ES2813346T3 - Wind turbine with a cooling system - Google Patents
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Abstract
Turbina eólica que tiene un sistema de refrigeración (1), turbina eólica la cual comprende una góndola (2) en conexión con la cual están dispuestos uno o más componentes de turbina eólica (3), comprendiendo el sistema de refrigeración (1): - al menos un circuito de refrigeración (4) dispuesto para conducir un medio de transferencia de calor hacia y desde uno o más de los componentes de turbina eólica (3), - al menos un dispositivo de refrigeración (5) dispuesto para refrigerar el medio de transferencia de calor, - al menos una bomba (6) dispuesta en conexión con el al menos un circuito de refrigeración (4) para hacer circular el medio de transferencia de calor en el circuito de refrigeración (4), y - al menos un tanque de medio (7) dispuesto en conexión con el circuito de refrigeración (4), en la que el al menos un tanque de medio (7) está dispuesto dentro de la góndola (2), caracterizada porque el tanque de medio (7) se divide en al menos un primer compartimento (16) y un segundo compartimento (17) que tienen al menos un conducto entre los mismos, estando situado el primer compartimento (16) por debajo del segundo compartimento (17), en la que el primer compartimento (16) comprende una entrada (8) y una salida (9) al circuito de refrigeración (4), y el al menos un conducto entre los dos compartimentos están situados por debajo de un nivel (20) del medio de transferencia de calor en el tanque de medio (7).Wind turbine having a cooling system (1), a wind turbine which comprises a nacelle (2) in connection with which one or more components of the wind turbine (3) are arranged, the cooling system (1) comprising: - at least one cooling circuit (4) arranged to conduct a heat transfer medium to and from one or more of the wind turbine components (3), - at least one cooling device (5) arranged to cool the cooling medium heat transfer, - at least one pump (6) arranged in connection with the at least one cooling circuit (4) to circulate the heat transfer medium in the cooling circuit (4), and - at least one tank medium (7) arranged in connection with the cooling circuit (4), in which the at least one medium tank (7) is arranged inside the nacelle (2), characterized in that the medium tank (7) is divided into at least a first compartment (16) and a second comp article (17) having at least one conduit between them, the first compartment (16) being located below the second compartment (17), wherein the first compartment (16) comprises an inlet (8) and an outlet ( 9) to the cooling circuit (4), and the at least one conduit between the two compartments is located below a level (20) of the heat transfer medium in the medium tank (7).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Turbina eólica con un sistema de refrigeraciónWind turbine with a cooling system
Campo técnico de la invenciónTechnical field of the invention
La presente invención se refiere a una turbina eólica que tiene un sistema de refrigeración según la reivindicación 1 adjunta.The present invention relates to a wind turbine having a cooling system according to attached claim 1.
Antecedentes de la técnicaBackground of the technique
Una turbina eólica convierte potencia eólica en energía eléctrica mediante un generador colocado entre otros componentes de turbina eólica en la góndola. Cuando el generador convierte potencia eólica en energía, las paredes y el aire que rodea los componentes se calientan y, por tanto, los propios componentes también se calientan.A wind turbine converts wind power into electrical energy using a generator placed between other wind turbine components in the nacelle. When the generator converts wind power to energy, the walls and air surrounding the components become hot, and therefore the components themselves become hot as well.
Cuando los componentes se calientan, la eficiencia con la que tiene lugar la conversión disminuye sustancialmente. Con el fin de refrigerar los componentes, las paredes y el aire que rodea a los componentes se enfrían mediante un disipador de calor situado en la parte superior de la góndola. Por tanto, el aire fresco exterior pasa a través del disipador de calor y refrigera un medio de refrigeración circulante dentro del disipador de calor, que luego se utiliza para refrigerar las paredes y/o el aire que rodea los componentes y, en algunos casos, el interior de los componentes mediante la circulación de o bien aire refrigerado o bien medio refrigerante dentro de los componentes.When the components are heated, the efficiency with which the conversion takes place drops substantially. In order to cool the components, the walls and the air surrounding the components are cooled by a heat sink located at the top of the nacelle. Thus, fresh outside air passes through the heat sink and cools a circulating cooling medium within the heat sink, which is then used to cool the walls and / or air surrounding the components and, in some cases, inside the components by circulating either cooled air or cooling medium within the components.
En sistemas de refrigeración conocidos para turbinas eólicas, se dispone un tanque de medio refrigerante en la parte superior del disipador de calor, que provoca cuestiones relativas tanto al manejo como a la seguridad del personal que realiza el mantenimiento del sistema de refrigeración. Las mismas cuestiones se aplican cuando el sistema de refrigeración tiene que ventilarse por gases en exceso o rellenarse con medio refrigerante adicional. Los documentos WO 2008/131766, WO 2009/080043, EP 2088316, WO 01/77526, DE 10352023 y US 2008/290662 dan a conocer un sistema de refrigeración para una turbina eólica.In known cooling systems for wind turbines, a cooling medium tank is arranged on top of the heat sink, which raises issues regarding both the handling and the safety of the personnel who perform the maintenance of the cooling system. The same issues apply when the cooling system has to be vented by excess gases or filled with additional cooling medium. Documents WO 2008/131766, WO 2009/080043, EP 2088316, WO 01/77526, DE 10352023 and US 2008/290662 disclose a cooling system for a wind turbine.
