WO2008043874A1 - Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores. - Google Patents

Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores. Download PDF

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WO2008043874A1
WO2008043874A1 PCT/ES2007/070172 ES2007070172W WO2008043874A1 WO 2008043874 A1 WO2008043874 A1 WO 2008043874A1 ES 2007070172 W ES2007070172 W ES 2007070172W WO 2008043874 A1 WO2008043874 A1 WO 2008043874A1
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noise
microphones
cancellation
signals
suppression
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PCT/ES2007/070172
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Inventor
Angel Fernandez Garcia
Alvaro Matesanz Gil
Aritz Villodas Arechavaleta
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Gamesa Innovation & Technology, S.L.
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F05B2260/962—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by means creating "anti-noise"
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to the field of activity of wind turbines and specifically to the mitigation of the effects of noise emitted by them.
  • the main objective of the invention set forth below is the partial or total elimination of the noise produced by the wind turbine at its point of origin, that is, its own blades.
  • means are provided to emit sound that partially or totally annuls the components of the main frequency of the sound emitted by the wind turbine in a large field of action. It is also an objective of this invention to mitigate wind turbine noise at certain reception points in the field of action. When two sound sources are emitting at the same amplitude and frequency but with opposite phases, the interference patterns generated will result in an amplification at some points and an annulment at some others.
  • the two sound sources are located very close to each other, and the amplitude of the sound wave they emit is large compared to the distance that separates both sources in space, then this situation will lead to a suppression of sound in almost the entire field of action.
  • one of the sources is the noise generator, such as a section of the blade of a wind turbine, and the other is the anti-noise speaker - sound cancellation speaker - then the noise generated by that section of the blade it will be canceled on that frequency in almost the entire field of action, if the conditions above mentioned are met.
  • the pressure waves produced by low frequency sounds generated in the tower by its interaction with the blades when passing in front of it will be annulled practically throughout the field of action. This is due to the fact that the low frequency sounds have a very large wavelength and a relatively short distance between the voiding wave of the speaker and the point of origin of the wave, which can be the tower or the blade.
  • Aerocustics Engineering Limited describes on its website a project where active noise cancellation techniques are used, the main differences being the fact that the microphones and loudspeakers are not located in the blades of the fan rotor, but are fixedly positioned in its surroundings, unlike the present memory in which microphones and loudspeakers are mounted on the wind turbine with specific distribution and specific combination between groups of microphones and loudspeakers. As explained below, this is necessary for reasons of the "point of origin” noise cancellation effect.
  • FR 2707415 discloses a noise reduction device applied in a helicopter.
  • the device comprises means for the measurement of acoustic vibrations and an antiphasic sound source consisting of several speakers.
  • US 5448645 discloses a cancellation device applied to a fan.
  • the device comprises a fixed microphone that is positioned close to the outer part of the blades and a set of speakers that does not rotate with the rotor, symmetrically distributed. Description of the invention
  • the present invention implies, for the sound cancellation system, the use of microphones or other means to detect the noise generated by the 5 different wind turbine components and the use of means to analyze characteristics of that noise such as the frequency components. , its amplitude and its phases with respect to the time signals established as a frame of reference. Additionally, it includes one or more power amplifiers that drive one or more powerful speakers, preferably of a flat type. Said power amplifiers are controlled by the analysis means that generate sound signals of the same frequency and amplitude as the components of the main frequency of the generated noise, determined by the Fourier transform of said noise signal.
  • the noise data is obtained, analyzed and stored periodically in a period of "T" seconds, this period being as short as possible.
  • the wind turbine noise analysis means are configured in such a way that the acoustic signal emitted by the loudspeakers in a "Ti” period is subtracted from the noise signal detected by the microphones in the next "Ti +1" period. o After this subtraction, the resulting difference between the signal and the suppressor sound signal with the same amplitude and frequency and in phase opposition with respect to the components of the main frequency of the sound, determined by the Fourier transform of said resulting signal, transmitting it to the power amplifier in the period "Ti +1".
  • the microphones mounted inside the blade are oriented outwardly so that the acoustic waves are received through the thickness of the housing, or through a section of reduced thickness, with a location of similar construction to that described Up for speakers.
