ES2942147T3

ES2942147T3 - Sistema y procedimiento para monitorizar una condición de pala de rotor de turbinas eólicas

Info

Publication number: ES2942147T3
Application number: ES19205663T
Authority: ES
Inventors: Mathew Doyle Angel
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2039-10-28
Also published as: US20200132051A1; EP3643916B1; DK3643916T3; US11047365B2; EP3643916A1

Abstract

Se describe un método (400) para detectar cuando una pala de rotor (22) de una turbina eólica (10) está atascada. El método (400) puede incluir el seguimiento (402), a través de un controlador (26), de una velocidad de rotación de la turbina eólica (10) y, determinando (404), a través del controlador (26), un promedio móvil de la velocidad de rotación El método (400) incluye además aplicar (406), a través del controlador (26), al menos una operación de filtrado al promedio móvil para obtener un valor filtrado, y determinar (408), a través del controlador (26), un atascado condición de una o más palas de rotor (22) de la turbina eólica (10) en base al valor filtrado. el metodo (400) tambien puede incluir realizar (410) una operacion de control para reducir la carga en la turbina eolica (10) en base a la condicion atascada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y procedimiento para monitorizar una condición de pala de rotor de turbinas eólicas

Campo

[0001] La presente divulgación se refiere, en general, a turbinas eólicas.

Antecedentes

[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, un generador, una caja de engranajes, una góndola, y un rotor que incluye una ^omás 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, ^osi 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.

[0003] Durante la operación, la dirección del viento que propulsa la turbina eólica puede cambiar. La turbina eólica, por tanto, puede ajustar la góndola a través de, por ejemplo, un ajuste de orientación ("yaw adjustment") alrededor de un eje longitudinal de la torre para mantener la alineación con la dirección del viento. Además, cuando la turbina eólica está estacionaria ^oinactiva, las estrategias de control convencionales incluyen activamente realizar un seguimiento de la dirección del viento para proporcionar una mejor alineación con la dirección del viento para minimizar los retardos de arranque cuando la velocidad del viento se incrementa ^odisminuye de nuevo en el intervalo de operación.

[0004] Sin embargo, en una situación donde la turbina tiene fallo y una de las palas de rotor se atasca (a diferencia de la situación inactiva normal), la realización de un seguimiento del viento tiene beneficios limitados. Además, en dichas situaciones, la turbina eólica puede experimentar cargas incrementadas debido a la pala de rotor atascada, así como al desequilibrio del rotor, debido a una condición de "paleteo" (" paddling").

[0005] El paleteo es un fenómeno que se puede producir cuando una turbina eólica está inactiva con una pala atascada y tiene cierta desalineación de orientación con respecto a la dirección del viento entrante. Debido a esta desalineación, el ángulo de ataque de la pala atascada cambia con la posición del rotor. Esto puede dar como resultado un gran pico en la velocidad de rotor/generador y no es deseable para las cargas. El documento EP 2 886 856 A l describe un procedimiento para detectar un fallo de ajuste de ángulo de pitch de pala de rotor de una pala de rotor de una turbina eólica que comprende: medir una velocidad de ángulo de pitch de pala de rotor; predecir, en base a una velocidad de rotor real, una velocidad de ángulo de pitch de pala de rotor; indicar un fallo, si se cumple un primer criterio, en el que se cumple el primer criterio si la desviación entre la velocidad de ángulo de pitch de pala de rotor medida y la velocidad de ángulo de pitch de pala de rotor predicha excede un umbral de velocidad. El documento US 2009/0081041 A l se refiere a un procedimiento para controlar una central de energía eólica, con una góndola dispuesta en una torre y con un rotor con al menos una pala de rotor, pudiéndose ajustar ^suángulo de ajuste de pala por medio de un equipo de ajuste de pala. Se monitoriza el funcionamiento del equipo de ajuste de pala y, cuando se produce un error del equipo de ajuste de pala, la góndola se rota desde una posición de operación a una posición de reposo, en la que hay un flujo de viento contra la superficie que se extiende por la al menos una pala de rotor en una rotación del rotor que se reduce con respecto a la posición de operación.