Sumario de la invenciónSummary of the invention
Un objeto de la presente invención es superar total o parcialmente las desventajas e inconvenientes anteriores de la técnica anterior y proporcionar un sistema de refrigeración mejorado que haga que el manejo y el mantenimiento del tanque de medio sea más fácil y seguro que en soluciones de la técnica anterior.An object of the present invention is to overcome totally or partially the above disadvantages and disadvantages of the prior art and to provide an improved cooling system that makes the handling and maintenance of the medium tank easier and safer than in solutions of the art. previous.
También es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de refrigeración que sea más eficiente que los sistemas de refrigeración de la técnica anterior.It is also an object of the present invention to provide a refrigeration system that is more efficient than prior art refrigeration systems.
Los objetos anteriores, junto con otros numerosos objetos, ventajas y características que serán evidentes a partir de la siguiente descripción, se logran mediante una solución según la presente invención, mediante una turbina eólica que tiene un sistema de refrigeración según la reivindicación 1 adjunta.The above objects, together with numerous other objects, advantages and features that will be apparent from the following description, are achieved by a solution according to the present invention, by a wind turbine having a cooling system according to the attached claim 1.
Según la presente invención, el tanque de medio se coloca dentro de la góndola. Cuando se activa la bomba, el medio de transferencia de calor se bombea al interior del sistema de refrigeración, empujando el aire presente en el sistema hacia abajo al interior del tanque. Además, la colocación del tanque de medio dentro de la góndola hace que el manejo y el mantenimiento del tanque sea más fácil y seguro que en soluciones de la técnica anterior.According to the present invention, the medium tank is placed inside the nacelle. When the pump is activated, the heat transfer medium is pumped into the cooling system, pushing the air present in the system down into the tank. In addition, the placement of the medium tank inside the nacelle makes the handling and maintenance of the tank easier and safer than in prior art solutions.
El tanque de medio está adaptado para contener la cantidad de medio de transferencia de calor necesario para llenar todo el sistema de refrigeración. Además, según la presente invención, el medio de transferencia de calor puede llenarse en el tanque de medio antes del transporte e instalación de la turbina eólica.The medium tank is adapted to hold the amount of heat transfer medium necessary to fill the entire refrigeration system. Furthermore, according to the present invention, the heat transfer medium can be filled into the medium tank prior to transportation and installation of the wind turbine.
El tanque de medio se divide en al menos un primer compartimento y un segundo compartimento que tiene al menos un conducto entre los mismos. El primer compartimento comprende una entrada y una salida al circuito de refrigeración, y el al menos un conducto entre los dos compartimentos está situado por debajo de un nivel del medio de transferencia de calor en el tanque de medio.The medium tank is divided into at least a first compartment and a second compartment having at least one conduit between them. The first compartment comprises an inlet and an outlet to the refrigeration circuit, and the at least one conduit between the two compartments is located below a level of the heat transfer medium in the medium tank.
Por tanto, la superficie del medio de transferencia de calor presente en el tanque de medio se mantiene en calma, facilitando la descarga de los gases presentes en el medio de transferencia de calor.Therefore, the surface of the heat transfer medium present in the medium tank remains calm, facilitating the discharge of gases present in the heat transfer medium.
Además, la entrada y la salida pueden estrecharse desde el tanque de medio hacia el circuito de refrigeración disminuyendo el flujo del medio de transferencia de calor al entrar al tanque de medio y aumentándolo al salir del tanque de medio. Cuando el flujo se reduce en el primer compartimento, parte del medio de transferencia de calor fluirá hacia arriba hacia el segundo compartimento donde se ventila antes de entrar al primer compartimento y, por consiguiente, al circuito de refrigeración de nuevo.Furthermore, the inlet and outlet can be narrowed from the medium tank to the cooling circuit by decreasing the flow of the heat transfer medium as it enters the medium tank and increasing it as it exits the medium tank. When the flow is reduced in the first compartment, part of the heat transfer medium will flow up into the second compartment where it is vented before entering the first compartment and consequently the refrigeration circuit again.
Adicionalmente, pueden disponerse guías y/u obstrucciones dentro del primer compartimento para disminuir un flujo del medio de transferencia de calor al entrar al primer compartimento y para guiar el medio de transferencia de calor hacia arriba al segundo compartimento a través del al menos un conducto.Additionally, guides and / or obstructions may be provided within the first compartment to decrease a flow. of the heat transfer medium upon entering the first compartment and for guiding the heat transfer medium upward to the second compartment through the at least one conduit.
