ES3049286T3 - A method for stabilising a wind turbine blade - Google Patents

Abstract

La invención proporciona un método para estabilizar una pala de turbina eólica (106), comprendiendo el método fijar (S2) un dispositivo de soplado de aire (201) a la pala, detectar (S4) una oscilación de la pala y operar (S5) el dispositivo de soplado de aire fijado para proporcionar un empuje para contrarrestar la oscilación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Método para estabilizar una pala de turbina eólica

[0003] Campo técnico

[0004] La presente invención se refiere a un método para estabilizar una pala de turbina eólica. La invención también se refiere a un programa informático, a un medio legible por ordenador, y a una unidad de control para realizar las etapas de un método para estabilizar una pala de turbina eólica. La invención se refiere además a un aparato para contrarrestar una oscilación de una pala de turbina eólica.

[0005] Información de antecedentes

[0006] Se sabe que una turbina eólica de eje horizontal tiene un generador eléctrico en una góndola en la parte superior de una torre, donde un rotor, con una o más palas, con un eje sustancialmente horizontal, está montado en la góndola y dispuesto para accionar el generador.

[0007] En el funcionamiento normal, tal como durante la generación de potencia, un accionamiento de guiñada hace girar la góndola de modo que el buje del rotor apunte hacia el viento y los accionamientos de paso ajustan las palas de la turbina eólica de modo que queden posicionadas con un ángulo de ataque que cree sustentación y haga que el rotor gire. Entonces puede ajustarse el paso de las palas de modo que la fuerza que experimentan a partir del viento se mantenga dentro de parámetros de funcionamiento seguros, mientras se genera la mayor cantidad posible de energía a partir del viento incidente.

[0008] Cuando la turbina eólica no está generando potencia, por ejemplo antes su conexión a la red de distribución o durante los periodos de mantenimiento, las palas de la turbina se hacen girar, en la medida de lo posible, en sentido contrario al viento mediante el accionamiento de guiñada y los accionamientos de paso, de modo que las palas no experimenten mucha fuerza procedente del viento incidente. Esta posición de las palas se conoce como posición “en bandera”. En esta posición, las palas de turbina eólica pueden detenerse y el rotor puede bloquearse opcionalmente. Cuando las palas de turbina eólica están en bandera con respecto al viento, el viento fluye alrededor de las palas suavemente, pero sin generar sustentación. Esta condición puede mantenerse cuando cambia la dirección del viento ajustando el ángulo de guiñada de la góndola para mantener, en la medida de lo posible, una alineación aproximada entre la dirección a lo largo de la cuerda de las palas y la dirección del viento, o expresado de otro modo, para mantener un ángulo de ataque entre las palas y la dirección del viento que sea neutro, es decir, que no genere sustancialmente ninguna sustentación.

[0009] En determinadas situaciones, los mecanismos de accionamiento de una turbina eólica pueden quedar deshabilitados o sin alimentación. Es posible que se haya cortado la alimentación. Por ejemplo, esto puede ser necesario para un procedimiento de mantenimiento en la turbina eólica. Además, durante la construcción y la puesta en servicio previa, una turbina eólica normalmente está sin alimentación. Sin alimentación para ajustar la guiñada del rotor o el paso de las palas, puede resultar imposible mantener un aspecto en bandera de las palas de turbina eólica en relación con el viento en situaciones en las que la dirección del viento cambia. Esto puede dar como resultado una situación en la que el flujo de aire alrededor de las palas se produce total o parcialmente desde un lado. Se cree que esto puede provocar un fenómeno conocido como desprendimiento de vórtices.

[0010] Más particularmente, el desprendimiento de vórtices puede provocarse por un flujo inestable del aire alrededor de la pala de rotor, particularmente el borde de ataque, cuando la pala está fija e inclinada formando un ángulo sustancialmente transversal al viento. El aire fluye alrededor de la pala, pero no puede permanecer adherido a la superficie de la pala. La razón puede ser que la pala no presente un paso correcto para soportar la sustentación. Como resultado, puede producirse brevemente un flujo de aire adherido que entonces se perderá. Esto puede dar como resultado la formación de un vórtice en el flujo en el lado de sotavento de la pala. Este fenómeno puede denominarse flujo de desprendimiento de vórtices. Tiene la característica de que las separaciones en el aire tienden a desplazarse de un lado a otro de la pala de manera rítmica.

[0011] Esta separación rítmica del flujo puede provocar una oscilación de deformación de la pala. La oscilación habitualmente es oscilación en el sentido del borde. En el sentido del borde es el sentido desde el borde de ataque hasta el borde de salida de la pala, es decir, en el sentido de la cuerda de la pala. Esta oscilación normalmente puede producirse primero en la punta de la pala. La razón puede ser que el diámetro reducido y el armazón más ligero de la región de la punta ofrecen menos resistencia a la fuerza que cambia rítmica proporcionada por el aire. Si la oscilación proporcionada por el flujo de aire corresponde a la frecuencia de resonancia de la propia pala, la amplitud de la oscilación puede aumentar. Por consiguiente, la pala puede sufrir en última instancia un fallo potencialmente catastrófico.

[0012] Por tanto, puede apreciarse que cuando un rotor de una turbina eólica está parado y no llega alimentación a los sistemas de ajuste de las palas o del rotor de la turbina eólica, las palas pueden ser propensas a una oscilación en el sentido del borde que resulta del flujo de aire a su alrededor, por ejemplo, cuando el viento incide en las palas desde un lado. En consecuencia, y si la magnitud de la oscilación inducida es suficientemente grande, a pesar de la resistencia de la estructura de la pala, la oscilación en el sentido del borde puede dar como resultado un daño en la pala. La reparación de un daño de este tipo puede resultar costosa y llevar mucho tiempo.