Breve descripción

[0006] Se expondrán, en parte, aspectos y ventajas de la invención en la siguiente descripción, ^opueden ser obvios a partir de la descripción, ^ose pueden aprender a través de la puesta en práctica de la invención.

[0007] Un aspecto de ejemplo de la presente divulgación está dirigido a un procedimiento para detectar cuándo una pala de rotor de una turbina eólica está atascada. El procedimiento puede incluir monitorizar, por medio de un controlador, una velocidad de rotación de la turbina eólica y determinar, por medio del controlador, un promedio móvil de la velocidad de rotación. El procedimiento incluye además aplicar, por medio del controlador, al menos una operación de filtrado al promedio móvil para obtener un valor filtrado y determinar, por medio del controlador, una condición atascada de una ^omás palas de rotor de la turbina eólica en base al valor filtrado. El procedimiento también puede incluir realizar una operación de control para reducir la carga en la turbina eólica en base a la condición atascada.

[0008] Otro aspecto de ejemplo de la presente divulgación está dirigido a un sistema para detectar cuándo una pala de rotor de la turbina eólica está atascada. El sistema puede incluir al menos un sensor configurado para monitorizar la velocidad de rotación de la turbina eólica y un controlador acoplado en comunicación al al menos un sensor. El controlador puede incluir al menos un procesador configurado para realizar una ^omás operaciones. Las una ^omás operaciones pueden incluir monitorizar una velocidad de rotación de la turbina eólica, determinar un promedio móvil de la velocidad de rotación, aplicar al menos una operación de filtrado al promedio móvil para obtener un valor filtrado, determinar una condición atascada de una ^omás palas de rotor de la turbina eólica en base al valor filtrado, y realizar una operación de control para reducir la carga en la turbina eólica en base a la condición atascada.

[0009] Aún otro aspecto de ejemplo de la presente divulgación está dirigido a un procedimiento para detectar cuándo una pala de rotor de una turbina eólica está atascada. El procedimiento puede incluir monitorizar, por medio de un controlador, una velocidad de rotación de la turbina eólica y determinar, por medio del controlador, un promedio móvil de la velocidad de rotación. El procedimiento también puede incluir aplicar, por medio del controlador, una primera operación de filtrado al promedio móvil para obtener un primer valor filtrado, y aplicar, por medio del controlador, una segunda operación de filtrado al primer valor filtrado para obtener un segundo valor filtrado. El procedimiento también puede incluir determinar, por medio del controlador, una condición atascada de una ^omás palas de rotor de la turbina eólica en base al segundo valor filtrado y realizar una operación de control para reducir la carga en la turbina eólica en base a la condición atascada.

[0010] Estos y otros 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.

Breve descripción de los dibujos

[0011] En la memoria descriptiva se expone una divulgación completa y habilitante de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la técnica, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de una turbina eólica de acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación;

la FIG. 2 ilustra una vista interna en perspectiva de una góndola de una turbina eólica de acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación;

la FIG. 3 ilustra un diagrama esquemático de componentes adecuados de ejemplo que se pueden incluir en un controlador de turbina eólica de acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación;

la FIG. 4 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento para monitorizar una turbina eólica de acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación;

la FIG. 5 ilustra un gráfico del efecto de paleteo de una pala de rotor de una turbina eólica de acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación; y

la FIG. 6 ilustra gráficos de perfiles de velocidad de ejemplo que se pueden filtrar para determinar el efecto de paleteo de la FIG. 5 de acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación.

Descripción detallada

[0012] Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, ilustrándose uno ^omás de ^susejemplos en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no 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 estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

[0013] El paleteo es un fenómeno que se puede producir cuando una turbina eólica está inactiva con una pala atascada y tiene cierta desalineación de orientación desde la dirección del viento entrante. Debido a esta desalineación, el ángulo de ataque de la pala atascada cambia con la posición del rotor. Esto puede dar como resultado un gran pico en la velocidad de rotor/generador y no es deseable para las cargas. De acuerdo con modos de realización de ejemplo, un procedimiento para monitorizar turbinas eólicas proporciona la detección de paleteo y la implementación de operaciones de control para reducir estas cargas.

