ES2812808T3 - Mejoras en relación con un sensor de guiñada para una turbina eólica - Google Patents
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Abstract
Un sensor de guiñada para una turbina eólica, comprendiendo el sensor de guiñada: una pluralidad de interruptores rotativos, configurado cada uno para acoplarse a una caja de engranajes del accionador de guiñada de una góndola de turbina eólica, siendo operativo cada uno de los interruptores rotativos para activar y desactivar contactos eléctricos respectivos asociados dependiendo de una cantidad de rotación de guiñada de la góndola con relación a una posición de partida; en el que el contacto eléctrico se activa a una pluralidad de primeros intervalos de rotación de guiñada con respecto a la posición de partida e inactivan a una pluralidad de segundos intervalos de rotación de guiñada con respecto a la posición de partida, estando intercalados el primer y segundo intervalos de rotación de guiñada, en el que el primer intervalo de rotación de guiñada de los contactos eléctricos no se solapan entre sí entre la posición de partida y la primera posición de rotación en una primera dirección de rotación desde la posición de partida, y no se solapan entre sí entre la posición de partida y una segunda posición de rotación en una segunda dirección de rotación desde la posición de partida opuesta a la primera dirección de rotación, y en el que todos los contactos eléctricos se activan en la primera posición de rotación y en la segunda posición de rotación; y en el que los contactos eléctricos generan cada uno una señal eléctrica respectiva cuando se activan.
Description
DESCRIPCIÓN
Mejoras en relación con un sensor de guiñada para una turbina eólica
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sensor de guiñada para una turbina eólica.
Antecedentes de la invención
Las turbinas eólicas comprenden una torre fija que permanece alzada sobre el terreno o lecho marino y una góndola que reposa sobre la parte superior de la torre y transporta un árbol de turbina, una caja de engranajes, un freno, un generador, un controlador del paso de palas que controla el ángulo de las palas de la turbina y un accionador de guiñada que controla la posición de la turbina eólica con relación al viento. Las palas de la turbina se montan sobre el árbol de la turbina externamente a la góndola. Las palas de la turbina hacen que el árbol gire bajo la influencia del viento, lo que su vez acciona el generador para generar energía eléctrica. El paso de las palas es controlado por el controlador de paso de palas para influir en la velocidad de rotación del árbol de accionamiento en dependencia de la velocidad del viento. El accionador de guiñada hace que la góndola gire lentamente en la parte superior de la torre de modo que las palas de la turbina miren a la dirección del viento predominante, para mantener la producción óptima de energía. El accionador de guiñada utiliza un sensor de dirección del viento para determinar la dirección actual del viento y un sensor de guiñada que comprende un codificador angular que determina la posición de guiñada actual de la góndola. El accionador de guiñada comprende un controlador que determina a partir de la información recogida desde estos sensores un ajuste de guiñada para alinear la góndola con la dirección del viento.
Se apreciará que la electricidad generada a partir del generador en la góndola se transporta hacia abajo de la torre y a un sistema de distribución de electricidad a través de un cable eléctrico. Se apreciará además que si la góndola continua girando en la misma dirección continuamente, finalmente se usará toda la holgura en el cable eléctrico y el cable eléctrico se romperá si la góndola gira adicionalmente. El sensor de guiñada consiste en una señal, normalmente desde un codificador, que proporciona al sistema de control información de orientación de la góndola. Para impedir un excesivo retorcido del cable, el sistema de control detiene la guiñada de la turbina en un número limitado dado de giros de revoluciones de góndola. Si tiene lugar un fallo en el sistema de control, se usan contactos de seguridad para impedir que el cable se retuerza en exceso para evitar daños a la turbina (rotura de cables de altas tensiones). Los contactos señalizan la detención de los motores de guiñada. Para conseguir esto, el sensor de guiñada comprende un interruptor de leva giratorio, que se acopla a una caja de engranajes del accionador de guiñada mediante un engranaje piñón y que activa (o desactiva) un contacto eléctrico cuando el accionador del interruptor de leva ha girado a una posición predeterminada (parada final segura) en cualquier dirección a partir de una posición central.
