ES2602584T3 - Sistema de mantenimiento para equipo de turbina eólica - Google Patents

Abstract

Un sistema de mantenimiento para un equipo de turbina eólica que incluye una góndola (104) que tiene una caja (110) de engranajes y un generador (114) para generar electricidad utilizando energía eólica, una pala (106) conectada mecánicamente con la caja (110) de engranajes, y una torre (105) que soporta la góndola (104) en un extremo superior de la misma, comprendiendo el sistema de mantenimiento: una unidad (130) de soporte de carro proporcionada en una posición superior en la góndola (104), de forma que sea amovible en una dirección longitudinal de la góndola (104); un carro (140) proporcionado sobre la unidad (130) de soporte de carro, de forma que sea amovible en una dirección lateral de la góndola (104); una polea instalada en el carro (140), de forma que sea giratoria; una unidad (150) de cabrestante conectada con la polea (144) a través de un cable (156); un dispositivo (147) de montaje configurado para moverse por medio de la unidad (150) de cabrestante y conectado con la polea (144) desde debajo del carro (140) para sujetar el elemento que ha de ser mantenido o reparado; y una puerta (160) proporcionada en un extremo inferior de la góndola (104), de forma que se retire de la góndola (104) o se inserte en la misma, a través de la puerta (106), un elemento de la góndola (104) que ha de ser mantenido o reparado.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de mantenimiento para equipo de turbina eolica Campo tecnico

La presente invencion versa, en general, acerca de sistemas de mantenimiento para un equipo de turbina eolica y, mas en particular, acerca de un sistema de mantenimiento para un equipo de turbina eolica que esta construido de forma que cuando se requiera un mantenimiento o reparacion de un elemento en una gondola del equipo de turbina eolica, se pueda llevar a cabo el mantenimiento o la reparacion de forma sencilla y eficaz.

Tecnica antecedente

En general, los sistemas de generacion de energfa eolica convierten energfa cinetica creada por el viento en energfa electrica. Segun el lugar de instalacion, el sistema de generacion de energfa eolica se clasifica en un sistema en tierra o un sistema fuera de costa.

Normalmente, tal sistema de generacion de energfa eolica incluye una torre que esta soportada sobre el terreno de soporte, una gondola que se proporciona en el extremo superior de la torre y una pala que esta acoplada con el extremo frontal de la gondola. La gondola tiene en la misma varios dispositivos, tales como una caja de engranajes, un generador, un inversor, etc., que son necesarios para generar electricidad. En el sistema de generacion de energfa eolica, la pala y la caja de engranajes convierten energfa cinetica creada por el viento en energfa cinetica de alta velocidad de 1500 rpm o mas. El generador acoplado con la caja de engranajes convierte la energfa cinetica de alta velocidad en energfa electrica. La electricidad producida por el generador es rectificada por el inversor.

Aqm, en el caso de elementos electronicos instalados en la gondola, se puede reducir el rendimiento de los mismos despues de que han sido utilizados durante un periodo predeterminado de tiempo. Algunos de los elementos pueden requerir una sustitucion. En particular, en el caso en el que se utiliza el sistema de generacion de energfa eolica fuera de costa, el agua, la salinidad, etc. pueden inducir una avena repentina, de forma que se puede requerir una reparacion de emergencia.

Como tal, cuando se requiere un mantenimiento o reparacion de la gondola, por ejemplo, para sustituir un elemento averiado por uno nuevo, se puede utilizar una grua grande aparte o, de forma alternativa, se puede abrir toda la superficie superior de la gondola para instalar una grua. Por otra parte, en el caso en el que se requiere un mantenimiento o reparacion de la torre o gondola utilizando una estructura mecanica, es necesario un mecanismo aparte y se debe garantizar suficiente espacio.

Ademas, en el caso en el que los elementos en la gondola tienen un funcionamiento defectuoso, se debe llevar a cabo el trabajo de reparacion de forma rapida y conveniente. Sin embargo, en la tecnica convencional, se requiere una grua grande aparte, o es necesaria la instalacion de una grua aparte en la gondola. Por lo tanto, existen desventajas, porque la eficacia del trabajo de reparacion es baja, y se debe garantizar un espacio suficientemente grande en la torre, o en torno a la misma. Ademas, en la tecnica convencional, se debe abrir toda la superficie superior de la gondola para un mantenimiento. En otras palabras, se debe abrir el techo de la gondola, haciendo, de esta manera, que el trabajo de reparacion sea inconveniente y complejo. El documento EP 1 291 521 describe una gondola de turbina eolica con una grua que comprende un cabrestante y poleas en la gondola para que se pueda subir hasta la gondola, o bajar desde la misma, un elemento de la gondola que ha de ser mantenido o reparado.

