ES2246343T3 - Instalacion de energia eolica. - Google Patents
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Abstract
Instalación de energía eólica con un rotor con como mínimo un álabe de rotor que presenta un eje longitudinal y un dispositivo de ajuste para ajustar el ángulo de inclinación del álabe del rotor, de modo que la zona interior del álabe del rotor forma una raíz (10) de álabes del rotor, que puede girar alrededor del eje longitudinal del álabe del rotor para ajustar el ángulo de inclinación, y de modo que el dispositivo de ajuste presenta al menos dos accionamientos, caracterizada porque los accionamientos (12) están dispuestos de tal manera que mediante éstos puede iniciarse en el álabe del rotor en cada caso un par de torsión alrededor del eje longitudinal del álabe del rotor en diferentes puntos de la raíz (10) de los álabes del rotor.
Description
Instalación de energía eólica.
La presente invención se refiere a una
instalación de energía eólica con un rotor con al menos un álabe de
rotor y un dispositivo de ajuste para el álabe del rotor.
Este tipo de instalaciones de energía eólica se
conocen desde hace tiempo en el estado de la técnica y también se
describen en la documentación especializada. Tal es, por ejemplo, el
caso en Enrich Hau en "Windkraftanlagen",
Springer-Verlag, 2ª ed, 1996, pp. 231 y
siguientes.
A partir del documento
US-A-5.584.655 se conoce una
instalación de energía eólica con las características del preámbulo
de la reivindicación 1. A partir del documento DE 197 20 025 se
conoce una instalación de energía eólica con un álabe de rotor que
presenta un accionamiento de ajuste. A partir del documento DE 297
22 109 se conoce una instalación de energía eólica en la que están
previstos dos accionamientos por motor eléctrico para ajustar la
inclinación de un álabe de rotor, de modo que dichos accionamientos
siempre actúan en el mismo punto del álabe del rotor. A partir del
documento EP 1 128 064 se conoce una instalación de energía eólica
en la que el accionamiento de ajuste de los álabes es alimentado por
un generador adicional. A partir del documento DE 200 17 994, así
como por el documento DE 297 22 109 se sabe que están previstos dos
accionamientos para ajustar la inclinación de un álabe del rotor,
éstos actúan para su ajuste desde el mismo eje sobre el álabe del
rotor.
Este dispositivo de ajuste debe estar diseñado de
tal manera que el álabe del rotor o los álabes del rotor, en caso de
un ajuste central de los álabes del rotor, pueden ajustarse en un
intervalo de tiempo aceptable en una posición que puede determinarse
previamente. Para ello, en el estado de la técnica a menudo se prevé
un motor que tiene que presentar una potencia mínima predeterminada
por los álabes del rotor y sus cargas.
Independientemente de las consideraciones para el
empleo y el diseño de engranajes, puede pronosticarse fácilmente el
hecho de que, al aumentar el tamaño de la instalación, también se
hacen mayores los álabes del rotor y, por tanto, también el motor
empleado para ajustar los álabes del rotor debe facilitar una
potencia mayor. Esta mayor potencia conduce inevitablemente a
mayores dimensiones del motor.
Por tanto, el objetivo de la presente invención
es perfeccionar una instalación de energía eólica del tipo
mencionado al principio de tal modo que se eviten las desventajas
mencionadas en el estado de la técnica.
El objetivo se soluciona según la invención
gracias a una instalación de energía eólica con la característica
según la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se
describen perfeccionamientos ventajosos.
Según la invención, se propone que el dispositivo
de ajuste para ajustar los álabes del rotor presente al menos dos
accionamientos que conducen su potencia para ajustar el álabe del
rotor en diferentes puntos de la raíz del álabe del rotor. Con ello
puede introducirse la potencia necesaria para ajustar el álabe o
álabes del rotor al mismo tiempo en varios puntos de la raíz del
rotor. Por tanto, de forma correspondiente al número de
accionamientos, cada uno de los accionamientos solicita los
componentes subsiguientes únicamente con una fracción
correspondiente de la potencia total necesaria. Esto permite a su
vez un diseño más pequeño de estos componentes.
Además, según la invención es posible utilizar
accionamientos disponibles que ahora ya se facilitan en grandes
números de piezas y que también están ya comprobados en relación con
su funcionamiento permanente. Además, ya se conocen y han sido
comprobados los dispositivos y procedimientos para su manejo.
En una forma de realización especialmente
preferida de la invención, los accionamientos son motores
eléctricos, concretamente, de forma preferida, motores de corriente
continua. En caso de un fallo, estos motores eléctricos pueden
conectarse con una alimentación de corriente de emergencias
existente, por ejemplo, en forma de una batería.