Se apreciará que una posición predeterminada del interruptor de leva corresponderá a una posición de guiñada predeterminada (que puede esperarse en general que sea un valor mayor de 360° —esto es, múltiples rotaciones de la góndola—). Por ejemplo, la góndola puede ser capaz de girar con seguridad 10 veces alrededor del eje de su torre en cualquier dirección sin dañar el cable eléctrico, en cuyo caso el interruptor de leva activará (o desactivará) el contacto eléctrico en una posición de leva que corresponderá con una rotación de guiñada de 3600° de la góndola en cualquier dirección. En este ejemplo el interruptor de leva girará una vez cada 20 vueltas de la góndola (esto es, un semigiro del interruptor de leva en cada dirección a partir de una posición de partida activará (o desactivará) el contacto eléctrico. Cuando se activa el (o desactiva) el contacto eléctrico, esto activa al accionador de guiñada para hacer girar la góndola de vuelta a la dirección opuesta (durante 10 vueltas en este ejemplo) hasta su posición de reposo central o realizar una parada de emergencia de la turbina pendiente del mantenimiento para corregir el problema.
El sensor de guiñada puede conectarse a un cojinete de guiñada desde el accionador de guiñada mediante una rueda piñón y el codificador angular puede conectarse a un árbol en el sensor de guiñada bien directamente o bien a través de una rueda de engranaje. Después del codificador angular, puede proporcionarse un engranaje antes del interruptor de leva. Por consiguiente, hay varias transmisiones que pueden potencialmente fallar, tanto parcial como completamente, lo que podría detener o al menos impedir que el interruptor de leva y/o el codificador angular funcionen. La normativa de seguridad establece que todos los dichos sensores y contactos de seguridad deben activarse una vez cada año. Sin embargo dado que los contactos no se activan durante el funcionamiento normal, sino que solo se usan en caso de un fallo en el sistema de control, normalmente no se activan nunca. Por ello la funcionalidad del contacto debe comprobarse a continuación por personal técnico, pero esto requiere el desmontaje manual del sensor, lo que introduce un riesgo potencial de montaje incorrecto. Además, este proceso puede ser costoso y consumidor de tiempo.
El documento no de patente XP055378089 "Sensing the Motion" describe la aplicación de sensores de posición en sistemas de guiñada de turbina eólica.
Es contra estos antecedentes como se ha concebido la invención.
Sumario de la invención
En un primer aspecto, la invención proporciona un sensor de guiñada para una turbina eólica, comprendiendo el sensor de guiñada:
una pluralidad de interruptores rotativos, configurado cada uno para acoplarse a una caja de engranajes del accionador de guiñada de una góndola de turbina eólica, siendo operativo cada uno de los interruptores rotativos para activar y desactivar contactos eléctricos respectivos asociados dependiendo de una cantidad de rotación de guiñada de la góndola con relación a una posición de partida;
en el que el contacto eléctrico se activa a una pluralidad de primeros intervalos de rotación de guiñada con respecto a la posición de partida e inactivan a una pluralidad de segundos intervalos de rotación de guiñada con respecto a la posición de partida, estando intercalados el primer y segundo intervalos de rotación de guiñada, en el que el primer intervalo de rotación de guiñada de los contactos eléctricos no se solapan entre sí entre la posición de partida y la primera posición de rotación en una primera dirección de rotación desde la posición de partida, y no se solapan entre sí entre la posición de partida y una segunda posición de rotación en una segunda dirección de rotación desde la posición de partida opuesta a la primera dirección de rotación, y en el que todos los contactos eléctricos se activan en la primera posición de rotación y en la segunda posición de rotación; y en el que los contactos eléctricos generan cada uno una señal eléctrica respectiva cuando se activan.
El sensor de guiñada puede comprender un controlador operativo para recibir señales eléctricas desde los contactos eléctricos y hacer que el accionador de guiñada detenga la rotación cuando se reciben pulsos eléctricos simultáneamente desde dos o más de los contactos eléctricos.
Aunque pueden usarse dos interruptores de rotación, es preferible que se usen tres interruptores de rotación, de modo que si uno de los interruptores falla es aún posible para los dos interruptores de rotación activar sus contactos respectivos para hacer que el accionador de guiñada detenga la rotación.