  • the loudspeakers and microphones can be glued, fastened by interlocking devices, tied or embedded in the housing material, which in the case of FRP Reinforced Plastic Fiber, could be completely covered.
  • the speakers and microphones can be arranged in groups of one to one or, for example, a microphone can be connected to several speakers, or a speaker to several microphones.
  • the number of microphone-speaker groups per surface unit of the blade follows a distribution that is determined by
  • a group of large stationary speakers located outside, around the tower are operated by a power source to generate a pressure wave of the same frequency and amplitude and in phase opposition with respect to the low frequency sounds generated at the Pass the blades in front of the tower. These speakers can be selectively turned on and off around the tower to emit said pressure wave in the desired direction.
  • one or several microphones can be placed at these points. Independent means can also be provided for the analysis of the noise signal picked up by said microphones, and also independent means of communication with the power amplifiers. This would allow a better adjustment in the mentioned reception point of the frequency, amplitude and phase of the noise canceling sounds emitted by the wind turbine speakers for an optimization of the noise suppression at that point.
  • Figure 1 is a general perspective of a wind turbine showing the main components of the present invention.
  • Figure 2 is a partial perspective view of the rotor, nacelle and tower assembly showing an alternative location of the components of said noise canceling system.
  • Figure 3 is a partial perspective view showing the components of said noise cancellation system in which the transmission of the signals of the detected noise and the signals of the noise canceling sound are carried out by wireless communication.
  • Figure 4 is a partial cross-sectional view of a blade showing a method of mounting the speakers and microphones.
  • Figure 5 is another partial cross-sectional view of a blade showing another method of mounting the speakers and microphones.
  • Figure 6 is an illustration showing a microphone in a remote location and the means of communication with the control elements of the noise suppression system located in the wind turbine.
  • a wind installation is shown showing the main components of the present invention.
  • a series of speakers 19 are distributed in rows along both sides of the surface of the blade as well as on the edges thereof.
  • the corresponding microphones 13 are also shown, each next to a loudspeaker or a group of them.
  • Said loudspeaker is connected to a power amplifier 16 through a bundle of cables 2345 and each microphone is connected to an analysis module 1 and a power supply through a bundle of wires 2339.
  • Both modules (16, 1) are preferably located in the nacelle or in the base of the tower.
  • the electrical connection of the mentioned cable bundles, the corresponding modules (16, 1) and a power supply by means of collector rings 12 located in the transmission between the main rotor and the generator is achieved.
  • An analog-to-digital converter 4 could be placed between the strip of the cable bundle 2339 of said microphone and the collector rings, the output of the digital signal of the converter 4 being multiplexed.
  • a series of microphones 13 and speakers 20 are evenly distributed around of the tower, in the form of a ring, and along it. Their corresponding cable bundles connect said microphones and speakers to the analysis module 1 and the power amplifier 16 respectively.
  • the module 1 and the power amplification module 16 are located in the main rotor assembly, and preferably in the bushing.
  • the power supply of said modules is carried out through the collecting rings 12, and a backup storage unit 2 is also implemented.
  • the wireless communication replaces Ia communication via cable between microphones 13 and the signals of the analysis module 1, and between the power amplifier 16 of the speaker and the analysis module 1.
  • the noise signal detected by said microphones is transmitted through the cable bundle 2339 to the transmitter-receiver module 5.
  • Said wireless signal is transmitted by the module 5 located remotely to the analysis module 1.
  • a cable connection is used between the power amplifier 16 of the speaker and the module 5.
  • the amplifier 16 and the transmitter module 5 are located in the socket or in the bushing.
  • the connection between amplifier 16 and module 5 can be multiplexed or not.
  • the receiver-transmitter module 18 can be located in the nacelle, at the base of the tower or remotely located outside the wind turbine. Said module 18 is connected by cable to the analysis module 1, or both 18 and 1, and can be combined to form a module that will have the capacity to generate acoustic signals that will be transmitted to the power amplifier module 18 of the speaker by means of said wireless connection to through of the transmitter 5.
