ES2576060T3 - Procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador - Google Patents

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ES2576060T3 ES11702787.0T ES11702787T ES2576060T3 ES 2576060 T3 ES2576060 T3 ES 2576060T3 ES 11702787 T ES11702787 T ES 11702787T ES 2576060 T3 ES2576060 T3 ES 2576060T3
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Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador (10) con un rotor (12) y al menos una pala de rotor (14) regulable en lo que se refiere a su ángulo de paso, caracterizado por que la pala de rotor (14) se acelera alrededor de su eje longitudinal (15) por medio de al menos cinco procesos de regulación repetidos, excitándose una vibración de flexión de la pala de rotor con una amplitud de vibración y una frecuencia de vibración, sucediéndose los procesos de regulación en el tiempo de manera que un espacio de tiempo entre dos procesos de regulación consecutivos en la misma dirección corresponda a un múltiplo de la frecuencia propia de vibración inversa de la pala de rotor o sea en menos del 10 % más largo o más corto.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador
La presente invencion se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador con un rotor y con al menos una pala de rotor cuyo angulo de paso puede ser regulado. La invencion se refiere ademas a un aerogenerador con un rotor y con al menos una pala de rotor, cuyo angulo de paso puede ser regulado, y con un sistema de control de funcionamiento. La invencion tambien se refiere al empleo de un procedimiento segun la invencion en un aerogenerador segun la invencion.
Ademas de los metodos termicos y qmmicos se pueden emplear metodos mecanicos para la descongelacion de las palas de rotor de aerogeneradores grandes.
Por la memoria de patente US 6,890,152 B1 se conoce un procedimiento para la descongelacion de una pala de rotor de un aerogenerador, provocando los elementos generadores de vibraciones, especialmente altavoces o bocinas, vibraciones en la superficie de la pala de rotor cuyas frecuencias se encuentran en la gama de frecuencias acusticas bajas.
Por la solicitud internacional WO 2009/043352 A2 se conoce un procedimiento para la descongelacion de una pala de rotor de un aerogenerador, sacudiendose el hielo adherido a una pala de rotor de un aerogenerador parado mediante la aceleracion y el frenado bruscos de la gondola, del rotor o de la pala de rotor.
La invencion se plantea la tarea de proponer un procedimiento eficaz para la descongelacion de una pala de rotor de un aerogenerador y un aerogenerador correspondiente.
Esta tarea se resuelve por medio de un procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador con un rotor y con al menos una pala de rotor cuyo angulo de paso puede ser regulado, que ha sido perfeccionado por que la pala de rotor se acelera alrededor de su eje longitudinal por medio de al menos cinco procesos de regulacion repetidos, especialmente periodicos, del angulo de paso, generandose una vibracion de flexion de la pala de rotor con una amplitud de vibracion y una frecuencia de vibracion, sucediendose los procesos de regulacion en el tiempo de manera que un espacio de tiempo entre dos procesos de regulacion consecutivos en la misma direccion corresponda a un multiplo de la frecuencia propia de vibracion inversa o sea en menos de un 10% mas largo o mas corto. De este modo se evitan para la descongelacion tanto sistemas adicionales costosos, como la necesidad de una parada completa del aerogenerador antes y/o despues de la descongelacion.
La invencion se basa especialmente en la idea de deformar la superficie de la pala de rotor elasticamente mediante vibraciones generadas espedficamente, con lo que se rompe y/o desprende el hielo adherido y se cae. Las vibraciones con mayor amplitud causan deformaciones mas fuertes, lo que a su vez influye positivamente en la eficacia de la descongelacion. Se genera en especial una vibracion pivotante, con la que se consiguen especialmente deformaciones lo suficientemente grandes en la punta de la pala de rotor que provocan el desprendimiento del hielo. En el caso de una vibracion pivotante se trata de una vibracion de flexion de la pala de rotor que, en una posicion de funcionamiento de la pala de rotor en el area de carga parcial o de paso fino, se encuentra fundamentalmente en el plano del rotor. La primera frecuencia propia de flexion de una pala de rotor se situa habitualmente en direccion del impacto. Para ello la vibracion pivotante es esencialmente ortogonal. Por lo tanto, la vibracion pivotante es especialmente una vibracion desde el borde posterior de la pala de rotor hacia la punta de la pala de rotor.