Cada contacto eléctrico puede tener el mismo número de primeros intervalos de rotación de guiñada, o alternativamente dos o más de los contactos eléctricos pueden tener un número diferente de primer intervalo de rotación de guiñada.
El controlador puede ser operativo para recibir señales eléctricas desde los contactos eléctricos y para estimar la rotación de guiñada actual de la góndola con relación a la posición de partida basándose en una secuencia de pulsos de las señales eléctricas recibidas o espacios entre pulsos de las señales eléctricas recibidas. El controlador puede ser operativo para estimar la rotación de guiñada actual dependiendo de un orden en el que se reciben los pulsos desde unos diferentes de entre los contactos eléctricos. El controlador es operativo para estimar la rotación de guiñada actual dependiendo de una dirección actual de rotación de la góndola.
El sensor de guiñada puede comprender un codificador absoluto acoplado a la caja de engranajes del accionador de guiñada, siendo operativo el codificador absoluto para determinar una posición de guiñada actual de la góndola. El controlador puede ser operativo para comparar la posición de guiñada actual determinada por el codificador absoluto con la posición de guiñada actual estimada. El controlador puede ser operativo para generar una señal de validación dependiendo de si la posición de guiñada actual determinada por el codificador absoluto coincide sustancialmente con la posición de guiñada actual estimada basándose en el interruptor rotativo.
Un patrón del primer y segundo intervalos de rotación de guiñada en una primera dirección de rotación con respecto a la posición de partida puede ser diferente de un patrón del primer y segundo intervalos de rotación de guiñada en una segunda, opuesta, dirección de rotación con respecto a la primera posición para al menos uno de los interruptores rotativos. En este caso, el controlador puede ser operativo para determinar una dirección en la que está girando la góndola basándose en un orden de aparición de dos o más pulsos recibidos de las señales eléctricas desde uno o más de los contactos eléctricos.
La primera posición de rotación puede ser una pluralidad de rotaciones de la góndola en una primera dirección de rotación con respecto a la posición de partida y la segunda posición de rotación puede ser una pluralidad de rotaciones de la góndola en una segunda dirección de rotación con respecto a la posición de partida. La primera y segunda posiciones de rotación pueden ser posiciones de detención final segura próximas de la góndola.
En un segundo aspecto, la invención proporciona un accionador de guiñada para una turbina eólica que comprende un sensor de guiñada como se ha descrito anteriormente.
En un tercer aspecto, la invención proporciona una turbina eólica que comprende un sensor de guiñada tal como se ha descrito anteriormente.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista esquemática de un sistema de turbina eólica;
La figura 2 es un diagrama funcional esquemático de un accionador y sensor de guiñada;
La figura 3 es una vista esquemática de un interruptor de leva de la técnica anterior;
La figura 4 es una vista esquemática de un interruptor de leva modificado;
La figura 5 es una vista esquemática de un conjunto de interruptores de leva modificados;
La figura 6 es una vista esquemática de un conjunto adicional de interruptores de leva modificados; y
La figura 7 es una vista esquemática de un conjunto adicional de interruptores de leva modificados.
Descripción detallada de realizaciones de la invención
La Figura 1 muestra una turbina eólica 10 que comprende una torre 12 que soporta una góndola 14 en la que se monta un rotor 16. El rotor 16 comprende una pluralidad de palas de turbina eólica 18 que se extienden radialmente desde un buje central 20. En este ejemplo, el rotor 16 comprende tres palas 18. Como se ha analizado anteriormente, el paso de las palas 18 de la turbina eólica puede ajustarse mediante un controlador de paso de palas (no mostrado), mientras que la guiñada de la góndola 14 puede ajustarse mediante un accionador de guiñada (no mostrado) para enfrentarla en general hacia el viento.