Además, puede disponerse un primer conducto entre el primer compartimento y el segundo compartimento en las proximidades de la entrada y puede disponerse un segundo conducto entre el primer compartimento y el segundo compartimento en las proximidades de la salida. Por tanto, se proporciona un conducto de flujo hacia y desde el segundo compartimento, lo que permite llevar parte del medio de transferencia de calor hacia arriba al segundo compartimento en la entrada. Por tanto, se ventila en la zona en calma del segundo compartimento antes de que se conduzca hacia abajo a través del segundo conducto cerca de la salida del primer compartimento.Furthermore, a first conduit may be provided between the first compartment and the second compartment in the vicinity of the inlet and a second conduit may be provided between the first compartment and the second compartment in the vicinity of the outlet. Thus, a flow conduit to and from the second compartment is provided, allowing part of the heat transfer medium to be carried upward to the second compartment at the inlet. Therefore, it is vented in the calm zone of the second compartment before it is led down through the second duct near the exit of the first compartment.
Además, el conducto entre el primer compartimento y el segundo compartimento puede ser en forma de H, facilitando la descarga de los gases en exceso y la ventilación del medio de transferencia de calor a lo largo del conducto en forma de H.Furthermore, the conduit between the first compartment and the second compartment may be H-shaped, facilitating the discharge of excess gases and ventilation of the heat transfer medium along the H-shaped conduit.
Además, puede disponerse una entrada adicional al circuito de refrigeración en conexión con el segundo compartimento del tanque de medio, y puede disponerse una restricción en conexión con la entrada adicional. Por tanto, se obtiene un sistema de refrigeración autoajustable, capaz de vaciarse por sí mismo de medio de transferencia de calor y conducirlo al tanque de medio a través de la entrada adicional cuando se detiene la bomba. Una ventaja adicional es que se extiende la vida útil de diferentes partes del circuito de refrigeración, dado que no se expondrán a cargas de pico altas o bajas.Furthermore, a further inlet to the refrigeration circuit may be provided in connection with the second compartment of the medium tank, and a restriction may be provided in connection with the further inlet. Thus, a self-adjusting cooling system is obtained, capable of emptying itself of heat transfer medium and conducting it to the medium tank through the additional inlet when the pump is stopped. An additional advantage is that the service life of different parts of the refrigeration circuit is extended, since they will not be exposed to high or low peak loads.
El tanque de medio puede incluir medios de ventilación para ventilar el sistema de refrigeración para librar el sistema de gases en exceso.The medium tank may include a vent means to vent the cooling system to rid the system of excess gases.
Además, puede disponerse una entrada y una salida al circuito de refrigeración en una parte inferior del tanque de medio.Furthermore, an inlet and an outlet to the refrigeration circuit can be arranged in a lower part of the medium tank.
El tanque de medio contiene una cantidad de medio de transferencia de calor lo suficientemente grande para asegurar que suficiente medio está presente en el tanque para mantener la entrada y salida por debajo del nivel de superficie, incluso cuando todo el sistema de refrigeración está lleno con el medio de transferencia de calor.The medium tank contains a large enough quantity of heat transfer medium to ensure that enough medium is present in the tank to keep the inlet and outlet below surface level, even when the entire refrigeration system is filled with the heat transfer medium.
Si el tanque de medio comprende medios de ventilación, estos pueden disponerse en una parte superior del tanque de medio. En una realización, los medios de ventilación pueden ser una válvula de descarga.If the medium tank comprises ventilation means, these can be arranged in an upper part of the medium tank. In one embodiment, the vent means can be a relief valve.
Cuando el nivel del medio presente en el tanque de medio se eleva, los medios de ventilación pueden liberar automáticamente los gases en exceso presente en el tanque medio para liberar el tanque de medio de presión en exceso.When the level of the medium present in the medium tank rises, the ventilation means can automatically release the excess gases present in the medium tank to release the medium tank from excess pressure.
Durante el funcionamiento del sistema de refrigeración, los gases, es decir, el aire presente en el sistema de refrigeración, se dirige hacia el tanque y se le permite escapar del circuito de refrigeración al interior del tanque. Todo el sistema de refrigeración (con la excepción de la parte superior del tanque) se vacía, por tanto, continuamente de gases en exceso, haciendo que el sistema de refrigeración sea más eficiente que los sistemas de la técnica anterior. During the operation of the refrigeration system, the gases, that is, the air present in the refrigeration system, is directed towards the tank and is allowed to escape from the refrigeration circuit into the tank. The entire cooling system (with the exception of the top of the tank) is therefore continuously emptied of excess gases, making the cooling system more efficient than prior art systems.