  • the power amplifier of the speaker 18 is equipped with the ability to distribute said wireless sound signals to the appropriate speaker to cancel out the sound received by the corresponding microphone to which it is paired.
  • each microphone 13 can be equipped with an individual transmission module.
  • each speaker 19 may be equipped with an individual receiver and a power module.
  • Microphones and speakers can be interconnected by wireless communication to a main receiver-transmitter module 18 and an analysis module 1, both with remote location.
  • the feeding of the microphones, power amplifier of the speakers and reception or transmission modules can be carried out by means of collector rings to the transmission -mechanical- and the cable bundles in the blades, or it can be carried out by batteries located in the rotor assembly, preferably in the bushing. This is not shown in the figures to simplify them.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a blade showing the location and fixing methods of microphones 13A and 13B and speakers 19 in the housing of the blade.
  • the upper part of the section shows a flat speaker mounted on the surface with the edges integrated in the aerodynamic shape of the blade.
  • additional material 6 is co-cured as the thermosetting resin.
  • the microphone can be fixed to the surface of the blade by gluing or anchoring or a combination of both.
  • the part below the section shows another method in which a niche is created on the outer face of the housing of the blade to place the microphone
  • the wiring 23 of the microphones is introduced into the blade through holes 8 conveniently located in the housing of the blade.
  • Figure 5 shows a cross-sectional view of a blade showing another method of mounting the speaker 19 in which it is mounted in a groove located the thickness of the blade housing.
  • An air chamber 27 can be left between the speaker and the housing of the blade.
  • the thickness of the housing of the blade is reinforced around said speaker with an increase in thickness 17 so that the resulting resistance of the housing in that area is equal to that of the sections of the blade with uniform thickness.
  • An alternative means of fixing for the microphone 13 is shown in the part below, embedded in the material of the housing of the blade, in which an air chamber 27 is left with the cables of said microphone 23 placed through the material of the housing .
  • said microphone will be placed in the housing and then the fiber layers will be applied above.
  • a wind turbine is shown as described in the third characterization, adding a remote microphone and communication means.
  • the microphone 13 is located at a certain reception point in the field in which there is a particular need for meticulous noise suppression or attenuation of the latter.
  • a means of communication is provided between the microphone and a certain amount of wind turbines, and at least one of them with a cable connection 23 or wireless 2312.
  • the analysis means have improvements to alter the amplitude, frequency and phase angle of the components of the main frequency of said mentioned noise canceling acoustic signal transmitted to the speakers 13, such that the noise suppression at the determined emission point is maximized.

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Abstract

Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores formado por micrófonos dispuestos por toda la envergadura de las palas y de las torres que captan el ruido y transmiten la señal generada a un módulo de análisis que controla fuentes de alimentación eléctrica que generan señales eléctricas de sonido de la misma frecuencia y amplitud pero de fase opuesta, ambos dispuestos en la nacelle. Las fuentes de alimentación eléctrica transmiten dichas señales a unos altavoces también situados en las palas y en las torres, de forma que se produce la cancelación del ruido generado por el rotor y su interacción con la torre.

Description

SISTEMA DE SUPRESIÓN Y ANULACIÓN DE RUIDO EN AEROGENERADORES
Objeto de Ia invención : La presente invención se refiere al campo de actividad de los aerogeneradores y específicamente a Ia mitigación de los efectos del ruido emitido por los mismos.
Antecedentes de Ia invención : Con el incremento en Ia utilización de emplazamientos destinados a Ia instalación de aerogeneradores se ha vuelto muy común tener éstos relativamente cerca de áreas habitadas.
En este momento, el estado actual de Ia tecnología obliga a recurrir a Ia limitación de Ia velocidad a Ia que las diferentes secciones de Ia pala atraviesan el aire, limitando o bien el diámetro del rotor o bien Ia velocidad de rotación del aerogenerador. Esto tiene como resultado Ia limitación de Ia potencia del aerogenerador.
