ES2928983T3 - Sistema y procedimiento para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor de una turbina eólica - Google Patents

Sistema y procedimiento para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor de una turbina eólica Download PDF

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Abstract

Un sistema 100 para ajustar las condiciones operativas ambientales asociadas con los componentes generadores de calor 26 ubicados dentro de una torre 12 de una turbina eólica 10 puede incluir un componente generador de calor 26 ubicado dentro del interior de la torre 12, un sensor 152 configurado para monitorear un parámetro de intercambio de calor asociado con la turbina eólica 10 y un sistema de intercambio de calor dividido 110 proporcionado con respecto a la torre 12. El sistema de intercambio de calor dividido 110 puede incluir un primer intercambiador de calor 112 ubicado dentro del interior de la torre 12 y un segundo intercambiador de calor 114 ubicado en el exterior de la torre. la torre 12. El sistema 100 también puede incluir un controlador 150 acoplado comunicativamente con el sensor 152 y el sistema de intercambio de calor dividido 110. El controlador 150 puede configurarse para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 basado al menos en parte en el parámetro de intercambio de calor monitoreado para ajustar una condición operativa ambiental asociada con el componente de generación de calor 26. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor de una turbina eólica
[0001] La presente materia objeto se refiere, en general, a sistemas y procedimientos para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor de una turbina eólica y, más en particular, a un sistema de intercambio de calor dividido para controlar la temperatura de operación asociada con los componentes de generación de calor y/o para controlar la temperatura de punto de rocío del aire que rodea a dichos componentes.
[0002] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más respetuosas con el medioambiente disponibles en la actualidad, y las turbinas eólicas han obtenido una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna típicamente incluye una torre, una góndola soportada de forma rotatoria en la torre, un generador alojado en la góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor capturan la energía cinética del viento usando principios de perfil alar conocidos y transmiten la energía cinética a través de energía de rotación para hacer girar un eje que acopla las palas de rotor a una caja de engranajes, o si no se usa una caja de engranajes, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que se puede distribuir en una red de suministro. Con el creciente interés en la electricidad generada por el viento, se han realizado considerables esfuerzos para desarrollar turbinas eólicas que sean fiables y eficaces.
[0003] Una turbina eólica típicamente incluye numerosos componentes mecánicos y eléctricos que generan pérdidas de energía térmica durante su operación. Estos componentes incluyen, por ejemplo, la caja de engranajes (si se proporciona) y el generador que típicamente están alojados en la góndola. Otros componentes de generación de calor se pueden alojar dentro de la torre. Por ejemplo, el equipo de conversión de potencia, tal como un convertidor, un transformador y/u otros componentes de conversión de potencia, típicamente están localizados en la torre y se utilizan para suministrar energía eléctrica convertida a partir de la energía mecánica del rotor por medio del generador a la red. Además, uno o más controladores para controlar la operación de la turbina eólica típicamente están dispuestos dentro de la torre.
[0004] Debido al incrementado rendimiento y tamaño de las turbinas eólicas modernas, el enfriamiento eficaz de los componentes mencionados anteriormente se está volviendo cada vez más difícil, en particular, con respecto a los componentes de generación de calor dentro de la torre. Por ejemplo, se ha estimado que para un sistema de control de convertidor que opera en una turbina de 1,5 MW, se disipan aproximadamente 60 kW en calor por el convertidor. Como tal, la colocación del convertidor dentro de la torre de turbina sin el enfriamiento adecuado puede dar como resultado un significativo ascenso de la temperatura dentro de la torre, lo que puede ser perjudicial para los componentes de conversión de potencia, los componentes del sistema de control y/u otros componentes localizados dentro de la torre.
[0005] Típicamente, los componentes de generación de calor en la torre están dispuestos dentro de una corriente de aire de enfriamiento generada por ventiladores. Los componentes pueden incluir un disipador térmico que acumule el calor generado, con el disipador térmico colocado directamente en la corriente de aire. El aire calentado asciende en la torre y típicamente se expulsa a través de aberturas de ventilación cerca de la parte superior de la torre. La torre puede incluir aberturas de ventilación adicionales, por ejemplo, en la puerta de entrada de la torre, para permitir el paso del aire exterior hacia la parte inferior de la torre. Sin embargo, incluso con este tipo de disposición, a menudo es difícil suministrar suficiente aire externo a la torre para enfriar lo suficiente los componentes basados en la torre.
[0006] Además de las cuestiones asociadas con el enfriamiento de los componentes de generación de calor dentro de la torre para evitar el sobrecalentamiento, los niveles de humedad dentro de la torre a menudo pueden ser problemáticos. Véanse, por ejemplo, los documentos WO 2008/092449, CN 101957624 y US 2012/133152. Por ejemplo, en algunos casos, el equipo de conversión de potencia se apaga durante la noche debido a una falta de viento. En dichos casos, si la turbina eólica está localizada en un ambiente que tenga altos niveles de humedad y/o que presente grandes variaciones de temperatura de calor a frío durante el día/noche, a menudo existe un riesgo significativo de que se forme condensación en los componentes de conversión de potencia. Para evitar cortocircuitos eléctricos y otras cuestiones asociadas, los componentes de conversión de potencia deben estar secos o de otro modo libres de condensación tras el arranque del equipo de conversión de potencia.
[0007] En consecuencia, en la tecnología sería bienvenido un sistema y procedimiento mejorados para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor de una turbina eólica para abordar las cuestiones de sobrecalentamiento y/o formación de condensación.
[0008] Diversos aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser evidentes a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.
[0009] La presente invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.
[0010] Diversos rasgos característicos, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de la presente memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.
[0011] En los dibujos:
la FIG. 1 ilustra una vista lateral de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto;
la FIG. 2 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de un sistema para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor localizados dentro de una torre de una turbina eólica, que ilustra, en particular, un sistema de intercambio de calor dividido proporcionado en relación con la torre de modo que un primer intercambiador de calor del sistema esté localizado dentro de la torre y un segundo intercambiador de calor del sistema esté localizado en la parte exterior de la torre;
la FIG. 3 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de un controlador adecuado que se puede utilizar de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto para controlar la operación de uno o más componentes del sistema divulgado; y
la FIG. 4 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor localizados dentro de una torre de una turbina eólica de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto.
