ES2937240T3 - Procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador - Google Patents

Abstract

Un método para operar una turbina eólica que tiene una estructura de soporte y un componente montado en la estructura de soporte para que pueda girar alrededor de un eje, una conexión giratoria entre el componente y la estructura de soporte que tiene un rodamiento con un anillo interior y otro exterior y un elemento dentado y al menos dos accionamientos, cada uno con un piñón que engrana en el elemento dentado, para girar el componente alrededor del eje con respecto a la estructura de soporte a través del elemento dentado, caracterizado por: a) arriostrar el componente en un primer orientación en la estructura de soporte accionando los accionamientos en direcciones opuestas, se proporciona la primera alineación para aplicar un arriostramiento, yb) cuando ocurre al menos una condición de conmutación, se libera la tensión existente y se aplica una tensión opuesta,o cuando se produce al menos una condición de conmutación, se mantiene la tensión existente y se proporciona la tensión opuesta como tensión a aplicar para un posterior proceso de tensión del componente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador

La presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador. El aerogenerador tiene una estructura de soporte y un componente montado en la estructura de soporte de manera que puede girar alrededor de un eje. Entre el componente y la estructura de soporte está prevista una corona de giro en forma de rodamiento con un anillo interior y otro exterior. Además, están previstos un elemento dentado y al menos dos accionamientos, cada uno con un piñón que engrana en el elemento dentado. Una estructura de soporte de este tipo y un componente correspondiente pueden ser, por ejemplo, el mástil o la torre del aerogenerador y la góndola dispuesta de forma giratoria sobre este. En este caso, la corona de giro y los al menos dos accionamientos se refieren a la corona de giro acimutal y a los accionamientos acimutales. Del mismo modo, el cubo del rotor puede denominarse estructura de soporte, en la que se monta de manera giratoria una pala de rotor que puede girar alrededor de su eje longitudinal. Se trata entonces de una corona de giro de cabeceo y de accionamientos de cabeceo, a través de los cuales se ajusta el ángulo de paso de la pala de rotor.

Es conocido prescindir total o parcialmente del uso de frenos para componentes giratorios en aerogeneradores. Por ejemplo, para la corona de giro acimutal, con la que la góndola y, por lo tanto, el rotor están alineados con el viento, no es necesario un freno si los accionamientos acimutales se controlan en sentidos contrarios y la corona de giro acimutal es entonces arriostrada de esta manera. Al controlar los accionamientos acimutales en sentidos contrarios, se generan pares que actúan en sentidos opuestos y, por lo tanto, conducen a un par de frenado en la corona de giro acimutal. Asimismo, cuando la pala de rotor se ajusta sobre su eje longitudinal (ajuste de cabeceo), en el caso de dos o más accionamientos de cabeceo, puede tener lugar un control en sentidos contrarios, con lo cual la pala de rotor se fija en su posición con respecto al cubo del rotor y a la corona de giro de cabeceo con el par de frenado.

En principio, son posibles muchas variantes diferentes para arriostrar un componente en su posición con respecto a la estructura de soporte. Los pares de los accionamientos que se introducen en sentidos contrarios pueden tener diferentes magnitudes en cuanto a valor absoluto y pueden distribuirse de forma diferente entre los accionamientos correspondientes.

Por el documento DE 102016002006 A1 se conoce una unidad de ajuste para un aerogenerador. La unidad de ajuste tiene varios actuadores que se pueden arriostrar entre sí en grupos.

Por el documento US 2009/0232652 A1 se ha dado a conocer un equipo de arriostramiento para un accionamiento azimutal, en el que uno de los accionamientos azimutales es controlado a un mayor número de revoluciones que el otro. También está previsto intercambiar periódicamente el papel de los accionamientos con el número de revoluciones superior.

Por el documento EP 2495435 A1 se ha dado a conocer un equipo de ajuste para el cabeceo de una pala de rotor, en el que los accionamientos de cabeceo intercambian su orientación durante un estado de arriostramiento.

La invención se basa en el objetivo de mejorar aún más el arriostramiento entre el componente y la estructura de soporte, de modo que en particular también se eviten daños.

