ES2617903T3 - Procedimiento y dispositivo para monitorizar estados de funcionamiento de palas de rotor - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para monitorizar el estado de una pala de rotor de un aerogenerador, que comprende: medir una aceleración de la pala de rotor (50) con una primera señal, midiéndose la aceleración en una primera posición radial a una distancia predeterminada con respecto a la raíz de pala de rotor (54) en al menos una dirección que contiene un primer componente de dirección perpendicular al eje (52) de la pala de rotor; medir una extensión de la pala de rotor (50) con una segunda señal, midiéndose la extensión dispuesta en una segunda posición radial en la zona de la primera posición radialmente con respecto a la raíz de pala de rotor (54); determinar un primer cambio de posición mediante la aceleración; determinar un primer valor que se corresponde con la rigidez de pala de rotor por cálculo mediante el primer cambio de posición y la extensión y establecer el estado de pala de rotor a partir del primer valor

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo para monitorizar estados de funcionamiento de palas de rotor Campo tecnico
La presente invencion se refiere en general a una monitorizacion de la operacion de aerogeneradores, en particular a la monitorizacion del estado de una pala de rotor de aerogeneradores. La invencion se refiere en particular a una disposicion de sensores de fibra optica para la determinacion del estado de una pala de rotor de una instalacion de energfa eolica.
Estado de la tecnica
Para la monitorizacion de instalaciones de energfa eolica cobran importancia sistemas que califican el estado. El estado de una pala de rotor, es decir, por ejemplo desgaste, fatiga del material y otras modificaciones que pueden originarse debido al envejecimiento o al uso, es objeto de la monitorizacion del estado de instalaciones de energfa eolica. Mediante el conocimiento del estado pueden planificarse trabajos de mantenimiento, estimarse el valor presente de la instalacion y cumplirse los requisitos de seguridad de las autoridades legislativas y los clientes.
En las instalaciones existentes se estima el estado, por ejemplo, durante ciclos de carga, detectandose el numero de ciclos de extension, rotaciones de pala, es decir, ciclos de carga de gravitacion o rafagas de viento. Los ciclos pueden establecerse en intervalos de tiempo, por ejemplo de 10 min mediante los valores de carga maximos, y el estado se calcula a traves del numero de los ciclos con una carga determinada.
Por ejemplo, la Figura 1 muestra la curva 13: esta ilustra la rigidez de una pala de rotor, aplicada a lo largo del eje 11, como funcion del numero de los ciclos de carga o como funcion del tiempo sobre el eje 12. En un periodo de tiempo relativamente corto despues de la puesta en marcha disminuye la rigidez, en primer lugar, para permanecer despues aproximadamente constante para el estado de operacion regular, en el marco de la dependencia de otros parametros tales como temperatura y humedad atmosferica. Si el estado de la pala de rotor ha alcanzado un valor cntico, es decir, si esta presente un excesivo envejecimiento, carga o similar, la rigidez disminuye, pudiendo originarse poco despues una falla de material. El estado de la disminucion de rigidez esta representado en la zona entre la lmea auxiliar 20 y 22, pudiendo originarse a partir de la lmea auxiliar 22 una falla de material.
El documento US 2009/180875 A1 describe un procedimiento para la determinacion del esfuerzo de fatiga de una turbina eolica y para el control del esfuerzo de fatiga asf como turbinas eolicas correspondientes. El procedimiento para la determinacion del esfuerzo de fatiga de una turbina eolica que se encuentra en operacion comprende una facilitacion de una funcion de transmision que relaciona un valor de medicion de un primer sensor con un valor de medicion de un segundo sensor. El primer y el segundo valor de medicion se obtienen usando una turbina eolica de referencia, en la que estan colocados primeros y segundos sensores. Un tercer sensor esta colocado en la turbina eolica que se encuentra en operacion y se corresponde por el tipo y el lugar de colocacion con el primer sensor. Al usar la funcion de transmision se calcula un valor de funcion de transmision que se corresponde con un valor de medicion obtenido por el tercer sensor. A continuacion se calcula el esfuerzo de fatiga de la turbina eolica que se encuentra en operacion basandose en el valor de funcion de transmision calculado.