El angulo de paso de las palas de rotor de los aerogeneradores modernos se puede regular. A estos efectos se preve para cada pala de rotor un dispositivo de regulacion para el giro alrededor del eje longitudinal. Con cada cambio del mdice de regulacion, especialmente al arrancar o parar el dispositivo de regulacion, las fuerzas de aceleracion actuan sobre la pala de rotor, por lo que esta empieza forzosamente a vibrar debido a la inercia de su masa. De acuerdo con la invencion, la pala de rotor se acelera alrededor de su eje longitudinal aplicando a la pala de rotor repetidas veces fuerzas de aceleracion en al menos cinco procesos de regulacion consecutivos, especialmente periodicos. Por angulo de paso se entiende en el marco de la invencion especialmente una posicion angular de la pala de rotor alrededor de su eje longitudinal. La regulacion alrededor del eje longitudinal de la pala se puede llevar a cabo tanto por medio de sistemas de regulacion hidraulicos suficientemente conocidos en el estado de la tecnica, como por medio de sistemas de regulacion electricos.
El complejo movimiento resultante de la superficie de la pala de rotor se puede interpretar como superposicion de diferentes vibraciones.
Debido a la compleja geometna de la pala, especialmente a la curvatura y torsion del eje de la pala, se acoplan la vibracion de impacto, la vibracion pivotante y la vibracion torsional. Con preferencia se excita especialmente la 1a frecuencia propia de la vibracion pivotante.
Los procesos de regulacion, tanto los que se producen en una misma direccion como los que se producen alternativamente en direccion opuesta, provocan una vibracion de flexion de la pala de rotor, especialmente una vibracion pivotante. Por aceleracion de la pala en cada proceso de regulacion se entiende en el marco de la invencion especialmente que las fuerzas de aceleracion presenten en cada proceso de regulacion al menos un
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componente parcial en direccion del movimiento de flexion de la pala de rotor de la pala de rotor vibrante. Como consecuencia aumenta en cada proceso de regulacion la amplitud de vibracion de la vibracion de flexion de la pala de rotor. Conforme a la invencion se realizan al menos cinco procesos de regulacion consecutivos. De este modo se garantiza el alcance de una amplitud de vibracion suficientemente alta para una descongelacion eficaz.
La vibracion de flexion de la pala de rotor se amortigua por friccion, por lo que la amplitud de vibracion disminuye de forma continua despues del ultimo proceso de regulacion de una serie de procesos de regulacion. En una variante de realizacion preferida de la invencion se ejecutan al menos ocho procesos de regulacion consecutivos, con lo que no solo se alcanza la altura deseada de la amplitud de vibracion, sino que tambien se mantiene durante un espacio de tiempo prolongado.
Conforme a la invencion los procesos de regulacion se siguen en el tiempo de manera que un espacio de tiempo entre dos procesos de regulacion consecutivos en la misma direccion corresponda a un multiplo de la frecuencia de vibracion inversa o sea en menos de un 10 % mas largo o mas corto. Tambien se puede prever un espacio de tiempo entre dos procesos de regulacion consecutivos en direccion opuesta, que preferiblemente corresponda a un multiplo entero o a un multiplo fundamentalmente entero de la mitad de la frecuencia de vibracion inversa o que sea en menos de un 10% mas largo o mas corto.
En una variante de realizacion especialmente preferida de la invencion se impiden o reducen las cargas estructurales y los smtomas de desgaste realizando los procesos de regulacion con un mdice de regulacion de menos de 8 °/s, especialmente de menos de 4 °/s.
La vibracion de flexion de la pala de rotor es preferiblemente una vibracion pivotante, especialmente una vibracion pivotante con una frecuencia que corresponda a la primera frecuencia de vibracion pivotante propia.
En una variante de realizacion preferida de la invencion los procesos de regulacion se siguen en el tiempo de manera que un espacio de tiempo entre dos procesos de regulacion consecutivos en la misma direccion no difiera en mas de un +10% o -10% de la primera frecuencia propia pivotante inversa. Por lo tanto, el espacio de tiempo oscila especialmente entre un 90% y un 110% de la primera frecuencia propia pivotante inversa.
