ES2620290T3 - Procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica y turbina eólica - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica con una torre (2) así como con una góndola de máquina (1) dispuesta giratoria sobre la torre (2) con un rotor (1a), en el que la góndola de máquina (1) se desplaza por medio de al menos un control azimutal especial (23, 24, 25) implementado en un control azimutal (21) de la turbina eólica hacia una posición azimutal especial (9, 12, 13) predeterminada o predeterminable cuando se cumple una condición de entrada (23b, 24b, 25b) definida en el control azimutal especial (23, 24, 25), caracterizado por que están implementadas varios controles azimutales especiales (23, 24, 25), respectivamente, con diferentes condiciones de entrada (23b, 24b, 25b) y/o condiciones de salida (23c, 24c, 25c), que están conectados, respectivamente, con la misma posición azimutal especial (9, 12, 13) o con diferentes posiciones azimutales especiales (9, 12, 13), en el que a diferentes controles azimutales especiales (23, 24, 25) están asociadas diferentes prioridades, de manera que cuando se cumplen varias condiciones de entrada (23b, 24b, 25b) y/o condiciones de salida (23c, 24c, 25c), se ejecuta aquel control azimutal especial (23, 24, 25) con la máxima prioridad.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para el funcionamiento de una turbina eolica y turbina eolica

La invencion se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una turbina eolica con una torre asf como una gondola de maquina dispuesta de forma giratoria sobre la torre con un rotor, asf como a una turbina eolica correspondiente y a un producto de programa de ordenador.

Las turbinas eolicas conocidas disponen de una torre, sobre cuya punta esta dispuesta giratoria una gondola de maquina. Esta aloja un generador y, dado el caso, una transmision, que estan conectados con un rotor, que gira alrededor de un eje de rotor. En el funcionamiento regular, la gondola de la maquina gira con el rotor alrededor de un eje de turbina para seguir la direccion variable del viento. El control de esta rotacion alrededor del eje de la torre se designa como control azimutal.

Un ejemplo de un control azimutal correspondientes un procedimiento conocido a partir de WO 2010/128940 A1 para el control de una turbina eolica en una posicion de reposo, en la que la gondola es girada por el viento, de manera que se gira alrededor de un angulo de mas de 120°, con preferencia 180°, desde una posicion funcional. Esta posicion de reposo debe mantenerse activamente a traves de un accionamiento azimutal. De esta manera deben reducirse las cargas de una turbina eolica en un modo de cierre y deben evitarse danos de componentes importantes.

En US 2009/0081041 A1 se publica un procedimiento para el control de una turbina eolica con una gondola sobre una torre y con un rotor. Para reducir la carga sobre la instalacion en el caso de un mal funcionamiento del ajuste del angulo de las palas, se propone observar la funcion del ajuste del angulo de las palas y a la entrada de un fallo girar la gondola desde una posicion funcional hasta una posicion de reposo, en la que se reduce la carga del viento frente a la posicion funcional.

El control azimutal encuentra una limitacion, entre otras cosas, en virtud de la torsion de aquellos cables, que conducen desde la gondola de la maquina hasta la torre y conectan los componentes electricos en la gondola de la maquina con componentes dispuestos sobre el suelo, por ejemplo cables de potencia. Cuando la gondola de la maquina se ha girado varias veces alrededor del eje de la torre, estos cables estan torsionados hasta el punto de que una torsion adicional de la gondola de la maquina alrededor del eje de la torre en la misma direccion conducina a un dano de los cables y de sus conexiones. Por lo tanto, en este caso, se inicia normalmente despues de un giro de la gondola de la maquina alrededor de 720°, es decir, despues de un giro doble completo, un desenrollamiento automatico, es decir, que la gondola de la maquina rota de nuevo de retorno para eliminar la torsion o bien el enrollamiento de los cables.

Mientras que el tipo habitual de funcionamiento de una turbina eolica con seguimiento automatico del viento garantiza en la mayona de los casos un funcionamiento optimo e implica un rendimiento optimo de energfa, el control azimutal habitual es desfavorable en casos especiales. Por lo tanto, el cometido de la presente invencion es proporcionar un procedimiento y una turbina eolica correspondiente asf como un producto de programa de ordenador, con los que se puede configurar el funcionamiento de una turbina eolica mas segura y mas eficiente en situaciones excepcionales.