Sumario de la invencion
La presente invencion facilita un procedimiento para monitorizar el estado de una pala de rotor de acuerdo con la reivindicacion 1. Ademas, la presente invencion facilita un dispositivo adaptado para monitorizar el estado de una pala de rotor de un aerogenerador de acuerdo con la reivindicacion 8.
De acuerdo con una forma de realizacion se pone a disposicion un procedimiento para monitorizar el estado de una pala de rotor de un aerogenerador. El procedimiento contiene: medir una aceleracion de la pala de rotor con una primera senal, midiendose la aceleracion en una primera posicion radial a una distancia predeterminada con respecto a la rafz de pala de rotor en al menos una direccion que contiene un primer componente de direccion en perpendicular al eje de la pala de rotor, medir una extension de la pala de rotor con una segunda senal, midiendose la extension dispuesta en una segunda posicion radial en la zona de la primera posicion radial con respecto a la rafz de pala de rotor, determinar un primer cambio de posicion en la primera posicion radial mediante la aceleracion, determinar un primer valor que se corresponde con la rigidez de pala de rotor o con la elasticidad de pala de rotor por calculo mediante el primer cambio de posicion y la extension, y establecer el estado de pala de rotor a partir del primer valor.
De acuerdo con una forma de realizacion adicional se pone a disposicion un dispositivo adaptado para monitorizar el estado de una pala de rotor de un aerogenerador. El dispositivo contiene: al menos un sensor de aceleracion adaptado para la medicion de una aceleracion de la pala de rotor, midiendose la aceleracion en al menos una direccion que contiene un primer componente de direccion en perpendicular al eje de la pala de rotor, al menos un sensor de extension adaptado para la medicion de una extension de la pala de rotor con una segunda senal, midiendose la extension dispuesta en una segunda posicion radial en la zona de una primera posicion radial del sensor de aceleracion hasta la rafz de pala de rotor, y una unidad de evaluacion, que esta unida con el al menos un
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sensor de aceleracion para la recepcion de una primera senal desde el sensor de aceleracion y que esta unida con el al menos un sensor de extension para la recepcion de una segunda senal desde el sensor de extension, y efectuandose la recepcion de la primera senal desde la primera posicion radial a una distancia predeterminada con respecto a la rafz de pala de rotor, estando adaptada la unidad de evaluacion para determinar un primer cambio de posicion en la primera posicion radial mediante la primera senal del sensor de aceleracion, y estando adaptada la unidad de evaluacion para determinar un primer valor que se corresponde con la rigidez de pala de rotor o con la elasticidad de pala de rotor por calculo mediante el primer cambio de posicion y de la segunda senal.
Breve descripcion de los dibujos
Estan representados ejemplos de realizacion en los dibujos y explicados en mas detalle en la siguiente descripcion. En los dibujos muestran:
las Figuras 1 y 2 la Figura 3
las Figuras 4 y 5
la Figura 6 la Figura 7 la Figura 8 las Figuras 9A y 9B
la Figura 10
muestran curvas para ilustrar la dependencia de la rigidez o un tamano analogo o un valor correspondiente del estado de una pala de rotor y otros parametros, asf como explicar la informacion usada para formas de realizacion de la invencion;
muestra esquematicamente una pala de rotor con una disposicion o un dispositivo adaptado para monitorizar el estado de una pala de rotor de un aerogenerador de acuerdo con formas de realizacion descritas en este caso;
muestran un aerogenerador y un rotor para la explicacion de las transformaciones de senales y valores usadas para formas de realizacion;
muestra esquematicamente un desarrollo ejemplar de una senal de aceleracion;
muestra esquematicamente una evaluacion correspondiente de la senal de la Figura 6;
muestra esquematicamente una evaluacion adicional de la senal de la Figura 6;
muestran esquematicamente sensores de aceleracion para el uso en formas de realizacion descritas en este documento y
muestra un diagrama de desarrollo de un procedimiento para monitorizar el estado de una pala de rotor de un aerogenerador de acuerdo con formas de realizacion de la invencion.
En los dibujos, las mismas referencias denominan componentes o etapas iguales o con funcion igual. Modos de realizacion de la invencion
A continuacion se hace referencia detallada a distintas formas de realizacion de la invencion, estando ilustrados uno o varios ejemplos en los dibujos.