[0013] Una turbina eólica puede comprender dispositivos mecánicos o hidráulicos que amortigüen las oscilaciones inducidas en una pala antes de que desarrollen una magnitud que sea suficiente para dañar la pala. Un ejemplo se presenta en el documento EP1101034. Sin embargo, tales dispositivos pueden ser caros y difíciles de instalar. Además, es posible que no sean adaptables a la actualización.

[0014] Se ha sugerido, por ejemplo en el documento WO2011/067304, aplicar una cubierta de pala temporal que pueda unirse de manera liberable a las palas de turbina eólica para proporcionar una superficie exterior no aerodinámica, para impedir la oscilación de las palas al interrumpir el flujo de aire a través de ellas. En particular, se ha sugerido aplicar una cubierta de pala en forma de un manguito texturizado, tal como por ejemplo un manguito de tipo red. Se ha demostrado que este dispositivo es eficaz para prevenir oscilaciones en el sentido del borde de las palas cuando la turbina eólica está inactiva, posiblemente con el rotor parado. Se cree que la eficacia de un manguito texturizado reside en su capacidad para interrumpir cualquier efecto de desprendimiento de vórtice alrededor de la pala.

[0015] Sin embargo, un problema con tales cubiertas de pala es que generan desechos. En algunos casos, su aplicación y retirada pueden resultar engorrosas. Por tanto, existe el deseo de encontrar un modo alterno de estabilizar las palas de una turbina eólica, en situaciones en las que no hay alimentación en los accionadores de guiñada y paso de la turbina.

[0016] A partir de los documentos GB 2452488 A y WO2019/001661 A1 se conocen ejemplos adicionales de los medios técnicos de la técnica anterior para contrarrestar oscilaciones de la pala de rotor de una turbina eólica.

[0017] Sumario de la invención

[0018] Un objeto de la presente invención es evitar o minimizar las oscilaciones de una pala de turbina eólica. Otro objeto de la presente invención es evitar o minimizar las oscilaciones de una pala de una turbina eólica, cuando no hay alimentación a los sistemas de ajuste de las palas o el rotor de la turbina. Un objeto adicional de la presente invención es evitar o minimizar las oscilaciones de una pala de turbina eólica, minimizando al mismo tiempo la cantidad de desechos creados como resultado de evitar o minimizar las oscilaciones.

[0019] Los objetos se alcanzan con un método según la reivindicación 1. Por tanto, la invención proporciona un método para estabilizar una pala de turbina eólica, comprendiendo el método,

[0020] - unir una disposición de soplado de aire a la pala,

[0021] - detectar una oscilación de la pala, y

[0022] - hacer funcionar la disposición de soplado de aire unida para proporcionar un empuje para contrarrestar la oscilación,

[0023] en el que durante la etapa de unir la disposición de soplado de aire a la pala, la pala se monta en un buje de turbina eólica.

[0024] La disposición de soplado de aire puede comprender uno o más sopladores. El soplador puede proporcionarse como un propulsor aerodinámico. El soplador puede proporcionarse como un ventilador, tal como un ventilador de túnel. El soplador puede incluir una hélice. La hélice puede accionarse por cualquier medio adecuado. Por ejemplo, la hélice puede accionarse por un motor, que puede ser eléctrico, hidráulico o neumático. En algunas realizaciones, la hélice puede accionarse por un motor de combustión interna. El soplador puede incluso ser un motor turborreactor o un motor de turboventilador.

[0025] Las oscilaciones pueden comprender en particular deformaciones repetidas de la pala, especialmente deformaciones rítmicas. Dicho de otro modo, una oscilación puede comprender dos deformaciones secuenciales de una pala en sentidos opuestos. La oscilación puede comprender en particular movimientos alternos primero y segundo en sentidos opuestos. La oscilación puede comprender movimientos alternos de una porción de la pala, mientras que otra porción es estática. La oscilación puede estar inducida por el viento. La oscilación puede provocarse por desprendimiento de vórtices.

[0026] La detección de la oscilación puede realizarse por medio de uno o más sensores. El sensor puede ser un acelerómetro. El segundo puede ser una galga extensiométrica. La galga extensiométrica puede disponerse para detectar tensiones en una parte de la pala, debido a la oscilación.

[0027] El empuje, que contrarresta la oscilación, puede ser un movimiento de aire. El movimiento de aire puede aplicar una fuerza de reacción a la pala, en virtud de la disposición de soplado de aire que está unido a ella. La fuerza de reacción puede contrarrestar la oscilación.

[0028] La invención permite detectar y contrarrestar las oscilaciones de pala, sin necesidad de alimentación a la turbina eólica ni a los sistemas de ajuste de pala o rotor de la misma. La invención proporciona de este modo una solución a algunos inconvenientes de las soluciones existentes, tales como a partir del uso de las conocidas cubiertas temporales de pala, descritas anteriormente.

