ES2962973T3 - Corrección del paso de pala en un aerogenerador - Google Patents

Abstract

Se proporciona un método (40) para corregir el paso de las palas en una turbina eólica (10) que tiene una torre (12) y una pluralidad de palas de rotor (18). El método (40) comprende: recibir (410) datos de salida del sensor de uno o más sensores (141) de turbina eólica, incluyendo los datos de salida del sensor datos indicativos de la excitación de la torre (12) para una pluralidad de ángulos de inclinación diferentes de un particular una de las palas (18); determinar (420) una referencia de paso corregida de la pala particular (18), correspondiendo la referencia de paso corregida a una excitación mínima de la torre en base a los datos de salida del sensor recibidos; y enviar (430) la referencia de paso corregida a un sistema accionador de paso (24) de la pala particular (18). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Corrección del paso de pala en un aerogenerador

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a la corrección del paso de las palas del rotor de un aerogenerador.Antecedentes

Los aerogeneradores conocidos en la técnica comprenden una torre que soporta una góndola y un rotor con un número de palas del rotor. Las palas del rotor típicamente son de paso ajustable; cada pala es giratoria alrededor de un eje longitudinal de la pala mediante un actuador de paso. El paso de cada pala se ajusta para cambiar el ángulo de ataque de la pala, con el fin de alterar las características de la pala con respecto al viento. Ajustar el paso de las palas del rotor ajusta el arrastre y la elevación experimentados por la pala y, por lo tanto, cambia la carga experimentada por la pala.

Cuando se inclinan las palas, la desalineación de las palas con respecto a sus posiciones esperadas - a la que también se hace referencia como desequilibrio del rotor - puede causar cargas más altas que las esperadas. Por desalineación, se entiende que la pala del rotor tiene un ángulo de paso real que difiere de un ángulo de paso esperado. Cualquier grado de desalineación en el paso cambia la carga experimentada por las palas. Un grado de desalineación grande en una o más palas puede dar como resultado que se experimenten cargas relativamente altas, conduciendo a un aumento del desgaste de los componentes que conectan la pala al rotor, o incluso un fallo de la pala.

Convencionalmente, la desalineación de las palas y el desequilibrio del rotor se identifican usando una serie compleja de mediciones en el emplazamiento usando aparatos de medición grandes y complejos. Como los ingenieros necesitan estar presentes en el emplazamiento y necesita ser montado un aparato en los aerogeneradores, los aerogeneradores pueden necesitar ser puestos fuera de operación durante varios días. Sobre una granja entera, esto puede dar como resultado una gran cantidad de pérdida de capacidad de generación.

El documento US2012/0183399 A1 describe un método para equilibrar las palas de un aerogenerador donde las palas del aerogenerador se inclinan según una configuración de paso corregida. Es en este contexto que se ha desarrollado la presente invención.

Compendio de la invención

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un método de control de paso de palas en un aerogenerador que tiene una torre y una pluralidad de palas de rotor. El método comprende recibir datos de salida de sensor desde uno o más sensores de aerogenerador. Los datos de salida de sensor incluyen datos indicativos de la excitación de la torre para una pluralidad de ángulos de paso diferentes de una de las palas en particular. El método comprende determinar una referencia de paso corregida de la pala en particular correspondiente a una excitación de la torre mínima en base a los datos de salida de sensor recibidos. El método comprende enviar la referencia de paso corregida a un sistema actuador de paso de la pala particular.

Los datos de salida de sensor recibidos corresponden a un ángulo de paso de las palas restantes que es constante. Las palas restantes son aquellas palas del aerogenerador distintas de la pala en particular para la que se determina la referencia de paso corregida.

En algunos ejemplos, determinar la referencia de paso corregida comprende determinar un desplazamiento de paso desde una referencia de paso actual hasta el ángulo de paso correspondiente a la excitación de la torre mínima. En algunos ejemplos, la referencia de paso corregida se determina que es la referencia de paso actual desplazada por el desplazamiento de paso determinado.

Los datos de salida de sensor para la pluralidad de ángulos de paso diferentes pueden comprender datos de salida de sensor para la referencia de paso actual.

En algunos ejemplos, determinar la referencia de paso corregida comprende determinar una componente de excitación de la torre en una dirección en particular a partir de los datos de salida de sensor recibidos. En algunos ejemplos, la referencia de paso corregida se determina en base a la componente de excitación de la torre.