[0012] Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, ilustrándose uno o más de sus ejemplos en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, resultará evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, se pueden usar los rasgos característicos ilustrados o descritos como parte de un modo de realización con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones que entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
[0013] En general, la presente materia objeto está dirigida a sistemas y procedimientos para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor localizados dentro de una torre de una turbina eólica. Específicamente, en varios modos de realización, se puede instalar un sistema de intercambio de calor dividido en relación con la torre de modo que un primer intercambiador de calor del sistema esté localizado dentro de la torre y un segundo intercambiador de calor del sistema esté localizado en la parte exterior de la torre. Los intercambiadores de calor se pueden acoplar de forma fluida entre sí por medio de conductos de fluido para permitir que un fluido de intercambio de calor adecuado se cicle entre el intercambiador de calor. Como tal, el sistema de intercambio de calor dividido puede implementar un ciclo termodinámico de refrigeración o bomba de calor para extraer calor del aire contenido dentro de la torre o para liberar calor a la torre. Por ejemplo, el sistema de intercambio de calor dividido se puede operar en un enfriamiento o primer modo operativo en el que la parte interior o primer intercambiador de calor sirva a un evaporador para extraer calor del aire contenido dentro de la torre, permitiendo, de este modo, que el aire de la torre se enfríe. Además, el sistema de intercambio de calor dividido se puede operar en un calentamiento o segundo modo operativo en el que la parte interior o primer intercambiador de calor sirva a un condensador para liberar calor al aire contenido dentro de la torre, permitiendo, de este modo, que el aire de la torre se caliente.
[0014] Al controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido, el sistema divulgado puede ajustar una o más condiciones de operación ambientales asociadas con los componentes de generación de calor basados en la torre de la turbina eólica. Por ejemplo, en un modo de realización, una temperatura(s) de componente de uno o más de los componentes de generación de calor se puede(n) monitorizar y comparar con un umbral de temperatura predeterminado. En el caso de que la(s) temperatura(s) de componente supere(n) el umbral de temperatura predeterminado, la operación del sistema de intercambio de calor dividido se puede controlar de modo que el sistema se opere en su enfriamiento o primer modo operativo, reduciendo, de este modo, la temperatura del aire interno dentro de la torre y proporcionando un efecto de enfriamiento a los componentes de generación de calor.
[0015] En otro modo de realización, la(s) temperatura(s) de componente de uno o más de los componentes de generación de calor se pueden monitorizar y comparar con una temperatura de punto de rocío del aire contenido dentro de la torre. Por ejemplo, la temperatura de punto de rocío se puede determinar en base a mediciones de sensor proporcionadas por uno o más sensores de temperatura, sensores de humedad y/o sensores de presión. En el caso de que la(s) temperatura(s) de componente sea(n) menor(es) que la temperatura de punto de rocío (o si la(s) temperatura(s) de componente solo supera(n) la temperatura de punto de rocío en un diferencial de temperatura dado, tal como 5 grados Celsius (°C)), la operación del sistema de intercambio de calor dividido se puede controlar de modo que el sistema se opere de manera que ajuste el diferencial de temperatura entre la(s) temperatura(s) de componente y la temperatura de punto de rocío, reduciendo, de este modo, la probabilidad de formación de condensación en los componentes de generación de calor. Por ejemplo, si la temperatura del aire ambiente es relativamente alta, el sistema de intercambio de calor dividido se puede operar en su enfriamiento o primer modo operativo para enfriar el aire interno de la torre y, por tanto, reducir la humedad relativa con la torre, disminuyendo, de este modo, la temperatura de punto de rocío en relación con la(s) temperatura(s) de componente. De forma alternativa, si la temperatura del aire ambiente es relativamente baja, el sistema de intercambio de calor dividido se puede operar en su calentamiento o segundo modo operativo para calentar el aire interno de la torre, proporcionando, de este modo, un medio para incrementar la(s) temperatura(s) de componente en relación con la temperatura de punto de rocío.
[0016] En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista lateral de un modo de realización de una turbina eólica 10. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye, en general, una torre 12 que se extiende desde una superficie de soporte 14 (por ejemplo, el suelo, una plataforma de hormigón o cualquier otra superficie de soporte adecuada). Además, la turbina eólica 10 también puede incluir una góndola 16 montada en la torre 12 y un rotor 18 acoplado a la góndola 16. El rotor 18 incluye un buje rotatorio 20 y al menos una pala de rotor 22 acoplada a y que se extiende hacia afuera desde el buje 20. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el rotor 18 incluye tres palas de rotor 22. Sin embargo, en un modo de realización alternativo, el rotor 18 puede incluir más o menos de tres palas de rotor 22. Cada pala de rotor 22 se puede espaciar alrededor del buje 20 para facilitar la rotación del rotor 18 para posibilitar que la energía cinética se transfiera, a partir del viento, en energía mecánica utilizable y, posteriormente, energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 20 se puede acoplar de forma rotatoria a un generador eléctrico 24 situado dentro de la góndola 16 para permitir que se produzca energía eléctrica.
[0017] En varios modos de realización, uno o más componentes de generación de calor 26 de la turbina eólica 10 se pueden localizar dentro de la torre 12. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 1, un equipo de conversión de potencia 28 adecuado se puede situar dentro de la parte interior de la torre 12, tal como en un nivel inferior de la torre 12 próximo a la superficie de soporte 14. En un modo de realización de este tipo, los cables de la torre 30 se pueden acoplar eléctricamente entre el generador 24 y el equipo de conversión de potencia 28 para permitir que se transfiera potencia entre los componentes. Como, en general, se entiende, también se pueden localizar otros diversos componentes de generación de calor 26 dentro de la torre 12, tal como uno o más componentes del sistema de control de turbina eólica.
[0018] En referencia ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista esquemática de un modo de realización de un sistema 100 para ajustar una condición/condiciones de operación ambiental(es) asociada(s) con componentes de generación de calor de una turbina eólica de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. Específicamente, la FIG. 2 ilustra una vista interior de una parte inferior de la torre 12 de la turbina eólica 10 mostrada en la FIG. 1, que ilustra, en particular, ejemplos de equipo de conversión de potencia 28 que se pueden situar dentro de la parte interior de la torre 12. Sin embargo, como se indica anteriormente, también se puede localizar cualquier otro componente de generación de calor 26 adecuado dentro de la parte interior de la torre 12.