Divulgacion de la invencion

Problema tecnico

En consecuencia, se ha realizado la presente invencion teniendo en cuenta los anteriores problemas que ocurren en la tecnica anterior, y un objeto de la presente invencion es proporcionar un sistema de mantenimiento para un equipo de turbina eolica que incluye una unidad de carro instalada en una gondola del equipo de turbina eolica, y una unidad de cabrestante proporcionada en el exterior de la gondola, de forma que cuando se requiera el mantenimiento o reparacion de un elemento, se pueda llevar a cabo el mantenimiento o el trabajo de reparacion de forma rapida y conveniente.

Solucion tecnica

Para lograr el anterior objeto, la presente invencion proporciona un sistema de mantenimiento para un equipo de turbina eolica, que incluye: una unidad de soporte de carro proporcionada en una posicion superior en la gondola, de forma que sea amovible en una direccion longitudinal de la gondola; un carro proporcionado sobre la unidad de soporte de carro, de forma que sea amovible en una direccion lateral de la gondola; una polea instalada en el carro, de forma que sea giratoria; una unidad de cabrestante conectada con la polea por medio de un cable; y una puerta proporcionada en un extremo inferior de la gondola, de forma que se pueda retirar de la gondola, o insertar en la misma, un elemento de la gondola que ha de ser mantenido o reparado, a traves de la puerta.

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El sistema de mantenimiento incluye, ademas, un dispositivo de montaje proporcionado por debajo de la polea para sujetar el elemento que ha de ser mantenido o reparado.

La unidad de cabrestante puede estar fijada a la torre o al terreno de soporte.

La polea puede incluir una polea conductora conectada con la unidad de cabrestante, y una polea conducida acoplada con el dispositivo de montaje. La polea conductora puede comprender una pluralidad de poleas conductoras, y la polea conducida puede comprender una pluralidad de poleas conducidas.

Efectos ventajosos

En un sistema de mantenimiento para un equipo de turbina eolica segun la presente invencion, se proporciona de forma amovible una unidad de carro en una gondola del equipo de turbina eolica, y se proporciona una unidad de cabrestante conectada con la unidad de carro en el exterior de la gondola. Cuando se requiere un mantenimiento o reparacion de un elemento en la gondola, puede ser llevado a cabo rapida y convenientemente sin utilizar una grua externa aparte.

Ademas, se proporciona una puerta practicable en la superficie inferior de la gondola, de forma que se pueda retirar de la gondola, o insertar en la misma, el elemento que ha de ser mantenido o reparado a traves de la puerta. De esta manera, se puede optimizar el uso del espacio en la gondola.

Breve descripcion de los dibujos

La FIG. 1 es una vista lateral esquematica que muestra la construccion de un equipo de turbina eolica para ilustrar un sistema de mantenimiento para un equipo de turbina eolica, segun una realizacion de la presente invencion;

la FIG. 2 es una vista en planta que muestra la construccion de una gondola de la turbina eolica para ilustrar el sistema de mantenimiento de la FIG. 1 en detalle;

la FIG. 3 es una vista en perspectiva que muestra una relacion entre una unidad de soporte de carro y un carro proporcionado sobre la unidad de soporte de carro segun la presente invencion; y

la FIG. 4 es una vista en perspectiva que ilustra la conexion entre poleas y un dispositivo de montaje segun la presente invencion.

Mejor modo para llevar a cabo la invencion

Se comprenderan con mayor claridad los anteriores y otros objetos, caractensticas y ventajas de la presente invencion a partir de la siguiente descripcion detallada tomada junto con los dibujos adjuntos. De aqrn en adelante, se describira en detalle un sistema de mantenimiento para un equipo de turbina eolica segun una realizacion preferente de la presente invencion con referencia a los dibujos adjuntos.

La FIG. 1 es una vista lateral esquematica que muestra la construccion del equipo de turbina eolica para ilustrar el sistema de mantenimiento para el equipo de turbina eolica, segun la realizacion de la presente invencion. La FIG. 2 es una vista en planta que muestra la construccion de una gondola 104 de la turbina eolica para ilustrar el sistema de mantenimiento de la FIG. 1 en detalle.

Se explicara el sistema de mantenimiento para el equipo de turbina eolica segun la realizacion de la presente invencion con referencia a las FIGURAS 1 y 2.