En algunos ejemplos, determinar la referencia de paso corregida en base a la componente de excitación de la torre comprende filtrar la componente de excitación de la torre para cada uno de la pluralidad de ángulos de paso diferentes para determinar el contenido de fatiga de la excitación de la torre para cada uno de la pluralidad de ángulos de paso diferentes. En algunos ejemplos, la referencia de paso corregida se determina como un ángulo de paso correspondiente a un valor mínimo de contenido de fatiga.

La dirección particular de la componente de excitación de la torre puede ser una dirección de proa a popa de la torre del aerogenerador.

El método comprende operar el aerogenerador en cada uno de la pluralidad de ángulos de paso de la pala en particular durante un período predeterminado para recibir los datos de salida de sensor para la pluralidad de ángulos de paso diferentes de la pala particular.

El método comprende, para cada uno de la pluralidad de ángulos de paso, calcular una condición de operación media del aerogenerador para cada uno de una pluralidad de intervalos de tiempo dentro del periodo predeterminado usando los datos de salida de sensor, y seleccionando uno particular de los intervalos de tiempo en el que la condición de operación media está dentro de una tolerancia predeterminada. La referencia de paso corregida se determina en base a los datos de salida de sensor del intervalo de tiempo particular seleccionado, para cada uno de la pluralidad de ángulos de paso.

La condición de operación se puede calcular en base a al menos una de: velocidad promedio del viento; densidad del aire; y velocidad del rotor.

El método se repite para determinar la referencia de paso corregida para cada una de la pluralidad de palas de rotor. El método se realiza sucesivamente para cada una de las palas del rotor hasta que la referencia de paso corregida para cada una de las palas converge dentro de una tolerancia prescrita.

El uno o más sensores de aerogenerador pueden comprender uno o más acelerómetros montados a o en el aerogenerador.

Según otro aspecto, se proporciona un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio que almacena instrucciones en el mismo que cuando se ejecutan por un procesador hacen que el procesador realice el método descrito anteriormente.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un controlador para corregir el paso de las palas en un aerogenerador que tiene una torre y una pluralidad de palas de rotor, como se define en la reivindicación 9 adjunta. Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un aerogenerador que comprende un controlador como se describió anteriormente.

Breve descripción de los dibujos

Ahora se describirán una o más realizaciones de la invención, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

la Figura 1 muestra un aerogenerador según un ejemplo de la invención;

la Figura 2 muestra un controlador del aerogenerador de la Figura 1, y un sistema actuador de paso del aerogenerador a ser controlado por el controlador;

las Figuras 3(a) y 3(b) ilustran gráficos del contenido de fatiga frente al ángulo de paso de pala para una pala de rotor del aerogenerador de la Figura 1 según ejemplos de la invención; y

la Figura 4 esboza los pasos de un método ejecutado por el controlador de la Figura 2 según un ejemplo de la invención.

Descripción detallada

La Figura 1 muestra un aerogenerador 10 en el que se puede incorporar un ejemplo de la invención. El aerogenerador 10 comprende una torre 12 que soporta una góndola 14 en la que se monta un rotor 16. El rotor 16 comprende una pluralidad de palas de aerogenerador 18 que se extienden radialmente desde un buje 20. En este ejemplo, el rotor 16 comprende tres palas 18 aunque son posibles otras configuraciones.

Mostrado montado en el aerogenerador 10, en particular en la góndola 14, está un acelerómetro 141. En otros ejemplos, el acelerómetro 141 se puede montar sobre o dentro de cualquier parte adecuada del aerogenerador, como se entenderá fácilmente por un experto. De hecho, el aerogenerador 10 puede incluir cualquier número adecuado de acelerómetros. Comúnmente, se pueden montar o unir una pluralidad de acelerómetros a uno o más de los cojinetes principales, la caja de engranajes y el generador de un aerogenerador.

El acelerómetro 141 está dispuesto para medir un cambio en la velocidad o velocidad asociada con el aerogenerador 10. En particular, el acelerómetro 141 está dispuesto para medir la excitación o vibración de la torre 12 del aerogenerador. El desequilibrio en el rotor 16, es decir, desalineación del paso de las palas 18 desde un paso de referencia, causa vibración en la torre 12 durante la operación del aerogenerador 10. Específicamente, la excitación de la torre es proporcional al desequilibrio del rotor y, así, las mediciones del acelerómetro 141 indicativas de la excitación de la torre se pueden usar para identificar y corregir la desalineación de paso, como se describirá a continuación.