La figura 2 muestra los componentes funcionales e interrelaciones de un accionador de guiñada 100. El accionador de guiñada 100 comprende una caja de engranajes 110 del accionador de guiñada que se conecta en un lado a un montaje rotativo (no mostrado) sobre el que se dispone la góndola 14, y en el otro lado a un motor 112 que hace girar un árbol para accionar la rotación del montaje rotativo a través de la caja de engranajes 110. Se proporciona un sensor de guiñada 120, que se acopla a la caja de engranajes 110 del accionador de guiñada (por ejemplo el cojinete de guiñada) por medio de un engranaje piñón 114. El sensor de guiñada comprende un codificador angular 124 (absoluto) y un interruptor de leva 128 mecánico. Cuando la góndola 14 se hace girar por la acción del motor 112 y la caja de engranajes 110, también gira el engranaje piñón 114 y la rotación del engranaje piñón 114 hace girar a su vez a un árbol de sensor 122 del sensor de guiñada 120. El codificador angular 124 está acoplado al árbol de sensor 122, o bien directamente o bien por medio de otro engranaje (no mostrado) y es capaz de seguir la rotación del árbol y producir una señal indicativa de la posición rotacional actual de la góndola 14. El interruptor de leva 128 también se acopla al árbol de sensor 122, en este caso por medio de un engranaje de leva 126. Se apreciará que si el engranaje piñón 114 falla, no funcionarán ni el codificador absoluto 124 ni el interruptor de leva 128. Por otra parte, si el acoplamiento entre el codificador angular 124 y el árbol de sensor 122 falla, no funcionará el codificador angular 124, pero aún funcionaría el interruptor de leva 128, mientras que si el engranaje de leva 126 falla entonces no funcionará el interruptor de leva 128 pero aún funcionaría el codificador angular 124. Dicho de otro modo, hay un cierto número de componentes de transmisión que pueden fallar potencialmente.
Se proporciona un controlador 130 que controla al accionador de guiñada mediante la conmutación del motor 112 a conexión y desconexión (y ajustando su dirección de rotación, para permitir la rotación de la góndola 14 en cualquier dirección). El controlador 130 recibe una indicación de la dirección actual del viento desde un sensor de dirección del viento 140 y también recibe una posición de guiñada actual de la góndola 14 desde el codificador angular 124. El controlador 130 es capaz de determinar qué ajustes, si es necesario, se requieren para la guiñada de la góndola 14 para enfrentar las palas de turbina 18 hacia el viento. Esto puede determinarse basándose en una dirección del viento relativa medida. Si se requiere el ajuste entonces el controlador 130 controla el motor 112 para rotar la góndola 114 en una cantidad predeterminada para efectuar el ajuste. Generalmente, la velocidad de rotación puede esperarse que sea fija y se consigue una cantidad deseada de rotación mediante la conmutación del motor 112 durante un período de tiempo que dará como resultado la rotación en esa cantidad deseada. Dicho de otro modo, para una velocidad de rotación fija y una duración de activación del motor conocida, una cantidad obtenida de rotación de la góndola es sustancialmente predecible. La posición de guiñada (góndola) tal como se determina por el codificador angular 124 puede usarse para dar una dirección del viento absoluta que puede usarse para determinar si el viento está procediendo desde una dirección que debería hacer que la turbina reduzca su capacidad o pare. También se usa para determinar la velocidad de guiñada. Además de la posición de guiñada indicada por el codificador angular 124, el interruptor de leva 128 también proporciona una o más señales al controlador 130.
El interruptor de leva 128 puede ser de una naturaleza estructuralmente convencional, con contactos eléctricos que se abren y cierran mediante discos redondos, o "levas". Las levas se proporcionan o bien con muescas o bien con dedos que permiten que los contactos se activen (interruptor cerrado para permitir una circulación de electricidad) y desactiven (interruptor abierto para impedir una circulación de electricidad) en posiciones de rotación deseadas de la leva. Puede usarse un resorte de impulsión para impulsar un elemento seguidor contra la leva, manteniendo el elemento seguidor el contacto cerrado siempre que la leva está en la muesca y el elemento cae hacia abajo dentro de la muesca, y manteniendo el contacto abierto siempre que no está en la muesca. Se apreciará que podría aplicarse lo opuesto, abriéndose el contacto siempre que la leva está en la muesca y se cierre siempre que no está en la muesca. De manera similar, en donde se usan dedos en lugar de muescas entonces el elemento seguidor será forzado a separarse del eje de la leva siempre que encuentre un dedo. Más generalmente, la leva puede tener partes
circunferenciales (relativamente) elevadas y rebajadas, que conmutan los contactos que son controlados cuando el elemento seguidor encuentra y sigue las partes circunferenciales elevadas y rebajadas. El interruptor de leva 128 puede comprender una pluralidad de levas, todas montadas conjuntamente en el mismo árbol y que tienen partes circunferenciales elevadas y rebajadas en localizaciones deseadas y que controlan su propio contacto independiente basándose en la posición de las partes circunferenciales elevadas y rebajadas.