[0014] L^osprocedimientos pueden incluir monitorizar una velocidad de rotación de la turbina eólica. La velocidad se puede promediar durante una franja de tiempo deseada. A continuación, la velocidad promedio se puede filtrar al menos una vez para determinar si existe paleteo o una condición de pala atascada. Por ejemplo, el filtrado puede incluir un filtrado en base a un umbral de velocidad, un coeficiente de varianza ^uotra operación de filtrado adecuada. Tras el filtrado para determinar con exactitud si se está produciendo paleteo, los procedimientos pueden incluir realizar una operación de control para reducir las cargas.

[0015] En referencia ahora a I^osdibujos, la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica 10 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye una torre 12 que se extiende desde una superficie de soporte 14, una góndola 16 montada en la torre 12 y un rotor 18 acoplado a la góndola 16. El rotor 18 incluye un buje 20 rotatorio 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 ^omenos 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 (FIG. 2) situado dentro de la góndola 16 para permitir que se produzca energía eléctrica.

[0016] En referencia ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista interna simplificada de un modo de realización de la góndola 16 de la turbina eólica 10. Como se muestra, un generador 24 se puede disponer dentro de la góndola 16. En general, el generador 24 se puede acoplar al rotor 18 de la turbina eólica 10 para generar potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 18. Por ejemplo, el rotor 18 puede incluir un eje principal 40 acoplado al buje 20 para ^surotación con el mismo. A continuación, el generador 24 se puede acoplar al eje principal 40 de modo que la rotación del eje principal 40 accione el generador 24. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el generador 24 incluye un eje de generador 42 acoplado de forma rotatoria al eje principal 40 a través de una caja de engranajes 44. Sin embargo, en otros modos de realización, se debe apreciar que el eje de generador 42 se puede acoplar de forma rotatoria directamente al eje principal 40. De forma alternativa, el generador 24 se puede acoplar de forma rotatoria directamente al eje principal 40.

[0017] Se debe apreciar que el eje principal 40 se puede soportar, en general, dentro de la góndola 16 por un bastidor de soporte ^obancada 46 situada encima de la torre 12 de turbina eólica. Por ejemplo, el eje principal 40 se puede soportar por la bancada 46 por medio de un par de cojinetes de apoyo 48, 50 montados en la bancada 46.

[0018] Como se muestra en las FIGS. 1 y 2, la turbina eólica 10 también puede incluir un sistema de control de turbina ^oun controlador de turbina 26 dentro de la góndola 16. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, el controlador de turbina 26 está dispuesto dentro de un armario de control 52 montado en una parte de la góndola 16. Sin embargo, se debe apreciar que el controlador de turbina 26 puede estar dispuesto en cualquier localización sobre ^oen la turbina eólica 10, en cualquier localización en la superficie de soporte 14 ^o, en general, en cualquier otra localización. El controlador de turbina 26 se puede configurar, en general, para controlar I^osdiversos modos de operación (por ejemplo, secuencias de arranque ^oparada) y/o componentes de la turbina eólica 10.

[0019] Además, como se muestra en la FIG. 2, pueden estar provistos uno ^omás sensores 57, 58 en la turbina eólica 10. M ^ásespecíficamente, como se muestra, se puede configurar un sensor de pala 57 con una ^omás de las palas de rotor 22 para monitorizar las palas de rotor 22. También se debe apreciar que, como se usa en el presente documento, el término "monitorizar" y variaciones del mismo indican que I^osdiversos sensores de la turbina eólica 10 se pueden configurar para proporcionar una medición directa de I^osparámetros que se monitorizan ^ouna medición indirecta de dichos parámetros. Por tanto, se pueden usar I^ossensores descritos en el presente documento, por ejemplo, para generar señales en relación con el parámetro que se monitoriza, que, a continuación, se puede utilizar por el controlador 26 para determinar la condición.

