula lubricante entre partes metalicas en contacto. Tambien disminuye la resistencia al flujo observada en los canales de lubricacion. Esto ultimo tendena a reducir la lectura de presion, a menos que haya realimentacion de la medicion de presion a la potencia de salida controlada de la bomba de lubricacion.
Lo mismo es cierto independientemente de cual sea el motivo para el cambio de viscosidad: la realimentacion apropiada de la medicion de presion hara que la potencia de salida de la bomba de lubricacion compense el cambio de presion. Por ejemplo, si el envejecimiento y/o la introduccion de impurezas hacen que cambie la viscosidad del fluido de lubricacion, el cambio resultante de su capacidad de lubricacion se vera contrarrestado al menos parcialmente por la bomba de lubricacion que cambia su potencia de salida en un intento por mantener la presion medida en un valor deseado.
Una potencia de salida observada de una bomba de lubricacion de presion controlada (o una senal de control observada facilitada a la bomba de lubricacion como resultado del uso de realimentacion de presion) puede usarse incluso como indicador de las condiciones del sistema de lubricacion. Por ejemplo, si varias de otras caractensticas medidas de la unidad de engranaje siguen siendo iguales pero la potencia de salida de la bomba de lubricacion ha cambiado considerablemente, esto podna indicar un problema con el fluido de lubricacion o un bloqueo o dano en los canales de lubricacion. Un aumento considerable de la potencia de salida seleccionada para la bomba de lubricacion sin un aumento resultante de la presion medida tambien podna indicar un problema en la bomba de lubricacion o su fuente de alimentacion.
Puede usarse informacion adicional para aumentar la lectura de presion medida al controlar la bomba de lubricacion. Por ejemplo, si una medicion de temperatura muestra que el fluido de lubricacion esta extremadamente fno (y, por tanto, es lento), ni siquiera una potencia de salida relativamente alta de la bomba de lubricacion puede dar como resultado una lectura de presion sorprendentemente baja, ya que el fluido de lubricacion experimenta una resistencia al flujo excepcionalmente alta entre la salida de bomba y el punto de medicion. Con el fin de evitar que la bomba de lubricacion oponga resistencia de manera innecesaria al fluido de lubricacion altamente viscoso, puede ser ventajoso controlar la potencia de salida de la bomba de lubricacion con un algoritmo de control que tenga en cuenta la presion medida del fluido de lubricacion aguas abajo de la bomba de lubricacion y tambien otra informacion, tal como una temperatura medida.
Las realizaciones a modo de ejemplo de la invencion presentada en esta solicitud de patente no deben interpretarse como que plantean limitaciones a la aplicabilidad de las reivindicaciones adjuntas. El verbo “comprender” se usa en esta solicitud de patente como limitacion abierta que no excluye la existencia de rasgos distintivos tambien enumerados. Los rasgos distintivos enumerados en las reivindicaciones dependientes pueden combinarse de manera mutuamente libre a menos que se exponga explfcitamente lo contrario.
Los rasgos distintivos novedosos que se consideran caractensticos de la invencion se exponen en particular en las reivindicaciones adjuntas. Sin embargo, la propia invencion, tanto con respecto a su construccion como a su metodo de funcionamiento, junto con ventajas y objetos adicionales de la misma, se entendera de la mejor manera a partir de la siguiente descripcion de realizaciones espedficas cuando se lea en relacion con los dibujos adjuntos.
Breve descripcion de los dibujos
La figural ilustra de manera esquematica algunas partes de una unidad de engranaje,
la figura 2 ilustra un uso a modo de ejemplo de un regulador P/I,
la figura 3 ilustra un aspecto de metodo de una realizacion de la invencion, y
la figura 4 ilustra un aspecto de metodo de otra realizacion de la invencion.
Descripcion detallada de realizaciones de la invencion
La figura 1 es una ilustracion esquematica de ciertas partes de una unidad de engranaje 100, tal como una unidad de engranaje para una turbina eolica. Un engranaje 101 comprende un primer arbol 102 y un segundo arbol 103 para la conexion a un sistema mecanico externo, tal como un rotor y un generador, respectivamente. Dentro del engranaje 101, al menos una etapa de engranaje 104 esta ubicada entre los arboles primero y segundo 102 y 103. Los cojinetes, de los que se muestra el cojinete 105 como ejemplo, soportan los arboles.