También es posible utilizar para los motores
eléctricos motores trifásicos asincrónicos. Para generar un momento
de frenado se solicitan entonces estos motores, tras la desconexión
de la corriente trifásica que fluye durante el proceso de ajuste del
álabe del rotor, con una corriente continua, de manera que en los
motores asincrónicos se genera un campo magnético vertical. Con ello
pueden frenarse los motores que todavía siguen girando y en los
motores parados se mantiene un momento de frenado.
En relación con el modo de funcionamiento
adicional de la regulación de la inclinación, se remite aquí a la
solicitud de patente alemana 197 31 918.1. En lo que se refiere a
las realizaciones de la presente invención, el experto puede
servirse también de la solución allí descrita. En la medida en que
sea necesario, el contenido de la solicitud anteriormente mencionada
también es contenido de la presente solicitud.
En las reivindicaciones dependientes se describen
otras formas de realización ventajosas de la invención.
A continuación se describe una forma de
realización de la invención basándose en las figuras adjuntas. A
este respecto, muestran:
la figura 1, una representación simplificada de
una raíz de un álabe de rotor con varios accionamientos, y
la figura 2, una representación simplificada de
un elemento de control según la invención,
la figura 3, una representación simplificada de
un elemento de control según la invención mediante un motor de
corriente continua.
En la figura 1 se muestra de forma intensamente
simplificada una raíz 10 de los álabes de un rotor en cuyo contorno
están dispuestos tres accionamientos 12 de ajuste. La raíz 10 de los
álabes del rotor presenta en sí misma un dentado 14 exterior en su
contorno exterior que se muestra mediante una línea discontinua.
Los accionamientos 12 de ajuste están dispuestos
con una separación uniforme en el contorno de la raíz 10 de los
álabes del rotor. Los accionamientos de ajuste se enganchan mediante
un dentado, preferiblemente, en una unión esférica giratoria que
está configurada como cojinete giratorio para el álabe del rotor y
ajustan el álabe del rotor. En teoría, sería concebible básicamente
que los accionamientos de ajuste también se engancharan directamente
en el álabe del rotor, sin embargo, en ciertas circunstancias esto
es desfavorable dado que la raíz de los álabes del rotor, al igual
que el resto del álabe del rotor, está hecha de plástico reforzado
con fibra de vidrio (GFK) o un material similar y un enganche de los
accionamientos de ajuste directamente en el álabe del motor podría
conducir a la rotura del álabe del rotor. Mediante un funcionamiento
simultáneo de los tres accionamientos 12, cada uno de los
accionamientos 12 sólo tendría que aplicar un tercio de la potencia
total necesaria que se requiere para ajustar el álabe 10 del
rotor.
Además, debido a que cada uno de los
accionamientos de ajuste sólo debe aplicar una parte, en el ejemplo
concreto, sólo un tercio, de la potencia total necesaria, también
pueden hacerse sus dimensiones más pequeñas que en el caso del
empleo de un único accionamiento 12 de ajuste.
En caso de un daño en uno de los accionamientos
12 de ajuste, con unas dimensiones adecuadas éste puede manipularse
siempre de forma manual y, por ejemplo, cambiarse empleando un
aparejo dentro de la torre de la instalación de energía eólica.
En la figura 2 se muestra un dispositivo de
control. Este dispositivo de control presenta una unidad 20 central
de control y varios componentes 22 que pueden estar configurados
como sensores de valores de medición y/o transmisores de valores
teóricos y/o medios de entrada. Por medio de estos componentes 22 se
facilita información a la unidad 20 de control, a partir de la cual
ésta puede deducir datos de control necesarios para el control de
los accionamientos 12 de ajuste.
Estos datos de control pueden ejercer influencia,
por ejemplo, en un dispositivo 24 de conexión que solicita los
accionamientos 12 de ajuste, configurados como motores trifásicos
asincrónicos, o bien con una corriente trifásica para ajustar el
álabe 10 del rotor, o bien con una corriente continua para generar
un momento de frenado en los accionamientos 12 de ajuste.
Con ello, los accionamientos de ajuste pueden
ejercer una acción de frenado en caso de un cambio espontáneo de la
carga en los álabes del rotor, por ejemplo, en caso de viento
racheado que modifica su dirección a saltos y en cortos intervalos
de tiempo de tal manera que no es posible ajustar de forma útil el
álabe del rotor.
Los tres accionamientos 12 de ajuste están
diseñados de tal manera que también puede mantenerse la otra función
de ajuste de los álabes del rotor cuando falla uno de los tres
accionamientos de ajuste. Por tanto, no tiene que interrumpirse toda
la instalación de energía eólica si se estropeara, por cualquier
motivo posible, un accionamiento de ajuste dado que la regulación de
la inclinación necesaria en cada caso aún puede mantenerse mediante
los dos accionamientos de ajuste que quedan.