[0020] Además, como se muestra, un sensor de viento 58 puede estar provisto en la turbina eólica 10. El sensor de viento 58, que puede ser, por ejemplo, una veleta, y anemómetro, y sensor LIDAR, ^uotro sensor adecuado, puede medir la velocidad y dirección del viento. Como tales, I^ossensores 57, 58 pueden estar además en comunicación con el controlador 26, y pueden proporcionar información relacionada al controlador 26. Por ejemplo, se puede producir la orientación de la turbina eólica 10 debido a la detección de cambios en la dirección 28 del viento, para mantener la alineación de la turbina eólica 10 con la dirección 28 del viento. Además, se puede producir la orientación de la turbina eólica 10 debido a la determinación de una condición de pala atascada, lo que se describe con más detalle en el presente documento.

[0021] Además, el controlador de turbina 26 también se puede acoplar en comunicación a diversos componentes de la turbina eólica 10 para controlar, en general, la turbina eólica 10 y/o dichos componentes. Por ejemplo, el controlador de turbina 26 se puede acoplar en comunicación al/a I^osmecanismo(s) de accionamiento de orientación 38 de la turbina eólica 10 para controlar y/o alterar la dirección de orientación de la góndola 16 en relación con la dirección 28 (FIG. 1) del viento. Además, a medida que cambia la dirección 28 del viento, el controlador de turbina 26 se puede configurar para controlar un ángulo de orientación de la góndola 16 alrededor de un eje de orientación 36 para situar las palas de rotor 22 con respecto a la dirección 28 del viento, controlando, de este modo, las cargas que actúan sobre la turbina eólica 10. Por ejemplo, el controlador de turbina 26 se puede configurar para transmitir consignas/señales de control a un mecanismo de accionamiento de orientación 38 (FIG. 2) de la turbina eólica 10, por medio de un controlador de orientación ^otransmisión directa, de modo que la góndola 16 se pueda rotar alrededor del eje de orientación 36 por medio de un rodamiento de orientación 56.

[0022] Todavía en referencia a la FIG. 2, cada pala de rotor 22 también puede incluir un mecanismo de ajuste de pitch 32 configurado para rotar cada pala de rotor 22 alrededor de ^sueje de pitch 34. Además, cada mecanismo de ajuste de pitch 32 puede incluir un motor de accionamiento de pitch 33 (por ejemplo, cualquier motor eléctrico, hidráulico o neumático adecuado), una caja de engranajes de accionamiento de pitch 35 y un piñón de accionamiento de pitch 37. En dichos modos de realización, el motor de accionamiento de pitch 33 se puede acoplar a la caja de engranajes de accionamiento de pitch 35 de modo que el motor de accionamiento de pitch 33 confiera fuerza mecánica a la caja de engranajes de accionamiento de pitch 35. De forma similar, la caja de engranajes de accionamiento de pitch 35 se puede acoplar al piñón de accionamiento de pitch 37 para su rotación con el mismo. El piñón de accionamiento de pitch 37, a ^suvez, se puede engranar en rotación con un rodamiento de pitch 54 acoplado entre el buje 20 y una pala de rotor 22 correspondiente de modo que la rotación del piñón de accionamiento de pitch 37 provoque la rotación del rodamiento de pitch 54. Por tanto, en dichos modos de realización, la rotación del motor de accionamiento de pitch 33 acciona la caja de engranajes de accionamiento de pitch 35 y el piñón de accionamiento de pitch 37, rotando, de este modo, el rodamiento de pitch 54 y la pala de rotor 22 alrededor del eje de pitch 34.