De acuerdo con formas de realizacion de la invencion, para la monitorizacion o determinacion de un estado de una pala de rotor se usa un sensor de extension, en particular un sensor de extension atermal, en combinacion con uno o varios sensores de aceleracion. De acuerdo con formas de realizacion tfpicas se usan sensores de aceleracion de fibra optica y sensores de fibra optica.
Uno o varios sensores de aceleracion pueden colocarse, por ejemplo, aproximadamente sobre la mitad del radio por la longitud de la pala de rotor. Mediante la senal de aceleracion del sensor puede calcularse el desplazamiento o la flexion de la pala mediante integracion. Pueden colocarse sensores de extension en la rafz de pala. A partir de las senales de los sensores de extension puede calcularse el momento de flexion que actua sobre la pala. El cociente del momento de flexion con el desplazamiento es proporcional a la rigidez de la pala de rotor. La rigidez del material de la pala de rotor puede verse como medida para el estado o la resistencia del material del rotor. A este respecto, la resistencia disminuye cuando se desgarran fibras individuales en un material compuesto de fibras o la union delamina las fibras. Por tanto, puede llevarse a cabo una medicion in situ del estado de pala con las disposiciones o procedimientos descritos. A este respecto, la medicion in situ posibilita un reconocimiento mejorado de envejecimiento, fatiga de material o similares estados cnticos en comparacion con una estimacion sobre el numero de los ciclos de carga.
La Figura 1 muestra un grafico 10. En la curva 13 esta aplicada sobre el eje 11 la rigidez como funcion del tiempo o del numero de los ciclos de carga. A este respecto, el eje 12 se corresponde con el tiempo o el numero de los ciclos de carga. La curva 13 muestra que al comenzar a usar una pala de rotor disminuye la rigidez en primer lugar para permanecer despues aproximadamente constante durante un periodo de tiempo mas largo. Este valor constante esta marcado por la lmea auxiliar 20. Al final de la vida util de una pala de rotor, la rigidez disminuye de manera relativamente intensa. Como se describio anteriormente, esto puede ser causado por el desgarramiento de fibras individuales en el material compuesto de fibras o por la delaminacion de la union y de las fibras. La disminucion de la rigidez de aproximadamente el 10 % al 20 %, lo que se representa por la lmea auxiliar 22, induce tfpicamente la rotura de la pala de rotor. Esto tiene que reconocerse de manera temprana para posibilitar la operacion segura de un
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aerogenerador.
La disposicion de medicion y el procedimiento de medicion con sensores, tipicamente sensores de fibra optica, de acuerdo con formas de realizacion de la presente invencion posibilita una exactitud de medicion en el intervalo del 1 %, lo que es suficiente para reconocer el descenso al final del ciclo de vida. No obstante, tambien influjos como la temperature y la humedad conducen a oscilaciones en el intervalo del 1 %. Esto se representa en la Figura 2, mostrando el grafico 32 la rigidez como funcion de la temperature muestra. La temperature esta representada en este caso a modo de ejemplo y una dependencia similar puede representarse tambien para la humedad u otros influjos. De acuerdo con realizaciones tfpicas de la presente invencion se establece durante los procedimientos de medicion en una fase de aprendizaje la dependencia de temperatura, humedad y/u otros parametros. Esta fase de aprendizaje se denomina en la Figura 1 mediante la zona 30. Mediante la fase de aprendizaje al comienzo del uso de la pala de rotor puede determinarse el influjo de los parametros tales como temperatura, humedad, etc. Asf puede tenerse en cuenta el influjo de estas magnitudes en la medicion posterior, de modo que las oscilaciones de la rigidez basandose en estos tamanos no conducen a una seguridad en cuanto a medicion.
De acuerdo con formas de realizacion adicionales, que pueden combinarse con otras formas de realizacion descritas en este documento, puede efectuarse una media de los valores de medicion durante varias horas hasta varios dfas, ya que el estado de una pala de rotor de un aerogenerador se modifica muy lentamente. Puede efectuarse una promediacion, por ejemplo, durante 1 hora hasta 5 dfas, en particular 12 horas hasta 3 dfas.