En el contexto de la presente técnica, puede fijarse una posición de una parte circunferencial elevada (o rebajada) de una leva particular para activar o desactivar un contacto en una posición de rotación deseada de la leva (y por ello de la góndola 14, que se acopla a un árbol del interruptor de leva 128 a través del engranaje piñón 114, árbol de sensor 122 y engranaje de leva 126). Se apreciará que, a la vista del hecho de que una única rotación de la leva puede corresponder a múltiples rotaciones de la góndola 14, la posición de rotación de la góndola 14 en la que el interruptor de leva se activa o desactiva puede ser mayor de 360°. De manera similar, una longitud de una parte elevada o rebajada de la leva puede fijarse para que corresponda a un intervalo angular particular de la leva (y por ello de la góndola 14). Una de las levas puede comprender una única muesca o dedo que se posiciona para corresponder a una posición de parada segura de la góndola 14 (por ejemplo 10 rotaciones de la góndola 14 en cada dirección). En este caso, una posición de partida de la leva, correspondiente a una posición de partida de la góndola 14, puede estar en el lado opuesto de la leva respecto a la muesca o dedo, y una semirrotación de la leva (para alcanzar la muesca o dedo desde la posición de partida) corresponderá al número de rotaciones (totales o parciales) que la góndola 14 puede girar con seguridad en cualquier dirección. Si por ejemplo la góndola 14 puede rotar alrededor del eje de la torre 12 un máximo de 10 veces con seguridad, entonces cada rotación de la góndola 14 en una dirección particular girará la leva el 10 % del recorrido desde la posición de partida de la leva hacia la muesca o dedo. Cualquiera que sea la dirección en la que gira la góndola 14, la leva alcanzará la muesca o dedo después de 10 vueltas desde su posición de partida, lo que provocará que se genere una señal eléctrica por el contacto del interruptor de leva 128 y se proporcione al controlador 130 como una señal de parada final segura. El controlador 130 es sensible a esta señal de parada final segura para impedir una rotación adicional de la góndola 14 en esa dirección y/o para rotar la góndola 14 (y por ello la leva) de vuelta a su posición de partida.
La leva puede comprender también una o más partes elevadas y rebajadas distribuidas alrededor de su circunferencia lo que hace que se active y desactive un contacto cuando rota la góndola 14 (y por ello la leva). La activación y desactivación de este contacto genera una señal que puede proporcionarse al controlador 130 para indicar que el interruptor de leva 128 aún está funcionando. En particular, el controlador 130 sabe que la góndola 14 está rotando basándose en cualquiera o ambos del hecho de que se active el motor 112 para accionar la rotación de la góndola 14 y basándose también en la señal recibida desde el codificador angular 124. Si la señal recibida desde el interruptor de leva 128 no varía cuando la góndola 14 rota, el controlador es capaz de deducir un problema o bien con el interruptor de leva, o bien con la cadena de transmisión entre la caja de engranajes 110 y el interruptor de leva 128. En este caso, el controlador 130 no puede confiar en la seguridad de la señal de parada final segura desde el interruptor de leva 128 y puede impedir que el accionador de guiñada rote la góndola 14 hasta que se haya rectificado el problema por un ingeniero. Convencionalmente, se dispone un disco de leva de modo que cierre un contacto en un punto sobre el disco de leva, entonces hay un engranaje que encaja en el anillo de guiñada y se selecciona de modo que proporcione una parada final en un límite dado correspondiente a un número de revoluciones de góndola, tal como se comentó anteriormente. Sin embargo con dicho diseño, los contactos solo se activan en caso de un fallo en el sistema de control. De modo que se requiere una comprobación manual del funcionamiento. Un ejemplo de dicho interruptor de leva convencional se muestra en la figura 3. En este caso, un único perno sobre una leva activa una posición de parada final en cualquier dirección desde la posición de partida, definiendo un número máximo de revoluciones de góndola permitidas.