Ni siquiera en los procesos de regulacion optimamente ajustados la amplitud de vibracion alcanzable puede ser de cualquier altura, sino que mas bien queda limitada por un valor maximo debido a la amortiguacion que depende, entre otros aspectos, de la frecuencia de vibracion. Un maximo especialmente alto para la amplitud de vibracion se alcanza cuando la frecuencia de vibracion corresponde a un valor cercano a una frecuencia de resonancia de la pala de rotor. Una variante de realizacion de la invencion resulta especialmente ventajosa si se excita de forma acertada la primera frecuencia de resonancia o la frecuencia de resonancia mas baja de la vibracion pivotante, dado que asf se consigue eficazmente un maximo de la amplitud de vibracion. La frecuencia de vibracion es preferiblemente inferior a 1,8 Hz.
Una pala de rotor con hielo adherido presenta una distribucion de masa distinta a la de una pala de rotor sin hielo del mismo modelo. Como consecuencia se desplazan las frecuencias de resonancia de la pala de rotor frente al estado no congelado. Las frecuencias de resonancia cambian ademas constantemente durante la descongelacion por desprendimiento del hielo. En una variante de realizacion especialmente ventajosa de la invencion los procesos de regulacion se ejecutan, controlan y/o regulan y, como consecuencia, se sincronizan en cuanto al tiempo, empleando un sistema de sensores. Se considera especialmente ventajoso el empleo de un sistema de sensores en el que el movimiento de una pala de rotor vibrante se registra, mide y/o vigila mediante el control de parametros de medicion adecuados. Los procesos de regulacion se adaptan preferiblemente a la frecuencia de resonancia cambiante, especialmente a la primera frecuencia propia pivotante.
En una variante de realizacion preferida de la invencion el sistema de sensores registra, mide y/o controla una corriente electrica para el funcionamiento del dispositivo de regulacion del angulo de paso de la pala de rotor o del angulo de paso. En este caso se tiene en cuenta que la absorcion de potencia del dispositivo de regulacion es mayor en un proceso de regulacion en contra del movimiento vibratorio de la pala de rotor que en un proceso de regulacion con el movimiento vibratorio de la pala de rotor. Por este motivo el desarrollo de una corriente electrica, que sirve para el funcionamiento del dispositivo de regulacion, sigue al movimiento vibratorio de la pala de rotor y, por consiguiente, a la vibracion pivotante. La corriente se utiliza preferiblemente para controlar los procesos de regulacion. Ventajosamente muchas veces se emplean sensores ya existentes para el control del dispositivo de regulacion.
En una variante de realizacion preferida de la invencion el sistema de sensores registra, mide y/o controla al menos un valor de carga, dilatacion y/o aceleracion en el aerogenerador, especialmente en la pala de rotor. De esta forma se pueden determinar directamente la frecuencia de vibracion y la amplitud de vibracion de la vibracion de flexion de la pala de rotor, especialmente la vibracion pivotante. Esto es, por ejemplo, posible midiendo la carga de la suspension de la pala de rotor en el cubo, la dilatacion de la superficie de la pala de rotor o la aceleracion de la pala de rotor.
Tambien se prefiere especialmente una variante de realizacion de la invencion en la que se produzca un giro del rotor con una frecuencia de giro del rotor por debajo de una quinta parte, en especial por debajo de una decima parte, especialmente por debajo de una quinceava parte de la frecuencia de vibracion de la vibracion de flexion de la pala de rotor, especialmente de la vibracion pivotante, describiendo la pala de rotor un giro con un semidrculo
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superior y un semidrculo inferior y realizando el mismo por giro un movimiento de ascenso y un movimiento de descenso. De este modo se garantiza que, en el transcurso de un giro del rotor, se ejecuten al menos cinco procesos de regulacion.
Resulta especialmente ventajosa otra variante de realizacion de la invencion en la que la frecuencia de giro del rotor corresponde a la gama de frecuencias bajas para un funcionamiento acoplado a la red del aerogenerador. Asf se suprimen largas fases transitorias para el frenado o arranque del aerogenerador, por lo que la corriente se puede producir directamente antes y despues del proceso de descongelacion o la produccion de corriente incluso se puede mantener durante el proceso de descongelacion.
