ES2949527T3

ES2949527T3 - Procedimiento para la medición de desequilibrios de rotores de instalación eólica

Info

Publication number: ES2949527T3
Application number: ES17832248T
Authority: ES
Inventors: Christoph Lucks
Original assignee: Windcomp GmbH
Current assignee: Windcomp GmbH
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: PT3732369T; EP3732369B1; EP3732369A1; PL3732369T3; WO2019129373A1; EP4191058C0; DK3732369T3; EP4191058A1; US11448194B2; EP4191058B1; US20210040939A1

Abstract

La invención se refiere al uso de rayos láser para medir rotores, en particular turbinas eólicas, para determinar un desequilibrio o definir el ángulo de ajuste absoluto y/o medir un semiperfil de una pala de rotor, así como a un método para determinar una torsión de la pala. pala del rotor como desviación entre dos ángulos de paso. A diferencia de la solución del documento EP 2582970A1, la invención permite determinar el ángulo de paso absoluto de una pala de rotor durante el funcionamiento, sin que sea necesario obtener información relativa a la pala de rotor o puntos de referencia con una posición conocida con respecto al eje de paso. , en particular utilizando dispositivos de medición móviles y/o colocados en el suelo. También es posible detectar desequilibrios sin contacto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la medición de desequilibrios de rotores de instalación eólica

La invención se refiere a la medición de rotores, en particular de instalaciones de energía eólica.

Se refiere además a un procedimiento para determinar el ángulo absoluto de cabeceo y/o para medir un semiperfil de una pala de rotor y a un procedimiento para determinar una torsión de la pala de rotor como divergencia entre dos ángulos de cabeceo de la pala de rotor.

A diferencia de la solución divulgada por los documentos EP 2582970 Al o DE 102010024532 Al, la invención permite determinar el ángulo de cabeceo absoluto de una pala de rotor en funcionamiento, sin que sean necesarios datos sobre la pala de rotor o los puntos de referencia con una posición conocida con respecto al eje de cabeceo o al eje de rotor, en particular con dispositivos de medición móviles y/o colocados en el suelo.

A partir del documento EP 2582970 A1 se conoce una solución para determinar la disposición geométrica, es decir, la (re)partición de una pluralidad de palas de un rotor dentro de su plano de rotación, determinación en la cual también es posible determinar una divergencia de esta (re)partición respecto de su valor nominal. A partir del mismo se puede determinar indirectamente un desequilibrio de las palas de rotor, siempre que sean producto de divergencias de una (re)partición uniforme. Esto se hace midiendo al menos dos líneas de medición y determinando un borde de salida en un perfil medido, hipotético y oblicuo en la pala de rotor.

Para efectuar la medición según el estado de la técnica, tal como, por ejemplo, según el documento EP 2582970 Al, se necesitan varios tamaños de medición conocidos, tales como puntos de referencia o distancias, así como datos adicionales sobre la pala de rotor, con lo que no es posible una medición y una evaluación verdaderamente dinámicas, en particular móviles y flexibles de tales valores de medición, por ejemplo, en cuanto a ángulos de cabeceo absolutos, sin datos adicionales.

Otro documento del estado de la técnica se el DE 102015121981 A1.

La invención se basa en el objetivo de utilizar sin contacto y/o independientemente de otros instrumentos de medición, en particular otros sensores tales como, por ejemplo, medios de medición fijados en un rotor o una instalación de energía eólica, tales como estrías, medidores de rotación, etc., en particular independientemente de puntos de partida estacionarios como punto de referencia del tramo de medición en particular independientemente de puntos de partida estacionarios como punto de referencia del tramo de medición y/o independientemente de otras informaciones relativas a la configuración, en particular la geometría de la pala de rotor, hacer posible una determinación y/o medición de un desequilibrio y/o una determinación del ángulo de ataque absoluto y/o una medición de un semiperfil y/o una determinación de una torsión de la pala de rotor, en particular con dispositivos de medición móviles y/o colocados en el suelo, en particular por tanto independientemente de puntos de referencia estacionarios.

Ello se resuelve mediante las reivindicaciones 1, 8 y 9. Las reivindicaciones dependientes aportan perfeccionamientos ventajosos.

En un procedimiento según la invención para determinar el ángulo de ataque, en particular el ángulo de cabeceo absoluto, y/o para medir al menos un semiperfil de una pala de rotor de un rotor que gira alrededor de un eje de rotor, se miden al menos dos tramos de medición mediante medición de distancia sin contacto, que no son paralelos al eje del rotor y están alineados de tal manera que también los barre una pala del rotor al menos también simultáneamente, en cada tramo de medición se registran al menos veinte valores de medición de distancia, en particular en al menos veinte puntos de medición de la pala de rotor, al menos cuando la pala de rotor barre los tramos de medición.

Por un barrido al menos también simultáneo debe entenderse una situación en la que al menos en un momento una pala de rotor barre los al menos dos tramos de medición. Debido al hecho de que la anchura de las palas de rotor suele variar y disminuir con el aumento de la distancia al eje de rotor a lo largo de su extensión longitudinal y a la disposición de los tramos de medición, de modo que los barre la pala del rotor a diferentes distancias del eje de rotor, y a la diferente velocidad circunferencial en el punto en el que las palas del rotor se barren, a menudo se produce una situación en la que las palas de rotor barren los tramos de medición con toda su anchura, pero esto no ocurre de forma totalmente congruente en el tiempo. Así pues, el barrido no es completamente simultáneo en el sentido de que los puntos inicial y final no son congruentes con respecto al barrido de los diferentes tramos de medición. Más bien es al menos también simultánea, de modo que mientras se barre un primero de los tramos de medición, también se barre un segundo de los tramos de medición.