[0029] Cuando la turbina eólica comprende una pluralidad de palas, todas las palas pueden tener disposiciones de soplado de aire respectivas unidas a ellas. De este modo, pueden detectarse oscilaciones en cualquiera o en todas las palas y las disposiciones de soplado de aire pueden hacerse funcionar para contrarrestar las respectivas oscilaciones. Tal como se ha mencionado, una sola oscilación puede comprender movimientos alternos primero y segundo en sentidos opuestos. Preferiblemente, la disposición de soplado de aire se hace funcionar para proporcionar un primer empuje en un sentido que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del primer movimiento. De ese modo, el primer empuje puede proporcionar, mediante la unión de la disposición de soplado de aire a la pala, una fuerza de reacción a la pala en un sentido opuesto al sentido de empuje, y de ese modo al menos parcialmente opuesto al primer sentido de movimiento. El primer empuje que tiene un sentido que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del primer movimiento, puede significar que cuando el primer empuje, y el primer sentido de movimiento, están representados por vectores, el ángulo entre los vectores es menor de 90 grados.

[0030] Preferiblemente, la disposición de soplado de aire se hace funcionar para proporcionar una secuencia de primeros empujes, sincronizados con la oscilación, en un sentido que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del primer movimiento. De ese modo, el primer empuje puede repetirse conjuntamente con los movimientos de oscilación repetidos. Los primeros empujes pueden proporcionarse con una frecuencia que es igual que, o un múltiplo de, una frecuencia de la oscilación. La disposición de soplado de aire puede accionarse en sincronización con el movimiento de oscilación, para contrarrestar cualquiera carrera de movimiento individual de la oscilación. De ese modo, los primeros empujes pueden proporcionar fuerzas de reacción respectivas en un sentido que es al menos parcialmente opuesto al sentido del primer movimiento. De ese modo, la oscilación puede amortiguarse eficazmente.

[0031] Preferiblemente, la disposición de soplado de aire se hace funcionar para proporcionar un segundo empuje en un sentido que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del segundo movimiento. De ese modo, el segundo empuje puede proporcionar, mediante la unión de la disposición de soplado de aire a la pala, una fuerza de reacción a la pala en un sentido opuesto al segundo sentido de empuje, y de ese modo al menos parcialmente opuesto al segundo sentido de movimiento. La disposición de soplado de aire puede hacerse funcionar para proporcionar una secuencia de segundos empujes, sincronizados con la oscilación, en un sentido que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del segundo movimiento. El segundo empuje que tiene un sentido que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del segundo movimiento, puede significar que cuando el segundo empuje, y el segundo sentido de movimiento, están representados por vectores, el ángulo entre los vectores es menor de 90 grados. De ese modo, los segundos empujes pueden proporcionar fuerzas de reacción respectivas en un sentido que es al menos parcialmente opuesto al sentido del segundo movimiento. Los segundos empujes pueden proporcionarse con una frecuencia que es igual que, o un múltiplo de, una frecuencia de la oscilación.

[0032] Por tanto, la disposición de soplado de aire puede proporcionar empujes en ambos sentidos, es decir en los sentidos primero y segundo. Por ejemplo, la disposición de soplado de aire puede comprender dos sopladores dispuestos para proporcionar empujes respectivos en sentidos opuestos. Los empujes de los sopladores pueden repetirse alternativamente. Esto puede realizarse en sincronización con la oscilación. Cada soplador puede proporcionar los empujes repetidos mediante el control de la velocidad de rotación de una o más hélices del soplador respectivo. Alternativamente, cada soplador puede proporcionar los empujes repetidos mediante un control de paso de pala de una o más hélices del soplador respectivo.

[0033] En algunas realizaciones, la disposición de soplado de aire puede comprender una disposición de conductos, adaptada para proporcionar empujes alternos opuestos por medio de un dispositivo de guiado de empuje. Esto puede realizarse en sincronización con la oscilación. El dispositivo de guiado de empuje puede comprender una o más válvulas, álabes, u otros dispositivos móviles de guiado de flujo de aire.

[0034] Sin embargo, en algunas realizaciones, la disposición de soplado de aire puede proporcionar un empuje en un solo sentido. De ese modo, puede quedarse sin contrarrestar una de las carreras de movimiento de oscilación. Para el control de la disposición de soplado de aire, el método puede comprender determinar una frecuencia de la oscilación. De ese modo, los empujes de la disposición de soplado de aire pueden sincronizarse con la oscilación, dependiendo de la frecuencia de oscilación determinada. La disposición de soplado de aire puede hacerse funcionar para proporcionar un empuje con una frecuencia que sea igual que, o un múltiplo de, la frecuencia de la oscilación. La disposición de soplado de aire puede producir empujes para oponerse a la oscilación, estabilizando de ese modo la pala de una manera similar a la de cancelación activa de ruido.

[0035] Según la invención, las etapas de detectar una oscilación, y hacer funcionar la disposición de soplado de aire para contrarrestar la oscilación se llevan a cabo mientras una pala o un rotor está montado en un buje de turbina eólica. La oscilación puede ser una oscilación en el sentido del borde, en el sentido de la aleta y/o torsional. La oscilación puede ser una oscilación en el sentido del borde, una oscilación en el sentido de la aleta, una oscilación torsional, una combinación de cualquiera dos de estas oscilaciones, o una combinación de las tres oscilaciones. La oscilación puede tener la mayor amplitud en un extremo de punta de la pala. El extremo de punta puede ser opuesto a un extremo de raíz de la pala, que está adaptado para montarse en un buje de una turbina eólica. La oscilación puede tener una amplitud que disminuye gradualmente hacia el extremo de raíz de la pala. Una oscilación en el sentido del borde es una oscilación sustancialmente en paralelo con una cuerda de la pala. Una oscilación en el sentido de la aleta es una oscilación sustancialmente perpendicular con la cuerda de la pala. Una oscilación torsional es una oscilación sustancialmente alrededor de un eje longitudinal de la pala.