Segun se muestra en los dibujos, el equipo 100 de turbina eolica incluye una torre 105 soportada sobre el terreno 102, la gondola 104 y palas 106. La gondola 104 esta fijada al extremo superior de la torre 105. La torre 105 puede tener una estructura hueca de acero y estar construida apilando miembros cilmdricos de multiples etapas utilizando una grua hasta una altura predeterminada. El flujo de aire hace girar a las palas 106. Se aumenta en velocidad la rotacion de las palas 106 por medio de una caja 110 de engranajes proporcionada en la gondola 104. La energfa cinetica generada por las palas 106 es convertida en energfa electrica por medio de un generador 114 acoplado con la caja 110 de engranajes.

Las palas 106 estan acopladas con un cubo 107 montando los extremos de las mismas en el cubo 107. El cubo 107 esta conectado con un eje principal 108. El eje principal 108 esta acoplado de forma giratoria con la caja 110 de engranajes proporcionada en la gondola 104. Las palas 106 estan conectadas con la caja 110 de engranajes a traves de la anterior estructura de conexion.

La gondola 104 tiene la caja 110 de engranajes, el generador 114, los inversores 116 y 117 y un panel 118 de control. La caja 110 de engranajes transmite energfa cinetica giratoria de alta velocidad al generador 114 a traves del eje 112 de transmision de energfa. El generador 114 incluye un rotor (no mostrado) que esta acoplado con el eje 112 de transmision de energfa, y un estator (no mostrado). El rotor gira en torno al estator a alta velocidad, generando, de esta manera, electricidad. Los inversores 116 y 117 funcionan para eliminar ruido interferente de la energfa electrica generada por el generador 114.

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De aqrn en adelante, se explicara en detalle el sistema de mantenimiento para el equipo de turbina eolica.

El sistema de mantenimiento incluye una unidad 130 de soporte de carro que se proporciona en una posicion superior en la gondola 104, de forma que sea amovible en la direccion longitudinal de la gondola 104. En otras palabras, la unidad 130 de soporte de carro se mueve en la gondola 104 en la direccion axial del eje principal 108. En detalle, la unidad 130 de soporte de carro se mueve en un bastidor 120 de la gondola que se proporciona en la gondola 104 y esta fijada firmemente a la porcion superior de la misma. Se proporcionan rafles grna (no mostrados) en la superficie superior del bastidor 120 de la gondola, de forma que la unidad 130 de soporte de carro pueda tener un movimiento de vaiven suave en el bastidor 120 de la gondola a lo largo de los rafles grna. La unidad 130 de soporte de carro incluye un par de barras longitudinales 131, barras laterales 132 que conectan las barras longitudinales 131 entre sf, y ruedas conductoras 133 que se proporcionan bajo ambos extremos de las barras longitudinales 131. Las ruedas conductoras 133 ruedan sobre el bastidor 120 de la gondola, de forma que la unidad 130 de soporte de carro pueda moverse suavemente a lo largo del bastidor 120 de la gondola.

El sistema de mantenimiento incluye, ademas, un carro 140 que se proporciona en la unidad 130 de soporte de carro, de forma que sea amovible en la direccion lateral de la gondola 104, una polea conductora 144 que se proporciona en el carro 140 y una unidad 150 de cabrestante que esta conectada con la polea conductora 144 a traves de un cable 156.

El carro 140 incluye un bastidor externo 141, un bastidor interno 142 y ruedas conductoras 145. La polea conductora

144 esta instalada de forma giratoria entre el bastidor externo 141 y el bastidor interno 142. Las ruedas conductoras

145 ruedan sobre las barras longitudinales 131 de la unidad 130 de soporte de carro, de forma que el carro 140 pueda moverse suavemente por la unidad 130 de soporte de carro. Aqrn, se pueden formar respectivamente depresiones de grna (no mostradas) en las superficies superiores de las barras longitudinales 131, de forma que las ruedas conductoras 145 se muevan por las barras longitudinales 131 sin ser desplazadas de las mismas de forma no deseable.

Se proporciona la unidad 150 de cabrestante en el exterior de la gondola 104 y puede comprender un cabrestante 154 que esta instalado en el terreno 102, o un cabrestante 152 que esta instalado en la torre 105. La unidad 150 de cabrestante mueve un dispositivo 147 de montaje conectado con el cable 156 hacia arriba o hacia abajo ajustando el cable 156 que es enrollado o desenrollado por medio de la unidad 150 de cabrestante. Aqrn, terreno 102 significa un concepto que puede aplicarse no solo a la tierra sino tambien al mar. En el caso del mar, la unidad 150 de cabrestante puede fijarse, por ejemplo, a una barcaza de SEP (una barcaza de plataforma autoelevadora).