La Figura 3 muestra una pala de rotor 50 de un aerogenerador. La pala de rotor 50 tiene un eje 52 y un sistema de coordenadas orientado con respecto al mismo, es decir, un sistema de coordenadas de pala fija, que esta representado en la Figura 3 de manera ejemplar mediante el eje y el eje z. La pala de rotor 50 de la Figura 3 esta equipada con una disposicion 300 para monitorizar el estado de la pala de rotor. La disposicion 300 de la Figura 3 contiene 3 sensores de extension 302 y un sensor de aceleracion 312. Los sensores de extension y el sensor de aceleracion estan unidos con una unidad de evaluacion 322. Los sensores de extension 302 estan colocados en la rafz de pala 54 de la pala de rotor 50. El sensor de aceleracion 312 esta colocado en una posicion 56, que esta aproximadamente sobre la mitad de la longitud de la pala de rotor 50. De acuerdo con formas de realizacion tfpicas pueden estar colocados el o los sensores de extension con una distancia axial con respecto a la rafz de pala de 5 m o menos. De acuerdo con formas de realizacion tfpicas adicionales, que pueden combinarse con otras formas de realizacion descritas en este documento, el o los sensores de aceleracion pueden estar colocados en un intervalo de ± 5 m en direccion axial con respecto al centro de la pala. En este caso, la distancia axial o direccion axial se refiere al eje longitudinal 52 de la pala de rotor 50. De acuerdo con aun otras formas de realizacion puede estar colocado el o los sensores de aceleracion en una zona desde el centro de la pala de rotor hacia la punta de la pala de rotor.
Por medio de los sensores de extension 302 puede establecerse el momento de flexion que actua sobre la pala. De acuerdo con formas de realizacion de la presente invencion se puede usar al menos un sensor de extension 302, de modo que el momento de flexion puede establecerse en una direccion. De acuerdo con formas de realizacion tfpicas adicionales, pueden usarse al menos 3 sensores de extension 302 o al menos 4 sensores de extension 302 para establecer un momento de flexion en el plano y-z del sistema de coordenadas representado en la Figura 3. En la disposicion adecuada de 2 sensores de extension, por ejemplo en coordenadas angulares diferentes de la rafz de pala, pueden medirse los momentos de flexion en 2 direcciones, tfpicamente 2 direcciones ortogonales, que actuan sobre la pala de rotor tambien con 2 sensores. Para ello debenan estar colocados los 2 sensores tfpicamente con coordenadas angulares giradas 90°, o no debenan estar colocados con coordenadas angulares giradas 180°.
El sensor de aceleracion 312, que se explica en mas detalle en las Figuras 9A y 9B, contiene una masa de ensayo cuya aceleracion se mide en el sensor. De acuerdo con formas de realizacion tfpicas, los sensores de extension usados y/o sensores de aceleracion usados pueden ser sensores de fibra optica. En este caso se mide opticamente la extension o la aceleracion de la masa de ensayo mediante red de Bragg en fibra en una fibra. Mediante el uso de estos sensores puede ponerse a disposicion la exactitud de medicion descrita anteriormente. Ademas, estos sensores ofrecen propiedades ventajosas para su uso en aerogeneradores.
El uso de los sensores 302 y 312 o su disposicion unos con respecto a otros y la cooperacion de la unidad de evaluacion 322 para la monitorizacion de un estado de una pala de rotor se explica en mas detalle con referencia a las Figuras 4 y 5 o con referencia a las senales y valores que estan representados en las Figuras 6 y 7. La Figura 4 muestra una parte de un aerogenerador 400. Sobre una torre 42 esta dispuesta una gondola 44. En un buje de rotor 46 estan dispuestas palas de rotor 50, de modo que el rotor (con el buje de rotor y las palas de rotor) rota en un plano representado por la lmea 452. Tfpicamente este plano esta inclinado con respecto a la perpendicular 402. La Figura 5 muestra una vista delantera de las palas de rotor 50 y el buje de rotor 46 en direccion del eje de rotacion, estando representadas las coordenadas x e y en el sistema de coordenadas de pala fija, la fuerza gravitatoria o aceleracion gravitatoria g, asf como el sensor 312.