En una realización, el tanque de medio puede estar hecho de plástico moldeado por soplado. Como el plástico moldeado por soplado tiene una elasticidad inherente, es capaz de absorber la presión dentro del tanque de medio. Esto es especialmente una ventaja cuando el sistema de refrigeración es un sistema cerrado, en cuyo caso el volumen de aire por encima del nivel de superficie del medio de transferencia de calor dentro del tanque de medio absorbe los gases liberados.In one embodiment, the medium tank can be made of blow molded plastic. Because blow molded plastic has inherent elasticity, it is able to absorb pressure within the media tank. This is especially an advantage when the cooling system is a closed system, in which case the volume of air above the surface level of the heat transfer medium within the medium tank absorbs the released gases.
En otra realización, el tanque de medio puede estar hecho de metal.In another embodiment, the medium tank can be made of metal.
El dispositivo de refrigeración puede disponerse fuera de la góndola. Además, el dispositivo de refrigeración puede sobresalir hacia arriba desde y ser sustancialmente perpendicular a una cara superior de la góndola, es decir, en una dirección sustancialmente vertical desde una cara superior de la góndola, y en una realización puede ser un dispositivo de refrigeración de flujo libre.The cooling device can be arranged outside the nacelle. Furthermore, the cooling device may project upwardly from and be substantially perpendicular to an upper face of the nacelle, that is, in a substantially vertical direction from an upper face of the nacelle, and in one embodiment it may be a cooling device of free flow.
En este contexto, el término “dispositivo de refrigeración de flujo libre” debe entenderse como un dispositivo en el que no se utiliza ningún equipo motorizado, como un ventilador o similares, para conducir el flujo de viento al dispositivo de refrigeración. El uso de un dispositivo de refrigeración de flujo libre hace que el sistema de refrigeración de la góndola sea más fiable. Además, dado que se evita el uso de ventiladores o similares, también se obtiene un menor consumo de energía y se ha observado una reducción de ruido. Dado que se dispone de menos equipo en la góndola, la carga en la góndola además se ha minimizado.In this context, the term "free-flow cooling device" is to be understood as a device in which no motorized equipment, such as a fan or the like, is used to drive the flow of wind to the cooling device. Using a free-flow cooling device makes the nacelle cooling system more reliable. Furthermore, since the use of fans or the like is avoided, lower power consumption is also obtained and noise reduction has been observed. Since less equipment is available in the nacelle, the load on the nacelle has also been minimized.
Puede disponerse un calentador en conexión con el circuito de refrigeración para calentar el medio de transferencia de calor. Cuando es posible calentar el medio de transferencia de calor, el sistema de refrigeración puede utilizarse para calentar gradualmente los componentes de turbina eólica, por ejemplo, cuando se pone en marcha la turbina eólica.A heater can be arranged in connection with the refrigeration circuit to heat the heat transfer medium. When it is possible to heat the heat transfer medium, the cooling system can be used to gradually heat the wind turbine components, for example when the turbine is started. wind.
Además, el medio de transferencia de calor puede ser un líquido, tal como agua, glicol, aceite, una mezcla de los mismos, o similares.Furthermore, the heat transfer medium can be a liquid, such as water, glycol, oil, a mixture thereof, or the like.
La invención también se refiere a un sistema de refrigeración que comprende una pluralidad de sistemas de refrigeración como se ha descrito anteriormente dispuestos dentro de una única góndola. Además, pueden conectarse uno o más tanque(s) del medio a cada sistema de refrigeración.The invention also relates to a refrigeration system comprising a plurality of refrigeration systems as described above arranged within a single nacelle. Additionally, one or more medium tank (s) can be connected to each refrigeration system.
Puede conectarse un dispositivo de refrigeración a cada sistema de refrigeración.One cooling device can be connected to each cooling system.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
La invención y sus múltiples ventajas se describirán en más detalle a continuación con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, los cuales, con fines ilustrativos, muestran algunas realizaciones no limitativas, y en los que la figura 1 muestra un diagrama esquemático del sistema de refrigeración según la invención,The invention and its multiple advantages will be described in more detail below with reference to the attached schematic drawings, which, for illustrative purposes, show some non-limiting embodiments, and in which Figure 1 shows a schematic diagram of the refrigeration system according to the invention,
la figura 2 muestra el sistema de refrigeración de la figura 1 con un elemento de calentamiento,Figure 2 shows the cooling system of Figure 1 with a heating element,
la figura 3 muestra una realización del tanque de medio en sección transversal, yFigure 3 shows an embodiment of the medium tank in cross section, and
las figuras 4 y 5 muestran diferentes conductos entre los compartimentos primero y segundo vistos desde la parte superior.Figures 4 and 5 show different ducts between the first and second compartments seen from the top.
Todos los dibujos son esquemáticos y no necesariamente a escala, y muestran solo aquellas partes que son necesarias con el fin de elucidar la invención, omitiéndose o simplemente sugiriéndose otras partes.All drawings are schematic and not necessarily to scale, and show only those parts that are necessary in order to elucidate the invention, other parts being omitted or simply suggested.