[0036] Preferiblemente, cuando la pala comprende un extremo de punta y un extremo de raíz adaptado para montarse en un buje de una turbina eólica, la disposición de soplado de aire está unida más cerca del extremo de punta que del extremo de raíz. De ese modo, la disposición de soplado de aire se une preferiblemente a una pala en o cerca de una ubicación a lo largo de su longitud donde la oscilación tiene la mayor amplitud, por ejemplo en o cerca de una punta de la pala. La fuerza que contrarresta la oscilación puede ser en particular especialmente efectiva en una punta de pala o región de punta. De ese modo, puede lograrse que se contrarreste la oscilación de manera efectiva con un nivel relativamente bajo del empuje desde la disposición de soplado de aire.

[0037] En algunas realizaciones, cuando la pala está montada en un buje de turbina eólica, la pala, durante la etapa de unir la disposición de soplado de aire a la pala, está estacionada en la posición de las 6 en punto. De ese modo, la pala puede apuntar directamente hacia abajo desde el buje. De ese modo, la región de punta de la pala puede estar relativamente cerca de la parte inferior de la torre de la turbina eólica. De ese modo, la disposición de soplado de aire puede unirse fácilmente a la pala por medio de un dispositivo de elevación. El dispositivo de elevación puede posicionarse en el suelo o, en el caso de una turbina marina, en una plataforma en la base, o en un buque marino. El dispositivo de elevación puede ser, por ejemplo, una grúa, una plataforma elevadora o un manipulador telescópico. Cuando la disposición de soplado de aire se ha unido a la pala, el rotor puede hacerse rotar para posicionar otra pala de la turbina eólica en la posición de las 6 en punto. De ese modo, puede unirse una disposición de soplado de aire adicional a la otra pala. Esto puede repetirse hasta que se hayan unido disposiciones de soplado de aire en todas las palas de la turbina eólica. Sin embargo, en algunas realizaciones, un soplador según aspectos de la invención puede unirse previamente a una pala, antes de la unión de la pala a un buje de la turbina eólica. En cualquier caso, las disposiciones de soplador pueden retirarse de las palas respectivas después de que la turbina eólica se haya puesto en funcionamiento, es decir con sus sistemas de ajuste de pala y/o guiñada puestos en una condición de trabajo.

[0038] Las etapas de detectar la oscilación de una pala, y hacer funcionar la disposición de soplado de aire unida para proporcionar un empuje para contrarrestar la oscilación, pueden llevarse a cabo en cualquier posición de la pala o rotor. Una etapa de unir una disposición de soplado también puede llevarse a cabo en cualquier posición de rotación de una pala o rotor, por ejemplo en una posición de pala denominada de las 12, las 6, las 3, o las 9 en punto, o cualquier posición entre dos de dichas posiciones. Puede ser más fácil, y por tanto preferido, unir una disposición de soplado a una pala mientras está en la posición denominada de las 6 en punto, unida a un buje de góndola de una turbina eólica.

[0039] Los objetos también se alcanzan con un aspecto de la invención, proporcionando un método para estabilizar una pala de turbina eólica, comprendiendo el método,

[0040] - recibir señales indicativas de una oscilación de la pala, y

[0041] - controlar, dependiendo de las señales, una disposición de soplado de aire unida a la pala, para proporcionar un empuje para contrarrestar la oscilación.

[0042] El método de este aspecto puede comprender, que comprende determinar, dependiendo de las señales, una frecuencia de la oscilación. El método de este aspecto puede comprender además controlar la disposición de soplado de aire para proporcionar un empuje sincronizado con una frecuencia que es igual que, o un múltiplo de, la frecuencia de la oscilación. La etapa de unir una disposición de soplado a una pala de turbina eólica puede comprender preferiblemente unir una disposición de soplado a una pala de turbina eólica que está instalada en un buje de turbina eólica. La etapa de unir una disposición de soplado a una pala de turbina eólica puede comprender preferiblemente unir una disposición de soplado a cada pala de turbina eólica de un rotor de turbina eólica en una góndola de turbina eólica instalada. La etapa de unir una disposición de soplado a una pala de turbina eólica puede comprender preferiblemente unir una disposición de soplado a una pala de turbina eólica de una turbina eólica que está sin alimentación o cuyos sistemas de guiñada de góndola y/o regulación de paso de pala están sin alimentación o en cualquier caso no están operativos. El método puede incluir dejar sin alimentación una turbina eólica antes de las etapas de unir una disposición de soplado a una o más palas. Una etapa de este tipo puede requerirse, por ejemplo, durante una intervención de mantenimiento en una turbina eólica en funcionamiento, intervención que requiere apagar y dejar sin alimentación la turbina eólica. Alternativamente, el método puede incluir dejar sin alimentación un sistema de regulación de paso de una pala de turbina eólica antes de las etapas de unir una disposición de soplado a dichas palas.

[0043] Los objetos también se alcanzan con un programa informático que comprende medios de código de programa para realizar etapas de cualquier realización del método según dicho aspecto, cuando dicho programa de ejecuta en un ordenador. Los objetos también se alcanzan con un medio legible por ordenador que porta un programa informático que comprende medios de código de programa para realizar las etapas de cualquier realización del método según dicho aspecto, cuando dicho producto de programa se ejecuta en un ordenador. Los objetos también se alcanzan con una unidad de control configurada para realizar las etapas de cualquier realización del método según dicho aspecto de la invención. Por tanto, los objetos también se alcanzan con un programa informático según la reivindicación 12, un medio legible por ordenador según la reivindicación 13, o una unidad de control según la reivindicación 14.