[0019] En general, el equipo de conversión de potencia 28 de la turbina eólica 10 puede incluir cualquier número de componentes de conversión de potencia localizados dentro de la parte interior de la torre 12. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, un convertidor de potencia 102 y un armario de control principal (“main control cabinet”) (MCC) 104 se pueden localizar dentro de un recinto o armario 106 dispuesto dentro de la parte interior de la torre 12. En un modo de realización, el convertidor de potencia 102 puede incluir tanto un convertidor de lado de rotor (no mostrado) como un convertidor de lado de línea (no mostrado), estando acoplados los convertidores de lado de rotor y de línea por medio de un enlace de CC (no mostrado). En un modo de realización de este tipo, el convertidor de potencia 102 se puede configurar para su modo de operación normal en una disposición de modulación por ancho de pulso (“pulse width modulation”) (PWM) trifásica usando elementos de conmutación adecuados, tal como uno o más IGBT. Se debe apreciar que, aunque no se muestra, el equipo de conversión de potencia 28 de la turbina eólica 10 puede incluir cualquier otro componente de conversión de potencia adecuado localizado dentro de la torre 12, tal como armarios de conmutadores, paneles de distribución de potencia, armarios puente, armarios de control, hilos de convertidor y/o similares.
[0020] Como se indica anteriormente, el sistema 100 divulgado puede incluir componentes adecuados para ajustar una condición/condiciones de operación ambiental(es) asociada(s) con los componentes de generación de calor 26 basados en la torre de la turbina eólica 10, tales como una temperatura de componente de uno o más de los componentes de conversión de potencia del equipo de conversión de potencia 28 y/o una temperatura de punto de rocío del aire contenido dentro de la torre. Específicamente, en varios modos de realización, el sistema 100 puede incorporar aspectos de un sistema de intercambio de calor dividido 110 que permite que los componentes de conversión de potencia y otros componentes de generación de calor 26 localizados dentro de la torre 12 se enfríen para mantener dichos componentes dentro de sus capacidades de temperatura. Además, el sistema de intercambio de calor dividido 110 se puede controlar de manera que reduzca la probabilidad de formación de condensación en los componentes de generación de calor 26, tal como antes del arranque o iniciación de la operación del equipo de conversión de potencia 28.
[0021] Como se muestra en la FIG. 2, el sistema de intercambio de calor dividido 110 puede incluir un primer intercambiador de calor 112, un segundo intercambiador de calor 114 y uno o más componentes del sistema relacionados (por ejemplo, una válvula de expansión 116 y un compresor 118) para permitir que el sistema de intercambio de calor dividido 110 implemente un ciclo termodinámico de refrigeración o bomba de calor. En varios modos de realización, el primer intercambiador de calor 112 se puede localizar dentro de la parte interior de la turbina eólica 12, tal como en una localización directamente por encima del equipo de conversión de potencia 28, mientras que el segundo intercambiador de calor 114 se puede localizar en la parte exterior de la torre 12, tal como estando montado en la parte exterior de la torre 12 o estando situado en la superficie de soporte 14 para la turbina eólica 10 o en un bastidor (no mostrado) dispuesto en la superficie de soporte 14. Adicionalmente, como se muestra en la FIG. 2, los intercambiadores de calor 112, 114 se pueden acoplar en un bucle de circulación de fluido (por ejemplo, por medio de los conductos de fluido 120) para permitir que un fluido de intercambio de calor adecuado (por ejemplo, un refrigerante) se circule entre los intercambiadores de calor 110, 112 desde la parte interior de la torre 12 a la parte exterior de la torre 12.
[0022] Se debe apreciar que los diversos componentes del sistema de intercambio de calor dividido 110 pueden tener cualquier configuración adecuada. Por ejemplo, en un modo de realización, el compresor 118 puede corresponder a un compresor de velocidad variable. En un modo de realización de este tipo, la velocidad operativa del compresor 118 se puede ajustar, según sea necesario o deseado, en base a los requisitos del sistema 110. Dicho control puede permitir que el sistema de intercambio de calor dividido 110 opere más eficazmente, por ejemplo, reduciendo el consumo de energía del sistema 110 y facilitando un control potenciado del gradiente térmico a través de los componentes de generación de calor 26.
[0023] En varios modos de realización, el sistema de intercambio de calor dividido 110 se puede configurar de forma similar a una bomba de calor reversible, permitiendo, de este modo, que el sistema de intercambio de calor dividido 110 opere tanto en enfriamiento o primer modo operativo como en calentamiento o segundo modo operativo. Al operar en el primer modo operativo, el primer intercambiador de calor 112 puede servir como evaporador interior, mientras que el segundo intercambiador de calor 114 puede servir como condensador exterior, ciclándose el fluido de intercambio de calor entre los intercambiadores de calor 112, 114 en una primera dirección de ciclo (indicada por las flechas 122 en la FIG. 2). En dicho modo operativo, el fluido de intercambio de calor se puede dirigir al primer intercambiador de calor 112 (por ejemplo, que sirve como evaporador) como un líquido frío a baja presión, dentro del que se gasifica o vaporiza el fluido de intercambio de calor. Como resultado, el primer intercambiador de calor 112 puede servir como fuente de aire frío para el sistema de intercambio de calor dividido 110. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, se puede situar un soplador o ventilador interior 124 contiguo al primer intercambiador de calor 112 (por ejemplo, directamente por encima del intercambiador de calor 112) para dirigir o extraer un flujo de aire (indicado por las flechas 126) a través de los serpentines (no mostrados) del primer intercambiador de calor 112 de modo que el calor contenido dentro del aire 126 se absorba por el fluido de intercambio de calor, enfriando, de este modo, el aire interno de la torre 126. El fluido de intercambio de calor gaseoso a baja presión que sale del primer intercambiador de calor 112, a continuación, se puede dirigir al compresor 118 (por ejemplo, localizado en la parte exterior de la torre 12), que, en general, está configurado para incrementar la presión del fluido de intercambio de calor. A continuación, el fluido de intercambio de calor gaseoso a alta presión puede fluir hacia el segundo intercambiador de calor 114 (por ejemplo, que sirve como condensador), dentro del que se licúa el fluido de intercambio de calor. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, se puede configurar un soplador o ventilador externo 128 para dirigir un flujo de aire (indicado por la flecha 130 en la FIG. 2) desde la parte exterior de la torre 12 a través de los serpentines (no mostrados) del segundo intercambiador de calor 114 que absorbe calor del fluido de intercambio de calor, licuando, de este modo, el fluido de intercambio de calor dentro del segundo intercambiador de calor 114. A continuación, el fluido de intercambio de calor a alta presión licuado se puede dirigir a la válvula de expansión 116 (por ejemplo, localizada dentro de la torre 12) para reducir tanto la presión como la temperatura del fluido de intercambio de calor. A continuación, el fluido de intercambio de calor a baja presión frío se recicla al primer intercambiador de calor 112 y se repite el procedimiento.