[0023] Como tal, el controlador de turbina 26 también se puede acoplar en comunicación a cada mecanismo de ajuste de pitch 32 de la turbina eólica 10 (uno de los cuales se muestra) a través de un controlador de pitch 30 para controlar y/o alterar el ángulo de pitch de las palas de rotor 22 (es decir, un ángulo que determina una perspectiva de las palas de rotor 22 con respecto a la dirección 28 del viento). Por ejemplo, el controlador de turbina 26 y/o el controlador de pitch 30 se pueden configurar para transmitir una consigna/señal de control a cada mecanismo de ajuste de pitch 32 de modo que el/los mecanismo(s) de ajuste de pitch 32 ajuste(n) el ángulo de pitch de las palas de rotor 22 como se describe en el presente documento. El controlador de turbina 26 puede controlar el ángulo de pitch de las palas de rotor 22, de forma individual o bien simultánea, transmitiendo consignas/señales de control adecuadas a un controlador de pitch de la turbina eólica 10, que se puede configurar para controlar la operación de un una pluralidad de accionamientos de pitch o mecanismos de ajuste de pitch 32 de la turbina eólica, o controlando directamente la operación de la pluralidad de accionamientos de pitch ^omecanismos de ajuste de pitch.

[0024] 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 26 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, el controlador 26 puede incluir uno o más procesadores 60 y dispositivo(s) de memoria 62 asociado(s) configurados para realizar una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizando los procedimientos, etapas, cálculos y similares y almacenando datos pertinentes como se divulga en el presente documento). Adicionalmente, el controlador 26 también puede incluir un módulo de comunicaciones 64 para facilitar las comunicaciones entre el controlador 26 y los diversos componentes de la turbina eólica 10. Además, el módulo de comunicaciones 64 puede incluir una interfaz de sensor 66 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde uno o más sensores 57, 58 se conviertan en señales que se puedan entender y procesar por los procesadores 60. Se debe apreciar que los sensores 57, 58 se pueden acoplar en comunicación al módulo de comunicaciones 64 usando cualquier medio adecuado. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 3, los sensores 57, 58 están acoplados a la interfaz de sensor 66 por medio de una conexión por cable. Sin embargo, en otros modos de realización, los sensores 57, 58 se pueden acoplar a la interfaz de sensor 66 por medio de una conexión inalámbrica, tal como usando cualquier protocolo de comunicaciones inalámbricas adecuado conocido en la técnica.

[0025] 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 62 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. Dicho(s) dispositivo(s) de memoria 62 puede(n) estar configurado(s), en general, para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan por el/los procesador(es) 60, configuran el controlador 26 para que realice diversas funciones que incluyen, pero sin limitarse a, transmitir señales de control adecuadas para implementar una ^omás acciones correctivas en respuesta a una señal de distancia que excede un umbral predeterminado como se describe en el presente documento, así como otras diversas funciones adecuadas implementadas por ordenador.

[0026] Como se analiza anteriormente, una turbina eólica 10, tal como la góndola 16 de la misma, puede rotar alrededor del eje de orientación 36 según se requiera. En particular, se puede producir la rotación alrededor del eje de orientación 36 debido a cambios en la dirección 28 del viento, de modo que el rotor 18 esté alineado con la dirección 28 del viento. Por ejemplo, cuando la turbina eólica 10 está en un estado inactivo, el controlador 26 activamente realiza un seguimiento de la dirección del viento para proporcionar mejor alineación con el viento y minimizar los retardos de arranque cuando la velocidad del viento se incrementa ^odisminuye de nuevo en el intervalo de operación. Sin embargo, en una situación donde la turbina eólica 10 está en un estado inactivo o estacionario y una o más de las palas de rotor 22 se atasca, la realización de un seguimiento del viento tiene beneficios limitados. Por tanto, en dichas situaciones, el controlador de turbina 26 está configurado para implementar una operación de control para reducir la fuerza de arrastre sobre la pala de rotor con fallo para reducir cargas sobre la misma y/o para evitar el desequilibrio del rotor.