En esta solicitud, un tramo de medición, en particular la línea en la que se mide una distancia, en particular la línea en la que se emite y propaga un rayo láser utilizado para medir distancias y, en particular, también se refleja, en particular independientemente de otros sensores aplicados a un objeto, en particular, la línea entre el punto de medición y el dispositivo de medición, por lo que el punto de medición en el tramo de medición puede desplazarse, en particular, el punto de medición en el tramo de medición y, por tanto, el punto final del tramo de medición es variable, dependiendo de dónde el tramo de medición, a partir del dispositivo de medición, encuentre primero un objeto reflectante y/o absorbente. Desde el punto de vista matemático, el tramo de medición es, por tanto, un rayo, en particular procedente del dispositivo de medición. Un objeto que atraviesa un tramo de medición, por ejemplo una pala de rotor, entra en contacto en diferentes puntos de su superficie con un rayo láser que brilla a lo largo del tramo de medición. La línea sobre los puntos de superficie, que tienen contacto, en particular uno tras otro, con el tramo de medición y/o el rayo láser en un tramo de medición, forman una línea de medición sobre el objeto, en particular la pala de rotor, en la que se pueden tomar valores de medición en puntos de medición, por ejemplo en forma de distancias entre el aparato de medición y el punto de superficie.

A este respecto, las líneas de medición sobre el objeto en rotación, en particular la pala de rotor, son estacionarias, giran por tanto con la pala de rotor alrededor de un eje de rotor, del que el rotor forma parte. También es posible registrar por medio de un láser varios tramos de medición y, por consiguiente, valores de medición en varias líneas de medición en una pala de rotor. Para ello, el rayo láser se puede desviar y/o reorientar, en particular en una rápida secuencia temporal, de modo que se extienda a lo largo de diferentes tramos de medición. De este modo, se pueden tomar con retardo de tiempo valores de medición en puntos de medición de diferentes líneas de medición de los tramos de medición.

Las mediciones sin contacto se pueden llevar a cabo, por ejemplo, mediante un láser. Para una medición de distancia es concebible, por ejemplo, una medición de tiempo de funcionamiento. A este respecto, se puede utilizar un sistema de medición de distancias o un sistema de medición de proximidad sin contacto.

Los procedimientos son especialmente adecuados para su uso en rotores de una instalación de energía eólica. Una instalación de energía eólica presenta al menos dos palas de rotor alargadas, particularmente dos, tres o cuatro, montadas en un buje común, que forman parte de un rotor que gira en torno a un eje de rotor.

Los procedimientos también incluyen, en particular, la alineación del al menos un sistema de medición de distancias sin contacto de forma que su tramo de medición sea barrido por la pala de rotor o a lo largo del al menos un tramo de medición que sea barrido por la al menos una pala de rotor y, en el caso de varios tramos de medición, estos presenten distancias diferentes con respecto al buje. A este respecto, el sistema de medición de distancias sin contacto es adecuado para registrar, en el al menos un tramo de medición, intervalos con retardo de tiempo de un máximo de 200 milisegundos.

Al registrar el intervalo temporal entre la detección de valores de medición, es importante que durante el paso de una pala de rotor a través del tramo de medición se puedan tomar suficientes valores de medición para poder, por ejemplo, crear un perfil concluyente o determinar un momento exacto del barrido de las palas de rotor u obtener una precisión suficiente para otras conclusiones y/o que también se detecten con suficiente precisión las zonas de borde, tales como el borde de ataque (leading edge) y el borde de salida (trailing edge) de la pala de rotor. Esto se da en las condiciones de funcionamiento habituales de una instalación de energía eólica cuando la medición se puede realizar en dos puntos de medición con un intervalo máximo de 200 milisegundos. En instalaciones de energía eólica con altas velocidades de rotación o longitudes de ala largas puede ser necesaria una detección considerablemente más rápida, en particular cuando se deben registrar valores de medición en el extremo externo y/o en la zona de las palas de rotor. En este caso, puede ser necesaria una medición retardada con retardo de tiempo y/o un intervalo de tiempo máximo de cinco milisegundos. Cuantos más valores de medición se registren por pala de rotor, más rápido se deben realizar tales mediciones. Por lo general, habrá que registrar al menos diez valores de medición por línea de medición y/o tramo de medición en una pala de rotor para poder generar una base de datos suficiente. Si se registran valores de medición en más de dos tramos de medición, se seleccionará en particular el intervalo de las mediciones correspondientemente más pequeño. Por lo general, esta condición se puede cumplir si se realiza una medición por tramo de medición dentro de 200 ms. Como se ha descrito anteriormente, el intervalo de tiempo puede ser significativamente menor en el caso de instalaciones especiales o líneas de medición situadas lejos de la pala del rotor.

Se ha de prever un tramo de medición que las palas del rotor barran al girar estas en torno al eje del rotor. A este respecto, se registra el barrido de las palas de rotor a través del tramo de medición. Esto puede llevarse a cabo, por ejemplo, mediante una medición de distancia que muestre una distancia mayor o infinita si la distancia de medición no la barre una pala de rotor. A continuación, presenta una distancia más corta, es decir, la distancia entre el dispositivo de medición y la pala de rotor, cuando la pala de rotor barre el tramo de medición. Por tanto, también es posible trabajar sin fondo libre si, al menos cuando las palas del rotor no barren el tramo de medición, se muestra una distancia diferente y/o distinta, particularmente distinguible. Sin embargo, también son concebibles otros tipos de registro del barrido del tramo de medición.