[0044] Los objetos también se alcanzan con un aparato para contrarrestar una oscilación de una pala de turbina eólica, comprendiendo el aparato,

[0045] - una disposición de soplado de aire que comprende un dispositivo de unión para unir la disposición de soplado de aire a la pala,

[0046] - un sensor para detectar una oscilación de la pala, y

[0047] - una unidad de control adaptada para controlar la disposición de soplado de aire unida, dependiendo de las señales procedentes del sensor, para proporcionar un empuje para contrarrestar la oscilación.

[0048] El sensor puede ser cualquier tipo adecuado, por ejemplo un acelerómetro, o una galga extensiométrica. El sensor puede estar dispuesto para enviar las señales a la unidad de control. Esto puede realizarse mediante una conexión por cable, o de manera inalámbrica, por ejemplo por medio de comunicación por radio. El empuje para contrarrestar la oscilación puede ser una secuencia de empujes sincronizada, en particular, una secuencia de empujes sincronizada en sentidos opuestos.

[0049] La unidad de control puede estar adaptada para determinar, dependiendo de las señales, una frecuencia de la oscilación. La unidad de control puede estar adaptada para controlar la disposición de soplado de aire para proporcionar un empuje sincronizado con una frecuencia que es igual que, o un múltiplo de, la frecuencia de la oscilación.

[0050] La unidad de control puede estar dispuesta para controlar uno o más dispositivos de control del aparato de soplado de aire. Esto puede realizarse mediante una conexión por cable, o de manera inalámbrica, por ejemplo por medio de comunicación por radio.

[0051] Se han mencionado anteriormente ejemplos de un soplador de la disposición de soplado de aire. El dispositivo de unión, para unir la disposición de soplado de aire a la pala, puede ser de cualquier forma adecuada. Por ejemplo, el dispositivo de unión puede comprender un dispositivo de agarre, con una o más superficies que son complementarias a una superficie de una parte de la pala. El dispositivo de agarre puede disponerse para rodear al menos parcialmente la pala, de manera transversal a una dirección longitudinal de la pala. El dispositivo de agarre puede estar adaptado para fijarse a la pala mediante una fuerza de sujeción y/o una o más superficies de contacto de la pala de alta fricción del mismo.

[0052] La disposición de soplado de aire está dispuesta para hacerse funcionar para proporcionar un empuje para proporcionar una fuerza de reacción a la pala en un sentido opuesto a un sentido de movimiento de la pala. La disposición de soplado de aire puede adaptarse para hacerse funcionar para proporcionar una secuencia de empujes, sincronizados con la oscilación. La disposición de soplado de aire puede adaptarse para proporcionar empujes en dos sentidos sustancialmente opuestos. Por ejemplo, la disposición de soplado de aire puede comprender dos sopladores dispuestos para proporcionar empujes respectivos en sentidos opuestos. En algunas realizaciones, la disposición de soplado de aire puede comprender una disposición de conductos, adaptada para proporcionar empujes alternos opuestos por medio de un dispositivo de guiado de empuje. Sin embargo, en algunas realizaciones, la disposición de soplado de aire puede estar dispuesta para proporcionar un empuje en un solo sentido.

[0053] Breve descripción de los dibujos

[0054] A continuación se describirán las realizaciones de la invención con referencia a los dibujos, en los que

[0055] - la figura 1 muestra una vista en perspectiva de una turbina eólica,

[0056] - la figura 2 muestra una vista en perspectiva de una pala de turbina eólica,

[0057] - la figura 3 es un diagrama de bloques que representa las etapas de un método para estabilizar las palas de una turbina eólica,

[0058] - la figura 4 es una vista frontal de una parte de una turbina eólica, y un dispositivo para unir una disposición de soplado de aire a una pala de la turbina eólica,

[0059] - la figura 5 es una vista frontal de una parte de la turbina eólica en la figura 4, con la disposición de soplado de aire unida a la pala,

[0060] - la figura 6 es una vista frontal de una parte de una turbina eólica, con una disposición de soplado de aire según otra realización de la invención, unida a una pala de la turbina eólica, y

[0061] - la figura 7 muestra una sección transversal de la disposición de soplado de aire en la figura 6, con la sección orientada tal como se indica con las flechas VII-VII en la figura 6.

[0062] Descripción detallada de las realizaciones

[0063] Se hace referencia a la figura 1. Una turbina eólica 1 puede incluir una base 101, y una torre 102 acoplada a la base 101 en un extremo inferior de la misma. Un componente de turbina eólica, en forma de una góndola 103, puede estar dispuesto en el vértice de la torre 102. Un rotor 104 puede estar acoplado operativamente a un generador alojado dentro de la góndola 103. El rotor 104 de la turbina eólica puede servir como motor principal para un sistema electromecánico de la turbina eólica. Además del generador, la góndola 103 puede alojar diversos componentes requeridos para convertir la energía eólica en energía eléctrica. La góndola 103 también puede alojar diversos componentes necesarios para hacer funcionar, controlar y optimizar el rendimiento de la turbina eólica 1. Aunque en la figura 1 se ilustra una turbina eólica terrestre, debe reconocerse que las realizaciones de la presente invención también pueden usarse para turbinas eólicas marinas.

[0064] El rotor 104 de la turbina eólica 1 puede incluir un componente de turbina eólica, en forma de un buje central 105. Una o más palas 106 pueden sobresalir hacia fuera desde el buje central 105. En la realización representativa, el rotor 104 incluye tres palas 106, pero el número puede variar. La turbina eólica puede ser una turbina eólica de eje horizontal. Las palas 106 pueden estar configuradas para interaccionar con el flujo de aire que pasa para producir una sustentación que hace que el rotor 104 rote alrededor de un eje sustancialmente horizontal 107.