[0024] De forma similar, al operar en el segundo modo operativo, se puede invertir el ciclo, sirviendo el primer intercambiador de calor 112 como condensador interior y sirviendo el segundo intercambiador de calor 114 como evaporador exterior y ciclándose el fluido de intercambio de calor entre los intercambiadores de calor 112, 114, en una segunda dirección de ciclo (indicada por las flechas 132 en la FIG. 2). Como tal, el primer intercambiador de calor 112 se puede configurar para liberar calor a la parte interior de la torre 12 a medida que el fluido de intercambio de calor se licúa dentro del primer intercambiador de calor 112. A continuación, el fluido de intercambio de calor licuado y frío se puede gasificar o vaporizar posteriormente dentro del segundo intercambiador de calor 114 a medida que se extrae calor del aire localizado fuera de la torre 12.
[0025] Al proporcionar el sistema de intercambio de calor dividido 110, la temperatura del aire contenido dentro de la torre 12 se puede ajustar, según se desee, proporcionando, de este modo, un medio para regular las temperaturas de componente de los componentes de generación de calor 26 localizados dentro de la torre 12. Por ejemplo, cuando el sistema de intercambio de calor dividido 110 se opera en su primer modo operativo, el aire 126 dentro de la torre 12 se puede extraer a través de los serpentines del primer intercambiador de calor 112 para reducir su temperatura del aire. A continuación, este aire de la torre 126 enfriado se puede recircular a través de los componentes de generación de calor 26 para reducir sus temperaturas de componente correspondientes. Además, dicho enfriamiento del aire de la torre 126 puede servir para reducir la humedad relativa dentro de la torre 12, reduciendo, de este modo, la temperatura de punto de rocío del aire de la torre 126. De forma similar, al operar en el segundo modo operativo, el aire 126 dentro de la torre 12 se puede extraer a través de los serpentines del primer intercambiador de calor 112 para incrementar su temperatura del aire. A continuación, este aire de la torre 126 calentado se puede recircular a través de los componentes de generación de calor 26 para incrementar sus temperaturas de componente correspondientes, lo que puede ser deseable en determinados casos en los que existe un riesgo de formación de condensación en los componentes de generación de calor 26.
[0026] Se debe apreciar que, en varios modos de realización, los componentes de generación de calor 26 de la turbina eólica 10 pueden incluir uno o más circuitos de enfriamiento separados configurados para proporcionar un medio adicional para enfriar dichos componentes. Por ejemplo, se puede proporcionar un circuito de enfriamiento interno (indicado por la línea discontinua 134) entre uno o más componentes del equipo de conversión de potencia 28, tal como entre el convertidor 102 y el MCC 104 para hacer circular aire o cualquier otro fluido a través de dichos componentes. Como se muestra en la FIG. 2, el circuito de enfriamiento interno 134 puede incluir un ventilador 136 y un intercambiador de calor aire-aire 138 situado entre el convertidor 102 y el MCC 104, estando configurado el ventilador 136 para extraer un flujo de aire a través del convertidor 102 y a través del intercambiador de calor aire-aire 138 antes de que dicho flujo de aire se dirija a través del MCC 104. En un modo de realización de este tipo, el aire de la torre 126 extraído a través del/de los armario(s) 106 que aloja(n) los componentes de conversión de potencia 102, 104 se puede dirigir a través del intercambiador de calor aire-aire 138 para proporcionar un medio para enfriar el aire que circula a través del circuito de enfriamiento interno 134.
[0027] Como se muestra en la FIG. 2, el sistema 100 también puede incluir un controlador 150 configurado para controlar automáticamente la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110, incluyendo la operación de uno o más de los componentes individuales del sistema 110. Por ejemplo, el controlador 150 se puede configurar para encender y apagar el sistema de intercambio de calor dividido 110. Además, el controlador 150 se puede configurar para seleccionar o ajustar el modo operativo actual para el sistema de intercambio de calor dividido 110, tal como seleccionando que el sistema de intercambio de calor dividido 110 opere en su primer modo operativo o su segundo modo operativo.
[0028] En general, el controlador 150 puede corresponder a cualquier dispositivo basado en procesador adecuado, tal como cualquier dispositivo informático adecuado. Por tanto, en varios modos de realización, el controlador 150 puede incluir instrucciones legibles por ordenador que, al ejecutarse por uno o más procesadores, provocan que el/los procesador(es) implemente(n) diversas rutinas o algoritmos de control. Por ejemplo, como se describirá a continuación, las instrucciones legibles por ordenador pueden permitir que el controlador 150 controle la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 en base a uno o más parámetros de intercambio de calor monitorizados, tales como una medición de temperatura y/o una medición de humedad proporcionada por uno o más sensores.