De manera especialmente ventajosa, el tramo de medición está dispuesto y/o los tramos de medición están dispuestos y/o alineados de tal manera que las palas de rotor del rotor barren el tramo de medición en un segmento circular de un círculo en torno al eje del rotor con una extensión de segmento circular de /- 20°, en particular /- 10°, en torno a la vertical. De manera especialmente ventajosa, las palas de rotor barren el tramo de medición en una vertical a través del eje de rotor. Los datos angulares corresponden a una división del círculo completo o ángulo completo en 360°. El tramo de medición está alineado en particular de tal manera que las palas de rotor barren el tramo de medición fuera de un buje y en particular con una zona de las palas de rotor que se encuentra al menos a 5 m, en particular al menos a 15 m, fuera y/o lejos del eje de rotor.

De manera especialmente ventajosa, se registra el barrido del tramo de medición de las palas de rotor por lo menos durante diez rotaciones del rotor. En una configuración, el procedimiento se puede llevar a cabo con la rotación del rotor a una velocidad de rotación constante.

En particular, el procedimiento se lleva a cabo con el accionamiento del rotor solo por el viento.

De manera especialmente ventajosa, el tramo de medición se extiende en un plano en el que se encuentra el eje del rotor y/o con un ángulo con respecto a un plano tal de menos de /- 20° con respecto a este plano. En particular, el tramo de medición se encuentra en un plano vertical.

De manera especialmente ventajosa, el tramo de medición se mantiene estático y/o constante en relación con el eje del rotor y/o la superficie terrestre durante la duración del procedimiento, pero en particular al menos durante la duración de una determinación, en particular al menos durante 5 minutos.

De manera especialmente ventajosa, el método también comprende el registro de los semiperfiles y/o las distancias de las palas de rotor y/o los puntos y/o al menos un punto de cada pala de rotor que barre el tramo de medición hasta el punto inicial del dispositivo de medición. De manera especialmente ventajosa se utilizan tales valores para calcular matemáticamente un giro y/o un cambio del eje de rotor y/o un cambio del ángulo de guiñada y/o una oscilación de la torre a partir de los valores de medición del barrido o de los intervalos de tiempo. Esto se debe a que un desplazamiento del ángulo de guiñada y/o de la posición del eje de rotor repercuten en la posición relativa del tramo de medición con respecto al rotor y, por tanto, pueden repercutir a su vez, aunque sea solo en una cantidad relativamente pequeña, en la medición y/o en los intervalos de tiempo. Mediante la medición de los intervalos y/o semiperfiles, se puede detectar el cambio de la posición del eje de rotación y, por consiguiente, se puede tener en consideración para corregir en consecuencia los intervalos de tiempo y/o la medición.

De manera especialmente ventajosa, los al menos dos tramos de medición están alineados de tal manera que se extienden dentro de un plano común que está dispuesto en particular en paralelo al eje de rotor y/o con un ángulo de menos de /-20° con respecto al eje de rotor y/o verticalmente.

A este respecto, los tramos de medición están alineados y/o dispuestos de modo que los barre la pala de rotor a diferentes distancias del eje de rotor. En particular, por tanto, las líneas de medición se encuentran en la pala del rotor de tal manera que presentan diferentes distancias con respecto al eje de rotor.

A este respecto se pueden medir en particular los ángulos entre los tramos de medición y la horizontal. En particular, los tramos de medición parten de un punto común y/o los valores de medición de distancia se detectan y/o se convierten de tal manera que indican la distancia desde un punto común y/o un plano común, en particular vertical y perpendicular al eje del rotor.

Según la invención, se determinan al menos una primera y una segunda, en particular al menos diez, líneas de unión en cada caso entre al menos dos puntos de interpolación, que en cada caso vienen dados por un punto de medición y/o punto en una interpolación de los puntos de medición en una línea de medición, estando los puntos de interpolación, en particular los puntos de interpolación de cada línea de unión, al menos en dos líneas de medición diferentes y estando las líneas de medición en cada caso dadas por la unión de los puntos de medición en los que se tomaron los valores de medición de, en cada caso, un tramo de medición en la pala de rotor. A este respecto, entre el barrido de los puntos de interpolación, entre los que se encuentra una línea de unión, se encuentra a través de los tramos de medición un intervalo temporal máximo de 200 ms y/o un intervalo temporal máximo, en el que el rotor está girando como máximo 0,5° en torno al eje de rotación.

De manera especialmente ventajosa, mediante una línea de unión tal, en particular varias líneas de unión tales en diferentes puntos de interpolación, se puede reconstruir al menos aproximadamente una parte de la superficie de la pala de rotor.

De manera especialmente ventajosa, conociendo la disposición del tramo de medición, en particular el ángulo de los tramos de medición con respecto a la horizontal, se puede obtener entonces, en un punto entre los puntos de interpolación, por ejemplo, a través de una sección horizontal virtual a través de la superficie de la pala de rotor reconstruida al menos parcialmente y al menos de manera aproximada, una sección transversal parcial a través de la pala de rotor y/o un semiperfil de la pala de rotor. Alternativamente, también puede obtenerse un semiperfil y/o una sección transversal parcial determinando puntos en las líneas de unión, en función de los ángulos entre los tramos de medición y la horizontal, que en conjunto se sitúan en un plano, en particular en un plano perpendicular al eje longitudinal de la pala de rotor, y representan un semiperfil.

Con la ayuda de al menos dos líneas de unión o valores obtenidos o derivados de ellas y/o con la ayuda de una sección transversal parcial y/o semiperfil de pala de rotor, se puede determinar al menos un ángulo de ataque, en particular un ángulo de cabeceo absoluto de la pala de rotor.