El principal objetivo de Ia invención a continuación expuesta es Ia eliminación parcial o total del ruido producido por el aerogenerador en su punto de origen, esto es, sus propias palas. A tal fin, se proporcionan medios para emitir sonido que bien parcial o totalmente anule los componentes de Ia frecuencia principal del sonido emitido por el aerogenerador en un campo de acción grande. También es un objetivo de esta invención mitigar el ruido del aerogenerador en determinados puntos de recepción en el campo de acción. Cuando dos fuentes de sonido están emitiendo a Ia misma amplitud y frecuencia pero con fases opuestas, los patrones de interferencia generados resultarán en una amplificación en algunos puntos y en una anulación en algunos otros. Si las dos fuentes de sonido están situadas muy próximas entre sí, y Ia amplitud de onda del sonido que emiten es grande comparada a Ia distancia que separa ambas fuentes en el espacio, entonces esta situación conducirá a una supresión del sonido en casi todo el campo de acción. Si una de las fuentes es el generador de ruido, como por ejemplo una sección de Ia pala de un aerogenerador, y Ia otra es el altavoz anti-ruido -altavoz de anulación de sonido-, entonces el ruido generado por esa sección de Ia pala será anulado en esa frecuencia en casi todo el campo de acción, si las condiciones arriba mencionadas se cumplen.
Análogamente, las ondas de presión producidas por sonidos de baja frecuencia generadas en Ia torre por su interacción con las palas al pasar frente a ella serán anuladas prácticamente en todo el campo de acción. Esto es debido a que los sonidos de baja frecuencia tienen una longitud de onda muy grande y a Ia relativamente corta distancia entre Ia onda anuladora del altavoz y el punto de origen de Ia onda, que puede ser Ia torre o Ia pala.
Se estima que con Ia tecnología de altavoces actual, especialmente con los altavoces planos, este sistema de anulación de sonido podría ser usado para frecuencias del orden de varios miles de hercios. Frecuencias más altas requerirían micrófonos y altavoces más pequeños
Se estima así mismo que Ia energía consumida por todo el ruido emitido por un aerogenerador es insignificante comparada con Ia energía generada por éste y por Io tanto Ia electricidad consumida por el sistema de anulación de ruido, que es del mismo orden, debería tener un efecto despreciable en Ia electricidad útil generada por el aerogenerador.
Aerocustics Engineering Limited describe en su página web un proyecto dónde se utilizan técnicas de cancelación activa del ruido siendo las principales diferencias el hecho de que los micrófonos y altavoces no estén situados en los alabes del rotor del ventilador, sino que se posicionan en forma fija en sus alrededores, a diferencia de Ia presente memoria en que micrófonos y altavoces están montados en el aerogenerador con distribución específica y combinación específica entre grupos de micrófonos y altavoces. Como se explica más adelante esto es necesario por razones del efecto de cancelación de ruido en "punto de origen".
La patente FR 2707415 divulga un dispositivo de disminución de ruido aplicado en un helicóptero. El dispositivo comprende medios para Ia medida de las vibraciones acústicas y una fuente sonora en antifase constituida por varios altavoces. Aunque el documento considera Ia posibilidad de que los altavoces giren con el rotor del helicóptero no establece su posicionamiento en las palas, como en el caso de Ia presente memoria.
La patente US 5448645 divulga un dispositivo de cancelación aplicado a un ventilador. El dispositivo comprende un micrófono fijo que se posiciona próximo a Ia parte exterior de los alabes y un conjunto de altavoces que no gira con el rotor, ditribuidos simétricamente. Descripción de Ia invención
La presente invención implica, para el sistema de anulación de sonido, el uso de micrófonos u otros medios para detectar el ruido generado por los 5 diferentes componentes del aerogenerador y el uso de medios para analizar características de ese ruido tales como los componentes de Ia frecuencia, su amplitud y sus fases respecto de las señales de tiempo establecidas como marco de referencia. Adicionalmente, incluye uno o varios amplificadores de potencia que accionan a uno o varios altavoces potentes, preferentemente deo tipo plano. Dichos amplificadores de potencia están controlados por los medios de análisis que generan señales de sonido de Ia misma frecuencia y amplitud que los componentes de Ia frecuencia principal del ruido generado, determinados por Ia transformada de Fourier de dicha señal de ruido.