El aerogenerador 10 puede incluir sensores adicionales. Por ejemplo, se puede proporcionar un detector de velocidad del viento en el rotor - tal medición se puede realizar de varias formas, como apreciará un experto en la técnica, una que es a través de LIDAR, como apreciará un experto en la técnica a partir de la bibliografía de diseño y control de aerogeneradores. También, se puede proporcionar un sensor de velocidad de rotación - este puede ser, por ejemplo, en forma de un codificador giratorio en un eje de generador del aerogenerador 10; no obstante, la velocidad del rotor se puede determinar de cualquier manera adecuada, como se entenderá por un experto en la técnica.

La Figura 2 muestra un sistema de control de aerogenerador 22 de acuerdo con un ejemplo de la invención que se puede implementar en el aerogenerador 10 de la Figura 1. Aquí, el sistema de control 22 incluye un sistema actuador de paso 24 que se controla por un controlador 26. El sistema actuador de paso 24 es, o incluye, un sistema para controlar el paso de una o más de las palas 18 de aerogenerador que a su vez puede incluir un actuador hidráulico 28 dispuesto para ajustar el paso de la pala de una manera conocida. La posición real del actuador 28 es controlable mediante una unidad de control de posición de actuador 30 que proporciona una señal de comando de posicionamiento al actuador hidráulico 28.

Una o más unidades funcionales del controlador 26 se pueden proporcionar mediante un software adecuado que se ejecuta en cualquier sustrato informático adecuado usando procesadores y memoria convencionales o de cliente. Diferentes unidades funcionales del controlador 26 pueden usar un sustrato informático común (por ejemplo, pueden ejecutarse en el mismo servidor) o sustratos separados, o uno o cada uno de ellos mismos se puede distribuir entre múltiples dispositivos informáticos.

Se debería apreciar que el controlador 26 y el sistema actuador de paso 24 se pueden replicar para cada una de las palas 18 del aerogenerador 10 de modo que la posición de cada pala 18 se pueda controlar de manera independiente - en algunos ejemplos, esto se puede hacer para proporcionar un control o ajuste de paso individual para cada pala 18.

En un método de ejemplo de la invención, un error en el paso de referencia de cada una de las palas 18, es decir, la desalineación de paso, se identifica y corrige en base a la vibración de la torre medida. En particular, se reciben datos medidos indicativos de la excitación de la torre para una pluralidad de ángulos de paso diferentes de una en particular de las palas 18. Un ángulo de paso de la pala 18 en particular correspondiente a una excitación de la torre mínima se determina entonces que es un ángulo de referencia de paso correcto de la pala 18 particular, y esta referencia de paso correcta se envía al sistema actuador de paso 24, que luego puede usar la referencia de paso correcta para controlar el paso de la pala 18 particular. Esto se describe con mayor detalle a continuación.

Como se mencionó anteriormente, durante la operación normal del aerogenerador 10, se controla que las palas 18 se orienten hacia una dirección del flujo de aire entrante. Si las palas 18 no están alineadas correctamente con el buje del rotor 20, entonces el control de paso de las palas 18 de esta forma dará como resultado una diferencia entre la orientación de las palas 18 y la dirección del flujo de aire entrante, dando como resultado un desequilibrio del rotor. Las palas del rotor 18 tienen una marca TC (Corte de Tubo) que debería estar a 0 grados del buje del rotor 20 para una pala correctamente alineada y calibrada. La marca TC que está desplazada de 0 grados causa un desequilibrio en el rotor - la marca TC que está desplazada se puede causar, por ejemplo, mediante tolerancia de fabricación, falta de mantenimiento o sustitución de la pala. La marca de 0 grados se puede considerar como un ángulo de paso de referencia de las palas 18.

El presente método describe identificar la desalineación de paso identificando el grado al cual cada una de las palas 18 está desplazada del paso de referencia, y luego corrigiendo este desplazamiento. En particular, el aerogenerador 10 se opera para una variedad de ángulos de paso de pala diferentes para una en particular de las palas 18 mientras que se mantiene constante el ángulo de paso de las palas 18 restantes. Para cada uno de estos ángulos de paso, una indicación de la vibración de la torre se determina por el controlador 26 a partir de mediciones del acelerómetro 141. Se identifica el ángulo de paso correspondiente a la vibración de la torre más pequeña o mínima, y un desplazamiento entre este ángulo de paso identificado y un ángulo de paso correspondiente al paso de referencia, por ejemplo, 0 grados, se determina por el controlador 26. Una referencia de paso corregida es el ángulo de paso de referencia cambiado por el desplazamiento de paso determinado, y el controlador 26 envía o transmite uno o ambos de la referencia de paso corregida o el desplazamiento de paso al sistema actuador de paso 24. El proceso se repite entonces para cada una de las palas 18 restantes por turno.