Este cometido se soluciona por medio de un procedimiento para el funcionamiento de una turbina eolica con una torre asf como con una gondola de maquina dispuesta giratoria sobre la torre con un rotor, que ha sido desarrollado de tal manera que la gondola de maquina se desplaza por medio de al menos un control azimutal especial implementado en un control azimutal de la turbina eolica hacia una posicion azimutal especial predeterminada o predeterminable cuando se cumple una condicion de entrada definida en el control azimutal especial, en el que estan implementadas varios controles azimutales especiales, respectivamente, con diferentes condiciones de entrada y/o condiciones de salida, que estan conectados, respectivamente, con la misma posicion azimutal especial o con diferentes posiciones azimutales especiales, en el que a diferentes controles azimutales especiales estan asociadas diferentes prioridades, de manera que cuando se cumplen varias condiciones de entrada y/o condiciones de salida, se ejecuta aquel control azimutal especial con la maxima prioridad.

El control azimutal y el control azimutal especial pueden estar configurados, por ejemplo, como programa de ordenador en una unidad de control, configurada como instalacion de proceso de datos y ordenador, de la turbina eolica o como electronica cableada fijamente, en la que el control y el control especial estan implementados por medio de un cableado seleccionado predeterminado.

La invencion se basa en la idea basica de que las situaciones especiales deben tratarse de manera mas segura y mas eficiente, cuando el control azimutal no realiza un seguimiento habitual del viento con una alineacion del rotor con relacion a la direccion actual del viento, sino que la gondola de la maquina se desplaza en gran medida de manera automatica a una posicion azimutal especial. Esto puede significar especialmente tambien que la gondola de

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la maquina permanece en una posicion azimutal especial ya adoptada.

De la misma manera esta previsto en el marco de la invencion que a la entrada de un control azimutal especial, la gondola se desplace en primer lugar en una direccion, por ejemplo una direccion de desenrollamiento de los cables y durante el desplazamiento se determine la posicion azimutal especial. Por lo tanto, una posicion azimutal especial puede estar predeterminada o ser predeterminable o se puede determinar ya en el curso de un control azimutal especial. Ademas, de acuerdo con la invencion, se puede modificar todavfa una posicion azimutal especial predeterminada en el curso o en el marco de un control azimutal especial, es decir, que se puede modificar todavfa la posicion objetiva a alcanzar.

En el estado de la tecnica es habitual alcanzar en gran medida manualmente posiciones especiales, interrumpiendo el seguimiento automatico del viento y ajustando una posicion azimutal deseada a traves de instrucciones de teclas en la turbina eolica o a traves de un control remoto. En este caso, existe el peligro de un control erroneo asf como el riesgo de que el personal de mantenimiento olvide al termino de los trabajos desplazar de nuevo la instalacion al modo automatico.

Una posicion azimutal especial correspondiente es con preferencia una posicion angular independiente de la direccion del viento o un sector angular independiente de la direccion del viento o un angulo diferencial predeterminado o predeterminable con respecto a la direccion del viento. Una posicion angular independiente de la direccion del viento puede estar seleccionada, por ejemplo, como posicion de servicio cuando el motor esta parado, por ejemplo en virtud de particularidades locales.

Un sector angular, que se extiende desde un angulo mmimo hasta un angulo maximo sobre la rosa de los vientos y en el que se puede adoptar cualquier angulo discrecional dentro del sector angular como posicion especial, se selecciona en casos, en los que no deben aproximarse, por ejemplo, determinados angulos o sectores angulares. En el caso de que, en este caso, a la entrada de una condicion de entrada la gondola de la maquina se encuentre ya en el sector angular especial, puede permanecer allf sin continuar desplazandose. Esto esta comprendido en el marco de la presente invencion bajo el concepto de desplazamiento a la posicion azimutal especial.