La vibracion de flexion de la pala de rotor o especialmente la vibracion pivotante de la pala de rotor se amortigua mas cuando el rotor gira, dado que se suma un componente aerodinamico de la amortiguacion de vibraciones. A pesar de ello resulta ventajoso que la amplitud de vibracion de la vibracion de flexion de la pala de rotor, especialmente la vibracion pivotante, se amortigue adicionalmente para evitar cargas elevadas o incontrolables del aerogenerador.
La amplitud de vibracion se reduce preferiblemente en al menos una seccion del giro de la pala de rotor por medio de uno o varios procesos de regulacion antivibratorios. La amortiguacion adicional se consigue con procesos de regulacion del angulo de paso de la pala de rotor dirigidos espedficamente contra el movimiento vibratorio momentaneo de la pala de rotor en el cubo de la pala. El grado de amortiguacion deseado determina la duracion y el numero de estos procesos de regulacion.
Los procesos de regulacion se sincronizan preferiblemente con el giro del rotor. Es especialmente ventajoso que los procesos de regulacion generadores de vibracion se realicen unicamente durante el movimiento descendente o en el semidrculo inferior del giro de la pala de rotor y/o que los procesos de regulacion antivibratorios se realicen unicamente durante el movimiento ascendente y/o en el semidrculo superior del giro de la pala de rotor. De este modo se consigue que una amplitud de vibracion digna de mencion de la vibracion de flexion de la pala de rotor, especialmente una vibracion pivotante, solo se registre en el semidrculo inferior del giro de la pala de rotor. Asf se evita que el hielo se desprenda en el semidrculo superior del giro y que el aerogenerador sea alcanzado y/o sufra danos a causa del hielo que se cae.
En una variante de realizacion especialmente ventajosa de la invencion los procesos de regulacion generadores de vibraciones solo se realizan en el semidrculo inferior del circulo de la pala de rotor. En su caso tambien resulta ventajoso realizar los primeros procesos de regulacion ya en el movimiento descendente de la pala de rotor, antes de llegar al semidrculo inferior del giro de la pala de rotor, para alcanzar una amplitud de vibracion con la altura deseada al comienzo del semidrculo inferior.
Tambien es especialmente ventajosa una variante de realizacion de la invencion en la que la amplitud de vibracion se amortigue espedficamente en el semidrculo superior del giro de modo que no se desprenda ningun hielo en el semidrculo superior, con lo que las partes situadas por debajo del aerogenerador no sufren danos. En su caso resulta ventajoso que la amortiguacion espedfica comience ya en el movimiento ascendente de la pala de rotor antes de llegar al semidrculo superior del giro.
Ademas es ventajoso emplear un procedimiento de descongelacion adicional, por ejemplo un procedimiento de descongelacion termico o qmmico. La combinacion con el procedimiento segun la invencion permite en especial utilizar un sistema de descongelacion termico de poca potencia y, por consiguiente, de coste reducido.
La tarea se resuelve ademas por medio de un aerogenerador con un rotor, al menos una pala de rotor regulable y un sistema de control de funcionamiento, configurandose el sistema de control de funcionamiento para la utilizacion de un procedimiento segun la invencion.
La tarea se resuelve ademas mediante el empleo de un procedimiento segun la invencion para el funcionamiento de un aerogenerador segun la invencion.
La invencion se describe a continuacion, sin limitacion de la idea general de la invencion, a la vista de ejemplos de realizacion y con referencia a los dibujos, senalandose expresamente los dibujos en relacion con los detalles segun la invencion no explicados especialmente en los dibujos. Se ve en la
Figura 1 una representacion esquematica de un aerogenerador con un rotor y una pala de rotor regulable que describe un giro con una mitad superior y una mitad inferior,
Figura 2 un diagrama en bloque esquematico para un ejemplo de realizacion de un aerogenerador segun la invencion,
Figura 3 diagramas esquematicos para la ilustracion de la invencion a la vista de un ejemplo de realizacion,
Figura 4 diagramas esquematicos para la ilustracion de la invencion a la vista de otro ejemplo de realizacion.
En las figuras siguientes los elementos iguales o similares y las piezas correspondientes se identifican con los mimos numeros de referencia, por lo que se prescinde de una nueva presentacion.
La figura 1 muestra esquematicamente un ejemplo de aerogenerador 10 con un rotor 12 y una pala de rotor 14 asf como con otras dos palas de rotor, pudiendose regular la pala de rotor 14, por ejemplo, alrededor de su eje
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longitudinal 15 a lo largo del dispositivo de regulacion 16. Cuando el rotor 12 gira, la pala de rotor 14 describe un giro con una mitad superior 18 y una mitad inferior 19.