En un ejemplo descrito, la vibración o excitación de la torre medida se cuantifica de una forma particular. Una componente de excitación de la torre en una dirección particular se determina o difunde en forma continua por el acelerómetro 141 durante un período de tiempo definido. En el ejemplo descrito, se usa la componente de excitación de la torre en una dirección de proa a popa del aerogenerador 10. La dirección de proa a popa se puede considerar como movimientos de la torre en un plano dentro de la página, como se muestra en el aerogenerador de la Figura 1. Los datos de vibración de la torre de proa a popa recibidos se usan para identificar un número de vibraciones o ciclos dentro de la frecuencia de rotación del aerogenerador, es decir, la frecuencia 1P. En particular, el número de ciclos se puede identificar usando un método conocido tal como Recuento de Flujo de Lluvia. Se puede usar cualquier otro método adecuado para identificar el número de ciclos, como se entenderá por un experto en la técnica. Específicamente, se hace referencia de aquí en adelante al número de ciclos identificado como el contenido de fatiga 1P o, simplemente, contenido de fatiga. El contenido de fatiga y, en particular, un ángulo de paso de pala correspondiente a un contenido de fatiga mínimo, se usará para determinar la referencia de paso corregida y/o el desplazamiento de paso de una pala en particular, como se describe a continuación.

Ahora se describe un ejemplo específico que implementa el planteamiento esbozado anteriormente en el controlador 26. Se selecciona una primera de las palas 18. El ángulo de paso de esta pala 18 en particular se ajusta a un valor particular, por ejemplo, en el presente ejemplo, el paso se establece en -0,6 grados. El ángulo de paso de las dos palas 18 restantes se mantiene constante en 0 grados. Luego, el aerogenerador 10 se opera en tal configuración durante un período de tiempo predeterminado - que puede ser cualquier período adecuado, por ejemplo minutos, horas, días, etc., por ejemplo, 10 minutos - durante el cual el acelerómetro 141 mide la aceleración de la torre 12. El contenido de fatiga asociado con esta configuración de pala en particular se determina por el controlador 26 como se describió anteriormente.

Luego, el ángulo de paso de la primera de las palas 18 se cambia o se desplaza de -0,6 grados en una cantidad definida. En el ejemplo descrito, el paso de pala se desplaza en 0,3 grados, desde -0,6 grados a -0,3 grados. El paso de las otras dos palas 18 se mantiene igual. Luego, el aerogenerador 10 se opera en esta configuración como antes durante un período de tiempo predeterminado, con el contenido de fatiga que se determina en base a los datos de salida de sensor del acelerómetro 141 recibidos durante este período predeterminado. El proceso se repite para una pluralidad de ángulos de paso diferentes de la primera pala 18 mientras que se mantiene constante el ángulo de paso de las palas 18 restantes. En el ejemplo descrito, el método se realiza para los siguientes ángulos de paso de la primera pala 18: -0,6, -0,3, 0, 0,3, 0,6 grados. Un experto en la técnica comprenderá fácilmente que se puede elegir cualquier pluralidad adecuada de ángulos de paso de la primera pala.

Una vez que se ha determinado el contenido de fatiga asociado con cada uno de la pluralidad de ángulos de paso de la primera pala 18, el controlador 26 determina cuál de estos ángulos de paso tiene el contenido de fatiga más bajo o mínimo. La Figura 3(a) muestra un gráfico del contenido de fatiga frente al ángulo de paso para la primera pala 18 en un ejemplo. Se ve que los puntos de datos siguen una tendencia generalmente parabólica con un mínimo global único. Se ve además que en este ejemplo el contenido de fatiga está en su mínimo en un ángulo de paso de 0 grados. La Figura 3(b) muestra un gráfico del contenido de fatiga frente al ángulo de paso para la primera pala 18 en otro ejemplo. De manera similar a la Figura 3(a), en la Figura 3(b) se ve que los puntos de datos siguen una tendencia generalmente parabólica con un mínimo global único. No obstante, a diferencia de la Figura 3(a), en la Figura 3(b) se ve que en este ejemplo el contenido de fatiga está en su mínimo en un ángulo de paso de 0,3 grados.

