WO2023214097A1 - Sistema de alineacion y embocado para el descenso de palas sin el uso de grua - Google Patents

Sistema de alineacion y embocado para el descenso de palas sin el uso de grua Download PDF

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WO2023214097A1
WO2023214097A1 PCT/ES2022/070271 ES2022070271W WO2023214097A1 WO 2023214097 A1 WO2023214097 A1 WO 2023214097A1 ES 2022070271 W ES2022070271 W ES 2022070271W WO 2023214097 A1 WO2023214097 A1 WO 2023214097A1
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blade
alignment
cables
hub
pulley
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PCT/ES2022/070271
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eneko Sanz Pascual
Ion Arocena DE LA RÚA
Javier MONREAL LESMES
Luis Alberto Mayor Moreno
Ana FERNÁNDEZ GARCÍA
Juan José MARTÍ GASTALDO
Original Assignee
Nabrawind Technologies, S.L.
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Classifications

    • 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
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/10—Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
    • 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
    • F03D80/50—Maintenance or repair

Definitions

  • the proposed system adapts to the reduced space inside the hub of a wind turbine and manages to improve the time and cost of operation in the assembly, replacement or repair of the blades without the need for large cranes.
  • PCT/ES2021/070488 from the same applicant presents an alignment and pocketing system where at least one hoist lowers the first 200-400mm of the blade, making it rotate to align the CdG center of gravity displaced by the coning and tilt of the blade.
  • the problem of space and visibility at the bottom of the interior of the hub arises.
  • the hoists used in the alignment and pocketing system cannot be installed because there is no hole in the upper part of the bushing that has a line of sight with the holes through which the cables will pass, which are responsible for ensuring that the entire load reacts. hanging inside the hub.
  • anchoring of the hydraulic system is carried out through pins that are as tight as possible to the hole that houses them, at least one of which is adjustable.
  • the CdG center of gravity is controlled at all times to alleviate the effect of tilt and coning.
  • the CoG must be controlled and moved comfortably until it is aligned with the grip points, which is the place where the lifting/lowering system will be connected to the shovel.
  • the cylinders of the systems are at least two and preferably three: two front and one rear.
  • the alignment of the CoG is done with the two front systems since in this case, the third system will remain prestressed to ensure that no openings occur in the rear support area between blade and bearing.
  • Figure 1 shows the state of the art.
  • Figure 2 shows a section of the bottom of the bushing and the limiting plate.
  • Figure 3 shows the layout of the new alignment and pocketing systems.
  • Figure 4 presents a detail of the connection of the cable with the root of the blade.
  • Figure 5 shows the situation of the CoG and its alignment
  • Figure 6 shows the pocketing system and the lowering system.
  • Figure 7a presents the system with the hydraulic piston extended.
  • Figure 7b presents the system with the piston retracted and the blade unhooked.
  • Figure 8 shows a section of part of the new alignment and pocketing system.
  • the bushing (1) is sectioned and its internal structure is shown.
  • the alignment and forming pocket system is anchored by at least one hoist and preferably two.
  • each of the two hoists (4) of the alignment and pocketing system has a pair of cables (5) with a set of chains (6) and a connector (7).
  • the biggest requirement is that the cables (5) have to pass through the bearings and anchor in the hole (8) of the T-bolt/blade root insert (9). To achieve this, it is necessary to unfold the load with some pulleys (10), thus using two cables (5) per hoist (4).
  • Figure 2 shows how the connection between the hub and the blade incorporates a plate (11) that limits the line of sight with the holes (1 T) through which the cables (5) will pass.
  • the plate (11) has been removed to facilitate the view of the different elements of the new system that is anchored in the holes (11') existing on the inner face of the extension ring (11").
  • the bearings (12) are in contact with the root of the blade (9).
  • the new blade alignment and insertion system is made up of three main elements: a pulley (13) at the end, a hydraulic cylinder (14) and an axis change (15) that arranges the load of the blade. shovel at 90 e .
  • a pulley (13) at the end From each of the three systems shown in the figure, two cables (5) extend through the ring. extender (11) before screwing into the insert (8) of the blade root (9).
  • Each cable (5) has at its end a connection element (16) that is formed by two pieces threaded together.
  • a truncated-conical piece with a thread inside is the upper piece (17).
  • the lower piece (18) consists of a threaded cylindrical area with a threaded male protruding. The union is made using the threaded male existing in the cylindrical part (18) and a threaded hole existing inside the truncated-conical part (17), as shown in figure 4.
  • the points where the pairs of cables (5) are placed are approximately 120 e apart. They are practically aligned and as close as possible to the CoG. In some practical embodiments, the vertical projection of the CoG on the plane of the bearing is outside the circle that forms the root of the blade (9), as is the case presented in Figure 5.
  • the use of the different cables (5) and The load required for each one allows the blade angle to be modified and thus the vertical projection of the CoG until it is aligned with the grip point.
  • a fixed part (19) which may well be an extension ring or the bearing itself, and the mobile part corresponding to the root of the blade.
  • the auxiliary systems for the operators, such as the walkways (20), together with the alignment and pocketing system, are anchored in the fixed part (19). Once the CoG is aligned and there is enough space between the fixed part (19) and the root of the blade (9), the lifting/lowering system (21) is mounted.
  • Figures 7a and 7b show how the hydraulic cylinder (14) has a pulley (13) at the end and the cables (5) pass through this pulley (13) so that when the cylinder (14) is extended the cables (5) hold together the root of the blade (9) and when the cylinder (14) contracts the cables (5) extend and the root of the blade (9) is detached from the bushing or its corresponding extension ring (11). ).
  • the anchoring of the alignment and pocketing system is carried out through a fixed pin at one end (not shown in the drawing) and an adjustable pin (22) at the end. opposite. Once the fixed pin is inserted, the adjustable pin (22) is arranged, which rests on a plate (23) that can move seeking the mouth of the bearing hole or the extension ring (11).