En una rotacion del rotor de la instalacion de energfa eolica, el sensor de aceleracion 312 mide, entre otros, la aceleracion gravitatoria g, que esta representada en la Figura 6 por la curva 601. Esta aceleracion gravitatoria se mide en el sistema de coordenadas de acuerdo con la Figura 5 en direccion y y en direccion x. Debido a la inclinacion del rotor, que esta representada en la Figura 4, en el sistema de coordenadas en la Figura 5 tambien en direccion z la aceleracion gravitatoria estara superpuesta a una senal hasta una cierta medida. La senal de medicion
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Los controles de aerogeneradores modernos contienen tfpicamente una denominada regulacion de pitch, girandose la pala de rotor alrededor del eje 52 representado en la Figura 3. Por ello se modifica en un sistema de coordenadas de pala fija la direccion representada en la Figura 5 y durante una rotacion de la pala de rotor 50 alrededor del eje 52.
En la observacion de la aceleracion medida por un sensor de aceleracion 312, que contiene el influjo de la aceleracion gravitatoria sobre una masa de ensayo, se requiere para la valoracion mejorada de las senales una observacion de los distintos sistemas de coordenadas. Por un lado, existe un sistema de coordenadas de pala fija. Este esta representado en la Figura 3. Durante una rotacion de la pala de rotor alrededor del eje 52, rota el sistema de coordenadas asf como los sensores 302 y el sensor 312. Ademas, existe un sistema de coordenadas que esta fijo con respecto al buje de rotor 46. A este respecto se trata de un sistema de coordenadas rotativo que puede usarse independientemente de una regulacion de pitch. Ademas, existe un sistema de coordenadas estacionario que esta fijo con respecto a la instalacion de energfa eolica 400 y, por tanto, fijo con respecto a la fuerza gravitatoria o aceleracion gravitatoria.
De acuerdo con formas de realizacion tfpicas, se lleva a cabo para una correccion de la senal o de las senales del sensor de aceleracion y/o de los sensores de extension, es decir, de una senal en la direccion x, y y z en el sistema de coordenadas de pala fija, una transformacion en el sistema de coordenadas estacionario, teniendose en cuenta la rotacion del rotor, el angulo de pitch de la pala de rotor asf como la inclinacion del rotor, que esta representada por las lmeas 452 y 402 en la Figura 4. En el sistema de coordenadas estacionario la senal puede eliminarse de la aceleracion gravitatoria. A continuacion puede llevarse a cabo una transformacion de retorno en el sistema de coordenadas, que esta fijo con respecto al buje de rotor. En este sistema de coordenadas, que esta fijo con respecto al buje de rotor, se establece tipicamente una aceleracion esencialmente en paralelo a la direccion del viento o esencialmente en paralelo al eje de rotacion del rotor, que se denomina a continuacion z, y se establece una aceleracion y que esta en perpendicular a z, y que se corresponde en esencia con la velocidad tangencial de la pala de rotor. Una aceleracion a lo largo de la direccion x representada en la Figura 5 o una direccion x es en muchos casos de aplicacion relevantes insignificante para la evaluacion.
De acuerdo con formas de realizacion tfpicas, la senal o las senales, que se corresponden con una aceleracion, se integra o integran por el tiempo, en particular se integran por duplicado por el tiempo para determinar un desplazamiento, cambio de posicion o cambio de lugar del sensor de aceleracion y con ello del desplazamiento correspondiente o cambio de lugar de la posicion de pala de rotor. En este caso se asigna al sensor de aceleracion un lugar en la pala de rotor. El sensor mide la aceleracion en este lugar de la pala de rotor. Esta aceleracion se deriva de la aceleracion gravitatoria, debido a la rotacion del rotor, y debido a movimientos, es decir, deformaciones de la pala de rotor. Mediante la integracion de la senal por el tiempo (por duplicado) se obtiene el desplazamiento de este lugar o el cambio de posicion de este lugar. El desplazamiento de este lugar en el sentido de un desplazamiento del vector de la coordenada de lugar de este lugar o el cambio de posicion de este lugar en el sentido de nuevas coordenadas de lugar x', y' y z' por la relacion x'=x+Ax, y'=y+Ay, y z'=z+Az, indicando el vector (Ax, Ay, Az) el cambio de posicion, se usa en este caso a modo de sinonimo.