Una referencia de paso actual de la primera de las palas puede estar en 0 grados (como se describió anteriormente). En el ejemplo mostrado en la Figura 3(a), por lo tanto, el contenido de fatiga mínimo corresponde con el ángulo de paso de referencia actual de la primera pala 18. Por lo tanto, no se necesita ninguna corrección o desplazamiento, y así la referencia de paso actual es la referencia de paso correcta. Es decir, hay un error de paso cero y, así, se necesita un desplazamiento cero a la referencia de paso actual. No obstante, en el ejemplo mostrado en la Figura 3(b), el contenido de fatiga mínimo no se corresponde con el ángulo de paso de referencia actual de la primera pala 18. Es decir, el contenido de fatiga mínimo no está en 0 grados. En su lugar, el contenido de fatiga mínimo ocurre a 0,3 grados. Por lo tanto, el controlador 26 determina que el ángulo de paso de referencia corregido está en 0,3 grados, es decir, la referencia de paso se ha de desplazar o cambiar de la referencia de paso actual (0 grados) en un desplazamiento de 0,3 grados a 0,3 grados.

Una vez que se ha determinado la referencia de paso corregida, el controlador 26 está configurado para enviar la referencia de paso corregida, y/o el desplazamiento a la referencia de paso actual, de la primera de las palas al sistema actuador de paso 24, que ajusta o desplaza el paso de la primera de las palas 18 en consecuencia. Esta referencia de paso corregida entonces llega a ser la referencia de paso actual (actualizada o nueva) de la primera de las palas 18.

Luego se selecciona una segunda de las palas, y el proceso esbozado anteriormente para la primera de las palas 18 se repite para la segunda de las palas 18. Es decir, el aerogenerador 10 se opera durante un período de tiempo predeterminado durante cada uno de una pluralidad de ángulos de paso, y se determina el contenido de fatiga asociado con cada uno de la pluralidad de ángulos de paso. El paso de las otras dos palas 18 se mantiene constante durante este proceso. En particular, obsérvese que la primera de las palas 18 se mantiene constante en su ángulo de paso de referencia de pala corregida. Una referencia de paso de pala corregida para la segunda de las palas 18 se determina de la misma manera que se describió anteriormente, y el sistema actuador de paso 24 desplaza el paso de la segunda pala 18 en la cantidad apropiada de modo que la segunda pala 18 se actualice a su referencia de paso corregida.

Luego, se selecciona la tercera y última de las palas 18 y el proceso se repite de nuevo para determinar e implementar una referencia de paso corregida para esta pala 18.

Como la referencia de paso de la segunda y tercera de las palas 18 puede haber cambiado desde que se determinó<la referencia de paso corregida de la primera de las palas>18<, entonces puede ser necesaria una corrección adicional>a la referencia de paso de la primera de las palas 18. Esto se debe a que el ángulo de paso de la primera pala 18 que tiene el contenido de fatiga asociado más bajo puede ser diferente cuando el aerogenerador 10 se opera con la segunda y tercera palas 18 mantenidas constantes en su referencia de paso corregida (en lugar de su referencia de paso anterior). Como tal, el proceso descrito anteriormente se repite para la primera de las palas para determinar una referencia de paso corregida (adicional). De hecho, este proceso se puede repetir hasta que la referencia de paso corregida para cada una de la pluralidad de palas 18 haya convergido dentro de una tolerancia predeterminada.

Ahora se describen algunos detalles adicionales sobre cómo se usan los datos del acelerómetro difundidos en forma continua o recibidos. Como la excitación de la torre eólica es función de la condición operativa del aerogenerador, entonces la condición operativa deberían ser igual o sustancialmente similar para todas de las diferentes configuraciones para asegurar que se haga una comparación consistente o significativa, es decir, la condición operativa debería ser la misma cuando se miden los datos del acelerómetro para toda la pluralidad de ángulos de paso diferentes de una de las palas. Ejemplos de parámetros que son parte o función de la condición operativa y que pueden influir en la excitación de la torre son la velocidad promedio del viento, la densidad del aire y la velocidad del rotor.

No obstante, es muy difícil o incluso imposible mantener una condición operativa constante a través del período de tiempo predeterminado en el que se recopilan datos del acelerómetro para una configuración particular. Por lo tanto, se pueden dar algunos pasos para mitigar este problema. En un ejemplo, los datos del acelerómetro se difunden en forma continua en cada configuración durante un período prolongado, por ejemplo, el período predeterminado puede ser un período de varias horas o incluso días. Dentro de este período predeterminado prolongado, los datos del acelerómetro recibidos se agrupan o dividen en intervalos de tiempo individuales dentro del período predeterminado.

Como ejemplo ilustrativo, cada intervalo de tiempo individual puede ser de 10 minutos; no obstante, se puede usar cualquier intervalo de tiempo adecuado. Esto dará como resultado N contenedores de datos de sensor recibidos para cada configuración en particular.

