PT1301707E - Processo para a determinação do ângulo de uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A DETERMINAÇÃO DO ANGULO DE UMA PÁ DE ROTOR DE UMA INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA"

Em instalações de energia eólica de passo regulável, os ângulos das pás de rotor podem ser ajustados sincronizadamente (solução normalizada) ou independentemente uns dos outros. A solução para o ajuste independente uns dos outros é descrita no pedido de patente DE 19731918. Esta solução pode também ser designada por ajuste online das pás de rotor individuais. Tanto na solução normalizada como também no ajuste online das pás de rotor individuais, é importante gue um ângulo inicial da pá, por exemplo, passo de bandeira ou ângulo máximo da pá, possa ser ajustado com bastante precisão. 0 documento WO 98/42980 mostra uma instalação de energia eólica com um sistema de medição para a medição da velocidade do vento, em frente da instalação de energia eólica. O sistema de medição apresenta um sistema laser anemométrico. O sistema serve para avaliar a velocidade do vento, na zona em frente da instalação de energia eólica.

Em modo de funcionamento síncrono, deve, além disso, ser assegurado gue todas as pás são ajustadas com o mesmo ângulo, ou seja, que o ângulo relativo das pás de rotor uma em relação a outra é igual a zero.

Ajustes deficientes dos ângulos das pás de rotor podem conduzir a funcionamento deficiente (falsa curva característica 1 de potência-rotações) ou a desequilíbrios (e, por conseguinte, a oscilações na torre). Isto tem também como consequência cargas elevadas para os componentes da instalação.

Tais ajustes deficientes podem resultar, por exemplo, de tolerâncias de fabrico (ou defeitos de fabrico), como, por exemplo, marcas de grau zero deslocadas ou cavilhas deslocadas de ligação das pás.

Quando, após a entrada em funcionamento da instalação de energia eólica, existe a suspeita de ajustes deficientes do ângulo das pás, trabalha-se até agora com padrões das pás. Estes são empurrados sobre as pontas das pás, até um ponto definido da pá de rotor. Um sensor sobre o padrão mede, na posição horizontal da pá, o ângulo do plano da pá em relação à superfície do solo (ângulo perpendicular). Através de continuação da rotação do rotor em 180° e nova medição, são calculadas a média de eventuais posições oblíquas da torre ou ângulos existentes no eixo do rotor e obtém-se o ângulo absoluto da respectiva pá de rotor.

Ainda que a tecnologia de sensores, hoje em dia, permita uma transmissão de dados sem fios, este método é bastante laborioso, sendo isto sobretudo válido no que diz respeito a grandes pás de rotor e aos grandes padrões necessários para tal.

Cabe à invenção o objectivo de evitar as desvantagens atrás descritas, de modo que seja possível uma verificação mais rápida do respectivo ângulo da pá e os resultados sejam mais precisos do que até agora e também seja possível uma medição a partir do solo, sendo que a totalidade do equipamento de medição deve 2 estar montado de maneira simples, de modo que seja possível também um transporte simples do equipamento de medição. 0 objectivo apresentado é resolvido com um processo com a característica de acordo com a reivindicação 1. Alguns aperfeiçoamentos vantajosos são descritos nas reivindicações dependentes. A invenção é explicada seguidamente em pormenor, com base num exemplo de realização representado no desenho. A fig. 1 mostra a perspectiva de uma instalação de energia eólica com um rotor, que suporta várias pás de rotor e uma torre. A fig. 2 mostra, neste caso, a secção transversal através de uma instalação de energia eólica, ao longo da linha A-A da fig. 1. A fig. 3, fig. 4 mostram diagramas de medição para o varrimento de uma pá de rotor.

Na torre 1 da instalação 2 de energia eólica (por exemplo, instalação sem engrenagens) está colocado um sensor 3 laser de distância, como dispositivo de medição da distância. Numa instalação em funcionamento, portanto quando uma pá de rotor é deslocada em frente da torre, o sensor de distância (fig. 2) mede permanentemente a distância 5 entre o sensor e a pá. Enquanto uma pá se desloca em frente da torre, a superfície daquela é portanto varrida várias vezes (por exemplo, 40 vezes) pelo laser e são medidas as diversas distâncias individuais (a pá está com perfil transversal, como representado, não de 3 espessura uniforme, mas antes nitidamente mais espessa no bordo de ataque do que no bordo de fuga da pá de rotor) .