Teniendo de referencia una señal de tiempo tomada como el origen cero,5 se obtienen, analizan y almacenan periódicamente en un periodo de "T" segundos los datos del ruido, siendo este periodo tan corto como sea posible. Los medios de análisis del ruido del aerogenerador se configuran de tal modo que Ia señal acústica emitida por los altavoces en un periodo "Ti" son restados de Ia señal del ruido detectada por los micrófonos en el siguiente periodo "Ti +1 ". o Después de esta sustracción, se analiza Ia resultante diferencia entre Ia señal y Ia señal de sonido supresora con Ia misma amplitud y frecuencia y en oposición de fase respecto de los componentes de Ia frecuencia principal del sonido, determinados por Ia transformada de Fourier de dicha señal resultante, trasmitiéndolo al amplificador de potencia en el periodo "Ti +1 ". De este modo el 5 efecto del sonido emitido por dichos altavoces supresores de ruido se elimina del ruido detectado por los micrófonos, y Ia señal acústica que verdaderamente emite el aerogenerador puede ser analizada por los mencionados métodos de análisis. Esto puede ser llevado a cabo por los actuales Analizadores de Fourier Rápidos a muy altas velocidades de toma de datos, que resultan en periodos "T" o pequeños de tal modo que es virtualmente continuo el restar una señal acústica a partir de otra.
Del mismo modo que se genera el ruido aerodinámico, las diferentes secciones de Ia pala pueden a su vez generar ruido de diversas características dependiendo de Ia posición de dicha sección a Io largo de ella. Esta variación en 5 el ruido generado existe también para los diferentes puntos a Io largo de Ia - A -
cuerda de cada sección de pala. Se ha demostrado mediante trabajo de investigación que las principales áreas de generación de ruido en una pala son el borde de salida y Ia punta. Y por tanto el número de micrófonos y altavoces será mayor en estas zonas. Es un objeto de Ia presente invención que una serie de micrófonos planos sean montados en Ia parte externa de Ia carcasa de Ia pala, a Io largo de ésta, y que una serie de altavoces sean montados dentro de Ia pala orientados hacia fuera de tal modo que el sonido emitido sea transmitido a través de Ia carcasa de Ia pala. El espesor de dicho armazón puede ser reducido (comparado con el diseño típico) en los emplazamientos de los altavoces, utilizando entonces un aro de refuerzo alrededor de dicho emplazamiento para compensar Ia pérdida de resistencia en ese punto.
Es otro objeto de Ia invención que los micrófonos montados dentro de Ia pala estén orientados hacia fuera para que Ia ondas acústicas sean recibidas a través del espesor de Ia carcasa, o a través de una sección de espesor reducido, con un emplazamiento de similar construcción al descrito arriba para los altavoces.
Para fijarse, los altavoces y micrófonos pueden estar pegados, sujetos mediante dispositivos de interbloqueo, amarrados o encajados en el material de Ia carcasa, que en caso de tratarse de Fibra de Plástico Reforzada FRP, podrían ser recubiertos completamente.
Los altavoces y micrófonos pueden estar dispuestos en grupos de uno a uno o, por ejemplo, un micrófono puede estar unido a varios altavoces, o un altavoz a varios micrófonos. El número de grupos de micrófonos-altavoces por unidad de superficie de Ia pala sigue una distribución que viene determinada por
Ia variación de ruido emitido por las diferentes secciones de pala y por el grado de supresión de ruido deseado. Adicionalmente un grupo de grandes altavoces estacionarios emplazados en el exterior, alrededor de Ia torre, se accionn mediante una fuente de alimentación para generar una onda de presión de Ia misma frecuencia y amplitud y en oposición de fase respecto de los sonidos de baja frecuencia generados al pasar las palas frente a Ia torre. Estos altavoces pueden ser encendidos y apagados selectivamente alrededor de Ia torre para emitir dicha onda de presión en Ia dirección deseada.
En aquellos casos en los que Ia calidad de anulación de sonido necesite estar monitorizada en un punto de recepción en particular dentro del campo de acción, se pueden colocar uno o varios micrófonos en dichos puntos. También se pueden facilitar medios independientes para el análisis de Ia señal de ruido captada por dichos micrófonos, y también medios independientes de comunicación con los amplificadores de potencia. Esto permitiría un mejor ajuste en el mencionado punto de recepción de Ia frecuencia, amplitud y fase de los sonidos anuladores del ruido emitidos por los altavoces del aerogenerador para una optimización de Ia supresión del ruido en ese punto.
Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una perspectiva general de un aerogenerador mostrando los principales componentes de Ia presente invención.
La figura 2 es una vista parcial en perspectiva del ensamblaje del rotor, nacelle y torre mostrando un emplazamiento alternativo de los componentes del mencionado sistema anulador de ruido. La figura 3 es una vista parcial en perspectiva mostrando los componentes de dicho sistema de anulación de ruido en Ia que Ia transmisión de las señales del ruido detectado y las señales del sonido anulador del ruido son llevadas a cabo mediante comunicación inalámbrica.
La figura 4 es una vista parcial del corte transversal de una pala mostrando un método de montaje de los altavoces y micrófonos.
La figura 5 es otra vista parcial del corte transversal de una pala mostrando otro método de montaje de los altavoces y micrófonos.
La figura 6 es una ilustración que muestra un micrófono en un emplazamiento remoto y los medios de comunicación con los elementos de control del sistema supresor de ruido situados en el aerogenerador.
Descripción detallada de Ia invención
Haciendo referencia a Ia figura 1 , se representa una instalación eólica mostrando los principales componentes de Ia presente invención. Unas series de altavoces 19 son distribuidos en filas a Io largo de ambas caras de Ia superficie de Ia pala así como en los bordes de Ia misma. También se muestran los correspondientes micrófonos 13, cada uno junto a un altavoz o un grupo de ellos. Dicho altavoz está conectado a un amplificador de potencia 16 a través de un haz de cables 2345 y cada micrófono está conectado a un módulo de análisis 1 y a una fuente de alimentación a través de un haz de cables 2339. Ambos módulos (16, 1 ) están emplazados preferiblemente en Ia nacelle o en Ia base de Ia torre.
En una primera caracterización de dicha invención se consigue Ia conexión eléctrica de los mencionados haces de cables, los correspondientes módulos (16, 1 ) y una fuente de alimentación por medio de aros colectores 12 situados en Ia transmisión entre el rotor principal y el generador. Se podría colocar un convertidor analógico-digital 4 entre Ia regleta del haz de cables 2339 del mencionado micrófono y los aros colectores, siendo multiplexada Ia salida de Ia señal digital del convertidor 4. Se monta una serie de micrófonos 13 y altavoces 20 uniformemente distribuidos alrededor de Ia torre, en forma de anillo, y a Io largo de ella. Sus correspondientes haces de cables conectan dichos micrófonos y altavoces al módulo de análisis 1 y al amplificador de potencia 16 respectivamente.
Tal y como se muestra en Ia figura 2, en una segunda caracterización de esta invención, el módulo 1 y el módulo de amplificación de potencia 16 se emplazan en el ensamblaje del rotor principal, y preferentemente en el buje. La alimentación eléctrica de dichos módulos se lleva a cabo a través de los aros colectores 12, y también se implementa una unidad de almacenamiento de reserva 2. En una tercera caracterización de esta invención, representada en Ia figura 3, Ia comunicación inalámbrica sustituye a Ia comunicación vía cable entre los micrófonos 13 y las señales del módulo de análisis 1 , y entre el amplificador de potencia 16 del altavoz y el módulo de análisis 1 . La señal de ruido detectada por dichos micrófonos es transmitida a través del haz de cables 2339 al módulo transmisor-receptor 5. Dicha señal inalámbrica es transmitida por el módulo 5 emplazado remotamente hacia el módulo de análisis 1 . Se utiliza una conexión por cable entre el amplificador de potencia 16 del altavoz y el módulo 5. El amplificador 16 y el módulo transmisor 5 se ubican en Ia nacelle o en el buje. La conexión entre amplificador 16 y módulo 5 puede ser multiplexada o no. El módulo receptor-transmisor 18 puede estar ubicado en Ia nacelle, en Ia base de Ia torre o remotamente ubicado fuera del aerogenerador. Dicho módulo 18 está conectado por cable al módulo de análisis 1 , o a ambos 18 y 1 , y puede combinarse para formar un módulo que tendrá capacidad para generar señales acústicas que serán transmitidas al módulo