El controlador 26 está configurado para calcular una condición operativa media para cada uno de los N contenedores en base a los datos de salida de sensor recibidos respectivos. Para que los datos del acelerómetro recibidos asociados con un contenedor en particular sean adecuados o válidos para determinar una referencia de paso corregida, entonces la condición operativa media para el contenedor en particular necesita estar dentro de una cierta tolerancia o tolerancia predeterminada. El controlador 26 está configurado para seleccionar uno en particular de los intervalos de tiempo en el que la condición operativa media está dentro de la tolerancia predeterminada. El controlador 26 determina el contenido de fatiga para esa configuración particular en base a los datos de salida de sensor del intervalo de tiempo particular seleccionado. El controlador 26 repite este proceso para cada una de las diferentes configuraciones, es decir, diferentes ángulos de paso, de una de las palas para determinar la referencia de paso corregida en base a los datos de salida de sensor del intervalo de tiempo particular seleccionado de cada configuración.

La Figura 4 resume los pasos de un método 40 realizado por el controlador 26 para determinar una referencia de paso corregida para cada una de las palas 18 del aerogenerador 10. Esto también se puede considerar como un método o procedimiento de calibración de paso dinámico para las palas 18 del aerogenerador 10. En el paso 410, los datos de salida de sensor se reciben de uno o más sensores de aerogenerador 141. En el ejemplo descrito, los sensores de aerogenerador 141 incluyen uno o más acelerómetros 141. Los datos de salida de sensor incluyen datos indicativos de excitación de la torre de aerogenerador 12 para una pluralidad de ángulos de paso diferentes de una en particular de las palas 18. En el ejemplo descrito, el aerogenerador 10 se opera durante un período predeterminado con la pala 18 en particular en cada uno de los diferentes ángulos de paso mientras que el paso de las otras palas 18 se mantiene constante.

En el paso 420, se determina una referencia de paso corregida de pala en particular. La referencia de paso corregida corresponde a una excitación de la torre mínima en base a los datos de salida de sensor recibidos. En e ejemplo descrito, un componente direccional de proa a popa de excitación de la torre se filtra a partir de los datos de salida de sensor recibidos - la señal de proa a popa puede ser una de una pluralidad de señales en los datos de salida de sensor - a ser usados para determinar la referencia de paso corregida. La dirección de proa a popa del aerogenerador 10 es la dirección dominante en la que una carga adicional, es decir, una excitación de la torre adicional, se causa por la desalineación de pala. En particular, en la realización descrita la componente direccional de proa a popa se usa para determinar el contenido de fatiga, y la referencia de paso corregida se determina como el ángulo de paso correspondiente a la fatiga mínima.

En el paso 430, la referencia de paso corregida, y/o el desplazamiento a una referencia de paso actual, se envía o transmite al sistema actuador de paso 24 de la pala 18 en particular. El sistema actuador de paso 24 corrige entonces el paso de pala de la primera pala, según sea apropiado.

Los pasos 410, 420 y 430 se repiten para cada una de las palas 18 restantes distintas de la primera pala 18. Además, una vez que los pasos del método se han realizado sucesivamente para cada una de las palas 18, el método regresa a la primera de las palas 18 y se repiten de nuevo los pasos del método. Este proceso continúa hasta que la referencia de paso corregida de cada una de las palas 18 converge dentro de una tolerancia prescrita.

Los ejemplos de la invención son ventajosos en el sentido de que la excitación o vibración de una t aerogenerador se puede reducir o minimizar, lo que puede aumentar significativamente la vida útil del aerogenerador. En particular, la presente invención es ventajosa en el sentido de que el desequilibrio del rotor - que

causa la excitación de la torre - se puede identificar y corregir de manera remota.

De hecho, la presente invención se puede utilizar como parte de un procedimiento automatizado que no requiere intervención humana, por ejemplo, una corrección de desequilibrio de rotor anual automática. Esto contrasta con los métodos conocidos en los que técnicos cualificados necesitan corregir el desequilibrio del rotor en el emplazamiento, dando como resultado paradas costosas en la producción de energía del aerogenerador. Además, la excitación de la

torre es un parámetro de aerogenerador consistentemente mensurable y robusto, y así usar la excitación de la torre

en un método para corregir la desalineación de paso que da como resultado tal método fiable.