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Abstract

Sistema para el descenso de palas sin el uso de grúa que solventa el problema de la alineación y embocado debido al tilt y al coning de la pala durante los 200 – 400 mm iniciales/ finales y el problema del espacio en el interior del buje, caracterizado por trasladar 90º la carga vertical de la pala, convirtiendo la carga en horizontal actuada por al menos dos elementos hidráulicos (14) y alineando en la vertical el CdG de la pala con el centro del rodamiento mediante los cables (5) y las poleas (13 y 21). Cada uno de los sistemas está dispuesto en el interior del buje (1), en su parte inferior y anclado a la parte fija (19). Comprende tres partes principales: una polea (13), un elemento hidráulico (14) y un cambio de eje (15) anclado con pines: siendo uno de ellos fijo y el otro regulable (22). El cable (5) que bordea la polea (13) del extremo tiene unos conectores (7) antes de su paso por las poleas interiores (24), que distribuyen la carga equitativamente entre ambos cables (5).

Description

SISTEMA DE ALINEACION Y EMBOCADO PARA EL DESCENSO DE PALAS SIN EL USO DE GRUA
DESCRIPCIÓN
Campo de la invención
El sistema propuesto se adapta al reducido espacio existente en el interior del buje de un aerogenerador y logra mejorar el tiempo y el coste de operación en el montaje, sustitución o reparación de las palas sin la necesidad de grandes grúas.
Antecedentes
La PCT/ES2021/070488 del mismo solicitante presenta un sistema de alineación y embocado donde al menos un polipasto desciende los primeros 200-400mm de la pala haciéndola rotar para alinear el centro de gravedad CdG desplazado por el coning y el tilt de la pala. Con determinados modelos de aerogeneradores surge el problema del espacio y la visual en la parte inferior del interior del buje. Los polipastos utilizados en el sistema de alineación y embocado no pueden instalarse porque no hay ningún agujero en la parte superior del buje que tenga línea visual con los agujeros por donde atravesarán los cables, que son los encargados de lograr que la totalidad de la carga reaccione colgada en el interior del buje.
Otros modelos de aerogenerador tienen elevados ángulos de coning y tilt, lo que origina que la proyección vertical del CdG de la pala en la cota del rodamiento se encuentre desplazada, llegando a estar fuera de la propia circunferencia del rodamiento. El nuevo sistema permite rotar la pala más fácilmente y alinear verticalmente el CdG de la pala con el centro de la circunferencia del rodamiento.
Los requisitos para operar el sistema de descenso de palas sin el uso de grúa presentados en la patente son que todos los elementos de izado utilizados estén fijados en el interior del buje y no por el exterior del aerogenerador (fuera del buje o en la nacelle) o en el suelo junto a la cimentación de la torre. La solución presentada, que resuelve el problema del espacio reducido existente y del desplazamiento del CdG, también se acopla entre el buje y la pala cumpliendo los requisitos previos mencionados.
Descripción
Es un objeto de la invención disponer de un sistema de hidráulicos que se apoyan directamente en la pista interior del rodamiento que alberga la pala que se va a descender o en los posibles elementos utilizados para la extensión de pala que pueden disponerse entre el rodamiento y la propia pala. Para el acoplamiento de este nuevo sistema de alineación y embocado se minimiza al máximo el hueco necesario entre el buje y el comienzo de la pala.
Es otro objeto de la invención disponer los cilindros del sistema hidráulico en horizontal porque permite tener mayor capacidad de carrera. Una posición vertical de los citados cilindros no minimizaría el espacio necesario en la parte inferior del buje.