Por tanto y según la invención, mediante la obtención de mediciones de distancia en una pala de rotor en diferentes intervalos con respecto al eje de rotor, en particular mediciones de distancia que reproducen al menos dos semiperfiles oblicuos y/o secciones transversales parciales de la pala de rotor, se puede determinar un semiperfil correcto y/o un ángulo de ataque, en particular un ángulo de cabeceo absoluto. «Oblicuos» significa a este respecto en particular que no se encuentran dentro de un plano perpendicular al eje longitudinal del rotor. Por una parte, suelen estar inclinadas en correspondencia con el ángulo entre el respectivo tramo de medición y la horizontal y, en particular, discurren en forma de arco circular sobre los puntos de la superficie de la pala de rotor que pasan por el tramo de medición cuando este se barre.

Para ello se determina, en particular con la ayuda de las líneas de unión y una sección virtual a través de las líneas de unión, un perfil parcial y/o semiperfil, que se extiende en particular perpendicularmente a la extensión longitudinal de la pala de rotor y se extiende en particular a lo largo de una línea recta sobre la pala de rotor.

De manera especialmente ventajosa, se calcula un semiperfil a partir de los valores de medición en los puntos de medición de una línea de medición. A este respecto, el semiperfil discurre en particular perpendicularmente a un borde, en particular al borde de salida de la pala de rotor y/o perpendicularmente a la al menos primera o segunda línea de unión y/o paralelamente al eje de rotación y/o en un plano perpendicularmente a la extensión longitudinal de la pala de rotor y/o paralelamente a un plano que discurre perpendicularmente al eje de rotación y que representa en particular una sección a través de la pala de rotor que transcurre en un plano paralelo al eje de rotor y en particular perpendicularmente a la extensión longitudinal de la pala de rotor. A este respecto, el semiperfil también puede ser un semiperfil curvo, que se extiende en particular a través de una sección de arco circular, que coincide en particular con la sección de arco circular formada por los puntos que barren el tramo de medición.

En particular, por cada tramo de medición se calcula en primer lugar un semiperfil circular y oblicuo, en particular como interpolaciones de los puntos de medición de una línea de medición. Este semiperfil se encuentra en particular en un plano que no discurre perpendicularmente a la extensión longitudinal de la pala de rotor, sino que está inclinado perpendicularmente con respecto a un plano en relación con la extensión longitudinal de la pala de rotor en un ángulo que corresponde, en particular, al ángulo entre el tramo de medición correspondiente y la horizontal. En particular, en base al uso de puntos de interpolación sobre los semiperfiles y líneas de unión entre los puntos de interpolación que se extienden en forma de arco circular se determina un semiperfil, que en particular se extiende perpendicularmente a un borde, en particular al borde de salida de la pala de rotor y/o perpendicularmente a la al menos primera o segunda línea de unión y/o perpendicularmente a un plano perpendicular al eje de rotación y que en particular representa una sección a través de la pala de rotor, que discurre en un plano paralelo al eje de rotor y en particular perpendicularmente a la extensión longitudinal de la pala de rotor y en particular discurre a lo largo de una línea recta.

En particular, para determinar la posición del semiperfil, que se extiende en particular perpendicularmente a la extensión longitudinal de la pala de rotor y se extiende en particular a lo largo de una línea recta, se utilizan los ángulos entre los tramos de medición de los semiperfiles oblicuos utilizados con respecto a la horizontal. De este modo puede determinarse, en particular, cómo debe situarse un semiperfil en un plano perpendicular al eje de rotación con respecto a los semiperfiles oblicuos.

De manera especialmente ventajosa, para la interpolación de una supuesta superficie de pala de rotor se determina una pluralidad de líneas de unión, en particular al menos diez líneas de unión, este conjunto de líneas de unión se puede utilizar entonces como supuesta superficie de pala de rotor y/o se puede determinar entre ellas una superficie interpolada, que se utiliza entonces como superficie supuesta de pala de rotor.

De manera especialmente ventajosa, el procedimiento está configurado como un procedimiento para la determinación del ángulo de ataque absoluto. El ángulo de cabeceo absoluto se determina en particular en base a semiperfiles en un plano perpendicular a la extensión longitudinal de la pala del rotor y/o una supuesta superficie de la pala del rotor y/o el eje del rotor. En particular, se puede determinar una línea de enlace entre el borde de ataque (leading edge) y el borde de salida (trailing edge) de la supuesta superficie de la pala de rotor y/o de tales semiperfiles y, en particular, se puede determinar el ángulo de una línea de enlace tal con respecto a un plano perpendicular al eje del rotor y/o a la extensión longitudinal de la pala de rotor y/o a una supuesta superficie de la pala de rotor y se puede utilizar como ángulo de cabeceo absoluto.

De manera especialmente ventajosa se determina la posición del eje de rotor a partir de los valores de medición en los tramos de medición, en particular mediante la determinación de los valores de medición. En particular, para ello se utilizan al menos dos tramos de medición que las palas de rotor barren en diferentes ángulos de rotación con respecto a la rotación en torno al eje de rotor. En base a los valores de medición en estos tramos de medición, puede determinarse el plano de rotación de los rotores y, por tanto, deducirse de forma aproximada la posición del eje de rotor. Alternativamente, también es posible prescindir de la determinación de la posición del eje de rotor y determinar solamente un plano perpendicular al eje de rotor mediante tales valores de medición. Esto es suficiente para determinar el ángulo de cabeceo absoluto, tal como se describió anteriormente, ya que este se determina meramente con respecto a un plano perpendicular al eje de rotor y para ello no es totalmente necesario el conocimiento de la posición del eje de rotor, sino que basta el conocimiento de la posición de un plano perpendicular al eje de rotor.