[0065] La figura 2 es una vista de una de las palas 106 de la turbina eólica 1. La pala 106 se extiende desde un extremo de raíz 1061 generalmente circular hasta un extremo de punta 1062 en una dirección longitudinal. La pala puede ser de cualquier longitud adecuada, por ejemplo en el intervalo de 30-90 metros o más larga, es decir por encima de 90 metros, quizá hasta 110 metros o 140 metros. La pala 106 pasa desde un perfil circular a un perfil aerodinámico moviéndose desde el extremo de raíz 1061 de la pala hacia un saliente 1063 de la pala. El saliente 1063 puede ser la parte más ancha de la pala.

[0066] La pala 106 se extiende entre un borde de ataque 1064 y un borde de salida 1065 en una dirección transversal. La dirección transversal también puede denominarse una dirección a lo largo de la cuerda. En una sección transversal de la pala, una cuerda se extiende desde el borde de ataque 1064 hasta el borde de salida 1065. La pala puede tener una cuerda máxima en el saliente 1063. La pala presenta una superficie de presión 1066 en un lado de presión de la pala 106 y una superficie de succión 1067 en un lado de succión de la pala.

[0067] Una dirección en el sentido del borde es una dirección que es sustancialmente paralela a una cuerda de la pala. La dirección en el sentido del borde se indica en la figura 2 con una doble flecha E. Una dirección en el sentido de la aleta es una dirección que es sustancialmente perpendicular a una cuerda de la pala. La dirección en el sentido de la aleta se indica en la figura 2 con una doble flecha F. Una dirección torsional es una dirección de rotación alrededor de un eje longitudinal de la pala.

[0068] Con referencia a la figura 3, se describirá una realización de un método para estabilizar una o más pala 106 que ya están unidas a un buje de turbina eólica 105. Cabe señalar, tal como se sugiere en el sumario anterior, que en otras realizaciones se proporciona un método para estabilizar solo una de las palas de una turbina eólica o todas las palas de una turbina eólica, por ejemplo todas las palas de un rotor de turbina eólica 104.

[0069] El método puede llevarse a cabo preferiblemente durante la construcción de la turbina eólica y antes de la puesta en servicio de la misma. O puede llevarse a cabo, por ejemplo, para preparar la turbina eólica para un procedimiento de mantenimiento. Durante el procedimiento de mantenimiento o antes de la puesta en servicio de una turbina eólica construida, los actuadores para los controles de paso de pala y guiñada de góndola de la turbina eólica pueden estar sin alimentación. El método contrarrestará las oscilaciones de las palas durante el procedimiento de mantenimiento o por ejemplo durante un procedimiento de puesta en servicio de una turbina eólica.

[0070] Cuando se llevan a cabo las etapas del método, las palas 106 pueden estar en una posición en bandera. De ese modo, las palas pueden hacerse girar alrededor de sus ejes longitudinales respectivos, de modo que las cuerdas de las mismas sean sustancialmente paralelas a un eje de rotación del rotor 104.

[0071] También se hace referencia ahora a la figura 4. El método comprende estacionar S1 una de las palas en la posición de las 6 en punto. Tal como puede observarse, en esta posición, la pala apunta directamente hacia abajo desde el buje 105. Mientras la pala está en esta posición, una disposición de soplado de aire 201 se une S2 a la pala. La unión de la disposición de soplado de aire 201 puede realizarse por medio de un dispositivo de elevación 301. En este ejemplo, el dispositivo de elevación 301 puede ser una denominada plataforma elevadora. La disposición de soplado de aire 201 se eleva hasta la pala 106 por medio del dispositivo de elevación 301.

[0072] La disposición de soplado de aire 201 forma parte de un aparato para contrarrestar una oscilación de la pala 106. La disposición de soplado de aire 201 comprende un dispositivo de unión 2011 para unir la disposición de soplado de aire 201 a la pala 106. El dispositivo de unión 2011 puede proporcionarse de cualquier forma adecuada, por ejemplo con un dispositivo de agarre, tal como se ejemplifica en el sumario anterior. La disposición de soplado de aire 201 se une preferiblemente cerca del extremo de punta 1062 de la pala.

[0073] El procedimiento de unión S1, S2 se repite hasta que se une S3 una disposición de soplado de aire a todas las palas de la turbina eólica. El rotor puede hacerse rotar para cada procedimiento de unión, de modo que la pala respectiva se estaciona S1 en la posición de las 6 en punto.

[0074] También se hace referencia a la figura 5. El método comprende detectar S4 una oscilación de una pala 106 de la turbina eólica. De ese modo, la pala puede estar en cualquier posición alrededor del buje 105. Por ejemplo, la pala puede estar en la posición de las 12 en punto, tal como se muestra en la figura 5.

[0075] El aparato para contrarrestar una oscilación de la pala 106 comprende un sensor 202 para detectar una oscilación de la pala. El sensor puede ser un acelerómetro 202. El sensor puede estar montado en la disposición de soplado de aire 201, tal como se ejemplifica en la figura 5. Alternativamente, el sensor 202, por ejemplo en forma de un acelerómetro, puede montarse en la pala 106.

[0076] El sensor para detectar una oscilación puede ser alternativamente una galga extensiométrica. La galga extensiométrica puede montarse en la pala 106, por ejemplo tal como se ejemplifica a continuación con referencia a la figura 6. En algunas realizaciones, más puede proporcionarse más de un sensor para detectar una oscilación de pala. Los sensores pueden ser del mismo tipo o de tipos diferentes.