[0029] En varios modos de realización, el controlador se puede acoplar a uno o más sensores de temperatura 152, 154, 156 configurados para monitorizar una temperatura asociada con la turbina eólica 10. Por ejemplo, en un modo de realización, el controlador se puede acoplar a uno o más primeros sensores de temperatura del aire 152 configurados para monitorizar una temperatura de bulbo seco del aire localizado en relación con la torre 12. Específicamente, como se muestra en la FIG. 2, se pueden situar uno o más primeros sensores de temperatura del aire 152 sobre o en la parte exterior de la torre 12 para monitorizar la temperatura de bulbo seco del aire localizado en la parte exterior de la torre 12 y/o se pueden situar uno o más primeros sensores de temperatura del aire 152 sobre o dentro de la torre 12 para monitorizar la temperatura de bulbo seco del aire interno de la torre 126. Adicionalmente, en un modo de realización, el controlador 150 se puede acoplar a uno o más segundos sensores de temperatura del aire 154 configurados para monitorizar una temperatura de bulbo húmedo del aire 126 localizado dentro de la torre 12. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, uno o más segundos sensores de temperatura del aire 154 se pueden localizar próximos a y/o dentro del primer intercambiador de calor 112 para permitir que el/los sensor(es) 154 monitorice(n) la temperatura de bulbo húmedo del aire 126 que pasa a través de los serpentines del primer intercambiador de calor 112 usando la condensación de los serpentines del primer intercambiador de calor 112 como fuente de agua. Además, el controlador 150 también se puede acoplar a uno o más sensores de temperatura de componente 156 configurados para monitorizar la(s) temperatura(s) de componente de uno o más de los componentes de generación de calor 26 de la turbina eólica 10. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, se pueden localizar uno o más sensores de temperatura de componente 156 en o dentro del convertidor de potencia 102 para monitorizar la(s) temperatura(s) de cualquier número de componentes del convertidor de potencia 102. De forma similar, también se pueden localizar uno o más sensores de temperatura de componente 156 en o dentro del MCC 104 para monitorizar la(s) temperatura(s) de cualquier componente localizado en el mismo.
[0030] Además, el controlador 150 también se puede acoplar a cualquier otro sensor adecuado para monitorizar una o más de otras condiciones de operación de la turbina eólica 10 y/o sus componentes. Por ejemplo, en un modo de realización, el controlador 150 se puede acoplar a un sensor de humedad 158 configurado para monitorizar la humedad relativa del aire 126 dentro de la torre 12. Adicionalmente, en un modo de realización, el controlador 150 se puede acoplar a un sensor de presión atmosférica 160 configurado para monitorizar la presión del aire atmosférico. Como, en general, se entiende, la temperatura de punto de rocío del aire puede variar en base a la presión del aire atmosférico. Como tal, se puede usar el sensor de presión 160 para incrementar la exactitud de cualquier cálculo de la temperatura de punto de rocío realizado por el controlador 150 en base a las variaciones en la altitud de los diferentes sitios de turbina eólica.
[0031] Como se indica anteriormente, el controlador 150, en varios modos de realización, se puede configurar para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 en base a las mediciones de sensor proporcionadas por uno o más de los sensores 152, 154, 156, 158, 160. Por ejemplo, en un modo de realización, el controlador 150 se puede configurar para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 para prevenir el sobrecalentamiento de los componentes de generación de calor 26. Específicamente, el controlador 150 se puede configurar para monitorizar una temperatura asociada con los componentes de generación de calor 26 (por ejemplo, la temperatura del aire dentro de la torre 12 y/o la(s) temperatura(s) de componente de uno o más de los componentes de generación de calor 26). En un modo de realización de este tipo, si la temperatura monitorizada supera un umbral de temperatura predeterminado (por ejemplo, un umbral de temperatura seleccionado en base a los índices de temperatura conocidos de los componentes de generación de calor), el controlador 150 puede activar el sistema de intercambio de calor dividido 110 de modo que el sistema 110 se opere en su primer modo operativo, reduciendo, de este modo, la temperatura del aire dentro de la torre 12 y proporcionando un efecto de enfriamiento para los componentes de generación de calor 26.
[0032] Como se indica anteriormente, además de controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 10 para prevenir el sobrecalentamiento de los componentes de generación de calor 26, el controlador 150 también se puede configurar para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 para prevenir que se forme condensación en los componentes de generación de calor 26 (por ejemplo, cuando el equipo de conversión de potencia 28 se haya apagado). Específicamente, en varios modos de realización, el controlador 150 se puede configurar para determinar la temperatura de punto de rocío del aire 126 contenido dentro de la torre 12 en base a mediciones de sensor proporcionadas por uno o más de los sensores 152, 154, 156, 158, 160. Por ejemplo, el controlador 150 puede determinar la temperatura de punto de rocío en base a las mediciones de temperatura de bulbo húmedo y seco proporcionadas por los primer y segundo sensores de temperatura del aire 152, 154. De forma alternativa, el controlador 150 puede determinar la temperatura de punto de rocío en base a las mediciones de humedad relativa proporcionadas por el/los sensor(es) de humedad 158 junto con las mediciones de temperatura proporcionadas por uno o ambos sensores de temperatura del aire 152, 154. Adicionalmente, como se indica anteriormente, el controlador 150 también puede tener en cuenta las mediciones de la presión del aire atmosférico proporcionadas por el sensor de presión 160 al determinar la temperatura de punto de rocío del aire de la torre 126.
[0033] T ras calcular la temperatura de punto de rocío, el controlador 150 se puede configurar para comparar la temperatura de punto de rocío con la(s) temperatura(s) de componente monitorizada(s) por medio del/de los sensor(es) de temperatura de componente 156. En el caso de que la(s) temperatura(s) de componente esté(n) por debajo de la temperatura de punto de rocío (o solo esté(n) por encima de la temperatura de punto de rocío por un diferencial de temperatura predeterminado), el controlador 150 se puede configurar para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 de una manera que ajuste el diferencial de temperatura entre la temperatura de punto de rocío y la(s) temperatura(s) de componente para garantizar que no se forme condensación en los componentes de generación de calor 26. Se debe apreciar que el diferencial de temperatura predeterminado puede corresponder, en general, a cualquier valor de temperatura adecuado. Sin embargo, en un modo de realización, el diferencial de temperatura predeterminado puede corresponder a un valor de temperatura menor de 5 grados Celsius (°C), tal como un valor de temperatura menor de 2 °C o menor de 1 °C y/o cualquier otro subintervalo entre los mismos.