La figura 2 muestra un diagrama en bloque esquematico de un aerogenerador 10 segun la invencion. Una pala de rotor 14 de un rotor se une esquematicamente a un cubo de rotor 13 y a un tren de transmision 11. La pala de rotor 14 se regula por medio del dispositivo de regulacion 32 alrededor de su eje longitudinal 15 en la direccion de regulacion 16. El dispositivo de regulacion 32 se acciona con una corriente electrica 36 y se controla por medio de un sistema de control de funcionamiento 30. El sistema de control de funcionamiento 30 emplea un sistema de sensores 34 que controla la corriente electrica 36. El sistema de sensores controla ademas un valor de dilatacion 37 en la pala de rotor 14, un valor de aceleracion 38 en la pala de rotor 14, un valor de carga 39 en la union de la pala de rotor 14 al cubo de rotor 13, un valor de aceleracion 38' en el cubo de rotor 13 y un valor de carga 39' en la union entre el cubo de rotor 13 y el tren de transmision 11.
Los valores de dilatacion, aceleracion y carga 37, 38, 38', 39 y 39' asf como de la corriente electrica 36 mostrados en la figura 2 solo sirven expresamente como ejemplos de posibles valores medidos, registrados y/o controlados por el sistema de sensores 34. No es necesario medir, registrar y/o controlar todos estos valores. Tambien se pueden medir, registrar y/o controlar otros valores.
La figura 3 muestra algunos diagramas esquematicos de un ejemplo de realizacion de la invencion. Los cinco diagramas mostrados en la figura 3 representan, de arriba hacia abajo:
1. la evolucion temporal 20 de la posicion de la pala de rotor en °, correspondiendo 0° a una posicion perpendicular hacia arriba,
2. la evolucion temporal 22 del angulo de paso en °,
3. la evolucion temporal 24 del mdice de regulacion en °/seg.
4. la evolucion temporal 26 del par de flexion en la rafz de la pala en kNm y
5. la evolucion temporal 28 de la absorcion de potencia del dispositivo de regulacion 32.
En este ejemplo se produce un giro del rotor 12 con aproximadamente 0,08 Hz. Como consecuencia la pala de rotor 14 describe un giro de manera que la posicion de la pala de rotor 14 sigue a la evolucion temporal 20. La pala de rotor 14 se encuentra entonces alternativamente en la mitad superior 18 y en la mitad inferior 19 del giro, tal como se representa por medio de las flechas por encima de los diagramas.
Comenzando con el movimiento descendente de la pala de rotor 14, es decir, en el centro de la mitad superior 18 del giro, se activa el dispositivo de regulacion 32, por lo que la pala de rotor 14 se acelera alrededor de su eje longitudinal 15 a lo largo de la direccion de regulacion 16. Tambien se muestra la evolucion temporal 24 del mdice de regulacion. Como consecuencia de los procesos de regulacion se genera una vibracion de flexion de la pala de rotor, especialmente una vibracion pivotante, de la pala de rotor 14. A continuacion esta vibracion pivotante se estudiara de forma mas detallada.
Se ejecutan respectivamente ocho procesos de regulacion con mdice de regulacion positivo y negativo, con lo que el angulo de paso, cuya evolucion temporal 22 se representa, vana periodicamente. Durante el movimiento ascendente de la pala de rotor 14, es decir, desde el centro de la mitad inferior 19 del giro hasta llegar a la mitad de la mitad superior 18 del giro, no se ejecutan procesos de regulacion.
Se muestra ademas la evolucion temporal 26 del par de flexion en la rafz de la pala, es decir, en la union entre la pala de rotor 14 y el rotor 12. Se reconocen dos componentes superpuestos. El primero se debe a la carga de la pala de rotor 14 bajo su peso propio y esta en correlacion con la evolucion temporal 20 de la posicion de la pala de rotor 14. El segundo se debe a la vibracion pivotante de la pala de rotor 14 y oscila con una frecuencia de vibracion correspondiente.