Los ejemplos de la invención son ventajosos el sentido de que no son necesarios sensores relativ sofisticados, tales como sensores de tensión de aletas de palas, que solamente se pueden proporc aerogeneradores más modernos. De hecho, solamente sensores que son comunes a casi todos los aerogeneradores, por ejemplo, acelerómetros, se necesitan para realizar la presente invención. Esto significa que la presente invención se puede implementar en un número mucho mayor de aerogeneradores, incluyendo aerogeneradores relativamente antiguos en los que la vida útil puede ser un problema más inmediato. Además, como la invención usa hardware de aerogenerador existente, entonces es relativamente rentable de implementar.

Los ejemplos de la invención son ventajosos en el sentido de que tener palas de rotor que se inclinan o calibran correctamente puede mejorar la salida de potencia de un aerogenerador, y puede reducir la frecuencia en la que se necesita mantenimiento en el aerogenerador.

Se apreciará que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones a la presente invención sin apartarse del alcance de la presente invención como se define por las reivindicaciones adjuntas.

En el ejemplo descrito anteriormente, el ángulo de referencia de paso corregido se determina como que es el ángulo

de paso en el que se ha operado el aerogenerador que corresponde a la excitación de la torre mínima. No obstante, en diferentes ejemplos, los puntos de datos de la excitación de la torre medida (específicamente, el contenido de

fatiga) frente al ángulo de paso se pueden trazar y se puede realizar un ajuste de curva para determinar el paso de referencia corregido. En particular, se puede usar un punto de giro mínimo de la curva ajustada para definir el paso

de referencia corregido. Se puede usar cualquier técnica adecuada de ajuste de curvas o estrías, como se entenderá bien por un experto en la técnica.

En el ejemplo descrito anteriormente, el aerogenerador se opera con una pala en cada uno de una pluralidad de ángulos de paso de pala definida durante un período de tiempo predeterminado (mientras que se mantiene constante el ángulo de paso de las palas restantes) para determinar un paso de referencia corregido para esa pala

en particular. Luego esto se repite para las otras palas. En diferentes ejemplos, en lugar de operar el aerogenerador de tal manera (controlada) para obtener los datos de vibración de la torre requeridos, los ángulos de paso de palas y las vibraciones de la torre asociadas se pueden monitorizar en su lugar durante la operación normal del aerogenerador durante un período de tiempo. Durante este período, se pueden obtener los datos de vibración de la

torre requeridos para una variedad de ángulos de paso para una pala en particular para permitir que el paso de referencia corregido sea determinado.

En el ejemplo descrito anteriormente, los pasos en los que se añade el desplazamiento al ángulo de paso son un

valor constante, por ejemplo, pasos de 0,3 grados. Es decir, se miden las vibraciones de la torre para una pluralidad

de ángulos de paso separados por igual. No obstante, en diferentes ejemplos, las vibraciones de la torre se pueden

medir para cualquier rango adecuado de ángulos de paso con cualquier valor mínimo y máximo adecuado del rango.

Cuando se controla el aerogenerador para operar en una pluralidad de ángulos de paso diferentes para obtener los

datos de vibración de la torre correspondientes, entonces puede ser natural operar el aerogenerador en una pluralidad de ángulos de paso separados por igual, aunque esto no es necesario. No obstante, si los datos de vibración de la torre requeridos se recopilan a lo largo del tiempo durante la operación normal del aerogenerador, entonces puede ser menos probable que los datos de vibración de la torre obtenidos sean para ángulos de paso separados por igual.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un método (40) de corrección del paso de las palas en un aerogenerador (10) que tiene una torre (12) y una pluralidad de palas de rotor (18), el método (40) que comprende:

recibir (410) datos de salida de sensor de uno o más sensores de aerogenerador (141), los datos de salida de sensor que incluyen datos indicativos de la excitación de la torre (12) para una pluralidad de ángulos de paso diferentes de una en particular de las palas (18), en donde los datos de salida de sensor recibidos corresponden a un ángulo de paso de las palas (18) restantes que es constante;

determinar (420) una referencia de paso corregida de la pala (18) en particular, la referencia de paso corregida correspondiente a una excitación de la torre mínima en base a los datos de salida de sensor recibidos; y, enviar (430) la referencia de paso corregida a un sistema actuador de paso (24) de la pala (18) en particular, en donde el aerogenerador (10) se opera en cada uno de la pluralidad de ángulos de paso de la pala (18) en particular durante un período predeterminado para recibir los datos de salida de sensor para la pluralidad de ángulos de paso diferentes de la pala (18) en particular, y

en donde para cada uno de la pluralidad de ángulos de paso, el método (40) comprende:

calcular una condición operativa media del aerogenerador para cada uno de una pluralidad de intervalos de tiempo dentro del período predeterminado usando los datos de salida de sensor; y,

seleccionar uno en particular de los intervalos de tiempo en los que la condición operativa media está dentro de una tolerancia predeterminada,

en donde la referencia de paso corregida se determina en base a los datos de salida de sensor del intervalo de tiempo particular seleccionado para cada uno de la pluralidad de ángulos de paso,

además, en donde el método (40) se repite para determinar la referencia de paso corregida para cada una de la pluralidad de palas de rotor (18), y

en donde el método (40) se realiza sucesivamente para cada una de las palas de rotor (18) hasta que la referencia de paso corregida para cada una de las palas (18) converja dentro de una tolerancia prescrita.