De manera especialmente ventajosa, el ángulo de cabeceo absoluto se determina como el ángulo entre un plano perpendicular al eje del rotor y una línea que es paralela a la línea de enlace de los bordes de ataque (leading edge) y salida (trailing edge) de la pala de rotor, un perfil parcial en un plano perpendicular a la extensión longitudinal de la pala de rotor y/o una superficie evitable de la pala de rotor y/o una línea que es perpendicular a un borde, en particular un borde de salida (trailing edge), de la pala de rotor y/o perpendicular al menos a la primera o segunda línea de unión, que discurre perpendicular a un borde, en particular de salida, de la pala de rotor y/o perpendicular al menos a la primera o segunda línea de unión, la línea, en particular, intersecando la primera y una segunda línea de unión y/o discurriendo perpendicular a ellas los puntos de interpolación entre los que se extiende la primera línea de unión presentan un intervalo temporal máximo de 0,5 segundos, en particular un máximo de 200 ms, y/o una distancia máxima a la cual el rotor gira un máximo de 1°, en particular 0,5°, alrededor del eje del rotor, desde el borde de ataque de la pala del rotor y los puntos de interpolación entre los que se extiende la segunda línea de unión presentan un intervalo temporal máximo de 1/2 s, en particular un máximo de 1/5 s y/o un intervalo temporal máximo en el que el rotor gira un máximo de 1°, en particular 0,5°, alrededor del eje de rotación, desde el borde de salida (trailing edge) de la pala del rotor. El objetivo también se resuelve mediante un procedimiento para determinar una torsión de la pala de rotor como una divergencia entre dos ángulos de cabeceo, definiéndose los ángulos de cabeceo como un ángulo entre un plano perpendicular al eje del rotor y una línea que discurre paralela a la línea de enlace del borde de ataque (leading edge) y el borde de salida (trailing edge) de la pala de rotor, de un perfil parcial en un plano perpendicular a la extensión longitudinal de la pala de rotor y/o de una superficie evitable de la pala de rotor y/o de una línea que discurre perpendicularmente a un borde, en particular un borde de salida (trailing edge), de la pala de rotor y/o perpendicularmente a la al menos primera o segunda línea de unión, presentando los puntos de interpolación entre los que se extiende la primera línea de unión un intervalo temporal máximo de 0,5 segundos, en particular un máximo de 200 ms, y/o un intervalo máximo en el que el rotor se desplaza un máximo de 1°, en particular 0,5°, alrededor del eje del rotor, desde el borde de ataque de la pala del rotor, y los puntos de interpolación entre los que se extiende la segunda línea de unión presentan un intervalo temporal máximo de 1/2 s, en particular un máximo de 1/5 s, y/o un intervalo temporal máximo, en la que el rotor gira un máximo de 1°, en particular 0,5°, en torno al eje de rotación, desde el borde de salida (trailing edge) de la pala del rotor, donde la primera línea utilizada para determinar el primer ángulo de cabeceo se encuentra entre los puntos de medición de una primera y una segunda línea de medición y la segunda línea utilizada para determinar el segundo ángulo de cabeceo se encuentra entre los puntos de medición de una tercera y una segunda o una tercera y una cuarta línea de medición, donde los ángulos de inclinación del tramo de medición de las diferentes líneas de medición con respecto a la horizontal se relacionan entre sí, en particular, de la siguiente manera:

Ángulo de inclinación de los tramos de medición de los puntos de medición de la primera línea de medición < Ángulo de inclinación del tramo de medición de los puntos de medición de la segunda línea de medición < Ángulo de inclinación del tramo de medición de los puntos de medición de la tercera línea de medición

y/o

Ángulo de inclinación del tramo de medición de los puntos de medición de la primera línea de medición < Ángulo de inclinación del tramo de medición de los puntos de medición de la segunda línea de medición < Ángulo de inclinación del tramo medición de los puntos de medición de la tercera línea de medición < Ángulo de inclinación del tramo de medición de los puntos de medición de la cuarta línea de medición.

Alternativamente, la divergencia entre dos ángulos de cabeceo también se puede determinar en base a semiperfiles o secciones parciales, que se determinan en dos planos diferentes perpendicularmente a la extensión longitudinal de la pala de rotor y/o en planos paralelos entre sí, en particular comparando estos y/o basándose en el ángulo entre las líneas entre el borde de ataque y el borde de salida en estos semiperfiles y/o secciones parciales.

El objetivo también se resuelve mediante un procedimiento para determinar una torsión de la pala de rotor como ángulo entre dos líneas desde el borde de ataque hasta el borde de salida, en particular en planos paralelos entre sí, en particular en planos perpendiculares a la extensión longitudinal de la pala de rotor.

A este respecto, en particular para el registro se procede como en el procedimiento descrito anteriormente y se determinan entonces las líneas del borde de ataque al borde de salida y se determina el ángulo entre ellas.