Se reconoce claramente en el caso representado que en la zona de la rafz de la pala la vibracion pivotante causa pares de flexion considerablemente mas pequenos que el peso propio de la pala de rotor 14. Si se trata de desprender el hielo existente en la zona de la rafz de la pala, la amplitud de vibracion posiblemente se tiene que elevar. En la zona exterior especialmente interesante de la pala, la carga adicional debido a la vibracion pivotante es mucho mayor, por lo que allf el hielo se desprende.
Una comparacion entre la evolucion temporal 24 del mdice de regulacion y la evolucion temporal 26 del par de flexion demuestra que en este ejemplo los procesos de regulacion se ejecutan de forma periodica con una frecuencia correspondiente esencialmente a la frecuencia de oscilacion del par de flexion.
Se reconoce ademas que el componente del par de flexion, atribuible a la vibracion pivotante, solo existe durante el giro inferior 19 y no durante el giro superior 18, dado que a partir del centro de la mitad inferior 19 del giro no se ejecutan procesos de regulacion y que la vibracion pivotante va disminuyendo hasta llegar a la mitad superior 19 del giro. La excitacion de la vibracion pivotante de la pala de rotor es especialmente eficiente, puesto que la punta de la pala, particularmente propensa a congelarse, experimenta la mayor carga adicional y, por lo tanto, tambien la mayor dilatacion adicional. Dado que el hielo no se puede dilatar tanto, es posible desprenderlo eficazmente de la superficie de la pala.
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Como ultimo diagrama se muestra la evolucion temporal 28 de la absorcion de potencia por parte del dispositivo de regulacion 32. De la comparacion con la evolucion temporal 26 del par de flexion se deduce una correlacion con la vibracion pivotante de la pala de rotor 14.
La figura 4 muestra un diagrama comparable de las correspondientes curvas para otro ejemplo de realizacion de la invencion. En este ejemplo el giro del rotor es mas lento con una frecuencia de 0,04 Hz, aproximadamente. Debido al giro mas lento del rotor 12 se pueden ejecutar durante el movimiento descendiente de la pala de rotor 14 respectivamente 15 procesos de regulacion con mdice de regulacion positivo y negativo, excitandose la misma frecuencia de vibracion de la vibracion pivotante que en el ejemplo anterior.
De la evolucion temporal 26' resulta que se alcanzan amplitudes de vibracion notablemente mas altas de la vibracion pivotante que en el ejemplo de realizacion de la figura 3. A pesar de que, al igual que en dicho ejemplo, no se ejecutan procesos de regulacion durante el movimiento ascendente de la pala de rotor 14, se registra tambien en la mitad superior 18 del giro de la pala de rotor 14 una vibracion pivotante de amplitud de vibracion considerable. En un caso como este es ventajoso amortiguar la vibracion pivotante antes de llegar a la mitad superior 18 del giro de la pala de rotor 14 por medio de procesos de regulacion dirigidos contra el movimiento de la pala de rotor 14 vibrante.
En el funcionamiento del aerogenerador, es decir, con el rotor girando, se puede detectar la congelacion de forma preventiva para la descongelacion, o sea, incluso sin detectar ninguna congelacion, o de forma alternativa a traves de un analisis sensorio. Despues se puede proceder a una reduccion de la potencia y/o del numero de revoluciones del aerogenerador. A continuacion el sistema de direccion del servicio o el dispositivo de control del sistema de direccion del servicio se puede cambiar a un modo de descongelacion, dado que sena conveniente desactivar algunos de los codigos de estado y sistemas de vigilancia. Despues se excita reiteradamente una vibracion de flexion de la pala de rotor deseada, especialmente una vibracion pivotante. Opcionalmente, despues se puede interrumpir el proceso de regulacion del angulo de paso de la pala de rotor en la mitad superior del rotor y reajustar el angulo de paso de la pala de rotor posiblemente a un valor medio del angulo de paso de pala de las demas palas de rotor. Como otro paso opcional puede seguir un paso de deteccion de una descongelacion posiblemente eficaz de la pala. Se anaden sucesivamente los correspondientes pasos del procedimiento de descongelacion para las demas palas de rotor. Despues el aerogenerador vuelve al modo de funcionamiento normal.