Es otro objeto de la invención que el anclaje del sistema hidráulico se realice a través de pines lo más ajustados posibles al agujero que los alberga, de los cuales al menos uno es regulable.
Con el nuevo sistema el centro de gravedad CdG está controlado en todo momento para paliar el efecto del tilt y del coning. Hay que controlar el CdG y trasladarlo cómodamente hasta alinearlo con los puntos de cogida, que es el lugar donde el sistema de izado/descenso se conectará a la pala.
Y por último es otro objeto de la invención que los cilindros de los sistemas sean al menos dos y preferentemente tres: dos delanteros y uno trasero. La alineación del CdG se hace con los dos sistemas delanteros ya que en este caso, el tercer sistema permanecerá pretensado para asegurar que no se produzcan aperturas por la zona de apoyo trasera entre pala y rodamiento.
De todo lo descrito se deducen las siguientes ventajas: Los movimientos de alineación que anteriormente se realizaban de forma manual interviniendo en las cadenas para subir o bajar la pala y conseguir alinear el CdG con los puntos de cogida ahora se hacen actuando un sistema hidráulico que permite, mediante una redirección de la carga de 90e mantener la misma capacidad de carrera en un espacio mucho más reducido.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. La figura 1 muestra el estado de la técnica.
La figura 2 muestra una sección de la parte inferior del buje y el plato limitante.
La figura 3 muestra la disposición de los nuevos sistemas de alineación y embocado. La figura 4 presenta un detalle de la unión del cable con la raíz de la pala. La figura 5 muestra la situación del CdG y su alineación
La figura 6 muestra el sistema de embocado y el sistema de descenso.
La figura 7a presenta el sistema con el pistón hidráulico extendido.
La figura 7b presenta el sistema con el pistón recogido y la pala descolgada.
La figura 8 muestra una sección de una parte del nuevo sistema de alineación y embocado.
Descripción detallada
Tal y como se muestra en la figura 1 perteneciente al estado de la técnica descrito en la patente PCT/ES2021/070488, el buje (1) está seccionado y se muestra su estructura interna. En la parte superior del chasis (2), en la pista fija de la unión con las palas superiores y utilizando una viga auxiliar (3) se ancla el sistema de alineación y embocado formador por al menos un polipasto y preferentemente dos. Así, cada uno de los dos polipastos (4) del sistema de alineación y embocado dispone de un par de cables (5) con un juego de cadenas (6) y un conector (7). El mayor requerimiento es que los cables (5) tienen que atravesar los rodamientos y anclarse en el agujero (8) del perno del T-bolt/Inserto de la raíz de la pala (9). Para lograrlo es necesario desdoblar la carga con unas poleas (10), usando así dos cables (5) por polipasto (4).
Cuando la fijación y utilización de polipastos (4) en el interior del buje (1 ) es inviable, se utiliza el nuevo sistema de alineación y embocado objeto de la patente.
En la figura 2 se muestra como la unión entre el buje y la pala incorpora un plato (11 ) que limitan la línea visual con los agujeros (1 T) por donde atravesarán los cables (5). En esta realización práctica detallada, la raíz de la pala (9) con sus agujeros (8) de perno periféricos que se unen por uno de sus extremos a un anillo extensor (11 ”) que dispone de un plato superior (11 ) y tal y como se muestra en la siguiente figura, por el extremo contrario se une al rodamiento (12) de la pala.
Como se muestra en la figura 3, el plato (11 ) se ha retirado para facilitar la vista de los distintos elementos del nuevo sistema que está anclado en los agujeros (11 ’) existentes en la cara interna del anillo extensor (11 ”). En otras realizaciones prácticas no existe el anillo extensor (11”) y los rodamientos (12) están en contacto con la raíz de la pala (9).