amplificador de potencia 18 del altavoz mediante Ia mencionada conexión inalámbrica a través del transmisor 5. El amplificador de potencia del altavoz 18 está equipado con Ia capacidad de distribuir dichas señales inalámbricas de sonido al altavoz apropiado para anular el sonido recibido por el correspondiente micrófono al que está emparejado. En una ampliación de Ia mencionada tercera caracterización, cada micrófono 13 puede estar equipado con un módulo de transmisión individual. También, cada altavoz 19 puede estar equipado con un receptor individual y un módulo de alimentación. Los micrófonos y los altavoces pueden estar interconectados mediante comunicación inalámbrica a un módulo receptor- transmisor principal 18 y a un módulo de análisis 1 , ambos con ubicación remota. La alimentación de los micrófonos, amplificador de potencia de los altavoces y módulos de recepción o transmisión puede llevarse a cabo mediante aros colectores a Ia transmisión -mecánica- y los haces de cables en las palas, o bien puede llevarse a cabo por baterías emplazadas en el ensamblado del rotor, preferentemente en el buje. Esto no está mostrado en las figuras para simplificar las mismas.
La figura 4 es una vista de corte transversal de una pala que muestra el emplazamiento y métodos de fijación de los micrófonos 13A y 13B y altavoces 19 en Ia carcasa de Ia pala. La parte de arriba de Ia sección muestra un altavoz plano montado en Ia superficie con los bordes integrados en Ia forma aerodinámica de Ia pala. Para efectuar Ia integración se co-cura material adicional 6 como Ia resina termoestable. El micrófono puede estar fijado a Ia superficie de Ia pala mediante pegado o anclado o una combinación de ambos. La parte de debajo de Ia sección muestra otro método en el que se crea un nicho en Ia cara exterior de Ia carcasa de Ia pala para emplazar el micrófono
13B, con una profundidad "d" igual al grosor del micrófono. El cableado 23 de los micrófonos se introduce dentro de Ia pala a través unos agujeros 8 convenientemente situados en Ia carcasa de Ia pala.
La figura 5 muestra una vista del corte transversal de una pala mostrando otro método de montaje del altavoz 19 en el que está montado en una hendidura localizada del espesor de Ia carcasa de Ia pala. Se puede dejar una cámara de aire 27 entre el altavoz y Ia carcasa de Ia pala. El espesor de Ia carcasa de Ia pala se refuerza alrededor de dicho altavoz con un incremento del espesor 17 para que Ia resistencia resultante de Ia carcasa en ese área sea igual al de las secciones de Ia pala con espesor uniforme. Un medio alternativo de fijación para el micrófono 13 se muestra en Ia parte de debajo, incrustado en el material de Ia carcasa de Ia pala, en Ia que una cámara de aire 27 se deja con los cables de dicho micrófono 23 colocados a través del material de Ia carcasa. En caso de carcasas de Fibra Plástica Reforzada FPR dicho micrófono estará colocado en Ia carcasa y posteriormente se aplicarán las capas de fibra por encima.
En una cuarta caracterización de esta invención, representada en Ia figura 6, se muestra un aerogenerador como el descrito en Ia tercera caracterización, añadiéndole un micrófono remoto y medios de comunicación. El micrófono 13 esta ubicado en un determinado punto de recepción en el campo en el cual existe Ia particular necesidad de una meticulosa supresión de ruido o atenuación de éste. Se proporciona un medio de comunicación entre el micrófono y una cantidad determinada de aerogeneradores, y a al menos a uno de ellos con conexión por cable 23 o inalámbrica 2312. En esta caracterización, los medios de análisis cuentan con mejoras para alterar Ia amplitud, frecuencia y ángulo de fase de los componentes de Ia principal frecuencia de Ia mencionada señal acústica anuladora de ruido transmitida a los altavoces 13, de tal manera que Ia supresión de ruido en el punto de emisión determinado sea maximizada. Debe entenderse que esta descripción es meramente ilustrativa de las caracterizaciones preferidas de esta invención y que no se pretende limitar el tipo de componentes, el diseño del sistema, geometría, tamaño y proporciones.