Haciendo referencia ahora a la figura 4, se proporciona un "perno" extra sobre la leva (o formación equivalente tal como se ha descrito anteriormente), que puede activarse durante el funcionamiento normal (en lugar de ser solo activada en una situación de parada de emergencia como en el caso de la figura 3). Este perno adicional activará entonces el contacto y satisfará el requisito del sistema de seguridad bajo funcionamiento normal. Se entenderá que el perno coincidirá con el contacto en algún punto entre la posición de partida y una de las posiciones finales de parada. Se apreciará que es necesario distinguir entre la activación del contacto durante el funcionamiento normal y la activación del contacto para activar una situación de parada final. Esto se consigue proporcionando una o más levas extra de la misma función y construcción, pero con sus pernos adicionales apareciendo en diferentes posiciones de rotación relativa entre ellos, tal y como se muestra en la figura 5. Además, hay un requisito de que la condición de parada final (para detener el motor de guiñada) solo se active cuando se activan dos o más de los contactos al mismo tiempo. Sin embargo, para proporcionar el mismo nivel de seguridad que para un contacto, se necesitan al menos 3 levas (y contactos), tal y como se muestra en la figura 5. Esto se debe a que, si solo se proporcionan 2 levas (y contactos), el fallo de un único contacto hará imposible la activación de la condición de parada final, pero la probabilidad de que una de dos levas (y contactos) falle es más alta que la probabilidad de que una única leva o contacto falle. Con referencia a la figura 5, puede verse que en las posiciones de parada final a ambos lados del diagrama, las tres señales transitarán a un estado "alto" indicando que los contactos respectivos están activos. Dado que en este caso se cumple el requisito de que se activen al menos dos contactos, se satisface la condición de parada final. Sin embargo, cuando una góndola rota en cualquier dirección dentro de su intervalo normal (esto es, entre las posiciones de parada final), puede esperarse activar al menos uno de los pernos adicionales. Dentro de la zona central del intervalo de rotación de la góndola, se activará el contacto de leva superior mostrado en la figura 5. En una zona
de operación normal en una dirección, se activará el contacto de leva medio mostrado en la figura 5. En una zona de funcionamiento normal en la dirección opuesta, se activará el contacto de leva inferior mostrado en la figura 5. Sin embargo, dentro de la zona de operación normal, solo se activará uno de los tres contactos a la vez, de modo que no se cumplirá la condición de parada final.
Con referencia a la figura 6, pueden añadirse pernos adicionales a cada leva para implementar una supervisión del sensor de guiñada. Puede verse que cada una de las tres levas A, B, C tiene una pluralidad de pernos en diferentes posiciones dentro del intervalo de rotación normal de la góndola. Cuando rota la góndola, se activará una secuencia particular de contactos. Comenzando desde el lado a mano izquierda y moviéndose a la derecha, puede verse que se activará una secuencia C, B, A, A, B, B, C, C, A de contactos. Dado que cada uno de los pernos de cada leva corresponde a una posición de rotación predeterminada de la góndola, observando una transición de pulsos desde el mismo o diferentes contactos, puede estimarse la posición de rotación. Por ejemplo, una transición desde A a B indica una posición de rotación cerca de la posición de partida central, mientras que una transición desde C a A indica una posición de rotación cerca del lado derecho de la figura 5. La posición de rotación estimada puede comprobarse contra una posición de rotación medida por el codificador angular, y en el caso de disparidad puede generarse una señal de error. Se observará que ninguno de los pernos/pulsos adicionales de la figura 5 tiene lugar al mismo tiempo sobre múltiples levas (dado que esto activaría una condición de parada final).