Un ejemplo de ello es la presencia de estructuras sobre la superficie del suelo, que no deben perjudicarse a traves de las palas del rotor. Por ejemplo, en el caso de deshielo hay que temer la cafda de trozos de hielo. Una base de una autorizacion de la construccion puede ser en este caso, que los bloques de hielo no puedan caer en determinadas regiones debajo de la turbina eolica.

Un angulo diferencial predeterminado o predeterminable con respecto a la direccion del viento se puede utilizar, por ejemplo, para la reduccion de las cargas en caso de viento fuerte para conducir a una desconexion mas tarde de la turbina eolica, de manera que se incrementa el rendimiento de energfa y la eficiencia de la turbina eolica.

En un desarrollo ventajoso del procedimiento esta previsto que el control azimutal especial se termine cuando no se cumple ya la condicion de entrada del control azimutal especial y/o se cumple una condicion de salida para el control azimutal especial. Una condicion de salida puede ser, por ejemplo, una instruccion externa para el abandono del control azimutal especial. Se puede seleccionar si el control azimutal especial solamente se abandona cuando no existe ya la condicion de entrada o si se ejecuta tambien la condicion de salida cuando la condicion de entrada esta todavfa presente. Tambien sin condicion de salida se puede terminar, por ejemplo, el control azimutal especial cuando no se cumple ya la condicion de entrada.

Para diferentes casos especialmente posibles existentes, segun la invencion esta previsto que varios controles azimutales especiales diferentes estan implementados, respectivamente, con diferentes condiciones de entrada y/o condiciones de salida, que estan unidas, respectivamente, con la misma posicion azimutal especial o con diferentes posiciones azimutales especiales. Para cada control azimutal especial se puede seleccionar individualmente la posicion azimutal especial correspondiente, siendo tambien posible que varios o todos los controles azimutales especiales esten unidos con la misma posicion azimutal especial.

Para varios controles azimutales especiales se aplica tambien que estos esten conectados con condiciones de entrada y/o de salida seleccionables o enlazables individualmente.

Puesto que segun la invencion a diferentes controles azimutales especiales estan asignadas en el control azimutal diferentes prioridades, de manera que, cuando se cumplen varias condiciones de entrada y/o condiciones de salida, se ejecuta aquel control azimutal especial con la maxima prioridad, se pueden evitar conflictos entre diferentes eventos especiales, que conducen a un control azimutal especial y se puede realizar un control azimutal eficiente y seguro de la turbina eolica. Las prioridades se predeterminar de manera mas ventajosa segun criterios que se refieren a la seguridad del funcionamiento, la eficiencia y otros parametros. En estados relevantes para la seguridad como una congelacion o en caso de avenas en caso de tormenta, se asigna una prioridad alta al control azimutal especial correspondiente, a cuestiones de mantenimiento se asigna de manera correspondiente una prioridad mas

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baja.

Como condicion de entrada o condiciones de salida de uno o varios controles azimutales especiales se aplica o se aplican un instante, un retraso de tiempo, una demanda de servicio, un vuelo de aproximacion de helicoptero, una entrada de una posicion de lanzamiento de sombras o de reflexion a evitar, una congelacion existente o previsible del rotor, un exceso de una primera velocidad lfmite del viento, una primera altura de olas lfmites en turbinas eolicas mantimas, una primera amplitud de la oscilacion lfmite de la torre, una primera probabilidad de colision de animales y/o una condicion de seguimiento del viento en caso de amarre del rotor o en caso de viento fuerte. Estas condiciones de entrada definen diferentes situaciones especiales, que pueden conducir a un control azimutal especial y que se pueden aplicar individualmente como condicion de entrada o de una manera enlazada.

Cuando en este caso se utiliza como condicion de entrada un instante, se puede evitar, por ejemplo, un tiempo de espera en la realizacion de un servicio, puesto que al comienzo de los trabajos de servicio, la gondola de la maquina se encuentra ya en la posicion azimutal deseada. Esto es especialmente interesante tambien en instalaciones grandes con algunos megavatios de potencia nominal, puesto que en estas turbinas eolicas la velocidad de seguimiento del viento esta normalmente en el intervalo de 0,3 a 0,5 % y, por lo tanto, se pueden prever de cinco a quince minutos, antes de que se alcance una posicion deseada de la gondola.