De acuerdo con la invención, el objetivo se consigue mediante un procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador según la reivindicación 1. El aerogenerador presenta una estructura de soporte y un componente montado en la estructura de soporte de manera que puede girar alrededor de un eje. Además, una corona de giro entre el componente y la estructura de soporte está diseñada como un rodamiento con un anillo interior y un anillo exterior. Además, están previstos un elemento dentado y al menos dos accionamientos, cada uno con un piñón que engrana en el elemento dentado, para hacer girar el componente alrededor del eje con respecto a la estructura de soporte a través del elemento dentado. Si al menos dos accionamientos se controlan en sentidos contrarios, los pares opuestos actúan sobre la corona de giro. Se logra un arriostramiento de la corona de giro mediante un control apropiado de los accionamientos y los pares en sentidos contrarios así generados. En cuanto a su efecto, el arriostramiento corresponde a un frenado de los accionamientos que actúan en sentidos opuestos. De acuerdo con la invención está previsto que el componente se arriostre en una primera orientación sobre la estructura de soporte mediante un control de los al menos dos accionamientos en sentidos contrarios. Se proporciona una primera orientación de los accionamientos para controlar los al menos dos accionamientos en sentidos contrarios. De acuerdo con la invención, está prevista al menos una condición de conmutación. Cuando se cumple la al menos una condición de conmutación, o bien se libera el arriostramiento aplicado y se aplica un arriostramiento que actúa de sentido opuesto, o bien, cuando se cumple la al menos una condición de conmutación, el arriostramiento aplicado se mantiene y se proporciona el arriostramiento que actúa en sentido opuesto como el arriostramiento que ha de aplicarse para una posterior operación de arriostramiento del componente. Al menos uno de los accionamientos gira en sentido contrario cuando el arriostramiento actúa en sentido opuesto. El procedimiento de acuerdo con la invención se basa en el reconocimiento de que pueden producirse los denominados efectos de picadura durante el arriostramiento en la corona de giro. Los efectos de picadura se producen como impresiones y hendiduras en los dientes y/o el elemento dentado de la corona de giro debido a que los piñones están arriostrados mutuamente. Debido a un arriostramiento repetido en la misma posición, estos se hacen cada vez más profundos. Además, el procedimiento de acuerdo con la invención se basa en la idea de que con la orientación de los accionamientos durante el arriostramiento para una misma posición existen varias opciones para un control en sentidos contrarios, como resultado de lo cual se ofrecen diferentes posibilidades para el arriostramiento. De acuerdo con la invención, la condición de conmutación es que el arriostramiento que ha de aplicarse ya se haya aplicado previamente en la orientación actual del componente sobre la estructura de soporte. Con esta condición de conmutación, para cada orientación del componente se registra si ya se ha aplicado previamente un arriostramiento con la misma orientación. En el procedimiento de acuerdo con la invención se define al menos una condición de conmutación. Cuando se cumplen una o varias de las condiciones de conmutación, entonces, como opción, se libera el arriostramiento y se efectúa un arriostramiento con el control de los al menos dos accionamientos en sentidos contrarios. Alternativamente, también es posible, cuando se cumple la condición de conmutación, mantener el arriostramiento aplicado y proporcionar el arriostramiento en sentido opuesto para una operación de arriostramiento posterior del componente como arriostramiento que ha de aplicarse. Ambos enfoques se basan en la idea de que el arriostramiento del componente y la estructura de soporte entre sí se modifica para evitar una solicitación puntual excesiva del elemento dentado y posiblemente del piñón de los accionamientos.

En un perfeccionamiento preferido, como condición de conmutación se proporciona un intervalo de tiempo de conmutación y la condición de conmutación se cumple cuando ha transcurrido el intervalo de tiempo de conmutación desde que se aplicó el arriostramiento. Así, en el momento en el que se aplica el arriostramiento, se inicia un registro del tiempo y se espera hasta que transcurra el intervalo de tiempo de conmutación. Una vez transcurrido el intervalo de tiempo de conmutación, entonces se ha cumplido la condición de conmutación. El registro del tiempo se restablece una vez que se haya cumplido la condición de conmutación.

En una configuración adicional, como condición de conmutación está previsto un valor de conmutación para un par de torsión introducido del accionamiento o una entrada de energía. La entrada de energía se puede determinar, por ejemplo, como el producto del par de torsión y el número de revoluciones. La condición de conmutación se cumple cuando el par de torsión del accionamiento introducido en la corona de giro y/o la entrada de energía en la corona de giro supera el valor de conmutación. En este caso, no se registra todo el tiempo para el arriostramiento, sino también la fuerza, o el par de torsión introducido en la unión. Una vez que se haya cumplido la condición de conmutación, el valor para el par de torsión introducido del accionamiento y la energía introducida en la corona de giro se restablecen preferentemente.