El procedimiento para determinar una torsión de una pala de rotor de un rotor que gira alrededor de un eje de rotor se lleva a cabo, en particular, de tal manera que mediante la medición de distancia sin contacto en al menos dos tramos de medición que no son paralelos al eje del rotor y están alineados de tal manera que también los barre una pala de rotor al menos también simultáneamente, en cada tramo de medición se registran al menos 20 valores de medición de distancia, en particular en cada caso en al menos 20 puntos de medición de la pala de rotor, al menos cuando la pala de rotor barre a través de los tramos de medición, donde se miden los ángulos entre los tramos de medición y la horizontal y donde al menos una primera y una segunda línea de unión, en particular al menos 10, se miden en cada caso entre al menos dos puntos de interpolación, que están dados cada uno por un punto de medición y/o un punto en una interpolación de los puntos de medición de una línea de medición, donde los puntos de interpolación, en particular los puntos de interpolación de cada línea de unión, se encuentran al menos en dos líneas de medición diferentes y donde las líneas de medición están determinadas cada una por la unión de los puntos de medición, en los que los valores de medición de cada uno de los tramos de medición se tomaron en la pala de rotor, donde entre el barrido de los puntos de interpolación de una línea de unión a través de los tramos de medición hay un intervalo temporal máximo de 1/5 s y/o un intervalo temporal máximo en el que el rotor gira un máximo de 0,5° en torno al eje del rotor, como ángulo entre dos líneas que discurren paralelas a la línea de enlace desde un borde de ataque (leading edge) hasta un borde de salida (trailing edge) de la pala de rotor y/o que discurren perpendiculares a un borde, en particular un borde de salida, de la pala de rotor y/o perpendiculares a al menos una primera o segunda línea de unión y que, en particular, discurren en planos paralelos entre sí, donde las líneas intersecan la primera y la segunda línea de unión en particular y/o discurren perpendicularmente a ellas, los puntos de interpolación entre los que se extiende la primera línea de unión presentan un intervalo temporal máximo de 1/2 s, en particular un máximo de 1/5 s, y/o un intervalo temporal máximo en el que el rotor gira un máximo de 1°, en particular 0,5°, alrededor del eje del rotor, desde el borde de ataque (leading edge) de la pala del rotor y los puntos de medición entre los que se extiende la segunda línea de unión presentan un intervalo temporal máximo de 1/2 s, en particular un máximo de 1/5 s y/o un intervalo temporal máximo en el que el rotor gira un máximo de 1°, en particular 0,5°, alrededor del eje del rotor, desde el borde de salida de la pala de rotor, la primera línea estará situada entre los puntos de interpolación de una primera y una segunda línea de medición y la segunda línea estará situada entre los puntos de interpolación de una tercera y una segunda o una tercera y una cuarta línea de medición, estando los ángulos de inclinación de los tramos de medición con respecto a la horizontal relacionados entre sí de la manera siguiente:

y/o

En particular, los tramos de medición están dispuestos, por regla general, de tal manera que encierren entre sí un ángulo de al menos 5° y que su intervalo sea de 1 a 15 m sobre una pala de rotor que lo barre al menos también simultáneamente. En particular, están dispuestos tantos tramos de medición de modo que su intervalo máximo sobre una pala de rotor, que barre simultáneamente, sea de al menos 15 m.

En particular, los dispositivos para la medición de distancias sin contacto a lo largo de tramos de medición comprenden el uso de un dispositivo de medición móvil, donde la realización es particularmente independiente de los puntos de referencia estacionarios y/o independiente de otros instrumentos de medición, en particular otros sensores, en particular aquellos con contacto directo o disposición conocida con respecto al rotor y/o independiente de otras informaciones con respecto a la configuración, en particular la geometría de las palas de rotor y/o la disposición de los tramos de medición y/o dispositivo de medición con respecto al rotor. Otras ventajas y formas de realización posibles se explicarán a título puramente ejemplar y no limitante por medio de las siguientes figuras. A este respecto muestran: Fig. 1: una vista lateral de una instalación de energía eólica con un tramo de medición dirigido hacia su rotor,

Fig. 2: una representación de los valores de medición de distancia resueltos en el tiempo medidos en el tramo de medición de la figura 1,

Fig. 3: una vista lateral de la instalación de energía eólica de la fig. 1 con dos tramos de medición dirigidos hacia su rotor,

Fig. 4: una vista lateral del rotor de la figura 3,

Fig. 5: una vista frontal del rotor de la fig. 4,

Fig. 6: una representación de dos semiperfiles oblicuos con líneas de unión,

Fig. 7: una representación de dos semiperfiles oblicuos con líneas de unión y un semiperfil perpendicular a la dirección longitudinal del rotor y

Fig. 8 una representación de dos semiperfiles oblicuos y un semiperfil perpendicular al eje longitudinal de la pala de rotor, así como dos tramos de medición.

La figura 1 muestra una vista lateral de una instalación de energía eólica 1 con un rotor 3 con un relieve 4 y tres palas de rotor 2, de las cuales solo se muestran dos en esta representación. Un rayo láser de un telémetro láser está orientado a lo largo de un tramo de medición 5 hacia el rotor.

La figura 2 muestra una representación resuelta en el tiempo de los valores de medición del telémetro láser de la figura 1. Se representa una línea temporal 7, por encima de la cual se trazan los valores de medición de distancia 8. Pueden apreciarse tres pasos de palas de rotor a través del tramo de medición 5 como desviaciones hacia abajo de los valores de medición hacia abajo. En los extremos de las desviaciones también puede apreciarse respectivamente un semiperfil de la correspondiente pala de rotor. Los periodos de tiempo entre pasadas de las palas de rotor están trazados como flechas dobles.

Al comparar los intervalos de tiempo, en particular sus diferencias y/o relaciones, es posible detectar desequilibrios. A este respecto, la relación de los intervalos de tiempo asignados a las palas de rotor individuales asignándolas a la pala de rotor que barre el tramo de medición después del intervalo de tiempo se utiliza como medida de los pesos relativos de las palas de rotor.

La Figura 3 muestra la instalación de energía eólica de la Figura 1 en una vista lateral. Se dirigen telémetros láser al rotor en dos tramos de medición 9, 10 con diferentes ángulos respecto a la horizontal.

La figura 4 muestra el rotor de la figura 3 en la vista lateral de la figura 3. La posición de los semiperfiles 11,12 detectados mediante la medición de distancia por láser en los tramos de medición 9, 10 se muestra mediante trazos discontinuos. Puede apreciarse que los perfiles no están orientados perpendicularmente con respecto al eje de rotor, sino que están orientados oblicuamente con respecto a este.