Descripción de realizaciones preferidasDescription of preferred embodiments
Una góndola de turbina eólica 2 está situada en una torre y tiene una parte delantera orientada hacia un buje en el que se sujeta una pluralidad de palas de rotor, normalmente tres palas. La góndola de turbina eólica 2 aloja un generador y otros componentes de turbina eólica 3 utilizados para accionar el proceso de conversión de energía eólica en electricidad (también denominado tren de accionamiento). Al producir electricidad, el tren accionamiento genera mucho calor, dando como resultado un proceso de conversión menos efectivo. Por componentes de turbina eólica se entiende, entre otros, el generador, el sistema de engranajes, transformador(es), conversor(es), bomba(s), sistema(s) de lubricación, cojinete(s), sistema(s) hidráulico(s) y otros componentes generadores de calor utilizados durante el proceso de conversión dentro de o en las proximidades de la góndola.A wind turbine nacelle 2 is located in a tower and has a front part facing a hub in which a plurality of rotor blades, usually three blades, are attached. The wind turbine nacelle 2 houses a generator and other wind turbine components 3 used to drive the process of converting wind energy to electricity (also called a drive train). When producing electricity, the drive train generates a lot of heat, resulting in a less effective conversion process. Wind turbine components include, among others, the generator, gear system, transformer (s), converter (s), pump (s), lubrication system (s), bearing (s), system (s) hydraulic (s) and other heat generating components used during the conversion process within or in the vicinity of the nacelle.
La presente invención puede utilizarse en conexión con una turbina eólica a barlovento, es decir, una turbina eólica donde la góndola 2 se coloca a sotavento desde las palas de turbina eólica. Sin embargo, la invención también puede aplicarse ventajosamente en una turbina eólica a sotavento, es decir, una turbina eólica donde la góndola se coloca a barlovento de las palas de turbina eólica.The present invention can be used in connection with a windward wind turbine, that is, a wind turbine where the nacelle 2 is positioned leeward from the wind turbine blades. However, the invention can also be advantageously applied to a downwind wind turbine, ie a wind turbine where the nacelle is positioned upwind of the wind turbine blades.
Además, la presente invención también puede utilizarse en conexión con una turbina eólica de accionamiento directo. La figura 1 muestra un diagrama esquemático de un sistema de refrigeración 1 según la presente invención. El sistema de refrigeración 1 está dispuesto dentro de una góndola 2 (en el presente documento representada como una línea discontinua). En esta realización, dos componentes de turbina eólica 3 están dispuestos dentro de la góndola 2. Sin embargo, en otras realizaciones, uno o más de los componentes de turbina eólica 3 pueden disponerse en conexión con la góndola 2, por ejemplo, fuera de la góndola (no mostrado).Furthermore, the present invention can also be used in connection with a direct drive wind turbine. Figure 1 shows a schematic diagram of a cooling system 1 according to the present invention. The refrigeration system 1 is arranged inside a nacelle 2 (here represented as a broken line). In this embodiment, two wind turbine components 3 are arranged within nacelle 2. However, in other embodiments, one or more of the wind turbine components 3 may be arranged in connection with nacelle 2, for example outside the gondola (not shown).
El sistema de refrigeración 1 comprende un circuito de refrigeración 4 dispuesto para conducir un medio de transferencia de calor hacia y desde uno o más de los componentes de turbina eólica 3. Además, al menos un dispositivo de refrigeración 5 está dispuesto para refrigerar el medio de transferencia de calor. El dispositivo de refrigeración 5 está dispuesto fuera de la góndola 2 y puede ser ventajosamente un dispositivo de refrigeración de viento libre.The cooling system 1 comprises a cooling circuit 4 arranged to conduct a heat transfer medium to and from one or more of the wind turbine components 3. Furthermore, at least one cooling device 5 is arranged to cool the cooling medium. heat transfer. The cooling device 5 is arranged outside the nacelle 2 and can advantageously be a free-wind cooling device.
Como puede verse, el dispositivo de refrigeración 5 sobresale hacia arriba y sustancialmente perpendicular a una cara superior 25 de la góndola 2. Sin embargo, en otra realización, el dispositivo de refrigeración 5 puede extenderse desde la cara superior 25 de la góndola en un ángulo diferente de 90° con el fin de proporcionar una refrigeración más óptima. Además, al menos una bomba 6 está dispuesta en conexión con el circuito de refrigeración 4 para hacer circular el medio de transferencia de calor en el circuito de refrigeración 4. Un tanque de medio 7 está dispuesto dentro de la góndola 2 y también está conectado con el circuito de refrigeración 4. As can be seen, the cooling device 5 protrudes upwards and substantially perpendicular to an upper face 25 of the nacelle 2. However, in another embodiment, the cooling device 5 may extend from the upper face 25 of the nacelle at an angle different from 90 ° in order to provide more optimal cooling. Furthermore, at least one pump 6 is arranged in connection with the cooling circuit 4 to circulate the heat transfer medium in the cooling circuit 4. A medium tank 7 is arranged inside the nacelle 2 and is also connected with the cooling circuit 4.