Ademas del engranaje correcto, la unidad de engranaje comprende una disposicion de lubricacion de engranajes. Una parte de la disposicion de lubricacion de engranajes es una bomba de lubricacion 106 para hacer circular fluido de lubricacion, tal como aceite lubricante 107 que se muestra de manera esquematica que procede de un carter o deposito de aceite 108. El uso de un deposito es espedfico de las denominadas soluciones de carter seco, en las que no hay un carter de aceite de gran capacidad directamente debajo de las partes de maquina lubricadas. La presente invencion se ha disenado espedficamente para engranajes de carter seco, pero tambien puede aplicarse en asociacion con soluciones de carter humedo.
Una fuente de alimentacion 109 esta acoplada a la bomba de lubricacion 106 para impulsarla. Para los fines de un control facil y flexible, se selecciona a menudo un motor electrico como la fuente de alimentacion 109, pero tambien puede ser, por ejemplo, un motor hidraulico, un accionador que se mueve hacia atras y hacia adelante, o cualquier otra fuente de alimentacion que pueda hacer que la bomba de lubricacion 106 bombee fluido de lubricacion a diferentes potencias de salida.
El funcionamiento de la fuente de alimentacion 109 esta controlado a su vez por un controlador. En esta descripcion, se usa el termino “controlador” para referirse en general a una entidad que puede hacer de manera activa que la fuente de alimentacion 109 impulse la bomba de lubricacion 106 de manera deseada, de modo que esta ultima bombea fluido de lubricacion a una potencia de salida deseada. En resumen, puede decirse que es el controlador el que controla finalmente la potencia de salida de la bomba de lubricacion, ya que la inteligencia esencial de la disposicion de control reside en el controlador. El controlador se acopla a la bomba de lubricacion y/o la fuente de alimentacion. La naturaleza y el fin de tal acoplamiento se describen en mas detalle a continuacion.
En la realizacion a modo de ejemplo de la figura 1, el controlador comprende una unidad de control 110 y una unidad de impulsion 111. De estas, la unidad de impulsion 111 esta configurada para suministrar potencia de funcionamiento a la fuente de alimentacion 109 en cantidades apropiadas, de modo que como resultado la fuente de alimentacion 109 impulsa a su vez la bomba de lubricacion 106, haciendo que suministre la potencia de salida deseada. Si la fuente de alimentacion 109 es un motor electrico, la unidad de impulsion 111 puede ser, por ejemplo, un elemento de impulsion de frecuencia variable.
La unidad de control 110 esta configurada para facilitar a la unidad de impulsion 111 las ordenes de control que regulan el suministro de potencia de funcionamiento a la fuente de alimentacion 109. Por ejemplo, un elemento de impulsion de frecuencia variable puede recibir sus ordenes de control en forma de niveles de tension analogica o palabras de control digital desde la unidad de control 110.
La formacion de las ordenes de control se basa al menos parcialmente en informacion de realimentacion que el controlador (en este caso: la unidad de control 110) obtiene de la disposicion de lubricacion. En particular, la disposicion de lubricacion de engranajes de la figura 1 comprende un sensor de presion 112 que esta dispuesto aguas abajo de la bomba de lubricacion 106 con respecto al fluido de lubricacion bombeado por la bomba de lubricacion. El sensor de presion 112 esta configurado para medir la presion del fluido de lubricacion y para producir una senal de indicacion de presion representativa de la misma. Un acoplamiento desde el sensor de presion 112 hasta el controlador (en este caso: hasta la unidad de control 110) proporciona el suministro de la senal de indicacion de presion al controlador, de modo que este ultimo conoce de manera constante la presion del fluido de lubricacion en el punto en el que esta ubicado el sensor de presion 112. Segun una realizacion de la invencion, el controlador esta dispuesto para hacer variar la potencia de salida de la bomba de lubricacion 106 basandose al menos parcialmente en la senal de indicacion de presion que recibe desde el sensor de presion 112.
La implementacion ffsica real del sensor de presion 112 no es esencial para la invencion. Se conocen sensores de presion adecuados para medir la presion de fluidos de lubricacion a partir de la tecnica anterior de medicion de presion. La ubicacion exacta del sensor de presion 112 tampoco es de vital importancia para la presente invencion, siempre que este aguas abajo de la bomba de lubricacion 106 y aguas arriba de un punto en el que se dispensara el
fluido de lubricacion a un espacio esencialmente libre sobre partes de maquina moviles. Normalmente, el sensor de presion 112 debe estar ubicado dentro de un canal que, como resultado del funcionamiento de la bomba de lubricacion 106, siga estando completamente lleno de fluido de lubricacion en movimiento. Pueden usarse uno, dos, o mas sensores de presion. Si hay dos o mas sensores de presion, derivar la senal de indicacion de presion puede incluir operaciones aritmeticas como calcular una diferencia o valor promedio, o tener en cuenta lecturas de presion de diferentes partes del sistema de diferentes modos.