Preferentemente está previsto que la posición del componente sobre la estructura de soporte se reparta en sectores y para cada uno de los sectores se guarde la orientación con la que se arriostró por última vez el componente en este sector. De esta forma se puede asegurar que no se aplique dos veces seguidas el mismo arriostramiento en el mismo sector. La división en sectores también permite ventajosamente registrar sector por sector la duración del arriostramiento aplicado y que la condición de conmutación se cumpla solo cuando el arriostramiento aplicado esté presente en el sector durante una duración mínima predeterminada. De esta forma, se registra sector por sector la duración de un arriostramiento en el sector correspondiente.

En una posible configuración, el componente es una góndola y la estructura de soporte es una torre u otra estructura que soporte la góndola. También es posible que el componente sea una pala de rotor, que está dispuesta en un cubo de rotor como estructura de soporte. En el primer caso, se habla de accionamientos acimutales y de una corona de giro acimutal, mientras que en el último caso se habla de accionamientos de cabeceo y una corona de giro de cabeceo.

Una configuración preferida se explica con más detalle a continuación con referencia a las figuras. Muestran:

la Fig. 1 un diagrama de flujo en el que el arriostramiento se intercambia en función del tiempo,

la Fig. 2 un diagrama de flujo en el que el arriostramiento se intercambia en función de un valor umbral,

la Fig. 3 un diagrama de flujo en el que tiene lugar un intercambio del arriostramiento en función del estado de arriostramiento previamente seleccionado y

la Fig. 4 un diagrama de flujo con dos accionamientos para generar un estado de arriostramiento.

La figura 1 muestra un procedimiento para arriostrar varios accionamientos sobre una corona de giro, tales como accionamientos acimutales sobre una corona de giro acimutal o accionamientos de cabeceo sobre una corona de giro de cabeceo. Dependiendo de los accionamientos utilizados, la corona de giro correspondiente se puede fijar mediante un control de los accionamientos en sentidos contrarios. En el caso de un control en sentidos contrarios, el par de torsión total aplicado es igual a cero y no se produce rotación sobre la corona de giro. No obstante, sobre la corona de giro sí actúan pares, pero estos están equilibrados en cuanto a la rotación hacia la izquierda y hacia la derecha y, convenientemente, no hay un par de torsión resultante. Si están previstos un total de dos accionamientos, entonces el control en sentidos contrarios está presente como accionamiento con giro a la izquierda y con giro a la derecha, es decir, LR y RL. Si están previstos más de dos accionamientos, estos se pueden accionar como L-R, LR-, -LR, así como R-L, RL- y -RL. Si en una configuración con un total de tres accionamientos, los tres accionamientos son controlados, se obtienen las configuraciones de accionamiento LRR, LLR, RLL, RRL, RLR y LRL. En principio, tiene lugar un intercambio del arrastramiento ya cuando uno de los accionamientos es controlado en sentido opuesto. Esto significa que, por ejemplo, con tres accionamientos, LRR se convierte en LRL como el control en sentido opuesto. El control en sentido opuesto está diseñado preferentemente de tal manera que cada uno de los accionamientos es controlado exactamente en sentido opuesto. Esto significa que, en el ejemplo, LRR se convierte en RLL.

En la etapa 10, la figura 1 parte de un estado de arriostramiento definido. El estado de arriostramiento definido se ha guardado y constituye el punto de partida para el proceso posterior. El estado de arriostramiento definido guardado también sirve como posición de partida definida. En la etapa 12 tiene lugar un procesamiento de la posición con el que se registra una posición de la pieza giratoria girada en cada caso. Cuando se usa el procedimiento de acuerdo con la invención para la corona de giro azimutal, la orientación azimutal absoluta de la góndola, por ejemplo, es registrada en el procesamiento de la posición. Cuando se utiliza para la corona de giro de cabeceo, la posición de rotación de la pala de rotor en el cubo de rotor, por ejemplo, es registrada con el procesamiento de la posición. El procesamiento de la posición puede filtrar y suavizar los valores de medición capturados en cuanto a tiempo y/o espacio.

En la etapa 14, en una consulta de la posición posterior se determina si el valor de medición registrado para la posición procesada se mantiene dentro de un intervalo predeterminado durante un período de tiempo más largo. Si se determina que la posición no cambia durante el intervalo de tiempo predeterminado o se mantiene dentro del intervalo predeterminado, entonces en una etapa 16 subsiguiente se verifica si el arriostramiento está presente. Tan pronto como se establece el arriostramiento, en la etapa 18 se inicia un temporizador para registrar el tiempo.