La figura 5 muestra el rotor de la figura 4 en una vista frontal del rotor. La posición de los semiperfiles detectados mediante la medición de distancia por láser en los tramos de medición 9, 10 se muestra mediante trazos discontinuos. La figura 6 muestra las líneas de medición de las mediciones de ambos tramos de medición 9, 10. Representan los semiperfiles 11,12. Sobre ellos están trazados los puntos de interpolación 13. Entre los puntos de interpolación 13 están trazadas líneas de unión 14. A este respecto, los puntos de interpolación 13 de una línea de unión 14 están dispuestos o seleccionados de tal manera que entre su barrido a través del tramo de medición exista una diferencia temporal muy pequeña, en particular de menos de 5 ms.

La figura 7 muestra las líneas de medición 11, 12 de la figura 6. Con ayuda de las líneas de unión se reconstruyó parcialmente la superficie de la pala de rotor 16. Las líneas entre los puntos de interpolación 13 ilustran a este respecto la superficie de pieza de pala de rotor reconstruida. También se muestra un semiperfil 15 calculado perpendicular al eje longitudinal de pala de rotor y paralelo a las líneas de enlace 17, que en este caso también representan líneas 18. Ello se determinó por medio de las líneas de unión y de una sección a través de estas, perpendicular al eje longitudinal de la pala de rotor. Alternativamente, debido al ángulo entre la horizontal y los tramos de medición en las líneas de unión, se pueden calcular puntos correspondientes que son perpendiculares a un plano que es a su vez perpendicular al eje longitudinal de la pala de rotor y en el que, en particular, una línea (18) es perpendicular al borde de salida.

La Figura 8 ilustra una vez más esta circunstancia. Se muestran dos tramos de medición 9,10, así como dos semiperfiles oblicuos 11,12, formados por líneas de medición registradas en los tramos de medición. También entre los semiperfiles oblicuos 11,12 se muestra un semiperfil perpendicular al eje longitudinal de la pala de rotor, que se ha calculado a partir de los semiperfiles oblicuos. Las otras líneas discontinuas, que representan una sección oblicua de un paralelepípedo rectangular, están previstas meramente para ilustrar la espacialidad.

Lista de referencias:

I Instalación de energía eólica

2 Pala de rotor

3 Rotor

4 Relieve

5 Tramo de medición

6 Lapso de tiempo

7 Línea temporal

8 Valor de medición de distancia

9 Primer tramo de medición

10 Segundo tramo de medición

I I Primer semiperfil oblicuo

12 Segundo semiperfil oblicuo

13 Punto de interpolación

14 Línea de unión

15 Semiperfil perpendicular al eje longitudinal de la pala de rotor

16 Superficie reconstruida de la pieza de pala de rotor

17 Línea de enlace

18 Línea

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para, de manera particularmente independiente, determinar el ángulo de ataque, en particular el ángulo de cabeceo absoluto, y/o para medir un semiperfil (15) de una pala de rotor de un rotor (3) que gira en torno a un eje de rotor, donde, mediante medición de distancia sin contacto en al menos dos tramos de medición (9, 10) que no son paralelos al eje de rotor y están alineados de tal manera que los barre una pala de rotor (2) al menos también simultáneamente, se miden al menos veinte valores de medición de distancia en cada tramo de medición al barrer la pala de rotor los tramos de medición, en particular al menos veinte puntos de medición en la pala de rotor, midiéndose en particular el ángulo entre los tramos de medición y la horizontal y determinándose al menos una primera y una segunda, en particular al menos diez, líneas de unión (14) en cada caso entre al menos dos puntos de interpolación (13), que vienen dados en cada caso por un punto de medición y/o un punto en una interpolación de los puntos de medición de una línea de medición, estando los puntos de interpolación, en particular los puntos de interpolación de cada una de las líneas de unión, situados al menos en dos líneas de medición diferentes y viniendo dadas las líneas de medición en cada caso por la unión de los puntos de medición en los cuales el valor de medición se ha tomado en cada caso de un tramo de medición en la pala de rotor, existiendo entre el barrido de los puntos de interpolación de una línea de unión a través de los tramos de medición un intervalo temporal máximo de 1/5 s y/o un intervalo temporal máximo en el cual el rotor gira un máximo de 0,5° en torno al eje de rotor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, donde los al menos dos tramos de medición están alineados de modo que se encuentran dentro de un plano común que está dispuesto en particular en paralelo al eje de rotor y/o con un ángulo inferior a /- 20° con respecto al eje del rotor y/o verticalmente.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde, a partir de los valores de medición en los puntos de medición, en particular en base a las líneas de unión, se calcula un semiperfil que es particularmente perpendicular a un borde, en particular al borde de salida, de la pala de rotor y/o perpendicular a la primera o segunda línea de unión y/o paralelo a un plano perpendicular al eje del rotor.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el procedimiento se lleva a cabo utilizando los ángulos entre los tramos de medición y la horizontal.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para la interpolación de una supuesta superficie de pala de rotor y/o superficie de pieza de pala de rotor mediante la unión de una pluralidad de líneas de unión y en particular la creación de un semiperfil como sección a través de la supuesta superficie de pala de rotor.