El paso de cambio del sistema de direccion de servicio al modo de descongelacion incluye una conmutacion selectiva de un unico accionamiento de angulo de paso de la pala a un modo de descongelacion para desactivar ciertas consultas de seguridad, por ejemplo en relacion con las aceleraciones del angulo de paso de la pala de rotor admisibles. Con preferencia, esto se lleva acabo “fail-safe” a traves del anillo colector hacia el cubo, en concreto respectivamente para un solo eje de pala.
Una variante de realizacion alternativa para la descongelacion se produce en parada, por ejemplo cuando existe un desequilibrio del rotor debido al hielo. En primer lugar se detecta la congelacion a traves de medidas apropiadas, por ejemplo, a traves de un desequilibrio considerable del rotor al arrancar. Las palas de rotor se colocan entonces en posicion de bandera para frenar el rotor. Por medio de un freno de rotor el rotor se bloquea en una posicion predeterminable resultante del desequilibrio.
El sistema de direccion de servicio se cambia despues al modo de descongelacion para desactivar los codigos de estado y las vigilancias del funcionamiento normal. De acuerdo con la invencion, despues se produce repetidas veces una vibracion de flexion de la pala de rotor o una vibracion pivotante de la pala mas baja. Opcionalmente se puede detectar despues una descongelacion eficaz de esta pala. A continuacion se desbloquea el freno del rotor. Se puede producir una estabilizacion pasiva o, en su caso, apoyada por la regulacion de la pala y una nueva posicion de otra pala de rotor resultante del desequilibrio. Los pasos que anteceden, desde el bloqueo del rotor con un freno de rotor hasta el desbloqueo del freno del rotor y, entre medias, la repetida excitacion, es decir, la ejecucion del procedimiento de descongelacion segun la invencion, se pueden repetir despues para las demas palas, en concreto hasta eliminar el desequilibrio o hasta que no se pueda reconocer ninguna mejora. A continuacion el aerogenerador vuelve a su modo de funcionamiento normal.
Un desequilibrio se detecta, por ejemplo, mediante la evaluacion de la senal del numero de revoluciones en el arranque del aerogenerador, por ejemplo en el regimen de barrena, o mediante sensores de aceleracion en la cabeza de la torre. En el caso de propiedades de pala preestablecidas o permanentes, la amplitud de vibracion que se produce, especialmente las amplitudes de vibracion, se puede regular especialmente con dos parametros. Estos parametros son la dureza de la excitacion, es decir, el mdice Pitch, y las aceleraciones, asf como la distancia entre la frecuencia de excitacion y la frecuencia propia de la pala y de la frecuencia propia de la pala o de la frecuencia propia de vibracion pivotante.
Dado que en una pala de rotor congelada la frecuencia propia disminuye a causa de la masa adicional, hay que reducir tambien la excitacion en caso de congelacion. Para ello la frecuencia de giro de la pala actual se puede determinar y ajustar para la excitacion por medio de un sensor, por ejemplo un sensor de aceleracion, dilatacion o de fuerza. Alternativamente se puede reducir paulatinamente la frecuencia de excitacion, partiendo de la frecuencia propia nominal especialmente sin hielo, en especial de la frecuencia propia pivotante de la pala.
Las amplitudes de vibracion generadas se controlan por medio de sensores, preferiblemente ya existentes, como por ejemplo parametros electricos en el sistema de angulo de paso de la pala, por ejemplo la corriente de angulo de paso o la corriente electrica empleada para el funcionamiento del dispositivo de regulacion del angulo de paso de la
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pala de rotor. Con la frecuencia de excitacion, preferiblemente con una amplitud maxima, se excita varias veces la vibracion pivotante. Si las amplitudes de vibracion se reducen, se vuelve a aumentar un poco la frecuencia de excitacion, puesto que es muy probable que el hielo se haya ca^do.
Despues de la descongelacion eficaz la excitacion con frecuencia nominal debe conducir a amplitudes de vibracion maximas, lo que significa que la pala de rotor se ha descongelado con exito. En el caso de la excitacion a traves de la regulacion del angulo de paso de la pala se establece un offset en direccion positiva para evitar que los ajustes negativos del angulo de la pala puedan dar lugar a una interrupcion del flujo y, por consiguiente, a un efecto estable.
En la medida en la que en el marco de esta solicitud se elige el termino frecuencia propia”, este termino incluye tambien el concepto de “frecuencia de resonancia” y viceversa.