Segun una realizacion de la invencion, el funcionamiento del controlador, es decir su disposicion para hacer variar la potencia de salida de la bomba de lubricacion 106, tiene como objetivo impulsar la presion medida del fluido de lubricacion hacia cierta presion objetivo predeterminada. Dicho de otro modo, hay un cierto valor de presion predeterminado para el fluido de lubricacion aguas abajo de la bomba de lubricacion 106 que el controlador tiene como objetivo mantener.
La justificacion de un objetivo de ese tipo es la percepcion de que, si el fluido de lubricacion se bombea con una potencia de salida que produce una presion dada en un sistema de canales que tiene una seccion transversal neta fija, el sistema de canales suministrara el fluido de lubricacion a los engranajes y cojinetes que van a lubricarse en cantidades suficientes que garantizan la formacion correcta de una pelfcula lubricante entre partes moviles. Se tienen en cuenta automaticamente cambios dinamicos de viscosidad del fluido de lubricacion (por ejemplo, como resultado de su temperatura cambiante), ya que un fluido de menor viscosidad experimental una menor resistencia al flujo. Por consiguiente, tendera a producir una menor presion dentro de los canales, de modo que la realimentacion de presion provocara un aumento de la potencia de salida de la bomba de lubricacion. Por tanto, la capacidad decreciente del fluido de menor viscosidad de mantener la pelfcula lubricante se compensara aumentando la cantidad por unidad de tiempo del fluido de lubricacion que se suministrara a las partes moviles. Una implementacion ventajosa de la unidad de control 110 comprende un regulador proporcional e integrador (P/I) 201, tal como se muestra en la figura 2. Se calcula la diferencia entre la senal de indicacion de presion obtenida a partir del sensor de presion 112 y un valor de presion objetivo lefdo a partir de una memoria, en un calculador de diferencia 202, y dicha diferencia representa una cantidad de entrada del regulador proporcional e integrador 201. El uso de un regulador proporcional e integrador es un modo de implementar una funcion de control que reacciona de manera dinamica a y tiene en cuenta la magnitud de la diferencia entre medicion y objetivo, y tambien cierto historial de como ha evolucionado la diferencia recientemente.
La figura 3 es un diagrama esquematico de un metodo de control simple y a modo de ejemplo implementado por el controlador para compensar cambios en la presion medida del fluido de lubricacion. Anteriormente se senalo que el controlador recibe de manera constante (o de manera regular) una senal de indicacion de presion desde el sensor de presion 112. En la etapa 301, el controlador examina si la presion medida es menor que un primer valor predeterminado, que podna caracterizarse como el lfmite inferior de presion admisible. Como respuesta a que la presion medida es menor que el primer valor predeterminado, el controlador aumenta la potencia de salida de la bomba de lubricacion en la etapa 302. Si la presion no es menor que el primer valor predeterminado, el controlador procede a examinar en la etapa 303 si es mayor que un lfmite superior que, en este caso, se denomina segundo valor predeterminado. Como respuesta a que la presion medida es mayor que el segundo valor predeterminado, el controlador disminuye la potencia de salida de la bomba de lubricacion en la etapa 304. Si no se superan ni el lfmite inferior ni el lfmite superior, el controlador simplemente retorna directamente de la etapa 303 a la etapa 301.
Dependiendo de lo sofisticado que sea el control que se tiene como objetivo y, por ejemplo, cuales sean las posibilidades de control permitidas por la estructura y el funcionamiento del elemento de impulsion 111 y la fuente de alimentacion 109, puede implementarse o bien un control escalonado o bien un control continuo de la potencia de salida de la bomba de lubricacion 106. Control escalonado quiere decir que el controlador esta dispuesto para seleccionar la potencia de salida de la bomba de lubricacion a partir de un conjunto de al menos tres valores discretos. Control continuo quiere decir que el controlador esta dispuesto para hacer variar la potencia de salida de la bomba de lubricacion de manera continua. En realidad, el control digital es inherentemente escalonado en todos los casos dada la naturaleza discreta del espacio de numeros compuesto por las palabras de control posibles. Sin embargo, con fines practicos, es habitual reservar el termino control escalonado solo para casos en los que la diferencia de potencia de salida resultante del uso de ordenes de control adyacentes es lo suficientemente grande como para distinguirse claramente de, por ejemplo, fluctuaciones provocadas por fuentes no controladas tales como friccion.