En una actuacion de fuerza predeterminada o en la actuacion de un momento determinado, la extension, es decir, un desplazamiento o cambio de lugar, esta unida de manera proporcional con este a traves del modulo de elasticidad o la rigidez de flexion. Mediante los sensores de extension 302 representados en la Figura 3 puede determinarse el momento de flexion aportado a la pala. Por tanto, puede determinarse mediante el valor del desplazamiento o cambio de posicion y el valor del momento de flexion una medida para la rigidez o la elasticidad de la pala de rotor. En este caso, el cociente obtenido a partir del momento de flexion y del desplazamiento, es decir, los momentos de flexion debidos al desplazamiento, es proporcional a la rigidez. Este valor se usa de acuerdo con formas de realizacion de la presente invencion, que pueden combinarse con otras formas de realizacion, de acuerdo con la relacion representada en la Figura 1, para monitorizar el estado de una pala de rotor en una instalacion de energfa eolica.
De acuerdo con formas de realizacion de la invencion se mide la aceleracion en al menos una direccion, preferentemente en la direccion descrita anteriormente, que esta esencialmente en paralelo a la velocidad tangencial de la pala de rotor. En el caso de un angulo de pitch conocido previamente para la operacion normal, es decir, una ubicacion de pitch tfpica o cada vez mas habitual, esto puede ponerse a disposicion mediante el correspondiente montaje de un sensor de aceleracion unidimensional en la pala de rotor, es decir, en el sistema de coordenadas de pala fija. Un momento de flexion en direccion respectiva o correspondiente, es decir, en direccion paralela, puede ponerse a disposicion, asimismo, mediante el montaje adecuado de un sensor de extension 302. Por tanto, puede efectuarse de acuerdo con formas de realizacion de la presente invencion una monitorizacion de estado con un sensor de aceleracion unidimensional y un sensor de extension. De acuerdo con formas de realizacion tfpicas se mide una aceleracion, no obstante, en 3 direcciones y se establece una extension o un momento de flexion mediante al menos 2 sensores de extension a lo largo de una orientacion discrecional en el plano de la rafz de pala. En este sentido puede efectuarse una monitorizacion independientemente del angulo de pitch o a lo largo de varias
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coordenadas en un sistema de coordenadas discrecional. El calculo a lo largo de varias coordenadas puede conducir a una monitorizacion de estado fiable. Ademas, en caso de que se conozcan orientaciones tipicas de desgaste o rotura de palas de rotor pueden monitorizarse en particular estas direcciones.
La Figura 6 muestra un ejemplo tfpico para una senal del o de los sensores de aceleracion en direccion y, es decir, en un sistema de coordenadas que esta estacionario con respecto al buje de rotor. Tras la correccion del influjo de la gravitacion (601 en la Figura 6) se obtiene un valor 712, tal como esta representado en la Figura 7. Este desarrollo puede integrarse doblemente por el tiempo para medir el desplazamiento de la pala de rotor en la posicion correspondiente que se corresponde con la posicion del sensor de aceleracion. El desarrollo sinusoidal representado por la lmea de puntos en la Figura 7 se corresponde, a este respecto, con un cambio de lugar de la posicion en la pala de rotor, que se causa por la aceleracion gravitatoria que actua sobre la masa de la pala de rotor. En otras palabras: la pala de rotor se flexiona bajo su propia carga.
Las senales del o de los sensores de aceleracion en direccion x, es decir en paralelo al eje de rotacion del rotor, muestran tfpicamente un comportamiento dinamico con elevados componentes de frecuencia, que se causan, por ejemplo, por rafagas de viento. Tfpicamente pueden filtrarse las senales de aceleracion segun sus componentes de frecuencia, pudiendo usarse, por ejemplo, un filtro de paso bajo. La Figura 8 muestra una transformacion de Fourier, aplicandose la rigidez k por la frecuencia f. La curva 812 muestra un desarrollo tfpico con una zona 821 en cierto modo estatica y una frecuencia propia 822. A este respecto puede aplicarse de acuerdo con formas de realizacion tfpicas un filtro de paso bajo para frecuencias de 0,6 Hz o menos, tfpicamente de 0,4 Hz y menos, sobre las senales o los valores de los sensores. En el caso de una velocidad de giro de, por ejemplo, 0,2 Hz resulta esta filtracion para la senal representada en la Figura 7 un desarrollo sinusoidal esencialmente liso.