[0077] El aparato para contrarrestar una oscilación de la pala 106 comprende una unidad de control 203. La unidad de control 203 está dotada de un programa informático que comprende medios de código de programa. La unidad de control 203 está adaptada para controlar la disposición de soplado de aire unida, dependiendo de las señales procedentes del sensor, para proporcionar uno o más empujes para contrarrestar la oscilación. Las señales pueden recibirse por la unidad de control 203 desde el sensor 202 por medio de una comunicación por cable.

[0078] Las señales pueden ser indicativas de una oscilación de la pala. La oscilación puede ser en la dirección en el sentido del borde E (figura 2). La oscilación puede ser en la dirección en el sentido de la aleta E, o en la dirección torsional. La oscilación puede ser en una combinación de dos o más de estas direcciones, tal como se ejemplificó anteriormente en el sumario.

[0079] El método puede comprender determinar, dependiendo de las señales, una frecuencia de la oscilación.

[0080] La unidad de control 203 controla S5, dependiendo de las señales, la disposición de soplado de aire 201, para proporcionar uno o más empujes para contrarrestar la oscilación. La disposición de soplado de aire puede comprender dos sopladores 2012. Los sopladores pueden proporcionarse, como en este ejemplo, en forma de hélices 2012. La unidad de control 203 puede estar dispuesta para controlar motores (no mostrados) dispuestos para accionar las hélices 2012. Por ejemplo, la unidad de control 203 puede estar dispuesta para controlar la velocidad de rotación de las hélices. La unidad de control 203 puede estar dispuesta para enviar señales de control a la disposición de soplado de aire por medio de una conexión por cable, o mediante una conexión inalámbrica. Los sopladores 2012 pueden estar dispuestos para proporcionar un empuje en una dirección transversal de la pala. Los sopladores 2012 pueden estar dispuestos para proporcionar un empuje en la dirección en el sentido del borde E de la pala. De ese modo, los sopladores pueden estar adaptados para contrarrestar una oscilación en el sentido del borde. Alternativamente, los sopladores 2012 pueden estar dispuestos para proporcionar un empuje en la dirección en el sentido de la aleta de la pala. De ese modo, los sopladores pueden estar adaptados para contrarrestar una oscilación en el sentido de la aleta.

[0081] La disposición de soplado de aire puede hacerse funcionar S5 para proporcionar una pluralidad de empujes que van a sincronizarse con una frecuencia que es igual que, o un múltiplo de, la frecuencia de la oscilación. La oscilación puede comprender movimientos alternos primero y segundo en sentidos opuestos. La disposición de soplado de aire 201 puede hacerse funcionar para proporcionar una secuencia de primeros empujes, sincronizados con las oscilaciones, en un sentido que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del primer movimiento. Esto puede realizarse por medio de uno de los sopladores 2012. Los primeros empujes pueden provocar, por medio de la unión de la disposición de soplado de aire 201 a la pala 106, una secuencia de primeras fuerzas de reacción a la pala, en un sentido que es al menos parcialmente el opuesto al sentido del primer movimiento. Las primeras fuerzas de reacción pueden contrarrestar la oscilación.

[0082] Simultáneamente, la disposición de soplado de aire 201 puede hacerse funcionar para proporcionar una secuencia de segundos empujes, sincronizados con las oscilaciones, en un sentido que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del segundo movimiento. Esto puede realizarse por medio del otro de los sopladores 2012. Los segundos empujes pueden provocar, por medio de la unión de la disposición de soplado de aire 201 a la pala 106, una secuencia de segundas fuerzas de reacción a la pala, en un sentido que es al menos parcialmente el opuesto al sentido del segundo movimiento. Las segundas fuerzas de reacción pueden contrarrestar la oscilación.

[0083] Por tanto, la disposición de soplado de aire 201 puede proporcionar a la pala una secuencia de fuerzas de reacción alternas en sentidos opuestos, que están sincronizadas con la oscilación, para contrarrestar la oscilación.

[0084] En realizaciones de la invención, uno o más sopladores 2012 pueden estar desplazados, como en este ejemplo, de un eje central de una oscilación torsional de la pala. Cuando el/los soplador(es) está(n) dispuesto(s) para dirigir empujes en la dirección transversal de la pala, la posición de desviación del/de los soplador(es) permitirá usar el/los soplador(es) para contrarrestar una oscilación torsional de la pala. En realizaciones, una etapa adicional después la etapa SS puede incluir monitorización continua de la oscilación. Esto puede llevarse a cabo mediante su sistema de control. Si no se detecta más oscilación, puede detenerse la acción de la disposición de soplado de aire 201.

[0085] Se hace referencia a la figura 6 y la figura 7, que muestran una pala 106, con un aparato para contrarrestar las oscilaciones de la pala, según otra realización de la invención.

[0086] El sensor 202 para detectar una oscilación de la pala puede ser una galga extensiométrica. La galga extensiométrica puede montarse en la pala en una posición en la que se someterá a tensión en el caso de una oscilación. En este ejemplo, la galga extensiométrica se une a la pala más cerca del extremo de raíz 1061 de la misma que del extremo de punta 1062. Alternativamente, el sensor puede ser un acelerómetro. Un acelerómetro se monta preferiblemente más cerca del extremo de punta de la pala que del extremo de raíz.

[0087] El aparato comprende una disposición de soplado de aire 201 para contrarrestar una oscilación de la pala. Una unidad de control 203 para controlar la disposición de soplado de aire 201 puede montarse en esta última, o en la pala. La disposición de soplado de aire puede comprender un soplador 2012. El soplador puede tener la forma de un ventilador 2012. El ventilador 2012 puede ser un ventilador canalizado. El ventilador 2012 puede estar dispuesto para proporcionar un empuje en la dirección longitudinal de la pala 106.