[0027] M ^ásespecíficamente, como se muestra en la FIG. 4, un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 400 para monitorizar la turbina eólica 10 en situaciones donde la turbina eólica 10 está en un estado inactivo ^oestacionario y una ^omás de las palas de rotor 22 se atasca. En general, el procedimiento 400 se describirá en el presente documento con referencia a la turbina eólica 10 mostrada en las FIGS. 1 y 2, así como los diversos componentes de controlador mostrados en la FIG. 3. Sin embargo, se debe apreciar que el procedimiento 400 divulgado se puede implementar con turbinas eólicas que tengan cualquier otra configuración adecuada y/o dentro de sistemas que tengan cualquier otra configuración de sistema adecuada. 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 ^odisposición 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.

[0028] Como se muestra en 402, el procedimiento 400 incluye monitorizar, por medio del controlador 26, una velocidad de rotación de la turbina eólica 10. Por ejemplo, usando uno ^omás de los sensores 57 y 58, el controlador 26 puede monitorizar una velocidad de rotación de la turbina eólica 10. La velocidad monitorizada se puede almacenar en caché ^oen memoria para facilitar otras operaciones, incluyendo operaciones de filtrado, de modo que se puedan determinar con exactitud las condiciones de paleteo ^ode pala atascada.

[0029] El procedimiento 400 puede incluir además determinar un promedio móvil ^oestadística móvil de la velocidad de rotación de la turbina eólica 10, en el bloque 404. El promedio móvil puede ser una media móvil de franja y desviación estándar. El tamaño de la franja puede variar. De acuerdo con al menos un modo de realización, el tamaño de la franja es de aproximadamente 5 minutos. De acuerdo con otros modos de realización, el tamaño de la franja es variable.

[0030] En general, en cada punto monitorizado, comparar cuántas desviaciones estándar se desvía la velocidad monitorizada sin procesar de la media puede proporcionar una medida de lo "picudos" que son los datos. En consecuencia, se puede establecer un umbral para marcar los picos de un determinado tamaño. Como se muestra en 406, el procedimiento 400 puede incluir aplicar al menos una operación de filtrado al promedio móvil para obtener un valor filtrado. Por tanto, la al menos una operación de filtrado puede incluir un umbral en base a un valor de velocidad sin procesar para identificar picos como se explica anteriormente. De forma alternativa, la al menos una operación de filtrado se puede basar al menos en parte en un umbral de un coeficiente de varianza en el promedio móvil.

[0031] Se debe entender que la al menos una operación de filtrado puede incluir dos ^omás operaciones de filtrado. De acuerdo con un ejemplo, la primera operación de filtrado incluye filtrar el promedio móvil para determinar si la velocidad ha excedido un valor de velocidad ^oumbral de velocidad sin procesar. De acuerdo con este ejemplo, la segunda operación de filtrado incluye un coeficiente de varianza (CV). CV es la desviación estándar dividida por la media (por ejemplo, una franja |j y a). Esta es una indicación de la gran varianza en los datos en relación con la

CV =

A*íú+tiempo magnitud de los propios datos. En general, CV se puede indicar como ; en el que el tiempo indica el tamaño de la franja donde se está llevando a cabo la monitorización.

[0032] Después de esto, y como se muestra en 408, el procedimiento 400 puede incluir determinar una condición atascada de una ^omás palas de rotor 22 de la turbina eólica 10 en base al valor filtrado. Como se usa en el presente documento, la frase "condición atascada" se refiere a una condición donde una turbina eólica tiene una pala de rotor que está atascada ^oes inmóvil. La condición atascada puede haber resultado de daños en la propia pala ^ode un problema en el mecanismo de ajuste de pitch 32. El problema del mecanismo de ajuste de pitch puede surgir del motor de accionamiento de pitch 33, de la caja de engranajes de accionamiento de pitch 35 y/o del piñón de accionamiento de pitch 37. En consecuencia, la "condición atascada" puede incluir cualquier situación donde una pala de rotor esté atascada. Por ejemplo, cuando la turbina eólica 10 se para durante una situación de viento extremo y también tiene una pala de rotor 22 atascada, la pala 22 puede experimentar un efecto de "paleteo" que provoca altas cargas en la estructura de pala, así como el momento de flexión de base de torre. Como se ilustra además en la FIG. 5, el efecto de paleteo se produce a bajas velocidades de rotor 72 (por ejemplo, la turbina eólica 10 se para, pero el rotor 18 está girando lentamente ^oestá inactivo) cuando el rotor 18 se acerca a la posición de cero grados 74 y el viento golpea la turbina eólica 10 mientras el rotor 18 desacelera rápidamente, provocando una alta carga 76 (como se muestra por los máximos ^o"picos" en la FIG. 5) tanto en las palas de rotor 22 como en la torre 12 de la turbina eólica.