La figura 4 ilustra un ejemplo de un metodo de control continuo simple que comprende solo dos etapas diferenciadas. En la etapa 401, se calcula la diferencia entre una senal de indicacion de presion y un valor objetivo, y en la etapa 402, se cambia la potencia de salida de la bomba de lubricacion con el fin de hacer que la senal de indicacion de presion se aproxime al valor objetivo.
La disposicion a modo de ejemplo de la figura 1, en la que el controlador comprende la unidad de control 110 y la unidad de impulsion 111 como entidades separadas (al menos de manera logica), es habitual para soluciones en las que la unidad de control 110 tambien es responsable de otras clases de funciones de control aparte de la realimentacion de presion. Es posible incorporar las funciones de una unidad de control y una unidad de impulsion en una estructura solidaria, que toma la senal de indicacion de presion (o alguna derivada sencilla de la misma)
como senal de entrada y suministra potencia de funcionamiento a la fuente de alimentacion en cantidades apropiadas en su salida. Se conocen elementos de impulsion de conversion de frecuencia variable avanzados que comprenden cierto grado de programabilidad. Pueden programarse para que comparen una entrada (tal como una senal de indicacion de presion) con un valor objetivo preprogramado, o realicen otras operaciones logicas, que dan como resultado la impulsion de un motor electrico con una relacion predeterminada con dicha entrada.
La disposicion de lubricacion de engranajes de la figura 1 tambien comprende un sensor de temperatura 113. Esta configurado para medir la temperatura del fluido de lubricacion bombeado por la bomba de lubricacion 106. El sensor de temperatura 113 esta configurado para producir una senal de indicacion de temperatura que representa la temperatura medida del fluido de lubricacion. Un acoplamiento desde el sensor de temperatura 113 hasta la unidad de control 110 permite que la unidad de control tambien tenga en cuenta la temperatura del fluido de lubricacion al determinar, junto con la unidad de impulsion 111, la potencia de salida apropiada de la bomba de lubricacion. Puede decirse que el controlador, que en la figura 1 comprende la unidad de control 110 y la unidad de impulsion 111, esta dispuesto para hacer variar la potencia de salida de la bomba de lubricacion 106 basandose al menos parcialmente en la senal de indicacion de temperatura.
La implementacion ffsica y ubicacion precisa del sensor de temperatura 113 no son de vital importancia para la presente invencion, siempre que el sensor de temperatura pueda medir una temperatura que tiene una relacion lo suficientemente inequvoca con las caractensticas inducidas por la temperatura del fluido de lubricacion bombeado por la bomba de lubricacion. Pueden usarse uno o mas sensores de temperatura. Si hay mas de un sensor de temperatura, derivar la senal de indicacion de temperatura a partir de sus salidas puede incluir calculos tales como tomar una diferencia o valor promedio, u otras clases de procesamiento.