Por su parte, el nuevo sistema de alineación y embocado de la pala se compone de tres elementos principales: una polea (13) en el extremo, un cilindro hidráulico (14) y un cambio de eje (15) que dispone la carga de la pala a 90e. De cada uno de los tres sistemas mostrados en la figura se extienden dos cables (5) que atraviesan el anillo extensor (11 ) antes de atornillarse en el inserto (8) de la raíz de pala (9). Cada cable (5) tiene en su extremo un elemento de conexión (16) que está formado por dos piezas roscadas entre sí. Una pieza tronco-cónica con rosca en su interior es la pieza superior (17). Y la pieza inferior (18) consta de una zona cilindrica roscada con un macho roscado sobresaliendo. La unión se realiza mediante el macho roscado existente en la parte cilindrica (18) y un agujero con rosca existente en el interior de la parte tronco- cónica (17), tal y como se muestra en la figura 4.
Los puntos donde se colocan los pares de cables (5) se encuentran aproximadamente a 120e cada uno. Están prácticamente alineados y lo más cerca posible con el CdG. En algunas realizaciones prácticas la proyección vertical del CdG sobre el plano del rodamiento se encuentra fuera del círculo que forma la raíz de la pala (9), como es el caso presentado en la figura 5. El uso de los distintos cables (5) y la carga que se le requiera a cada cual, permite modificar el ángulo de pala y con ello la proyección vertical del CdG hasta alinearlo con el punto de cogida.
El cambio de eje (15) del sistema es necesario ya que anteriormente toda la carrera de ascenso/descenso durante la alineación de la pala se realizaba en dirección vertical, implicando una necesidad de altura libre del doble de la carrera necesaria. Ahora al cambiar la dirección del cable (5) 90e para redirigir la carrera de ascenso/descenso durante su alineación y embocado se libera esa restricción ya que el sistema actúa en dirección horizontal hacia el interior de la pala, zona que siempre está libre de obstáculos.
Tal y como se muestra en la figura 6, en la unión de la pala al buje se distinguen dos partes: una fija (19), que bien puede ser un anillo extensor o el propio rodamiento, y la parte móvil correspondiente a la raíz de la pala (9). Los sistemas auxiliares para los operarios, como por ejemplo las pasarelas (20), junto con el sistema de alineación y embocado se anclan en la parte fija (19). Una vez que el CdG se encuentra alineado y existe suficiente hueco entre la parte fija (19) y la raíz de la pala (9) se monta el sistema de izado/descenso (21)
En las figuras 7a y 7b se muestra como el cilindro hidráulico (14) tiene una polea (13) en el extremo y los cables (5) pasan por esta polea (13) de forma que cuando el cilindro (14) está extendido los cables (5) mantienen unida la raíz de la pala (9) y cuando el cilindro (14) se contrae los cables (5) se extienden y la raíz de la pala (9) se descuelga del buje o de su correspondiente anillo extensor (11 ).
El anclaje del sistema de alineación y embocado se lleva a cabo a través de un pin fijo en un extremo (no mostrado en el dibujo) y un pin regulable (22) en el extremo opuesto. Una vez insertado el pin fijo, se dispone el pin regulable (22) que descansa sobre una pletina (23) que puede desplazarse buscando la embocadura del agujero del rodamiento o del anillo extensor (11).
Realizando una sección AA sobre el cambio de eje (15) mostrado en la figura 7, se obtiene la figura 8 donde se muestra en detalle el interior. Dicho cambio de eje (15) está formado por sendas poleas internas (24) que orientan el cable (5) y la polea (13) asegura que ambos cables (5) soporten la misma carga. Fuera de lo que constituye la pieza de cambio de eje (15) se encuentra el cilindro (14) en uno de sus extremos y los pines de anclaje, uno de ellos sobre una pletina deslizable (23). Todas las piezas del sistema son metálicas y se encuentran ancladas en la parte fija (19).