Por otra parte, para mantener o reparar un dispositivo relativamente ligero del equipo de turbina eolica, se puede instalar un cabrestante temporal sobre el carro 140. Por ejemplo, en el caso de un dispositivo relativamente pequeno que tiene un peso inferior a 1 tonelada, el mantenimiento del mismo puede ser llevado a cabo sin utilizar la unidad externa de cabrestante. Ademas, en este caso, es innecesario el dispositivo de montaje.

Se proporciona de forma practicable una puerta 160 en la superficie inferior de la gondola 104. La puerta 150 proporciona un paso a traves del cual se sacan de la gondola 104, o se meten en la misma, elementos que han de ser mantenidos. Es decir, en la tecnica convencional, se debe abrir el extremo superior de la gondola 104 para un mantenimiento. Sin embargo, en la presente invencion, solo se corta una porcion correspondiente al espacio requerido para un mantenimiento, y se proporciona la puerta en la porcion cortada, aumentando, de esta manera, el uso del espacio.

La FIG. 3 es una vista en perspectiva que muestra una relacion entre la unidad 130 de soporte de carro y el carro 140 proporcionado sobre la unidad 130 de soporte de carro. La FIG. 4 es una vista en perspectiva que ilustra la conexion entre las poleas y el dispositivo 147 de montaje segun la presente invencion. De aqrn en adelante, se explicara en detalle la relacion entre la unidad 130 de soporte de carro y el carro 140 con referencia a la FIG. 3.

La unidad 130 de soporte de carro incluye, ademas, cuatro primeras poleas fijas 121 que se proporcionan, respectivamente, en las esquinas de la superficie superior del bastidor 120 de la gondola, y primeros cables grna 122 que estan conectados entre las primeras poleas fijas para guiar la unidad 130 de soporte de carro que se mueve sobre el bastidor 120 de la gondola.

Ademas, se proporcionan, respectivamente, cuatro segundas poleas fijas 124 en las esquinas de la unidad 130 de soporte de carro, es decir, en las uniones entre las barras longitudinales 131 y las barras laterales 132. Los segundos cables grna 125 estan conectados entre las segundas poleas fijas 124 en la direccion en la que se mueve el carro 140. Por lo tanto, el carro 140 puede moverse suavemente sobre la superficie superior de la unidad 130 de soporte de carro. Segun sea necesario, se puede variar el numero de primeras poleas fijas 121 o de segundas poleas fijas 124, en otras palabras, puede ser mas o menos de cuatro.

La unidad 130 de soporte de carro se mueve en la gondola 104 en la direccion longitudinal de la gondola 104. El carro 140 se mueve sobre la unidad 130 de soporte de carro en la direccion lateral de la gondola 104. Por lo tanto, en las coordenadas formadas cuando se mira en la vista en planta de la gondola 104, el carro 140 puede ser visto

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desde todos los puntos en las coordenadas y puede ser dispuesto, de esta manera, por encima de cualquier dispositivo instalado en la gondola 104.

Se explicara en detalle la conexion entre las poleas y el dispositivo 147 de montaje con referencia a la FIG. 4. Las poleas comprenden la polea conductora 144 y la polea conducida 146. La polea conductora 144 esta conectada con la polea conducida 146 por medio de un cable 149.

Se proporciona el dispositivo 147 de montaje por debajo del carro 140. El dispositivo 147 de montaje incluye una varilla 148 de suspension en la que se cuelgan los elementos que han de ser reparados para mover los elementos en la gondola 104. Se proporciona la polea conducida 146 de forma giratoria en el dispositivo 147 de montaje. La polea conductora 144 y la polea conducida 146 comprenden una pluralidad de poleas conductoras 144 y una pluralidad de poleas conducidas 146 para reducir una carga aplicada al dispositivo 147 de montaje. Ademas, se puede reducir una carga aplicada al cable 149 utilizando una estructura amovible de polea.

Se explicara en detalle la operacion general del sistema de mantenimiento para el equipo de turbina eolica con referencia a las FIGURAS 1 a 4.

Cuando se requiere un mantenimiento o reparacion debido a la avena de un dispositivo en la gondola 104, la unidad 130 de soporte de carro se mueve en el bastidor 120 de la gondola en la direccion longitudinal de la gondola 104 y, a partir de entonces, el carro 140 se mueve sobre la unidad 130 de soporte de carro en la direccion lateral de la gondola 104, estando dispuesto, de esta manera, por encima del dispositivo que ha de der mantenido o reparado. Se puede realizar el movimiento de la unidad 130 de soporte de carro y del carro 140 mediante un medio de accionamiento aparte. Normalmente, debido a que el carro 140 debe ser movido exactamente hasta la posicion deseada por el usuario, se puede utilizar un dispositivo manual como el medio de accionamiento. El dispositivo manual puede formar un sistema de bucle cerrado utilizando un bloque de cadena. Este medio de accionamiento puede deducirse por la tecnica bien conocida: por lo tanto, se considera innecesaria una explicacion adicional.