Como instante se utiliza o se predetermina en este caso con preferencia un instante de arranque. En este caso, la turbina eolica comienza en el instante predeterminado con el desplazamiento de la gondola para el ajuste de la posicion azimutal especial. De manera alternativa y tambien especialmente preferida se utiliza o se predetermina como instante un instante objetivo. En este caso, el control azimutal especial calcula automaticamente el tiempo necesario para el ajuste de la posicion azimutal especial deseada e inicia el proceso de desplazamiento de manera que se alcanza o no la posicion azimutal especial deseada en el instante objetivo.

En el caso de un retraso de tiempo como condicion de entrada se puede aprovechar mas tiempo el modo de funcionamiento normal existente. Con preferencia se combina tambien una demanda de servicio con un retraso de tiempo y/o prevision de tiempo objetivo, de manera que en el caso de una demanda de servicio, se ejecuta el control azimutal especial en el instante mas tarde posible, de manera que el equipo de servicio a la entrada, por lo tanto, por ejemplo 15 minutos mas tarde encuentra la turbina eolica en la posicion especial controlada especialmente.

En el caso de un vuelo de aproximacion de helicoptero, se puede desplazar la turbina eolica a una posicion especial, para posibilitar, por ejemplo, vfas de entrada en funcion del terreno. Otras condiciones de entrada en funcion del terreno son, por ejemplo, la entrada de una instalacion de proyeccion de sombra o de reflexion a evitar que entran especialmente en una posicion determinada del sol y deben evitarse con respecto a viviendas o carreteras de trafico existentes y se pueden establecer, dado el caso, en un documento de una autorizacion de la construccion.

Igualmente ventajoso, sobre todo en un vuelo de aproximacion de un helicoptero, es calcular una direccion media del viento y ajustar un angulo diferencial predeterminable con respecto a la direccion media del viento como posicion azimutal especial fija, que no se modifica ya a continuacion en el caso de oscilaciones de la direccion del viento. Esto favorece especialmente el vuelo de aproximacion del helicoptero, en el que la turbina eolica es o debe ser sobrevolada paralela al plano del rotor y a ser posible en contra de la direccion del viento. Durante el vuelo de aproximacion, no debena modificarse la posicion de la gondola incluso en el caso de fuertes variaciones repentinas de la direccion del viento, puesto que un piloto de helicoptero que se aproxima volando necesita la gondola de la turbina eolica como punto fijo.

Condiciones de entrada relevantes para la seguridad y la eficiencia son especialmente el exceso de una primer velocidad lfmite del viento, de una primera altura lfmite de las olas en turbinas eolicas marinas, una primera amplitud lfmite de la oscilacion de la torre o una primera probabilidad de colision de animales. En el caso de que se exceda la primera velocidad lfmite del viento o la primera altura lfmite de las olas, se puede ajustar, por ejemplo, un seguimiento del viento con un angulo de desviacion o bien angulo diferencial como posicion azimutal especial, para reducir la carga de la turbina eolica, sin tener que parar la turbina eolica. La altura de las olas en turbinas eolicas mantimas y la amplitud de la oscilacion de la torre igualmente relevantes para la carga y, por lo tanto, para la seguridad y la eficiencia. Todos estos valores lfmites se pueden seleccionar de manera espedfica de la instalacion y del lugar y, dado el caso, se asigna una prioridad alta a los controles azimutales especiales conectados con ellos.

Igualmente objeto de un documento de una autorizacion de la construccion puede ser una proteccion de los animales o proteccion de especies, que se refiere a aves amenazadas, tal vez murcielagos o pajaros amenazados. En lugares conocidos de cnas y trayectorias de vuelo posibles de tales animales se puede desplazar la turbina eolica igualmente en su angulo azimutal a una posicion especial para evitar la probabilidad de colision.