[0088] La disposición de soplado de aire puede comprender un conducto 2013 dispuesto para conducir un empuje desde el soplador 2012, o bien en una primera dirección transversal, o bien en una segunda dirección transversal que es opuesta a la primera dirección transversal. Las direcciones transversales pueden ser paralelas a la dirección en el sentido del borde E (figura 2). La selección entre guiar el empuje en la dirección transversal primera o segunda puede realizarse por medio de un dispositivo de guiado de empuje 2014. En este ejemplo, el dispositivo de guiado de empuje tiene la forma de una válvula 2014. La unidad de control 203 puede estar dispuesta para controlar el dispositivo de guiado de empuje 2014. La unidad de control 203 puede estar dispuesta para enviar señales de control a un actuador del dispositivo de guiado de empuje 2014 por medio de una conexión por cable, o mediante una conexión inalámbrica. De ese modo, el dispositivo de guiado de empuje 2014 puede controlarse para proporcionar empujes alternos en las direcciones transversales primera y segunda, para contrarrestar una oscilación de la pala.

[0089] Tal como entenderán los expertos en el presente campo de la técnica, pueden realizarse numerosos cambios y modificaciones a las realizaciones descritas anteriormente y a otras de la presente invención, sin apartarse de su alcance, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

i.Método para estabilizar una pala de turbina eólica (106), comprendiendo el método,

- unir (S2) una disposición de soplado de aire (201) a la pala cuando la pala está instalada en un buje de turbina eólica,

- detectar (S4) una oscilación de la pala, y

- hacer funcionar (S5) la disposición de soplado de aire unida para proporcionar un empuje para contrarrestar la oscilación,

caracterizado porque

el empuje proporciona una fuerza de reacción a la pala de turbina eólica (106) en un sentido opuesto a un sentido de movimiento de la pala de turbina eólica (106).

2. Método según la reivindicación 1, en el que la oscilación comprende movimientos alternos primero y segundo en sentidos opuestos (E, F), y en el que la disposición de soplado de aire (201) se hace funcionar para proporcionar un primer empuje en un sentido (E, F) que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del primer movimiento.

3. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la oscilación comprende movimientos alternos primero y segundo en sentidos opuestos (E, F), y en el que la disposición de soplado de aire (201) se hace funcionar para proporcionar una secuencia de primeros empujes, sincronizados con las oscilaciones, en un sentido (E, F) que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del primer movimiento.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 2-3, en el que la disposición de soplado de aire (201) se hace funcionar para proporcionar un segundo empuje en un sentido (E, F) que es al menos parcialmente el mismo que el sentido del segundo movimiento.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pala (106) se monta en un buje de turbina eólica (105) durante las etapas de detectar una oscilación, y hacer funcionar la disposición de soplado de aire (201) para contrarrestar la oscilación.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la oscilación es una oscilación en el sentido del borde (E), en el sentido de la aleta (F) y/o torsional.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pala (106) comprende un extremo de punta (1062), y un extremo de raíz (1061) adaptado para montarse en un buje (105) de una turbina eólica (1), en el que la disposición de soplado de aire (201) está unida más cerca del extremo de punta que del extremo de raíz.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, durante la etapa de unir la disposición de soplado de aire (201) a la pala (106), la pala se estaciona (S1) en una posición de las 6 en punto.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende,

- recibir señales indicativas de una oscilación de la pala, y

- controlar, dependiendo de las señales, una disposición de soplado de aire (201) unida a la pala, para proporcionar un empuje para contrarrestar la oscilación.

10. Método según la reivindicación 9, que comprende determinar, dependiendo de las señales, una frecuencia de la oscilación.

11. Método según la reivindicación 10, que comprende controlar la disposición de soplado de aire (201) para proporcionar un empuje sincronizado con una frecuencia que es igual que, o un múltiplo de, la frecuencia de la oscilación.

12. Programa informático que comprende medios de código de programa, que, cuando se ejecutan por un ordenador, hacen que la disposición de soplado de aire (201) y el sensor (202) del aparato según la reivindicación 15 realicen las etapas según una cualquiera de las reivindicaciones 9-11.

13. Medio legible por ordenador que porta un programa informático que comprende medios de código de programa, que, cuando se ejecutan por un ordenador, hacen que la disposición de soplado de aire (201) y el sensor (202) del aparato según la reivindicación 15 realicen las etapas según una cualquiera de las reivindicaciones 9-11.

14. Unidad de control (203) configurada para hacer que la disposición de soplado de aire (201) y el sensor (202) del aparato según la reivindicación 15 realicen las etapas según una cualquiera de las reivindicaciones 9-11.

15. Aparato para contrarrestar una oscilación de una pala de turbina eólica (106), comprendiendo el aparato, - una disposición de soplado de aire (201) que comprende un dispositivo de unión (2011) para unir la disposición de soplado de aire a la pala cuando la pala está instalada en un buje de turbina eólica, - un sensor (202) para detectar una oscilación de la pala, y

- una unidad de control (203) adaptada para controlar la disposición de soplado de aire unida, dependiendo de las señales procedentes del sensor, para proporcionar un empuje para contrarrestar la oscilación,

caracterizado porque

el empuje proporciona una fuerza de reacción a la pala de turbina eólica (106) en un sentido opuesto a un sentido de movimiento de la pala de turbina eólica (106).