El tanque de medio 7 tiene una entrada 8 y una salida 9 conectadas al circuito de refrigeración 4. Cerca de la salida 9, una válvula de tres vías 10 está dispuesta en el circuito de refrigeración 4, haciendo posible conducir el medio de transferencia de calor más allá de los componentes de turbina eólica 3 para garantizar que no están influidos por el medio de transferencia de calor.The medium tank 7 has an inlet 8 and an outlet 9 connected to the cooling circuit 4. Near the outlet 9, a three-way valve 10 is arranged in the cooling circuit 4, making it possible to conduct the heat transfer medium beyond the wind turbine components 3 to ensure that they are not influenced by the heat transfer medium.
Las válvulas 11 están dispuestas en la entrada 8 y salida 9 en conexión con los componentes de turbina eólica 3. Estas válvulas 11 pueden controlarse por separado haciendo posible adaptar el flujo del medio de transferencia de calor a cada componente de turbina eólica 3 al requisito inmediato.The valves 11 are arranged at the inlet 8 and outlet 9 in connection with the wind turbine components 3. These valves 11 can be controlled separately making it possible to adapt the flow of the heat transfer medium to each wind turbine component 3 to the immediate requirement. .
En la figura 2, el sistema de refrigeración 1 comprende además un calentador 12 que puede calentar el medio de transferencia de calor en circunstancias en las que el sistema de refrigeración 1 va a utilizarse para calentar en lugar de refrigerar los componentes de turbina eólica 3, por ejemplo, al poner en marcha la turbina eólica.In figure 2, the cooling system 1 further comprises a heater 12 that can heat the heat transfer medium in circumstances where the cooling system 1 is to be used to heat rather than cool the components of wind turbine 3, for example, when starting the wind turbine.
En la figura 3, el tanque de medio 7 se muestra en sección transversal. La entrada 8 y la salida 9 están dispuestas en la parte inferior del tanque de medio 7. El tanque de medio 7 se divide en un primer compartimento 16 y un segundo compartimiento 17 con un primer conducto 18 y un segundo conducto 19.In Figure 3, the medium tank 7 is shown in cross section. The inlet 8 and outlet 9 are arranged at the bottom of the medium tank 7. The medium tank 7 is divided into a first compartment 16 and a second compartment 17 with a first conduit 18 and a second conduit 19.
El primer compartimento 16 comprende la entrada 8 y la salida 9 y, en algunas circunstancias, el segundo compartimento 17 puede comprender medios de ventilación (no mostrados). Los conductos 18, 19 entre los dos compartimentos 16, 17 pueden situarse por debajo de un nivel de superficie 20 del medio de transferencia de calor presente en el tanque de medio 7. Por tanto, la superficie del medio de transferencia de calor presente en el tanque de medio 7 puede mantenerse en calma, facilitando la descarga de los gases presentes en el medio de transferencia de calor.The first compartment 16 comprises the inlet 8 and the outlet 9 and, in some circumstances, the second compartment 17 may comprise ventilation means (not shown). The conduits 18, 19 between the two compartments 16, 17 can be located below a surface level 20 of the heat transfer medium present in the medium tank 7. Thus, the surface of the heat transfer medium present in the Medium tank 7 can be kept calm, facilitating the discharge of gases present in the heat transfer medium.
La entrada 8 y la salida 9 se estrechan desde el tanque de medio 7 hacia el circuito de refrigeración 4, provocando una caída de presión cerca de la entrada y, por tanto, una disminución en el flujo del medio de transferencia de calor cuando entra en el primer compartimento 16. De nuevo, esto sirve para mantener en calma el medio de transferencia de calor presente en el tanque de medio 7, facilitando la descarga de los gases presentes en el medio de transferencia de calor. Por el contrario, cuando el medio de transferencia de calor sale del primer compartimento 16, el hecho de que la salida 9 se estrecha hacia el circuito de refrigeración 4 provoca que el flujo aumente antes de que el medio de transferencia de calor entre en el circuito de refrigeración. Además, el primer conducto 18 entre el primer compartimento 16 y el segundo compartimento 17 puede disponerse en las proximidades de la entrada 8 y un segundo conducto 19 entre el primer compartimento 16 y el segundo compartimento 17 puede disponerse en las proximidades de la salida 9. Por tanto, se proporciona un conducto de flujo hacia y desde el segundo compartimento 17, provocando que parte del medio de transferencia de calor se dirija hacia arriba al segundo compartimento 17 en la entrada 8. El medio de transferencia de calor se ventila y se libera de gases en exceso en el área en calma del segundo compartimento 17, y posteriormente se conduce hacia abajo a través del segundo conducto 19 cerca de la salida 9 del primer compartimento (indicado con la flecha), conteniendo ahora menos gases que al entrar en el segundo compartimento.Inlet 8 and outlet 9 taper from the medium tank 7 towards the cooling circuit 4, causing a pressure drop near the inlet and thus a decrease in the flow of the heat transfer medium when it enters the the first compartment 16. Again, this serves to keep the heat transfer medium present in the medium tank 7 calm, facilitating the discharge of the gases present in the heat transfer medium. On the contrary, when the heat transfer medium exits the first compartment 16, the fact that the outlet 9 narrows towards the cooling circuit 4 causes the flow to increase before the heat transfer medium enters the circuit. of refrigeration. Furthermore, the first conduit 18 between the first compartment 16 and the second compartment 17 may be arranged in the vicinity of the inlet 8 and a second conduit 19 between the first compartment 16 and the second compartment 17 may be arranged in the vicinity of the outlet 9. Thus, a flow conduit to and from the second compartment 17 is provided, causing part of the heat transfer medium to be directed upwards to the second compartment 17 at the inlet 8. The heat transfer medium is vented and released. of excess gases in the calm area of the second compartment 17, and is subsequently led down through the second conduit 19 near the outlet 9 of the first compartment (indicated by the arrow), now containing less gases than when entering the second compartment.