[0034] En varios modos de realización, la manera en la que el controlador 150 está configurado para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 para prevenir la formación de condensación en los componentes de generación de calor 26 puede variar dependiendo de la temperatura del aire ambiente dentro de y/o en la parte exterior de la torre 12. Por ejemplo, si la temperatura del aire ambiente es relativamente baja, el controlador 150 puede controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 de modo que el sistema 110 se opere en su segundo modo operativo, incrementando, de este modo, la temperatura del aire ambiente dentro de la torre 12 y proporcionando un efecto de calentamiento para los componentes de generación de calor 26. Dicho calentamiento interno puede incrementar la(s) temperatura(s) de componente de los componentes de generación de calor 26 en relación con la temperatura de punto de rocío, inhibiendo, de este modo, la formación de condensación en dichos componentes 26. Por ejemplo, el sistema de intercambio de calor dividido 110 se puede operar en su segundo modo operativo hasta que la(s) temperatura(s) de componente supere(n) inicialmente la temperatura de punto de rocío o hasta que la(s) temperatura(s) de componente supere(n) la temperatura de punto de rocío por el diferencial de temperatura predeterminado.
[0035] De forma alternativa, si la temperatura del aire ambiente es relativamente alta, el controlador 150 puede controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 de modo que el sistema 110 se opere en su primer modo operativo, reduciendo, de este modo, la temperatura del aire ambiente dentro de la torre 12 y proporcionando un efecto de enfriamiento para los componentes de generación de calor 26. Dicho enfriamiento interno también puede servir para reducir la humedad relativa dentro de la torre 12 y, por tanto, puede disminuir la temperatura de punto de rocío en relación con la(s) temperatura(s) de componente de los componentes de generación de calor 26, inhibiendo, de este modo, la formación de condensación en dicho componente 26. Por ejemplo, el sistema de intercambio de calor dividido 110 se puede operar en su primer modo operativo hasta que la temperatura de punto de rocío caiga inicialmente por debajo de la(s) temperatura(s) de componente o hasta que la temperatura de punto de rocío caiga por debajo de la(s) temperatura(s) de componente por el diferencial de temperatura predeterminado.
[0036] En referencia ahora a la FIG. 3, se ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de componentes adecuados que se pueden incluir dentro del controlador 150 del sistema 100 divulgado de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. Como se muestra, el controlador 150 puede incluir uno o más procesadores 170 y dispositivos de memoria 172 asociados configurados para realizar una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizar los procedimientos, etapas, cálculos y similares divulgados en el presente documento).
[0037] Como se usa en el presente documento, el término "procesador" no solo se refiere a circuitos integrados a los que se hace referencia en la técnica como que se incluyen en un ordenador, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador de lógica programable (PLC), un circuito integrado específico de aplicación y otros circuitos programables. Adicionalmente, el/los dispositivo(s) de memoria 172 pueden comprender, en general, elemento(s) de memoria, incluyendo, pero sin limitarse a, medio legible por ordenador (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM)), medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoria flash), un disquete, un disco compacto de memoria de solo lectura (CD-ROM), un disco magnetoóptico (MOD), un disco versátil digital (DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados.
[0038] Dicho(s) dispositivo(s) de memoria 172 se puede(n) configurar, en general, para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan por el/los procesador(es) 170, configuran el controlador 150 para que realice diversas funciones que incluyen, pero sin limitarse a, recibir señales de medición de uno o más sensores 152, 154, 156, 158, 160 y/o controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110. Por ejemplo, el controlador 150 se puede configurar para transmitir señales de control adecuadas (indicadas por la flecha 174 en la FIG. 3) para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110.
[0039] Adicionalmente, el controlador 150 también puede incluir una interfaz de comunicaciones 176 para facilitar las comunicaciones entre el controlador 150 y los diversos componentes de la turbina eólica 10, incluyendo el sistema de intercambio de calor dividido 110. Una interfaz puede incluir uno o más circuitos, terminales, clavijas, contactos, conductores u otros componentes para enviar y recibir señales de control. Además, el controlador 150 también puede incluir una interfaz de sensor 178 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde los sensores (por ejemplo, los sensores 152, 154, 156, 158, 160) se conviertan en señales que se puedan entender y procesar por el/los procesador(es) 170.
[0040] En referencia ahora la FIG. 4, se ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 200 para ajustar una condición/condiciones de operación ambiental(es) asociada(s) con componentes de generación de calor de una turbina eólica de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. En general, el procedimiento 200 se describirá en el presente documento con referencia al sistema 100 descrito anteriormente con referencia a la FIG. 2. Sin embargo, se debe apreciar que los aspectos del procedimiento 200 divulgado se pueden utilizar con cualquier otro sistema adecuado para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor de una turbina eólica. Además, aunque la FIG.4 representa las etapas realizadas en un orden particular con propósitos de ilustración y análisis, los procedimientos analizados en el presente documento no están limitados a ningún orden o disposición particular. Un experto en la técnica, usando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, apreciará que diversas etapas de los procedimientos divulgados en el presente documento se pueden omitir, reorganizar, combinar y/o adaptar de diversas maneras sin desviarse del alcance de la presente divulgación.
[0041] Como se muestra en la FIG. 4, en (202), el procedimiento 200 incluye monitorizar un parámetro de intercambio de calor asociado con la turbina eólica. Por ejemplo, como se indica anteriormente, el controlador 150 se puede configurar para monitorizar uno o más parámetros de intercambio de calor, tales como un valor de temperatura y/o un valor de humedad asociado con la turbina eólica. Específicamente, el controlador 150 se puede acoplar a uno o más sensores de temperatura 152, 154, 156 configurados para detectar una o más temperaturas asociadas con la turbina eólica, tal como la temperatura de bulbo seco del aire dentro de o en la parte exterior de la torre 12, la temperatura de bulbo húmedo del aire dentro de la torre 12 y/o la(s) temperatura(s) de componente de uno o más de los componentes de generación de calor 26. De forma similar, el controlador 150 se puede acoplar a uno o más sensores de humedad 158 configurados para monitorizar la humedad relativa del aire 126 dentro de la torre 12. Como tal, al recibir señales de medición de los sensores 152, 154, 156, 158, el controlador 150 se puede configurar para que monitorice uno o más parámetros de intercambio de calor asociados con la turbina eólica.