Cuando se desea mover el dispositivo 147 de montaje proporcionado bajo el carro 140, por ejemplo, para sustituir un elemento que ha de ser reparado con uno nuevo, se opera la unidad 150 de cabrestante. En detalle, se enrolla el cable 156 en torno a la unidad 150 de cabrestante, o se desenrolla de la misma. Aqrn, la tension del cable 156 esta soportada por una polea 127 de conversion de la direccion instalada en la gondola 104. Ademas, la direccion de transmision de energfa se convierte por medio de la polea 127 de conversion de la direccion. Despues de que se mueve el dispositivo 147 de montaje hacia arriba o hacia abajo y se dispone, de esta manera, en una posicion separada del elemento deseado una distancia apropiada, se sujeta de forma fiable el elemento por medio del dispositivo 147 de montaje. A partir de entonces, se mueve el dispositivo 147 de montaje hacia arriba hasta una altura apropiada operando la unidad 150 de cabrestante.

Subsiguientemente, se abre la puerta 160 proporcionada en el extremo inferior de la gondola 104 para preparar preliminarmente la extraccion del elemento de la gondola 104. A partir de entonces, se dispone el dispositivo 147 de montaje por encima de la puerta 160 moviendo horizontalmente la unidad 130 de soporte de carro y el carro 140. El elemento sujeto por medio del dispositivo 147 de montaje es descargado subsiguientemente de la gondola 104 a traves de la puerta 160 operando la unidad 150 de cabrestante.

Se lleva a cabo un procedimiento de instalacion de un elemento nuevo en la gondola 104 en el orden inverso de extraccion del elemento averiado; por lo tanto, se omitira una explicacion adicional.

Aunque se ha divulgado la realizacion preferente de la presente invencion con fines ilustrativos, los expertos en la tecnica apreciaran que son posibles diversas modificaciones, adiciones y sustituciones, sin alejarse del alcance de la invencion segun se da a conocer en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (5)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema de mantenimiento para un equipo de turbina eolica que incluye una gondola (104) que tiene una caja (110) de engranajes y un generador (114) para generar electricidad utilizando energfa eolica, una pala (l06) conectada mecanicamente con la caja (110) de engranajes, y una torre (105) que soporta la gondola (104) en un extremo superior de la misma, comprendiendo el sistema de mantenimiento:

   una unidad (130) de soporte de carro proporcionada en una posicion superior en la gondola (104), de forma que sea amovible en una direccion longitudinal de la gondola (104);

   un carro (140) proporcionado sobre la unidad (130) de soporte de carro, de forma que sea amovible en una direccion lateral de la gondola (104);

   una polea instalada en el carro (140), de forma que sea giratoria;

   una unidad (150) de cabrestante conectada con la polea (144) a traves de un cable (156); un dispositivo (147) de montaje configurado para moverse por medio de la unidad (150) de cabrestante y conectado con la polea (144) desde debajo del carro (140) para sujetar el elemento que ha de ser mantenido o reparado; y

   una puerta (160) proporcionada en un extremo inferior de la gondola (104), de forma que se retire de la gondola (104) o se inserte en la misma, a traves de la puerta (106), un elemento de la gondola (104) que ha de ser mantenido o reparado.
2. 2. El sistema de mantenimiento segun la reivindicacion 1, en el que la unidad (150) de cabrestante esta fijada a la torre (105) o al terreno (102) de soporte.
3. 3. El sistema de mantenimiento segun la reivindicacion 1, en el que la polea comprende una polea conductora (144) conectada con la unidad (150) de cabrestante, y una polea conducida (146) acoplada con el dispositivo (147) de montaje, de forma que sea subido y bajado con el dispositivo (147) de montaje, y la polea conductora (144) esta conectada con la polea conducida (146) a traves de un cable (156).
4. 4. El sistema de mantenimiento segun la reivindicacion 3, en el que la polea conductora (144) comprende una pluralidad de poleas conductoras, y la polea conducida (146) comprende una pluralidad de poleas conducidas.
5. 5. El sistema de mantenimiento segun la reivindicacion 4, en el que se proporciona la polea conducida (146) por debajo de la polea conductora (144) y un eje de la polea conducida (146) esta colocado aproximadamente perpendicular con respecto a un eje de la polea conductora (144).