De acuerdo con formas de realizacion tfpicas adicionales pueden usarse senales en el intervalo de la propia frecuencia 822. Esta se situa, por ejemplo, en el intervalo de 0,8 Hz a 1,2 Hz. En el intervalo de la propia frecuencia, la pala de rotor experimenta desplazamientos de posicion mayores que pueden conducir a una exactitud de medicion mejorada. No obstante, dado que la evaluacion de las senales debido al comportamiento complejo de la pala de rotor es mas diffcil, puede llevarse a cabo de acuerdo con una forma de realizacion preferente una evaluacion con un filtro de paso bajo y un filtro de paso de banda separados entre sf en las proximidades de la frecuencia propia. Debido a la evaluacion en ambos intervalos de frecuencia, es decir, debido a una evaluacion adicional en el intervalo de la propia frecuencia, pueden usarse, no obstante, informaciones adicionales y, por tanto, puede alcanzarse una exactitud de medicion mejorada.
Los sensores de aceleracion 312 usados en la disposicion y procedimiento descritos en este documento se describen ahora con respecto a las Figuras 9A y 9B. La Figura 9A muestra un sensor de aceleracion 312, estando colocada una masa de ensayo 912 en una fibra 922 optica. Una carcasa 902 esta configurada de tal modo que en una aceleracion de la masa 912 se da una extension, es decir, un cambio de longitud relativo (alargamiento o acortamiento) de la fibra 922 optica. Mediante la extension de la fibra 922 se modifica la red de Bragg en fibra 924. Esto conduce a una reflexion o transmision modificada de la red de Bragg en fibra con respecto a las longitudes de onda reflejadas o transportadas. Este cambio puede usarse como medida para la extension de la fibra y, por tanto, indirectamente como medida para la aceleracion de la masa de ensayo 912. En la Figura 9B esta representado un sensor de aceleracion 312. Esta disposicion combina 3 de los sensores mostrados en la Figura 9A, debiendose representar la rotacion de los sensores en la ilustracion una disposicion tridimensional, de modo que se miden 3 valores de aceleracion en un sistema de coordenadas, tal como por ejemplo un sistema de coordenadas cartesiano.
La Figura 10 muestra un diagrama de desarrollo para procedimientos para monitorizar el estado de palas de rotor en un aerogenerador de acuerdo con formas de realizacion descritas en este documento. En la etapa 1002 se mide una aceleracion de la pala de rotor mediante una primera senal. En este caso se mide al menos un componente de direccion en perpendicular al eje de la pala de rotor. En la etapa 1004 se mide una extension con una segunda senal. A partir de la primera senal para la aceleracion se determina en la etapa 1006 un cambio de posicion del sensor de aceleracion, que se corresponde con un cambio de posicion de la posicion de pala de rotor correspondiente. Mediante calculos, para los que se usan el cambio de posicion y la extension, puede obtenerse en la etapa 1008 una medida de la rigidez de la pala de rotor o elasticidad de la pala de rotor. Esta medida se usa en la etapa 1010 para la monitorizacion del estado de la pala de rotor.
De acuerdo con formas de realizacion tfpicas, se usa para la determinacion del cambio de posicion en el lugar del sensor de aceleracion una doble integracion por el tiempo. Tfpicamente se mide la aceleracion en 3 direcciones, por ejemplo direcciones de un sistema de coordinadas cartesiano y la extension al menos en 2 direcciones, de modo que tambien en este caso puede establecerse una extension con orientacion discrecional en el plano de la rafz de pala. Para la monitorizacion de estado puede llevarse a cabo, ademas, una creacion de valor medio durante un periodo de tiempo de 1 hora o mas, en particular una creacion de valor medio durante un periodo de tiempo de un dfa o mas. En este sentido se aumenta la exactitud de medicion y el estado de la pala de rotor puede reconocerse de manera suficiente, es decir, a su debido tiempo. De acuerdo con formas de realizacion tfpicas adicionales, que pueden combinarse con otras formas de realizacion descritas en este documento, para la medicion de la aceleracion o de la extension se usan sensores de fibra optica, pudiendo usarse en particular sensores, con una red de Bragg en fibra. Se usan, por ejemplo, sensores de fibra optica de aceleracion en combinacion con sensores de fibra optica de extension. Tfpicamente se usan para formas de realizacion de las disposiciones y procedimientos descritos en este
documento un sensor de extension sobre o en las proximidades de la ra^z de pala y un sensor de aceleracion con una distancia axial con respecto a la rafz de pala, que es al menos la mitad del radio de pala.