[0042] Adicionalmente, en (204), el procedimiento 200 puede incluir la transmisión de señales de control a un sistema de intercambio de calor dividido proporcionado en relación con la torre. Por ejemplo, como se indica anteriormente, el sistema de intercambio de calor dividido 110 puede incluir un primer intercambiador de calor 112 localizado dentro de la parte interior de la torre 12 y un segundo intercambiador de calor 114 localizado en la parte exterior de la torre 112, estando acoplados de forma fluida entre sí los primer y segundo intercambiadores de calor 112, 114 por medio de conductos de fluido 120 para permitir que un fluido de intercambio de calor se cicle entre los intercambiadores de calor 112, 114. Como se describe anteriormente con referencia a las FIGS.2 y 3, el controlador 150 se puede acoplar en comunicación al sistema de intercambio de calor dividido 110 para permitir que las señales de control 174 (FIG. 3) se transmitan desde el controlador 150 al sistema de intercambio de calor dividido 110 para controlar su operación.
[0043] Además, en (206), el procedimiento 200 puede incluir controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido por medio de las señales de control en base, al menos en parte, al parámetro de intercambio de calor monitorizado para ajustar una condición de operación ambiental asociada con el componente de generación de calor. Por ejemplo, como se indica anteriormente, el controlador 150, en un modo de realización, puede controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 para prevenir el sobrecalentamiento de los componentes de generación de calor 26 basados en la torre de la turbina eólica 10. En un modo de realización de este tipo, el controlador 150 se puede configurar para comparar una temperatura monitorizada asociada con la turbina eólica (por ejemplo, la temperatura del aire dentro de la torre 12 y/o la(s) temperatura(s) de componente de los componentes de generación de calor)) con un umbral de temperatura predeterminado. En el caso de que la temperatura monitorizada supere el umbral de temperatura predeterminado, el controlador 150 puede transmitir señales de control 174 adecuadas al sistema de intercambio de calor dividido 110 de modo que el sistema 110 se opere en su primer modo operativo, reduciendo, de este modo, la temperatura del aire interno dentro de la torre 12 y proporcionando un efecto de enfriamiento para los componentes de generación de calor 26.
[0044] En otro modo de realización, el controlador 150 puede controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 para prevenir la formación de condensación en los componentes de generación de calor 26 de la turbina eólica 10. Por ejemplo, como se indica anteriormente, el controlador 150 se puede configurar para determinar la temperatura de punto de rocío del aire dentro de la torre en base, al menos en parte, a uno o más parámetros de intercambio de calor monitorizados (por ejemplo, en base a la temperatura de bulbo seco y/o la temperatura de bulbo húmedo del aire y/o en base a la humedad relativa del aire). En un modo de realización de este tipo, el controlador 150 se puede configurar para comparar la(s) temperatura(s) de componente del/de los componente(s) de generación de calor con la temperatura de punto de rocío. En el caso de que la(s) temperatura(s) de componente sea(n) menor(es) que la temperatura de punto de rocío (o solo supere(n) la temperatura de punto de rocío por un diferencial de temperatura predeterminado), el controlador 150 puede transmitir señales de control 174 adecuadas al sistema de intercambio de calor dividido 110 para controlar su operación de manera que reduzca la probabilidad de formación de condensación en el/los componente(s) de generación de calor 26. Por ejemplo, como se indica anteriormente, si la temperatura del aire ambiente es relativamente baja, el controlador 150 puede controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 de modo que el sistema 110 se opere en su segundo modo operativo, incrementando, de este modo, la temperatura del aire ambiente dentro de la torre 12 y, por tanto, incrementando la(s) temperatura(s) de componente de los componentes de generación de calor 26 en relación con la temperatura de punto de rocío. De forma alternativa, si la temperatura del aire ambiente es relativamente alta, el controlador 150 puede controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido 110 de modo que el sistema 110 se opere en su primer modo operativo, reduciendo, de este modo, la humedad relativa dentro de la torre 12 y, por tanto, disminuyendo la temperatura de punto de rocío en relación con la(s) temperatura(s) de componente de los componentes de generación de calor 26.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Una turbina eólica (10) que comprende una torre (12) y un sistema (100) para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con componentes de generación de calor (26) localizados dentro de la torre (12) de la turbina eólica (10), comprendiendo el sistema (100):
    un componente de generación de calor (26) localizado dentro de una parte interior de la torre (12);
    un primer sensor de temperatura del aire (152) configurado para monitorizar una temperatura de bulbo seco del aire localizado en relación con la torre (12);
    un segundo sensor de temperatura del aire (154) configurado para monitorizar una temperatura de bulbo húmedo del aire (126) localizado dentro de la torre (12);
    un sensor de presión (160) usado para incrementar la exactitud de los cálculos de la temperatura de punto de rocío realizados por un controlador;
    un sistema de intercambio de calor dividido (110) proporcionado en relación con la torre (12), comprendiendo el sistema de intercambio de calor dividido:
    - un primer intercambiador de calor (112) localizado dentro de la parte interior de la torre (12);
    - un segundo intercambiador de calor (114) localizado en la parte exterior de la torre, estando acoplados de forma fluida entre sí los primer (112) y segundo intercambiadores de calor (114) por conductos de fluido (120) para permitir que un fluido de intercambio de calor se cicle entre los primer (112) y segundo intercambiadores de calor (114); y
    el controlador (150) acoplado en comunicación a los sensores (152, 154, 160) y al sistema de intercambio de calor dividido (110), estando configurado el controlador (150) para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido (110) en base a una temperatura de punto de rocío determinada a partir de las mediciones de temperatura de bulbo húmedo y seco proporcionadas por los primer y segundo sensores de temperatura del aire (152, 154) para ajustar una condición de operación ambiental asociada con el componente de generación de calor (26),
    en la que el controlador está configurado para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido de modo que el sistema de intercambio de calor dividido opere en un primer modo operativo o un segundo modo operativo, estando controlada la operación del sistema de intercambio de calor dividido para realizar un ciclo termodinámico de refrigeración o bomba de calor para enfriar la parte interior de la torre en el primer modo operativo o para calentar la parte interior de la torre en el segundo modo operativo.
  2. 2. La turbina eólica (10) de la reivindicación 1, en la que el controlador (150) está configurado además para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido (110) de modo que una temperatura del aire dentro de la torre (12) se reduzca cuando una temperatura monitorizada supere 2. un umbral de temperatura predeterminado.