Con referencia a la figura 7, se ilustra un ejemplo adicional de cómo puede conseguirse una supervisión del sensor de guiñada. En la Figura 7, los pulsos se indican por valores de señal baja. En la Figura 7, se proporcionan de nuevo 3 levas y contactos, dando lugar a tres señales —señal n.° 1, señal n.° 2 y señal n.° 3— . Puede verse que la señal n.° 1 (superior) comprende dos pulsos además de los pulsos de parada final. Los dos pulsos se disponen simétricamente con respecto a la posición de partida (central) de la góndola. La señal n.° 2 comprende cuatro pulsos además de los pulsos de parada final. Los cuatro pulsos se disponen asimétricamente con respecto a la posición de partida de la góndola. La señal n.° 3 comprende tres pulsos además de los pulsos de parada final. Los tres pulsos se disponen asimétricamente con respecto a la posición de partida de la góndola. Como en la figura 6, ninguno de los pulsos (excepto los pulsos de parada final) se generará simultáneamente, de modo que no se dará lugar erróneamente a una condición de parada final. Con esta disposición, el orden en el que se generan los pulsos en las señales n.° 1, n.° 2 y n.° 3 informará tanto de la dirección de rotación como de una estimación de la posición de rotación actual de la góndola.
Se apreciará a partir de las figuras 5, 6 y 7 que es posible estimar la guiñada de la góndola 14 mediante la determinación de un orden en el que llegan los pulsos (o espacios entre pulsos) desde el mismo o diferentes contactos. Debería observarse que estas señales son digitales, indicando que o bien el contacto está actualmente activo o bien inactivo. No indican por sí mismas la posición de rotación actual de la leva (o de la góndola 14). El controlador 130 es consciente de la correspondencia entre la secuencia de pulsos y la distancia angular desde la posición de partida de la góndola 14 (en cada dirección de rotación) y por lo tanto es capaz de deducir una estimación de la posición de guiñada a partir de las transiciones de pulso observadas.
Se observará que la góndola 14 puede oscilar en ambas direcciones de rotación para seguir la dirección del viento. La posición de rotación asociada con un pulso dado puede depender de la dirección desde la que se aproxima el pulso. Esto es debido a que cada pulso tiene una longitud finita y que será el borde de ataque del pulso cuando se aproxime desde una primera dirección y será el borde de salida del pulso cuando se aproxime desde la dirección opuesta.
El controlador 130 es capaz de comparar la posición de guiñada estimada en esta forma a partir de los pulsos del interruptor de leva con la posición de guiñada medida por el codificador rotativo 124, para supervisar si la señal de posición de guiñada del codificadores válida y verificar la posición absoluta de la góndola 14. En caso de discrepancia, puede impedirse que el accionador de guiñada rote adicionalmente la góndola 14 hasta que un ingeniero haya corregido el problema (que podría ser un problema con cualquiera o todos de entre el codificador de rotación 124 y el interruptor de leva 128 o con los componentes de transmisión). Puede generarse una señal de validación (o señal de error) para confirmar que la posición de guiñada del codificador es válida o, como alternativa, para indicar que hay una discrepancia entre la posición de guiñada del codificador y la posición de guiñada del interruptor de leva.
Si es necesario, el pulso de guiñada generado por el interruptor de leva 128 puede usarse también para definir un punto de reposición. Más en particular, puede definirse y controlarse una posición a la que vuelve la góndola 14 en la reposición (cuando ha alcanzado uno u otro de los puntos de parada segura) usando el pulso de guiñada. En particular, el controlador 130 puede rotar la góndola 14 para volver desde el punto de parada segura hasta que el interruptor de leva 128 genere una transición de pulsos que corresponde a la posición de góndola 14 deseada.