Una condicion de seguimiento del viento durante el amarre del rotor o con viento fuerte, especialmente un seguimiento automatico del viento, sirve igualmente para la reduccion de la carga. Se puede asignar una prioridad media a los controles azimutales especiales unidos con estos estados de funcionamiento.

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Un trabajo de servicio, para el que es especialmente util un control azimutal especial segun la invencion, es especialmente la utilizacion de un andamio de mantenimiento para una pala de rotor, que requiere la instalacion del andamio de mantenimiento en un lugar determinado. Lo mismo se aplica para la instalacion de una grua auxiliar con tornos de cables o rodillos de desviacion en el suelo. Tambien un cambio del aceite de la transmision con conexion de manguera o la obtencion de una herramienta o de componentes, especialmente en el mar, puede requerir el desplazamiento de la gondola de la maquina a una posicion azimutal especial. Tales estados de funcionamiento implican, dado el caso, bajas prioridades de los controles azimutales especiales correspondientes.

Como condicion de salida o condiciones de salida de uno o varios controles azimutales especiales se aplica o se aplican un instante, un retraso de tiempo, una terminacion de una demanda de servicio, un vuelo de salida de helicoptero, una terminacion de una posicion de lanzamiento de sombras o de reflexion a evitar, una congelacion existente o previsible del rotor, una ausencia de una segunda velocidad lfmite del viento, de una segunda altura lfmite de las olas en turbinas eolicas marinas, de una segunda amplitud de oscilacion lfmite de la torre, de una segunda probabilidad de colision de animales y/o de una condicion de seguimiento del viento en caso de amarre del rotor o en caso de viento fuerte.

Las segundas velocidades lfmites, alturas lfmites de las olas, amplitudes lfmites de oscilacion de la torre y probabilidades de colision de animales estan especialmente por debajo de los primeros valores lfmites correspondientes. Tambien estos valores lfmites se pueden seleccionar de manera espedfica de la instalacion y/o del lugar.

Puesto que las turbinas eolicas han implementado en su control azimutal normalmente un desenredo automatico de los cables, esta previsto con preferencia que en el control azimutal especial para la determinacion de la direccion de la marcha de la gondola de la maquina, se tenga en cuenta una torsion de cables entre la gondola de la maquina y la torre, teniendo en cuenta especialmente la torsion de los cables y la prioridad de un control azimutal especial actual.

Alternativa o adicionalmente a ello se desplaza con preferencia la gondola de la maquina en el control azimutal especial en la direccion de una torsion de los cables y/o por la via mas corta hacia la posicion azimutal especial. Si se desplaza la gondola en la direccion de un desenredo de los cables, se evita en cualquier caso que durante la realizacion de un control azimutal especial, en el caso de que se exceda el valor lfmite para la torsion de los cables, se activa el desenredo automatico de los cables. Un desplazamiento por la via mas corta reduce el tiempo de espera. La direccion del camino mas corto puede ser tambien la direccion del desenredo del cable.

A traves de la consideracion comun igualmente mencionada de la torsion de los cables y la prioridad se llega a un compromiso entre la importancia de la posicion azimutal especial actual y la necesidad actual de un desenredo de los cables. Por ejemplo, en el caso de controles azimutales especiales con maxima prioridad, por ejemplo en casos de funcionamiento relevantes para la seguridad como congelacion aguda o avenas en caso de tormenta se puede desplazar la gondola por el camino mas corto a la posicion azimutal especial, con tal que no se exceda el angulo de torsion maximo admisible de los cables. Por ejemplo, con prioridad media o baja, tiene presencia el desenredo de los cables, con tal que no aparezcan tiempos de espera no razonables, pudiendo ser el tiempo de espera razonable con baja prioridad mayor que con prioridad media. A tal fin, con preferencia, para cada control azimutal especial se define un valor lfmite de realizacion del desenredo del cable especialmente dependiente de la prioridad. Este se define de manera que cuando el angulo de desplazamiento hacia la posicion azimutal especial en la direccion de un desenredo del cable excede el valor lfmite de realizacion del desenredo del cable correspondiente, se desplaza la gondola en la direccion opuesta, para no generar tiempo de espera excesivo. Por ejemplo, se pueden seleccionar valores lfmites de realizacion del desenredo del cable preferidos con baja prioridad en funcion de la instalacion en el intervalo de 240° y 340°, especialmente de 270° y 310°, para prioridad media de 190° a 270°, especialmente de 215° a 245°.