  3. 3. La turbina eólica (10) de la reivindicación 1 o 2, que comprende además un sensor (156) configurado para monitorizar una temperatura de componente asociada con el componente de generación de calor (26), estando configurado el controlador (150) para comparar la temperatura de componente monitorizada con la temperatura de punto de rocío del aire.
  4. 4. La turbina eólica (10) de la reivindicación 3, en la que el controlador (150) está configurado para controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido (110) de modo que el sistema de intercambio de calor dividido (110) opere en el primer modo operativo o bien en el segundo modo operativo cuando la temperatura de componente monitorizada sea menor que la temperatura de punto de rocío o esté dentro de un diferencial de temperatura predeterminado de la temperatura de punto de rocío para ajustar un diferencial de temperatura entre la temperatura de componente y la temperatura de punto de rocío.
  5. 5. La turbina eólica (10) de la reivindicación 4, en la que, en el primer modo operativo, la operación del sistema de intercambio de calor dividido (110) se controla para enfriar la parte interior de la torre (12) de modo que se reduzca la temperatura de punto de rocío.
  6. 6. La turbina eólica (10) de la reivindicación 4 o reivindicación 5, en la que, en el segundo modo operativo, la operación del sistema de intercambio de calor dividido (110) se controla para calentar la parte interior de la torre (12) de modo que la temperatura de componente monitorizada se incremente.
    Un procedimiento (200) para ajustar condiciones de operación ambientales asociadas con un componente de generación de calor (26) localizado dentro de una torre (12) de una turbina eólica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el procedimiento (200) las etapas de:
    monitorizar, con un controlador (150), una temperatura de bulbo seco del aire localizado en relación con la torre, y una temperatura de bulbo húmedo del aire (126) localizado dentro de la torre (12);
    transmitir, con el controlador (150), señales de control a un sistema de intercambio de calor dividido (110) proporcionado en relación con la torre (12), incluyendo el sistema de intercambio de calor dividido (110) un primer intercambiador de calor (112) localizado dentro de una parte interior de la torre (12) y un segundo intercambiador de calor (114) localizado en la parte exterior de la torre (12), estando acoplados de forma fluida entre sí los primer (112) y segundo intercambiadores de calor (114) por conductos de fluido (120) para permitir que un fluido de intercambio de calor se cicle entre los primer (112) y segundo intercambiadores de calor (114);
    usar una medición de la presión para incrementar la exactitud de los cálculos de la temperatura de punto de rocío; y
    controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido (110) por medio de las señales de control en base a una temperatura de punto de rocío determinada a partir de las mediciones de temperatura de bulbo húmedo y seco para ajustar una condición de operación ambiental asociada con el componente de generación de calor (26), de modo que el sistema de intercambio de calor dividido opere en un primer modo operativo o un segundo modo operativo, estando controlada la operación del sistema de intercambio de calor dividido para realizar un ciclo termodinámico de refrigeración o bomba de calor para enfriar la parte interior de la torre en el primer modo operativo o para calentar la parte interior de la torre en el segundo modo operativo.
    El procedimiento (200) de la reivindicación 7, que comprende además controlar la operación del sistema de intercambio de calor dividido de modo que una temperatura del aire interno dentro de la torre (12) se reduzca cuando una temperatura monitorizada supere un umbral de temperatura predeterminado.
    El procedimiento (200) de la reivindicación 7 u 8, que comprende además:
    monitorizar una temperatura de componente asociada con el componente de generación de calor (26); y
    comparar la temperatura de componente monitorizada con la temperatura de punto de rocío del aire.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3591222B1 (en) * 2018-07-03 2023-09-06 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S A wind turbine and a method for operating a wind turbine
US11867157B2 (en) * 2018-11-16 2024-01-09 Vestas Wind Systems A/S Method of cooling a wind turbine
CN111336702A (zh) * 2020-04-23 2020-06-26 江苏财经职业技术学院 一种风冷发电机的冷却系统
EP4234929A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-30 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method of controlling a wind turbine

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5346129A (en) * 1993-05-17 1994-09-13 Honeywell Inc. Indoor climate controller system adjusting both dry-bulb temperature and wet-bulb or dew point temperature in the enclosure
JP3232908B2 (ja) * 1994-09-20 2001-11-26 株式会社日立製作所 電子装置
US5934369A (en) * 1997-03-04 1999-08-10 Dosani; Nazir Thermal storage controller
AU758953B2 (en) * 1999-07-14 2003-04-03 Aloys Wobben Wind energy facility with a closed cooling circuit
ES2265771B1 (es) * 2005-07-22 2008-01-16 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Metodo para mantener operativos los componentes de una turbina eolica y una turbina eolica con componentes que permitan el mantenimiento operativo.
US7168251B1 (en) * 2005-12-14 2007-01-30 General Electric Company Wind energy turbine
EP2002120B1 (en) * 2006-03-25 2009-11-04 Clipper Windpower Technology, Inc. Thermal management system for wind turbine
EP2126351B1 (en) * 2007-01-31 2014-05-07 Vestas Wind Systems A/S Wind energy converter with dehumidifier
WO2008131766A2 (en) * 2007-04-30 2008-11-06 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine, a method for controlling the temperature of fluid flowing in a first temperature control system of a wind turbine and use
CN101957624B (zh) * 2010-09-21 2012-06-27 南车株洲电力机车研究所有限公司 风力发电机变流器空气除湿器的控制方法及控制系统
US8249852B2 (en) * 2011-05-19 2012-08-21 General Electric Company Condition monitoring of windturbines
KR20130050274A (ko) * 2011-08-10 2013-05-15 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 재생 에너지형 발전 장치
WO2013021670A1 (ja) * 2011-08-10 2013-02-14 三菱重工業株式会社 再生エネルギー型発電装置
US20120133152A1 (en) * 2011-11-29 2012-05-31 Robert Gregory Wagoner Systems and methods for cooling electrical components of wind turbines
EP2685798B1 (en) * 2012-07-11 2019-02-13 ABB Schweiz AG An electrical room of an industrial equipment such as a container crane, the electrical room comprising a cooling device
DK2808543T3 (en) * 2013-05-28 2017-12-18 Siemens Ag dehumidification

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