Aunque se han mostrado y descrito realizaciones de la invención, se entenderá que dichas realizaciones se describen a modo de ejemplo solamente y se apreciará que pueden combinarse entre sí características de diferentes realizaciones. Numerosas variaciones, cambios y sustituciones se les ocurrirán a los expertos en la materia sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se define por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (16)
1. Un sensor de guiñada para una turbina eólica, comprendiendo el sensor de guiñada:
una pluralidad de interruptores rotativos, configurado cada uno para acoplarse a una caja de engranajes del accionador de guiñada de una góndola de turbina eólica, siendo operativo cada uno de los interruptores rotativos para activar y desactivar contactos eléctricos respectivos asociados dependiendo de una cantidad de rotación de guiñada de la góndola con relación a una posición de partida;
en el que el contacto eléctrico se activa a una pluralidad de primeros intervalos de rotación de guiñada con respecto a la posición de partida e inactivan a una pluralidad de segundos intervalos de rotación de guiñada con respecto a la posición de partida, estando intercalados el primer y segundo intervalos de rotación de guiñada, en el que el primer intervalo de rotación de guiñada de los contactos eléctricos no se solapan entre sí entre la posición de partida y la primera posición de rotación en una primera dirección de rotación desde la posición de partida, y no se solapan entre sí entre la posición de partida y una segunda posición de rotación en una segunda dirección de rotación desde la posición de partida opuesta a la primera dirección de rotación, y en el que todos los contactos eléctricos se activan en la primera posición de rotación y en la segunda posición de rotación; y
en el que los contactos eléctricos generan cada uno una señal eléctrica respectiva cuando se activan.
2. Un sensor de guiñada de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un controlador operativo para recibir señales eléctricas desde los contactos eléctricos y hacer que el accionador de guiñada detenga la rotación cuando se reciben pulsos eléctricos simultáneamente desde dos o más de los contactos eléctricos.
3. Un sensor de guiñada de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la pluralidad de interruptores rotativos consiste en tres interruptores.
4. Un sensor de guiñada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que cada contacto eléctrico tiene el mismo número de primeros intervalos de rotación de guiñada.
5. Un sensor de guiñada de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dos o más de los contactos eléctricos tienen un número diferente de primeros intervalos de rotación de guiñada.
6. Un sensor de guiñada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende un controlador operativo para recibir señales eléctricas desde los contactos eléctricos y para estimar la rotación de guiñada actual de la góndola con relación a la posición de partida basándose en una secuencia de pulsos de las señales eléctricas recibidas o espacios entre pulsos de las señales eléctricas recibidas.
7. Un sensor de guiñada de acuerdo con la reivindicación 6, en la que el controlador es operativo para estimar la rotación de guiñada actual dependiendo de un orden en el que se reciben los pulsos desde unos diferentes de los contactos eléctricos.
8. Un sensor de guiñada de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el controlador es operativo para estimar la rotación de guiñada actual dependiendo de una dirección actual de rotación de la góndola.
9. Un sensor de guiñada de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6, 7 u 8, que comprende un codificador absoluto acoplado a la caja de engranajes del accionador de guiñada, siendo operativo el codificador absoluto para determinar una posición de guiñada actual de la góndola;
en el que el controlador es operativo para comparar la posición de guiñada actual determinada por el codificador absoluto con la posición de guiñada actual estimada.
10. Un sensor de guiñada de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el controlador es operativo para generar una señal de validación dependiendo de si la posición de guiñada actual determinada por el codificador absoluto coincide sustancialmente con la posición de guiñada actual estimada basándose en el interruptor rotativo.
11. Un sensor de guiñada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que un patrón del primer y segundo intervalos de rotación de guiñada en una primera dirección de rotación con respecto a la posición de partida es diferente de un patrón del primer y segundo intervalos de rotación de guiñada en una segunda, opuesta, dirección de rotación con respecto a la primera posición para al menos uno de los interruptores rotativos.
12. Un sensor de guiñada de acuerdo con la reivindicación 6 y la reivindicación 11, en el que el controlador es operativo para determinar una dirección en la que está girando la góndola basándose en un orden de aparición de dos o más pulsos recibidos de las señales eléctricas desde uno o más de los contactos eléctricos.
13. Un sensor de guiñada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la primera posición de rotación es una pluralidad de rotaciones de la góndola en una primera dirección de rotación con respecto a la posición de partida y la segunda posición de rotación es una pluralidad de rotaciones de la góndola en una segunda dirección de rotación con respecto a la posición de partida.
14. Un sensor de guiñada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la primera y segunda posiciones de rotación son posiciones seguras de detención final próximas de la góndola.
15. Un accionador de guiñada para una turbina eólica que comprende un sensor de guiñada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior.
16. Una turbina eólica que comprende un sensor de guiñada de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
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