Segun una realizacion de la invencion, el controlador esta configurado para aceptar senales de indicacion de menor presion para fluidos de lubricacion mas fnos. Si el fluido de lubricacion esta muy fno, tal como en la puesta en marcha en condiciones invernales, tambien tiene una viscosidad relativamente alta. Esto conduce a su vez a una mayor resistencia al flujo en cualquier canal a traves del que debe fluir el fluido de lubricacion. Cuanto mayor sea la resistencia al flujo de un fluido, mayor potencia de bombeo lleva en una entrada de un canal obtener una lectura de presion predeterminada en la salida de dicho canal. No limitar la potencia de bombeo en condiciones muy fnas podna conducir a una situacion en la que el controlador intenta aumentar de manera innecesaria la potencia de salida de la bomba de lubricacion mas alla de lfmites razonables, simplemente porque el fluido de lubricacion fno y pegajoso pierde mucha presion en su camino hacia el sensor de presion simplemente debido a la resistencia al flujo. En la representacion del metodo de la figura 3, puede incorporarse la seleccion de la presion objetivo para el fluido de lubricacion en las etapas 301 y 303. Por ejemplo, como respuesta a una senal de indicacion de temperatura indicativa de que el fluido de lubricacion esta mas fno que un umbral predeterminado, se selecciona una segunda presion objetivo para el fluido de lubricacion. La segunda presion objetivo es menor que una primera presion objetivo que se selecciona para el fluido de lubricacion a temperaturas que son mayores que dicho umbral predeterminado. La relacion apropiada entre temperatura medida y presion deseada del fluido de lubricacion puede hallarse a traves de experimentos. Una alternativa es usar la senal de indicacion de temperatura como orden de encendido/apagado para la determinacion basada en presion de la potencia de salida de la bomba de lubricacion. Dicho de otro modo, el controlador hara variar la potencia de salida de la bomba de lubricacion basandose en la senal de indicacion de presion solo si la lectura de la senal de indicacion de temperatura indica que la temperatura del fluido de lubricacion esta dentro de ciertos lfmites, entre los que se ha hallado que el control basado en presion produce los resultados apropiados. Aun otra alternativa es que el controlador este equipado con dos o mas algoritmos de control basado en presion mutuamente alternativos, y usar la senal de indicacion de temperatura para seleccionar el algoritmo de control basado en presion que sea el mas adecuado para las temperaturas indicadas por la senal de indicacion de temperatura.
Las senales de indicacion de presion (y posiblemente de temperatura) pueden transmitir importante informacion de primera mano sobre lo que sucede en la unidad de engranaje y su lubricacion. Es habitual para las turbinas eolicas que exista una ubicacion de monitorizacion remota en la que se monitorizan las condiciones y el funcionamiento de varias turbinas eolicas. La disposicion de lubricacion de engranajes de la figura 1 comprende una salida de senalizacion 114 para transmitir informacion a una ubicacion de monitorizacion remota de ese tipo. La salida de senalizacion puede usarse para senalizar muchas clases de informacion, especialmente en realizaciones en las que la unidad de control 110 tambien es responsable de otras clases de funciones de control aparte de la realimentacion de presion. Como realizacion de la presente invencion, el controlador puede estar configurado para enviar a la salida de senalizacion 114 informacion indicativa de que potencia de salida se ha seleccionado para la bomba de lubricacion 106. Ademas o como alternativa, puede estar configurado para enviar a la salida de senalizacion 114 informacion indicativa de las senales de indicacion de temperatura y/o presion que ha recibido de los sensores 112 y 113.
La conexion representada en la figura 1 como la salida de senalizacion 114 tambien puede ser bidireccional, de modo que algun otro dispositivo (como la ubicacion de monitorizacion remota) puede descargar en el controlador, por ejemplo, nuevos algoritmos y/o nuevos valores objetivo o valores limitantes de la presion del fluido de lubricacion.
Los ejemplos espedficos proporcionados en la descripcion facilitada anteriormente no deben interpretarse como limitativos. Por tanto, la invencion no se limita solamente a las realizaciones descritas anteriormente.
Claims (13)
1. Disposicion de lubricacion de engranajes para proporcionar lubricacion a un engranaje (101), que comprende:
- una bomba de lubricacion (106) para hacer circular fluido de lubricacion (107),
- una fuente de alimentacion (109) acoplada a la bomba de lubricacion (106) para impulsar la bomba de lubricacion (106), y
- un controlador acoplado a al menos una de la bomba de lubricacion (106) y la fuente de alimentacion (109), para controlar la potencia de salida de la bomba de lubricacion (106),
en la que
- la disposicion de lubricacion de engranajes esta configurada para proporcionar lubricacion a un engranaje (101) de unaturbina eolica,
- la disposicion de lubricacion de engranajes comprende un sensor de presion (112) dispuesto aguas abajo de la bomba de lubricacion (106) con respecto al fluido de lubricacion bombeado por la bomba de lubricacion (106),
- el sensor de presion (112) esta configurado para medir la presion del fluido de lubricacion y para producir una senal de indicacion de presion representativa de la misma,
- la disposicion de lubricacion de engranajes comprende un sensor de temperatura (113) configurado para medir la temperatura del fluido de lubricacion y para producir una senal de indicacion de temperatura representativa de la misma, caracterizada porque
- el controlador esta dispuesto para hacer variar la potencia de salida de la bomba de lubricacion (106) basandose al menos parcialmente en la senal de indicacion de presion y basandose al menos parcialmente en la senal de indicacion de temperatura, de modo que la potencia de salida de la bomba de lubricacion se limite en respuesta a una situacion en la que la senal de indicacion de temperatura indica una temperatura por debajo de un lfmite predeterminado.