Os dados medidos neste caso (valores de distância entre o sensor e a respectiva superfície varrida da pá de rotor) são memorizados e processados num computador. Através de funções matemáticas, por exemplo, rectas de regressão, os ângulos das pás de rotor podem então ser verificados no computador. Neste caso, o ângulo entre a pá e o sensor de distância é determinado de modo extremamente preciso. A fig. 3 mostra a representação dos valores de medição, no varrimento de uma pá, sendo que, no exemplo representado, estão indicados aproximadamente 40 pontos de medição, com uma resolução de aproximadamente 1 mm. A forma da curva define o perfil inferior da pá. A distância entre a pá e o laser (sensor de distância) é indicada através do eixo Y. O cálculo do ângulo entre o laser e a pá pode deduzir-se da representação de acordo com a fig. 4. Neste caso, para o cálculo do ângulo da pá a secção posterior da pá (cerca de 30% a 95%) em primeira aproximação, é considerada como recta. A partir desta zona, é determinada a recta de regressão, que deve ser adaptada, de modo ideal, entre os pontos de medição n = 30° e n = 95°. A inclinação da recta de regressão (a) é uma medida para o ângulo da pá. A inclinação é calculada de acordo com a seguinte fórmula: 4 η η η η χ Xi χ Yi - { Σ χί ) χ ( 52 ) 2=1_ι=1_1=1 λ η η χ ( ^ Xi2 ) - ( £ ) ί=1 2=1 Ο ângulo entre ο laser e a pá (em graus) é agora determinado através de α (°) = arctan(a).

Para melhorar a precisão de medição do processo de acordo com a invenção, são medidas várias passagens das pás e feita a média dos dados. Os resultados da medição das pás individuais são agora comparados uns com os outros. O alinhamento é efectuado com base nestes ângulos relativos; ou seja, as pás são ajustadas para o mesmo ângulo, de modo que o ângulo relativo se torna zero.

Para poder determinar o "autêntico" ângulo da pá, ou seja, o ângulo entre a pá e o cubo das pás, o ângulo entre o raio laser e o cubo deve ser conhecido ou devem ser alinhados. A partir do ângulo da "pá em relação ao raio laser" e o ângulo do "cubo em relação ao raio laser" é possível depois determinar o autêntico ângulo da pá.

Lisboa, 25 de Outubro de 2007 5

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a determinação precisa do ângulo de passo de pelo menos uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica, com as fases: Medição da distância respectiva entre uma multiplicidade de pontos à superfície de uma das pás de rotor e uma torre da instalação de energia eólica, enquanto a pá de rotor se desloca em frente da torre, sendo que a medição se efectua através de um dispositivo de medição da distância, o qual está fixado à torre, Processamento dos dados medidos, num computador e Determinação do ângulo de passo, entre a pá de rotor e a torre, com base nos dados processados através do computador.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por serem verificados os ângulos de passo de todas as pás de rotor, sendo medidos em várias passagens das pás.
3. 3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, sendo que o dispositivo de medição da distância apresenta um sensor laser de distância.
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por, para a determinação do ângulo de passo real, ser verificado o ângulo entre o raio laser do sensor laser de distância e o cubo da instalação de energia eólica. 1
5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por, para a determinação do ângulo de passo da pá de rotor, serem medidos o ângulo entre a pá de rotor e o raio laser, bem como o ângulo entre o cubo e o raio laser.
6. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a distância entre o dispositivo de medição da distância e a pá de rotor ser medida em vários pontos da pá de rotor, ao longo de uma linha à superfície, ao longo da secção transversal da pá de rotor.
7. 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o dispositivo de medição da distância não estar colocado na torre da instalação de energia eólica, mas antes no solo ou numa outra posição definida previamente.
8. 8. Processo para o ajuste de um ângulo de passo de uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica, com as fases: Determinação dos ângulos de passo das respectivas pás de rotor da instalação de energia eólica, de acordo com um dos processos de acordo com as reivindicações 1 a 7; Comparação dos ângulos de passo das respectivas pás de rotor e obtenção de um valor médio dos ângulos de passo das pás de rotor, e Ajuste dos ângulos de passo de cada pá de rotor, para alinhar os ângulos de passo das pás de rotor individuais, 2 uns aos outros, de modo que os ângulos de passo das pás de rotor uma em relação a outra sejam iguais a zero.
9. 9. Utilização de um dispositivo de medição da distância, que determina as distâncias respectivas entre pontos à superfície de uma pá de rotor e uma torre de uma instalação de energia eólica, para a verificação do ângulo de passo relativo e/ou real de uma pá de rotor da instalação de energia eólica, sendo que são medidas as distâncias entre os pontos à superfície da pá de rotor e a torre são medidas enquanto a pá de rotor se desloca em frente da torre.
10. 10. Utilização de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por o dispositivo de medição da distância apresentar um dispositivo de sensor laser de distância. Lisboa, 25 de Outubro de 2007 3