Adicionalmente, pueden disponerse guías y/u obstrucciones (no mostradas) dentro del primer compartimento 16, disminuyendo el flujo de medio de transferencia de calor al entrar en el primer compartimento y guiando el medio de transferencia de calor hacia arriba al segundo compartimento 17 a través de al menos un conducto.Additionally, guides and / or obstructions (not shown) may be provided within the first compartment 16, decreasing the flow of heat transfer medium upon entering the first compartment and guiding the heat transfer medium upward to the second compartment 17 through of at least one conduit.
En la figura 4, el primer conducto 18 y el segundo conducto 19 se muestran a lo largo de la sección transversal indicada como A en la figura 3. El primer compartimento 16 se indica mediante la línea discontinua.In Figure 4, the first conduit 18 and the second conduit 19 are shown along the cross section indicated as A in Figure 3. The first compartment 16 is indicated by the broken line.
En la figura 5, el conducto 21 entre el primer compartimento 16 y el segundo compartimento 17 es en forma de H, facilitando la descarga de gases en exceso y la ventilación del medio de transferencia de calor a lo largo del conducto en forma de H 21.In figure 5, the conduit 21 between the first compartment 16 and the second compartment 17 is H-shaped, facilitating the discharge of excess gases and the ventilation of the heat transfer medium along the H-shaped conduit 21 .
Además, el tanque de medio 7 puede estar hecho de plástico moldeado por soplado. Como el plástico moldeado por soplado tiene una elasticidad inherente, es capaz de absorber la presión dentro del tanque de medio. Esto es especialmente una ventaja cuando el sistema de refrigeración es un sistema cerrado, en cuyo caso el volumen de aire por encima del nivel de superficie 20 del medio de transferencia de calor dentro del tanque de medio 7 absorbe los gases liberados.Furthermore, the medium tank 7 can be made of blow molded plastic. Because blow molded plastic has inherent elasticity, it is able to absorb pressure within the media tank. This is especially an advantage when the cooling system is a closed system, in which case the volume of air above the surface level 20 of the heat transfer medium within the medium tank 7 absorbs the released gases.
En otra realización no mostrada, el tanque de medio 7 puede tener medios de ventilación dispuestos en una parte superior del tanque de medio. Los medios de ventilación pueden ser una válvula de descarga. Cuando el nivel del medio de transferencia de calor presente en el tanque de medio 7 aumenta, los medios de ventilación pueden liberar automáticamente los gases en exceso presentes en el tanque de medio para liberar el tanque de medio de presión en exceso.In another embodiment not shown, the medium tank 7 may have ventilation means arranged in an upper part of the medium tank. The ventilation means can be a relief valve. When the level of the heat transfer medium present in the medium tank 7 increases, the ventilation means can automatically release the excess gases present in the medium tank to release the medium tank from excess pressure.
Los medios de ventilación también pueden adaptarse para permitir que entren los gases, es decir, aire, en el tanque de medio 7 cuando el nivel del medio de transferencia de calor presente en el tanque de medio está reducido, evitando por tanto una presión negativa dentro del tanque de medio. The ventilation means can also be adapted to allow gases, i.e. air, to enter the medium tank 7 when the level of the heat transfer medium present in the medium tank is reduced, thereby avoiding a negative pressure inside. of the medium tank.