Si falla uno de los accionamientos de ajuste, las
cargas que se disponen entonces sobre los dos accionamientos de
ajuste restantes son mayores que antes, no obstante, cada uno de los
accionamientos de ajuste está diseñado de modo que también puede
funcionar durante un largo intervalo de tiempo en sobrecarga. Por
tanto, en este sentido cada uno de los accionamientos de ajuste
individuales se dimensiona un poco en exceso para que, en el caso de
que uno de los accionamientos de ajuste fallara, todavía pudiera
funcionar en sobrecarga durante un cierto tiempo, como mínimo para
iniciar una parada segura de la instalación de energía eólica o
llevar los álabes del rotor a la posición desplegada.
La figura 3 muestra a modo de ejemplo uno de los
accionamientos 12 que está conectado con la tensión operativa normal
mediante un contactor 24. En este caso, el contactor 24 está en la
posición de trabajo.
Si se produjera ahora una interrupción de la
corriente, también, caería también el contactor 24 y los contactos
del contactor se conmutarían y en su posición de reposo se conecta
el accionamiento 12 de ajuste con la batería 26, de manera que en un
caso de este tipo es posible un ajuste del álabe del rotor en la
posición desplegada y, con ello, una detención de la instalación de
forma segura. En este caso se tiene en cuenta una descarga profunda
de la batería (desfavorable) y ha de preferirse un estado
indeterminado de la instalación a un ajuste poco claro de la
inclinación de los álabes del rotor.
Claims (12)
1. Instalación de energía eólica con un rotor con
como mínimo un álabe de rotor que presenta un eje longitudinal y un
dispositivo de ajuste para ajustar el ángulo de inclinación del
álabe del rotor, de modo que la zona interior del álabe del rotor
forma una raíz (10) de álabes del rotor, que puede girar alrededor
del eje longitudinal del álabe del rotor para ajustar el ángulo de
inclinación, y de modo que el dispositivo de ajuste presenta al
menos dos accionamientos, caracterizada porque los
accionamientos (12) están dispuestos de tal manera que mediante
éstos puede iniciarse en el álabe del rotor en cada caso un par de
torsión alrededor del eje longitudinal del álabe del rotor en
diferentes puntos de la raíz (10) de los álabes del rotor.
2. Instalación de energía eólica según la
reivindicación 1, caracterizada porque al menos uno de los
accionamientos (12) es un motor eléctrico.
3. Instalación de energía eólica según la
reivindicación 2, caracterizada porque el motor eléctrico es
un motor eléctrico de corriente continua.
4. Instalación de energía eólica según la
reivindicación 2, caracterizada porque el motor eléctrico es
un motor trifásico asincrónico y porque el motor trifásico
asincrónico es solicitado temporalmente con corriente continua.
5. Instalación de energía eólica según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los
accionamientos (12) del dispositivo de ajuste están acoplados entre
sí.
6. Instalación de energía eólica según una de las
reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque los motores
trifásicos asincrónicos están acoplados entre sí eléctricamente
mediante un transformador.
7. Instalación de energía eólica según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por medios (22)
de medición para determinar la solicitación momentánea de al menos
una pieza de la instalación de energía eólica, y por medios (20) de
control que determinan la posición deseada de al menos un álabe del
rotor para una solicitación momentánea y la ajustan de forma
correspondiente mediante el dispositivo de ajuste.
8. Instalación de energía eólica según una de las
reivindicaciones precedentes, con al menos dos álabes de rotor,
caracterizada porque al menos un álabe del rotor puede
ajustarse de forma asíncrona a otro u otros.
9. Instalación de energía eólica según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque como
mínimo una sección parcial de al menos un álabe del rotor puede
ajustarse de manera asíncrona en relación con como mínimo otra
sección parcial regulable del mismo álabe del rotor o en relación
con el otro o los otros álabes del rotor o su sección parcial.
10. Instalación de energía eólica según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
posición del o de los álabes del rotor deseada para una determinada
solicitación momentánea puede predeterminarse mediante medios de
entrada conectados con los medios (20) de control.
11. Instalación de energía eólica según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
dispositivo de ajuste para ajustar el álabe del rotor presenta un
motor (12) de ajuste y un engranaje de ajuste accionado por éste, de
modo que los medios (20) de control obtienen un valor real a partir
de la posición momentánea del álabe del rotor y ajustan el álabe del
rotor por medio del dispositivo de ajuste.
12. Instalación de energía eólica según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los
medios (12) de control llevan a cabo el ajuste del álabe del rotor
sin retardo con el registro de los valores de medición.
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