Lista de referencias
10
Aerogenerador
11
Tren de transmision
12
Rotor
13
Cubo del rotor
14
Pala de rotor
15
Eje longitudinal
16
Dispositivo de regulacion
18
Giro (mitad superior)
19
Giro (mitad inferior)
20, 20'
Evolucion temporal (posicion de la pala de rotor)
22, 22'
Evolucion temporal (angulo de paso)
24, 24'
Evolucion temporal (mdice de regulacion)
26, 26'
Evolucion temporal (par de flexion)
28, 28'
Evolucion temporal (absorcion de potencia)
30
Sistema de control de funcionamiento
32
Dispositivo de regulacion
34
Sistema de sensores
36
Corriente electrica
37
Valor de dilatacion
38, 38'
Valor de aceleracion
39, 39'
Valor de carga

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador (10) con un rotor (12) y al menos una pala de rotor (14) regulable en lo que se refiere a su angulo de paso, caracterizado por que la pala de rotor (14) se acelera alrededor de su eje longitudinal (15) por medio de al menos cinco procesos de regulacion repetidos, excitandose una vibracion de flexion de la pala de rotor con una amplitud de vibracion y una frecuencia de vibracion, sucediendose los procesos de regulacion en el tiempo de manera que un espacio de tiempo entre dos procesos de regulacion consecutivos en la misma direccion corresponda a un multiplo de la frecuencia propia de vibracion inversa de la pala de rotor o sea en menos del 10 % mas largo o mas corto.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se ejecutan al menos ocho procesos de regulacion repetidos.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que los procesos de regulacion se llevan a cabo con un mdice de regulacion de menos de 8°/s, especialmente de menos de 4°/s.
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la vibracion de flexion de la pala de rotor es una vibracion pivotante, especialmente una vibracion pivotante con una frecuencia correspondiente a la 1a frecuencia de vibracion pivotante propia.
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la frecuencia de vibracion es inferior a 1,8 Hz.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que los procesos de regulacion se ejecutan, controlan y/o regulan, especialmente de forma sincronizada en el tiempo, por medio de un sistema de sensores (34).
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que el sistema de sensores registra, mide y/o controla la corriente electrica (36) empleada para el funcionamiento del dispositivo de regulacion (32) del angulo de paso de la pala de rotor.
  8. 8. Procedimiento segun la reivindicacion 6 o 7, caracterizado por que el sistema de sensores (34) registra, mide y/o controla al menos un valor de carga, dilatacion y/o de aceleracion (37, 38, 38', 39, 39').
  9. 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que un giro del rotor con una frecuencia de giro de rotor se produce por debajo de una quinta parte, en especial por debajo de una decima parte, especialmente por debajo de una quinceava parte de la frecuencia de vibracion, describiendo la pala de rotor (14) un giro con un semidrculo superior (18) y un semidrculo inferior (19) y realizando el mismo por giro un movimiento de ascenso y un movimiento de descenso.
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado por que la frecuencia de giro del rotor se encuentra en la gama de frecuencias bajas para un funcionamiento acoplado a la red del aerogenerador (10).
  11. 11. Procedimiento segun la reivindicacion 9 o 10, caracterizado por que la amplitud de vibracion se reduce en al menos una seccion del giro de la pala de rotor (14) por medio de uno o varios procesos de regulacion antivibratorios.
  12. 12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que los procesos de regulacion se sincronizan con el giro del rotor, realizandose especialmente los procesos de regulacion generadores de vibraciones unicamente durante el movimiento descendente o en el semidrculo inferior (19) del giro de la pala de rotor (14) y/ o los procesos de regulacion antivibratorios unicamente durante el movimiento ascendente o en el semidrculo superior (18) del giro de la pala de rotor (14).
  13. 13. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que se emplea un procedimiento de descongelacion adicional, especialmente un procedimiento de descongelacion termico.
  14. 14. Aerogenerador (10) con un rotor (12) y al menos una pala de rotor regulable (14) y con un sistema de control de funcionamiento (30), configurandose el sistema de control de funcionamiento (30) para la aplicacion de al menos un procedimiento segun una o varias de las reivindicaciones 1 a 13 para la descongelacion de la al menos una pala de rotor regulable (14).
  15. 15. Empleo de un procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 13 para el funcionamiento de un aerogenerador (10) segun la reivindicacion 14.
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