Si en la etapa 16 no hay arriostramiento, entonces en la etapa 18 también se cambia al temporizador, pero con la condición de que se pare su valor. En la etapa de procedimiento 20 se comprueba entonces si el valor del temporizador T es mayor que el intervalo de tiempo de conmutación x. Si se excede el intervalo de tiempo de conmutación x, entonces en la etapa 22 se efectúa un intercambio del arriostramiento. En este caso, el intercambio del arriostramiento significa preferentemente que se cambia la orientación de cada uno de los accionamientos implicados en el arriostramiento.

Una vez que haya transcurrido el intervalo de tiempo de conmutación x, entonces en la etapa 24 el temporizador se restablece nuevamente.

El procedimiento mostrado en la figura 1 muestra esencialmente un proceso para el intercambio del arriostramiento en función de la posición. El intercambio del arriostramiento en la etapa 22 se lleva a cabo preferentemente de tal manera que el arriostramiento intercambiado se guarda como un estado de arriostramiento definido en la etapa 10 para el siguiente estado de arriostramiento.

La figura 2 muestra otra configuración del procedimiento de acuerdo con la invención: También en esta configuración, el procedimiento comienza en la etapa 26 con un estado de arriostramiento definido. En la etapa 28, un procesamiento de la posición registra la posición y comprueba en una etapa 30 posterior con una consulta de la posición si la posición se mantiene dentro de un intervalo. Si la posición se sitúa en un valor constante durante un periodo de tiempo predeterminado o dentro de un intervalo respecto al valor, entonces se cambia a la etapa 32, en la que se comprueba si hay un arriostramiento. Si se fija el arriostramiento en la etapa 32 y la posición se sitúa dentro del intervalo, entonces en la etapa 34 se inicia un integrador en el valor cero. Un valor registrado del par motor 36 está presente en el integrador. El valor registrado del par motor se puede determinar, por ejemplo, a través de los accionamientos eléctricos. En lugar del valor registrado del par motor 36, también puede estar presente en el integrador una entrada de energía como producto del par motor y el número de revoluciones. Si se libera el arriostramiento fijado en la etapa 32, el integrador se para en la etapa 34. En la etapa 38 se compara el valor del integrador con un valor umbral x. Si el resultado de la comparación en la etapa 38 muestra que se ha excedido el valor umbral x, el arriostramiento se intercambia en la etapa 40. Asimismo, una vez excedido el valor umbral en la etapa 38, se pone a cero el valor del integrador en la etapa 34 con un reinicio 42 para su posterior integración. El procedimiento de acuerdo con la invención regresa ahora a través de la etapa 44 a una consulta de la posición en la etapa 30.

La figura 3 muestra un procedimiento en el que los estados de arriostramiento se cambian de manera alterna. El procedimiento comienza en la etapa 46 con un estado de arriostramiento definido. En la etapa 48, un procesamiento de la posición determina la posición actual de la corona de giro. En la etapa 50 se comprueba entonces en qué medida la posición procesada fue constante durante un intervalo de tiempo mínimo o se encontraba dentro de un intervalo definido. Si no se reconoce una posición constante o una posición dentro del intervalo definido, entonces el procedimiento regresa a la etapa 48 para el procesamiento de la posición. En una consulta posterior en la etapa 52, si se ha reconocido una posición constante, se comprueba si ya se ha guardado un estado de arriostramiento antiguo para la posición actual. Si este no es el caso, entonces en la etapa 54 se guarda el estado de arriostramiento definido que se ha de aplicar desde la etapa 46 como el estado de arriostramiento antiguo. El procedimiento continúa con la consulta en la etapa 56, en la que se compara el estado de arriostramiento antiguo con el estado de arriostramiento actual. Si el resultado de la comparación muestra que el estado de arriostramiento (actual) que se ha de aplicar y el estado de arriostramiento (antiguo) que ya se ha aplicado una vez son iguales, entonces en la etapa 58 se intercambia el arriostramiento. Con este procedimiento, el arriostramiento solo cambia cuando se vuelve a aproximar a la posición y el resultado de la comparación muestra que el arriostramiento se está efectuando de forma idéntica.

El procedimiento representado en la figura 4 es también un procedimiento esencialmente basado en el tiempo en el que, después de un inicio en la etapa 60, se determina con una consulta en una etapa 62 si se conoce el estado de arriostramiento. Si no se conoce el estado de arriostramiento, entonces en la etapa 64 se establece un estado de arriostramiento hacia la izquierda/derecha (LR). Si se conoce el estado de arriostramiento en la consulta de la etapa 62, el procedimiento continúa y a continuación se verifica con una consulta en la etapa 66 si se ha establecido un arriostramiento. Si se establece el arriostramiento, el temporizador se inicia en un valor de cero en la etapa 68 y la consulta en la etapa 70 verifica si se ha excedido el intervalo de tiempo de conmutación x predeterminado para el estado de arriostramiento. Si el resultado de la consulta en la etapa 66 muestra que no se ha establecido ningún estado de arriostramiento, entonces con la etapa 72 se para el temporizador en la etapa 68.