[0033] En general, los máximos ^o"picos" en la FIG. 5 se pueden determinar a través del filtrado del promedio móvil como se describe anteriormente. Más específicamente, como se ilustra en la FIG. 6, se presentan tres perfiles de velocidad 602, 604 y 606 sin procesar. L^osperfiles de velocidad 602 y 604 representan algunos máximos relativamente pequeños sin paleteo. Sin embargo, el perfil de velocidad 606 muestra máximos 610 fácilmente asociados con el paleteo.

[0034] En este ejemplo, a través de la aplicación de una primera operación de filtrado en base a al menos en parte un umbral de un valor de velocidad sin procesar, se determina que el primer perfil de velocidad 602 no incluye ninguna condición atascada. Sin embargo, todavía se puede considerar el segundo perfil de velocidad 604. Con la aplicación de la segunda operación de filtrado, en base al menos en parte al CV descrito anteriormente, se puede determinar que el segundo perfil de velocidad 604 no incluya la condición atascada. Por ejemplo, el segundo perfil de velocidad 604 tiene una mayor media que la desviación estándar, donde CV <1. Finalmente, la condición atascada de 408 se puede identificar fácilmente en el tercer perfil de velocidad 606. Por ejemplo, el tercer perfil de velocidad 606 tiene una mayor desviación estándar que la media, en el que CV >1. Se observa que las primera y segunda operaciones de filtrado se pueden invertir de modo que el CV se aplique como una primera operación de filtrado, y se aplique un umbral de velocidad como una segunda operación de filtrado, en algunas implementaciones.

[0035] Como explicación parcial, la aplicación de las operaciones de filtrado puede tomar la forma de primera " c¡)*tiempo~íi)

'ú)*t iempo ''> ^ ésim o

determinación de si , o que el perfil de velocidad exceda el umbral de velocidad. Finalmente, la segunda determinación de CV < CVésimo y w > wésima indica un perfil de velocidad similar al perfil 606, en el que se ha detectado paleteo ^ouna condición de pala atascada. CV es la desviación estándar dividida por la media (por ejemplo, una franja p y a). Zésimo es el umbral de velocidad. Además, wésima es la frecuencia. En general, Zésimo, CVésimo y wésima se pueden seleccionar para establecer un límite de detección cuando tres categorías generales diferentes de perfil de velocidad (por ejemplo, 602, 604, 606) se combinan entre ^síen condiciones variables.

[0036] Por tanto, el procedimiento 400 puede determinar con exactitud la condición de pala atascada en el bloque 408. El procedimiento 400 también incluye, en 410, realizar una operación de control para reducir la carga en la turbina eólica 10 en base a la condición atascada.

[0037] Por ejemplo, si se determina una condición atascada de una ^omás palas, la operación de control puede incluir orientar la góndola 16 de la turbina eólica 10 alejándola de la dirección 28 del viento entrante. Más específicamente, en un modo de realización, el controlador 26 se puede configurar para orientar la góndola 16 proporcionando continuamente diferentes ángulos de orientación a los mecanismos de accionamiento de orientación 38 de la turbina eólica 10 en base a la condición atascada. También se pueden usar otras operaciones de control de acuerdo con cualquier implementación deseada.