Claims

REIVINDICACIONES
1 - Sistema de alineación y embocado para el descenso de palas sin el uso de grúa, de los que utilizan polipastos (4), poleas (10) y cables (5), soportándose todo ello anclado en vigas rígidas (3) dentro del buje (1), caracterizado por:
- trasladar 90e la carga vertical de la pala durante su alineación y embocado con carreras de 200-400mm en el descenso/ascenso de la pala,
- convertir la carga en horizontal actuádose con al menos dos elementos hidráulicos (14),
- alinear en la vertical el CdG de la pala con el centro del rodamiento mediante cables (5) y poleas (13 y 21 ),
- estar todos los sistemas dispuestos en la parte inferior del buje (1), anclados en la parte fija (19) entre el buje y la pala y
- comprender cada uno de ellos tres partes principales: una polea (13), un elemento hidráulico (14) y un cambio de eje (15) donde:
- el elemento hidráulico (14) está dispuesto entre una polea (13) por extremo y un cambio del eje (15) dispuesto a 90e por el otro extremo,
- el cambio de eje (15) está anclado con pines, siendo uno de ellos fijo y el otro regulable (22),
- el cable (5) que bordea la polea (13) del extremo tiene unos conectores (7) antes de su paso por las poleas interiores (21 ), para posteriormente atravesar la parte fija (19) de la unión de la pala y atornillarse en los agujeros (8) de la raíz de la pala (9) a través de un elemento de conexión (16).
2- Sistema de alineación y embocado según la reivindicación primera, caracterizado porque el cambio de eje (15) está formado por sendas poleas interiores (21) que distribuyen el cable (5) y por la polea (13) que asegura que ambos cables (5) soporten la misma carga.
3- Sistema de alineación y embocado según la reivindicación anterior, caracterizado porque el pin regulable (22) que descansa sobre una pletina (20), puede desplazarse buscando la embocadura del agujero (8) de la raíz de pala (9) y porque los pines son grandes para anclarse en los agujeros de la parte fija (19)..
4- Sistema de alineación y embocado según la reivindicación primera, caracterizado porque el elemento de conexión (16) está formado por dos piezas roscadas entre sí: una pieza superior tronco-cónica con rosca en su interior y una pieza inferior (18) con una zona cilindrica roscada que tiene un macho roscado sobresaliendo.
5- Sistema de alineación y embocado según la reivindicación primera, caracterizado porque una vez que el CdG se encuentra alineado y existe suficiente hueco entre la parte fija (19) y la raíz de la pala (9), se monta un sistema de izado/descenso (21) que se fija en la raíz de la pala (9).
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