6. Procedimiento según la reivindicación 5 anterior, donde el ángulo de cabeceo se determina como ángulo entre un plano perpendicular al eje de rotor y una línea (18) que discurre en paralelo a la línea de enlace (17) desde el borde de ataque (leading edgé) hacia el borde de salida (trailing edge) de la pala de rotor y/o hacia los semiperfiles calculados y/o que transcurre en perpendicular a un borde, en particular hacia el borde de salida (trailing edge), de la pala de rotor y/o en perpendicular a al menos la primera o segunda línea de unión,

donde la línea corta y/o discurre perpendicularmente a la primera y a la segunda línea de unión,

donde los puntos de interpolación entre los que se extiende la primera línea de unión presentan un intervalo temporal máximo de 1/2 s, en particular un máximo de 1/5 s y/o un intervalo temporal máximo en el que el rotor está girando como máximo 1°, en particular 0,5° en torno al eje de rotor, desde el borde de ataque (leading edge) de la pala de rotor y

los puntos de medición entre los que se extiende la segunda línea de unión presentan un intervalo temporal máximo de 1/2 s, en particular un máximo de 1/5 s y/o un intervalo temporal máximo, en el que el rotor gira un máximo de 1°, en particular 0,5°, en torno al eje de rotor, desde el borde de salida (trailing edge) de la pala de rotor.

7. Procedimiento para determinar, de manera particularmente independiente, una torsión de la pala de rotor como divergencia entre dos ángulos de cabeceo, donde los ángulos de cabeceo se determinan respectivamente como ángulo entre un plano perpendicular al eje de rotor y respectivamente una línea diferente según cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, donde la primera línea utilizada para la determinación del primer ángulo de cabeceo se encuentra entre puntos de interpolación de una primera y una segunda línea de medición y la línea utilizada para la determinación del segundo ángulo de cabeceo se encuentra entre los puntos de interpolación de una tercera y la segunda o la tercera y una cuarta línea de medición, donde el ángulo de inclinación del tramo de de medición de la primera línea de medición con respecto a la horizontal es menor que el de la segunda línea de medición, que es menor que el de la tercera línea de medición, y/o el ángulo de inclinación del tramo de medición de la primera línea de medición con respecto a la horizontal es menor que el de la segunda línea de medición, que es menor que el de la tercera línea de medición, que es menor que el de la cuarta línea de medición.

8. Procedimiento para determinar, de manera particularmente independiente, una torsión de una pala de rotor de un rotor (3) que gira alrededor de un eje de rotor,

donde, mediante medición de distancia sin contacto en al menos dos tramos de medición (9, 10) que no son paralelos al eje de rotor y están alineados de tal manera que los barre una pala de rotor (2) al menos también simultáneamente, se miden al menos veinte valores de medición de distancia en cada tramo de medición al barrer la pala de rotor los tramos de medición, en particular al menos veinte puntos de medición en la pala de rotor, midiéndose el ángulo entre los tramos de medición y la horizontal y determinándose al menos una primera y una segunda, en particular al menos diez, líneas de unión (14) en cada caso entre al menos dos puntos de interpolación (13), que vienen dados en cada caso por un punto de medición y/o un punto en una interpolación de los puntos de medición de una línea de medición, estando los puntos de interpolación, en particular los puntos de interpolación de cada línea de unión, situados al menos en dos líneas de medición diferentes y viniendo dadas las líneas de medición en cada caso por la unión de los puntos de medición en los cuales el valor de medición se ha tomado en cada caso de un tramo de medición en la pala de rotor, existiendo entre el barrido de los puntos de interpolación de una línea de unión a través de los tramos de medición un intervalo temporal máximo de 1/5 s y/o un intervalo temporal máximo en el cual el rotor gira un máximo de 0,5° en torno al eje de rotor,

se determinan como ángulo entre dos líneas (18)

que discurren en cada caso paralelas a la línea de enlace (17) desde un borde de ataque (leading edge) hasta un borde de salida (trailing edge) de la pala de rotor y/o que discurren perpendiculares a un borde, en particular borde de salida (trailing edge), de la pala de rotor y/o perpendiculares a al menos una primera o segunda línea de unión y

que discurren, en particular, en planos paralelos entre sí,

donde las líneas intersecan o discurren perpendicularmente la primera y una segunda línea de unión, donde los puntos de interpolación entre los que se extiende la primera línea de unión presentan un intervalo temporal máximo de 1/2 s, en particular un máximo de 1/5 s y/o un intervalo temporal máximo en el que el rotor está girando como máximo 1°, en particular 0,5° en torno al eje de rotor, desde el borde de ataque (leading edge) de la pala de rotor y

los puntos de medición entre los que se extiende la segunda línea de unión presentan un intervalo temporal máximo de 1/2 s, en particular un máximo de 1/5 s y/o un intervalo temporal máximo, en el que el rotor gira un máximo de 1°, en particular 0,5°, en torno al eje de rotor, desde el borde de salida (trailing edge) de la pala de rotor,

donde la primera línea se encuentra entre los puntos de interpolación de una primera y una segunda línea de medición y la segunda línea se encuentra entre los puntos de interpolación de una tercera y la segunda o la tercera y una cuarta línea de medición, donde frente a la horizontal el ángulo de inclinación del tramo de medición de la primera línea de medición es menor que el de la segunda línea de medición, que es menor que el de la tercera línea de medición, y/o frente a la horizontal el ángulo de inclinación del tramo de medición de la primera línea de medición es menor que el de la segunda línea de medición, que es menor que el de la tercera línea de medición, que es menor que el de la cuarta línea de medición.

9. Procedimiento para la determinación y/o medición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, mediante la utilización de un dispositivo de medición móvil, que presenta dispositivos para la medición de distancia sin contacto a lo largo de tramos de medición, que se lleva a cabo de manera particularmente independiente de puntos de referencia estacionarios y/o independientemente de otros instrumentos de medición, en particular otros sensores, en particular aquellos con contacto directo o disposición conocida con respecto al rotor y/o independientemente de otras informaciones con respecto a la configuración, en particular geometría de las palas de rotor y/o disposición de los tramos de medición y/o dispositivo de medición con respecto al rotor.