51 la consulta en la etapa 66 determina que se ha establecido el arriostramiento, entonces el estado de arriostramiento actual se guarda en la etapa 74.

A continuación, se realiza una consulta en la etapa 76 para determinar si el estado de arriostramiento actual corresponde al estado LR. Si este es el caso, entonces a través de la etapa 78 se establece el estado opuesto, es decir un arriostramiento con una orientación RL. Si el estado actual no es el estado LR en la consulta en la etapa 76, entonces en la etapa 80 se establece el estado LR para el arriostramiento.

Lista de referencias

10 estado de arriostramiento definido

12 procesamiento de la posición

14 consulta de la posición

16 arriostramiento

18 temporizador

20 intervalo de tiempo de conmutación transcurrido

22 intercambio del arriostramiento

24 reinicio temporizador

26 estado de arriostramiento definido

28 procesamiento de la posición

30 etapa de consulta de la posición

32 arriostramiento

34 integrador

36 par de torsión

38 etapa de comparación

40 intercambio del arriostramiento

42 reinicio

44 etapa de retorno

46 arriostramiento definido

48 procesamiento de la posición

50 verificación

52 consulta ¿antiguo?

54 guardar estado de arriostramiento actual como estado de arriostramiento antiguo

56 consultar si antiguo = actual

58 intercambio del arriostramiento

60 inicio

62 consulta

64 establecer estado LR

66 ¿arriostramiento establecido?

68 inicio del temporizador

70 consulta intervalo de tiempo de conmutación

72 parada del temporizador

74 estado actual guardado

76 consulta ¿LR?

78 establecer arriostramiento RL

80 establecer arriostramiento LR

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador que presenta una estructura de soporte y un componente montado en la estructura de soporte de manera que puede girar alrededor de un eje, en donde una corona de giro entre el componente y la estructura de soporte presenta un rodamiento con un anillo interior y otro exterior y están previstos un elemento dentado y al menos dos accionamientos, cada uno con un piñón que engrana en el elemento dentado, para hacer girar alrededor del eje el componente con respecto a la estructura de soporte a través del elemento dentado, comprendiendo el procedimiento:

a) arriostrar el componente en una primera orientación sobre la estructura de soporte mediante un control de los accionamientos en sentidos contrarios, estando prevista la primera orientación para un arriostramiento (16, 32) que ha de aplicarse, y

b) cuando se cumple al menos una condición de conmutación, o bien se libera el arriostramiento (16, 32) aplicado y se aplica un arriostramiento (16, 32) en sentido opuesto, o bien, cuando se cumple la al menos una condición de conmutación, el arriostramiento (16, 32) aplicado se mantiene y se proporciona el arriostramiento (16, 32) en sentido opuesto para una posterior operación de arriostramiento del componente como arriostramiento (16, 32) que ha de aplicarse, en donde como la al menos una condición de conmutación está previsto que el arriostramiento (16, 32) que ha de aplicarse ya se haya aplicado previamente en una orientación actual del componente sobre la estructura de soporte.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que como la al menos una condición de conmutación está previsto un intervalo de tiempo de conmutación y la al menos una condición de conmutación se cumple cuando ha transcurrido el intervalo de tiempo de conmutación (20) desde que se aplicó el arriostramiento (16, 32).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que como la al menos una condición de conmutación está previsto un valor de conmutación para un par de torsión (36) introducido o una entrada de energía y la al menos una condición de conmutación se cumple cuando el par de torsión (36) introducido en la corona de giro y/o la entrada de energía a la corona de giro supera el valor de conmutación.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que cuando se cumple la al menos una condición de conmutación se restablece el valor del par de torsión (36) introducido y/o la entrada de energía.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la posición del componente sobre la estructura de soporte se divide en sectores y para cada uno de los sectores se guarda la orientación con la que se arriostró por última vez el componente en este sector.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que se registra la duración del arriostramiento (16, 32) aplicado y una de las al menos una condición de conmutación solo se cumple cuando el arriostramiento (16, 32) aplicado está presente en el sector durante una duración mínima predeterminada.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como componente está prevista una góndola y como estructura de soporte está prevista una torre u otra estructura que soporte la góndola.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que como componente está prevista una pala de rotor y como estructura de soporte, un cubo de rotor.