Aunque la presente invencion se describio anteriormente mediante ejemplos de realizacion tipicos, esta no esta limitada a los mismos, sino que puede modificarse de multiples maneras. La invencion tampoco esta limitada a las 5 posibilidades de aplicacion mencionadas.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para monitorizar el estado de una pala de rotor de un aerogenerador, que comprende:
    medir una aceleracion de la pala de rotor (50) con una primera senal, midiendose la aceleracion en una primera posicion radial a una distancia predeterminada con respecto a la rafz de pala de rotor (54) en al menos una direccion que contiene un primer componente de direccion perpendicular al eje (52) de la pala de rotor; medir una extension de la pala de rotor (50) con una segunda senal, midiendose la extension dispuesta en una segunda posicion radial en la zona de la primera posicion radialmente con respecto a la rafz de pala de rotor (54);
    determinar un primer cambio de posicion mediante la aceleracion;
    determinar un primer valor que se corresponde con la rigidez de pala de rotor por calculo mediante el primer cambio de posicion y la extension y
    establecer el estado de pala de rotor a partir del primer valor.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, integrandose para la determinacion del primer cambio de posicion la senal de la aceleracion por el tiempo.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, midiendose la aceleracion en tres direcciones y midiendose la extension para medir momentos de flexion en dos direcciones normalmente ortogonales.
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, midiendose para el establecimiento del estado de pala de rotor el primer valor, en particular durante un periodo de tiempo de 1 hora y mas.
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, midiendose la aceleracion con un sensor de aceleracion (312) de fibra optica y/o midiendose la extension con un sensor de extension (302) de fibra optica.
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, estando la primera posicion radial aproximadamente en la mitad del radio de pala o entre la mitad del radio de pala y una punta de la pala de rotor (50) y/o estando la segunda posicion radial a una distancia con respecto a la rafz de pala (54) de 5 m o menos.
  7. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, efectuandose para la determinacion del primer valor una transformacion de coordenadas en un sistema de coordenadas del aerogenerador y/o en un sistema de coordenadas del buje de rotor (46).
  8. 8. Dispositivo adaptado para monitorizar el estado de una pala de rotor de un aerogenerador, que comprende:
    al menos un sensor de aceleracion (312) adaptado para la medicion de una aceleracion de la pala de rotor (50), midiendose la aceleracion en al menos una direccion que contiene un primer componente de direccion perpendicular al eje (52) de la pala de rotor (50);
    al menos un sensor de extension (302) adaptado para la medicion de una extension de la pala de rotor (50) con una segunda senal, midiendose la extension dispuesta en una segunda posicion radial en la zona de una primera posicion radial del sensor de aceleracion (312) hasta la rafz de pala de rotor (54);
    una unidad de evaluacion (322), que esta unida al por lo menos un sensor de aceleracion (312) para la recepcion de una primera senal desde el sensor de aceleracion (312) y que esta unida al por lo menos un sensor de extension (302) para la recepcion de una segunda senal desde el sensor de extension (302), y efectuandose la recepcion de la primera senal desde la primera posicion radial a una distancia predeterminada con respecto a la rafz de pala de rotor (54);
    estando adaptada la unidad de evaluacion (322) para determinar un primer cambio de posicion en la primera posicion radial mediante la primera senal del sensor de aceleracion (312);
    estando adaptada la unidad de evaluacion (322) para determinar un primer valor que se corresponde con la rigidez de pala de rotor por calculo mediante el primer cambio de posicion y de la segunda senal.
  9. 9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 8, siendo el al menos un sensor de aceleracion (312) un sensor de fibra optica y/o siendo el al menos un sensor de extension (302) un sensor de extension de fibra optica.
  10. 10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 9, estando la primera posicion radial en la zona de la mitad del radio de pala hasta la punta de pala y/o estando la segunda posicion radial a una distancia con respecto a la rafz de pala (54) de 5 m o menos.
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