[0038] Esta descripción por escrito usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo ^osistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos se les ocurran a los expertos en la técnica.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento (400) para detectar cuándo una pala de rotor (22) de una turbina eólica (10) está atascada, el procedimiento comprendiendo:

monitorizar (402), por medio de un controlador (26), una velocidad de rotación de la turbina eólica (10); determinar (404), por medio del controlador (26), una estadística móvil de la velocidad de rotación; aplicar (406), por medio del controlador (26), al menos una operación de filtrado a la estadística móvil para obtener un valor filtrado, en el que la al menos una operación de filtrado se basa al menos en parte en un umbral de un coeficiente de varianza en la estadística móvil;

determinar (408), por medio del controlador (26), una condición atascada de una ^omás palas de rotor (22) de la turbina eólica (10) en base al valor filtrado; y

realizar (410) una operación de control para reducir carga en la turbina eólica (10) en base a la condición atascada.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la al menos una operación de filtrado se basa al menos en parte en un umbral de velocidad sin procesar para la estadística móvil.

3. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 ^o2, en el que la al menos una operación de filtrado es una primera operación de filtrado, y en el que el procedimiento comprende además:

aplicar, por medio del controlador, una segunda operación de filtrado a la estadística móvil.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que la primera operación de filtrado se basa al menos en parte en un umbral de un coeficiente de varianza en la estadística móvil.

5. El procedimiento de la reivindicación 3 ^o4, en el que la segunda operación de filtrado se basa al menos en parte en un umbral de velocidad sin procesar para la estadística móvil.

6. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la operación de control comprende

orientar, por medio del controlador, la góndola de la turbina eólica alejándola de una dirección del viento entrante.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que orientar la góndola de la turbina eólica comprende además proporcionar continuamente diferentes ángulos de orientación a uno ^omás mecanismos de accionamiento de orientación de la pala de rotor.

8. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que monitorizar la velocidad de rotación de la turbina eólica comprende

monitorizar continuamente la velocidad de rotación de la turbina eólica.

9. Un sistema para detectar cuándo una pala de rotor (22) de la turbina eólica (10) está atascada, el sistema comprendiendo:

al menos un sensor (58) configurado para monitorizar una velocidad de rotación de la turbina eólica (10); un controlador (26) acoplado en comunicación al al menos un sensor (58), el controlador (26) comprendiendo al menos un procesador (60) configurado para realizar las siguientes operaciones:

monitorizar (402) una velocidad de rotación de la turbina eólica (10);

determinar (404) un promedio móvil de la velocidad de rotación;

aplicar (406) al menos una operación de filtrado al promedio móvil para obtener un valor filtrado, en el que la al menos una operación de filtrado se basa al menos en parte en un umbral de un coeficiente de varianza en el promedio móvil;

determinar (408) una condición atascada de una ^omás palas de rotor (22) de la turbina eólica (10) en base al valor filtrado; y

realizar (410) una operación de control para reducir la carga en la turbina eólica (10) en base a la condición atascada.

10. El sistema de la reivindicación 9, en el que la al menos una operación de filtrado se basa al menos en parte en un umbral de velocidad sin procesar para el promedio móvil.

11. El sistema de la reivindicación 9 ^o10, en el que la al menos una operación de filtrado es una primera operación de filtrado y en el que las una ^omás operaciones comprenden además:

aplicar, por medio del controlador, una segunda operación de filtrado al promedio móvil.

12. El sistema de la reivindicación 11, en el que la primera operación de filtrado se basa al menos en parte en un umbral de un coeficiente de varianza en el promedio móvil y en el que la segunda operación de filtrado se basa al menos en parte en un umbral de velocidad sin procesar para el promedio móvil.

13. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones precedentes 9-12, en el que la operación de control comprende orientar, por medio del controlador, la góndola de la turbina eólica alejándola de la dirección del viento entrante.

14. El sistema de la reivindicación 13, en el que orientar la góndola de la turbina eólica comprende además proporcionar continuamente diferentes ángulos de orientación a uno ^omás mecanismos de accionamiento de orientación de la pala de rotor.

15. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones precedentes 9-14, en el que monitorizar la velocidad de rotación de la turbina eólica comprende

monitorizar continuamente la velocidad de rotación de la turbina eólica.