En otra realización como se muestra en la figura 1, la parte superior del tanque de medio 7 puede conectarse al circuito de refrigeración a través de un tubo o tubo flexible 26. Además, puede disponerse una válvula de encendido/apagado 27 o válvula de regulación en conexión con el tubo 26. Esta disposición puede utilizarse para vaciar el sistema de refrigeración del medio de transferencia de calor y conducir el medio de transferencia de calor al tanque de medio 7, por ejemplo, durante el mantenimiento o durante el fallo, por ejemplo, de la bomba. Es una ventaja que el sistema de refrigeración pueda vaciarse rápidamente y que el medio de transferencia de calor pueda almacenarse en el tanque de medio 7 dado que de esta manera se pueden evitar escapes y derrames del medio de transferencia de calor fuera de la góndola.In another embodiment as shown in figure 1, the upper part of the medium tank 7 can be connected to the refrigeration circuit through a tube or flexible tube 26. In addition, an on / off valve 27 or regulating valve can be provided. in connection with the tube 26. This arrangement can be used to drain the cooling system of the heat transfer medium and conduct the heat transfer medium to the medium tank 7, for example, during maintenance or during failure, for example , of the bomb. It is an advantage that the cooling system can be emptied quickly and that the heat transfer medium can be stored in the medium tank 7 since in this way leakage and spillage of the heat transfer medium outside the nacelle can be avoided.
Si se dispone una válvula de regulación en conexión con el tubo, también puede ayudar a mantener el medio de transferencia de calor en calma dentro del sistema de refrigeración. Esto es particularmente ventajoso cuando el sistema de refrigeración es un sistema cerrado.If a regulating valve is arranged in connection with the tube, it can also help to keep the heat transfer medium calm within the refrigeration system. This is particularly advantageous when the cooling system is a closed system.
Por otra parte, como se muestra en la figura 1 un sensor de presión 25 puede disponerse en conexión con el tanque de medio 7. Preferiblemente, el sensor de presión 25 es un transmisor de presión diferencial situado en la parte inferior del tanque de medio 7 y conectado con el interior de la parte superior del tanque de medio. El transmisor de presión diferencial está adaptado para medir la presión del medio de transferencia de calor presente en el tanque de medio, así como la presión en el tanque de medio 7 por encima del nivel de superficie del medio de transferencia de calor. De esta manera, el transmisor de presión diferencial muestra la presión real y, por lo tanto, la cantidad de presión de transferencia de calor presente en el tanque. Esto se debe al hecho de que mide la presión diferencial y tiene en cuenta cualquier cambio de presión. Esto es particularmente ventajoso cuando el sistema de refrigeración es un sistema cerrado.On the other hand, as shown in figure 1 a pressure sensor 25 can be arranged in connection with the medium tank 7. Preferably, the pressure sensor 25 is a differential pressure transmitter located at the bottom of the medium tank 7 and connected with the inside of the upper part of the medium tank. The differential pressure transmitter is adapted to measure the pressure of the heat transfer medium present in the medium tank, as well as the pressure in the medium tank 7 above the surface level of the heat transfer medium. In this way, the differential pressure transmitter displays the actual pressure and therefore the amount of heat transfer pressure present in the tank. This is due to the fact that it measures differential pressure and takes into account any pressure changes. This is particularly advantageous when the cooling system is a closed system.
Además, la turbina eólica puede comprender una pluralidad de sistemas de refrigeración 1 según la presente idea inventiva. Por tanto, los componentes de turbina eólica independientes 3, por ejemplo, el sistema de engranajes, pueden tener su propio sistema de refrigeración independiente. En estas circunstancias, al menos un tanque de medio 7 puede conectarse a cada sistema de refrigeración 1, disponiéndose, por tanto, una pluralidad de tanques de medio dentro de la góndola. Adicionalmente, uno o más dispositivos de refrigeración 5 pueden conectarse a cada uno de sus sistemas de refrigeración independientes 1.Furthermore, the wind turbine may comprise a plurality of cooling systems 1 according to the present inventive idea. Thus, the independent wind turbine components 3, for example the gear system, can have their own independent cooling system. Under these circumstances, at least one medium tank 7 can be connected to each cooling system 1, thus a plurality of medium tanks are arranged inside the nacelle. Additionally, one or more cooling devices 5 can be connected to each of its independent cooling systems 1.
Aunque la invención se ha descrito anteriormente con respecto a realizaciones preferidas de la invención, será evidente para un experto en la técnica que pueden concebirse varias modificaciones sin apartarse de la invención tal como se define en las siguientes reivindicaciones. Although the invention has been described above with respect to preferred embodiments of the invention, it will be apparent to one skilled in the art that various modifications can be conceived without departing from the invention as defined in the following claims.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US25568809P | 2009-10-28 | 2009-10-28 | |
| DKPA200970177 | 2009-10-28 | ||
| PCT/EP2010/066359 WO2011051391A2 (en) | 2009-10-28 | 2010-10-28 | A cooling system for a wind turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2813346T3 true ES2813346T3 (en) | 2021-03-23 |
Family
ID=74882428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES10771444T Active ES2813346T3 (en) | 2009-10-28 | 2010-10-28 | Wind turbine with a cooling system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2813346T3 (en) |
-
2010
- 2010-10-28 ES ES10771444T patent/ES2813346T3/en active Active
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