2. El método (40) de la reivindicación 1, en donde determinar (420) la referencia de paso corregida comprende: determinar un desplazamiento de paso desde una referencia de paso actual hasta el ángulo de paso correspondiente a la excitación de la torre mínima; y,

determinar que la referencia de paso corregida sea la referencia de paso actual cambiada por el desplazamiento de paso determinado.

3. El método (40) de la reivindicación 2, en donde los datos de salida de sensor para la pluralidad de ángulos de paso diferentes comprenden datos de salida de sensor para la referencia de paso actual.

4. El método (40) de cualquier reivindicación anterior, en donde determinar (420) la referencia de paso corregida comprende:

determinar una componente de excitación de la torre en una dirección particular a partir de los datos de salida de sensor recibidos; y,

determinar la referencia de paso corregida en base a la componente de excitación de la torre.

5. El método (40) de la reivindicación 4, en donde determinar (420) la referencia de paso corregida en base a la componente de excitación de la torre comprende:

filtrar el componente de excitación de la torre para cada una de la pluralidad de diferentes ángulos de paso para determinar el contenido de fatiga de la excitación de la torre para cada uno de la pluralidad de ángulos de paso diferentes; y,

determinar la referencia de paso corregida como ángulo de paso correspondiente a un valor mínimo de contenido de fatiga.

6. El método (40) de la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en donde la dirección particular del componente de excitación de la torre es una dirección de proa a popa de la torre (12) de aerogenerador.

7. El método (40) de cualquier reivindicación anterior, en donde la condición operativa se calcula en base a al menos una de: velocidad promedio del viento; densidad del aire; y velocidad del rotor.

8. El método (40) de cualquier reivindicación anterior, en donde uno o más sensores de aerogenerador (141) comprenden uno o más acelerómetros montados a o en el aerogenerador (10).

9. Un controlador (26) para corregir el paso de las palas en un aerogenerador (10) que tiene una torre (12) y una pluralidad de palas de rotor (18), el controlador (26) que está configurado para:

recibir datos de salida de sensor de uno o más sensores de aerogenerador (141), los datos de salida de sensor que incluyen datos indicativos de la excitación de la torre (12) para una pluralidad de diferentes ángulos de paso de una en particular de las palas (18), en donde los datos de salida de sensor recibidos corresponden a un ángulo de paso de las palas restantes que es constante;

determinar una referencia de paso corregida de la pala (18) en particular correspondiente a una excitación de la torre mínima en base a los datos de salida de sensor recibidos; y,

enviar la referencia de paso corregida a un sistema actuadorde paso (24) de la pala (18) en particular;

en donde el aerogenerador (10) se opera en cada uno de la pluralidad de ángulos de paso de la pala (18) en particular durante un período predeterminado para recibir los datos de salida de sensor para la pluralidad de ángulos de paso diferentes de la pala (18) en particular, y

en donde para cada uno de la pluralidad de ángulos de paso, el controlador (26) está configurado para: calcular una condición operativa media del aerogenerador para cada uno de una pluralidad de intervalos de tiempo dentro del período predeterminado usando los datos de salida de sensor; y,

seleccionar uno en particular de los intervalos de tiempo en el que la condición operativa media está dentro de una tolerancia predeterminada,

en donde la referencia de paso corregida se determina en base a los datos de salida de sensor del intervalo de tiempo en particular seleccionado para cada uno de la pluralidad de ángulos de paso,

además, en donde el controlador (26) está configurado para repetir los pasos de recepción, determinación y envío para determinar la referencia de paso corregida para cada una de la pluralidad de palas de rotor (18), y en donde el controlador (26) está configurado para realizar sucesivamente los pasos repetidos para cada una de las palas de rotor (18) hasta que la referencia de paso corregida para cada una de las palas (18) converja dentro de una tolerancia prescrita.

10. Un aerogenerador (10) que comprende el controlador (26) de la reivindicación 9.