2. Disposicion de lubricacion de engranajes segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el controlador esta dispuesto para hacer variar la potencia de salida de la bomba de lubricacion (106) para impulsar la presion medida del fluido de lubricacion hacia una presion objetivo.
3. Disposicion de lubricacion de engranajes segun la reivindicacion 2, caracterizada porque el controlador comprende un regulador proporcional e integrador (201), y una diferencia entre la senal de indicacion de presion y un valor objetivo de la senal de indicacion de presion representa una cantidad de entrada del regulador proporcional e integrador (201).
4. Disposicion de lubricacion de engranajes segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el controlador esta dispuesto para compensar los cambios de la presion medida del fluido de lubricacion, aumentando la potencia de salida de la bomba de lubricacion (106) como respuesta a que la presion medida es menor que un primer valor predeterminado, y disminuyendo la potencia de salida de la bomba de lubricacion (106) como respuesta a que la presion medida es mayor que un segundo valor predeterminado.
5. Disposicion de lubricacion de engranajes segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el controlador esta dispuesto para seleccionar la potencia de salida de la bomba de lubricacion (106) a partir de un conjunto de al menos tres valores discretos.
6. Disposicion de lubricacion de engranajes segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el controlador esta dispuesto para hacer variar la potencia de salida de la bomba de lubricacion (106) de manera continua.
7. Disposicion de lubricacion de engranajes segun cualquier reivindicacion anterior, caracterizada porque:
- la disposicion de lubricacion de engranajes comprende una salida de senalizacion (114) para transmitir informacion a una ubicacion de monitorizacion remota, y
- el controlador esta configurado para enviar a dicha salida de senalizacion (114) informacion indicativa de que potencia de salida se ha seleccionado para la bomba de lubricacion (106).
8. Disposicion de lubricacion de engranajes segun cualquier reivindicacion anterior, caracterizada porque:
- la fuente de alimentacion (109) es un motor electrico, y
- el controlador comprende un convertidor de frecuencia (111) acoplado para suministrar una senal electrica de impulsion a dicho motor electrico.
9. Unidad de engranaje, que comprende:
- un primer arbol (102) y un segundo arbol (103) para la conexion a un sistema mecanico externo,
- al menos una etapa de engranaje (104) ubicada entre los arboles primero y segundo (102, 103),
- cojinetes (105) que soportan dichos arboles primero y segundo (102, 103), y
- una disposicion de lubricacion de engranajes segun la reivindicacion 1 para proporcionar lubricacion a dicha etapa de engranaje (104) y dichos cojinetes (105).
10. Metodo para proporcionar lubricacion a un engranaje de una turbina eolica, con una disposicion de lubricacion de engranajes segun la reivindicacion 1, que comprende:
- hacer circular fluido de lubricacion hasta el engranaje (101) con una potencia de bombeo seleccionada, - medir (301, 303) la presion del fluido de lubricacion aguas abajo de una bomba de lubricacion (106) que produce dicha potencia de bombeo,
- medir la temperatura del fluido de lubricacion y producir una senal de indicacion de temperatura representativa de la misma, caracterizado porque el metodo comprende ademas
- hacer variar(302, 304) la potencia de bombeo seleccionada basandose al menos parcialmente en la senal de indicacion de presion y basandose al menos parcialmente en la temperatura medida del fluido de lubricacion de modo que la potencia de bombeo se limita cuando la senal de indicacion de temperatura indica una temperatura por debajo de un lfmite predeterminado.
11. Metodo segun la reivindicacion 10, que comprende:
- impulsar (402) la presion medida del fluido de lubricacion hacia una presion objetivo variando la potencia de bombeo seleccionada.
12. Metodo segun la reivindicacion 11, que comprende:
- como respuesta a una senal de indicacion de temperatura indicativa de que el fluido de lubricacion esta mas frio que un umbral predeterminado, seleccionar una segunda presion objetivo para el fluido de lubricacion que es menor que una primera presion objetivo que se selecciona para el fluido de lubricacion a temperaturas que son mayores que dicho umbral predeterminado.
13. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que comprende:
- enviar a una ubicacion de monitorizacion remota informacion indicativa de que potencia de bombeo se ha seleccionado.
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