Claims

Reivindicaciones
1 - Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores compuestos por una torre, encima de Ia cual se encuentra una nacelle y su correspondiente ensamblaje del rotor con palas, con el fin de que Ia conversión de Ia energía eólica en energía mecánica sea utilizable para impulsar una carga, como por ejemplo un generador eléctrico, y equipado con un sistema de anulación del ruido en su punto de origen, caracterizado porque comprende: uno o varios micrófonos dispuestos junto a Ia torre y las palas rotativas, cada uno de los cuales detecta el ruido producido por las diferentes secciones de dicho aerogenerador y cada uno genera su correspondiente señal de ruido; uno o varios altavoces dispuestos junto a Ia torre y las palas rotativas, cada uno de los cuales está emparejado con al menos uno de los mencionados micrófonos y muy próximos a él; uno o varios analizadores destinados al análisis de dichas señales de ruido detectadas por cada uno de los mencionados micrófonos en Io que se refiere a los componentes de sus principales frecuencias, sus amplitudes y el ángulo de fase respecto a una señal que sirva de marco de referencia temporal; uno o varios generadores de señales de sonidos supresores para generar las señales de sonido para Ia anulación del ruido en las cuales los componentes de Ia frecuencia principal están en oposición de fase a dicha frecuencia principal de las mencionadas señales de sonido detectadas por el grupo de micrófonos y de Ia misma frecuencia y amplitud; y medios para amplificar las mencionadas señales de sonido supresoras de ruido y medios de transmisión de dichas señales a cada uno de los correspondientes altavoces emparejados.
2- Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores tal como se expresa en Ia reivindicación 1 §, caracterizado porque los altavoces están montados en el interior de Ia carcasa de Ia pala y los mencionados micrófonos están montados bien internamente o en el exterior de Ia superficie de Ia carcasa de Ia pala, así como los altavoces y micrófonos de Ia torre están dispuestos en Ia superficie en forma longitudinal y formando anillos.
3- Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores tal como se expresa en las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de análisis del micrófono que detectan las señales de ruido y generan dichas señales de sonido supresor de ruido, están equipados con Ia capacidad de restar continuamente dichas señales de sonido supresor de ruido de las señales de ruido detectadas por el micrófono, siendo esta señal resultante transmitida a dichos medios de análisis.
4- Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores tal como se expresa en las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque Ia transmisión de dichas señales de ruido detectadas por el micrófono, y dichas señales de sonido supresor generadas por los mencionados medios de generación de señales de sonido supresor de ruido, son transmitidas inalámbricamente.
5- Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores tal como se expresa en las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios para el análisis de dichas señales de ruido detectadas por los micrófonos y por los medios de generación y amplificación de dicha señal de sonido supresor de ruido están ubicados fuera de Ia mencionada instalación eólica, siendo transmitida dicha señal de ruido y dicha señal de sonido supresor de ruido por medio de comunicación inalámbrica.
6- Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores tal como se expresa en las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque uno o varios micrófonos adicionales están situados en un emplazamiento remoto, alejado de Ia instalación eólica, en un punto de recepción determinado dentro del campo de acción, contando con medios para Ia transmisión, por cable o inalámbricamente, de Ia señal de ruido detectada por dichos micrófonos, a los medios de análisis de Ia instalación eólica;
7- Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores tal como se expresa en las reivindicaciones anteriores, caracterizado por tener medios mejorados para el análisis y control de tal modo que Ia señal de sonido supresor generada por sus elementos de control -situados en el aerogenerador- sean capaces de alterar Ia frecuencia, amplitud y fase de los componentes de Ia frecuencia principal de dicha señal de sonido supresor de ruido, con el propósito de maximizar el efecto anulador del ruido en ese punto receptor determinado.
8- Sistema de supresión y anulación de ruido en aerogeneradores tal como se expresa en las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los módulos de análisis y de amplificación dispuestos en el interior de Ia nacelle están alimentados por un sistema de aros colectores o bien una unidad de almacenamiento.
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