Especialmente para la informacion de un servicio de mantenimiento, pero tambien para otra particularidad, esta previsto con preferencia que se senalice cuando se ha alcanzado la posicion azimutal especial, especialmente por medio de una luz de obstaculo, de una senal luminosa, acusticamente o por medio de una alarma a un control remoto.

En algunos casos, especialmente cuando entra la condicion de entrada para varias turbinas eolicas de un parque eolico, se realiza una activacion del control azimutal especial para una pluralidad de turbinas eolica de un parque eolico por medio de un control del parque eolico. Se puede tratar de condiciones de entrada relevantes para la seguridad como el exceso de un valor lfmite para un parametro relevante para la seguridad. Este puede ser, por ejemplo, la deteccion de un riesgo elevado de colision de animal u otros parametros correspondientes, que no se refieren necesariamente a una turbina eolica individual.

Otra aplicacion preferida de un control azimutal especial consiste en una verificacion de posiciones de referencia azimutal, en la que se asigna a varias o todas las turbinas eolicas de un parque eolico a traves de un control comun

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del parque eolico una posicion azimutal especial, particularmente igual. En la practica se producen alineaciones erroneas de turbinas eolicas individuales siempre que durante la puesta en servicio de la turbina eolica no se mida cuidadosamente la posicion de referencia azimutal por ejemplo por medio de GPS o de brujula. Por ejemplo, con un telescopio un observador puede verificar de manera ventajosa y sencilla si todas las turbinas eolicas del parque eolico son identicas, es decir, que estan alineadas con la misma posicion azimutal especial.

Esta posicion azimutal especial se refiere de manera mas ventajosa a la direccion de la vision del observador con respecto al parque eolico o con respecto a la turbina eolica individual del parque eolico. Cuando de manera mas ventajosa es 90° aproximadamente, es decir, perpendicularmente a la direccion de la vision del observador, se pueden reconocer facilmente tambien alineaciones erroneas, puesto que entonces las palas del rotor no se encuentran en un plano para el observador. La posicion azimutal especial de cada turbina eolica del parque eolico se puede designar y predeterminar tambien individualmente con respecto a la posicion del observador determinada, por ejemplo, por GPS. En este caso, se transmite junto con la instruccion para la entrada del control azimutal especial con preferencia la posicion del observador, de manera que los controles azimutales de las turbinas eolicas realizan el calculo de la alineacion de la gondola a ajustar con la ayuda de la posicion transmitida del observador y de su propia posicion.

En una ampliacion ventajosa del procedimiento, un sistema de navegacion de un vetnculo de servicio esta configurado de tal forma que durante la seleccion o aproximacion a una turbina eolica, especialmente si no se alcanza una distancia lfmite desde la instalacion de energfa eolica y/o un tiempo de retraso lfmite hasta la llegada, se emite automaticamente una demanda de servicio desde el sistema de navegacion o desde una central de control remoto hasta la turbina eolica o a una central de supervision remota, que se reconoce por la turbina eolica como condicion de entrada o demanda de un procedimiento a una posicion azimutal especial. De esta manera se pueden depositar automaticamente demandas de servicio y se pueden reducir los tiempos de espera para equipos de servicio. Esto comprende varios casos. Asf, por ejemplo, cuando se selecciona el lugar de la turbina eolica, ya al comienzo del viaje se transmite el tiempo de llegada calculado, en el que debe adoptarse la posicion azimutal especial. Esto se puede actualizar o corregir, dado el caso, durante la marcha. De la misma manera, para mayor simplicidad se puede transmitir solo la posicion del vetnculo de servicio a la turbina eolica o a una central de supervision remota y se puede calcular allf el tiempo de llegada previsible. La solicitud de la posicion azimutal especial se realiza entonces o bien inmediatamente para el tiempo de llegada previsible o cuando no se alcanza una distancia lfmite o un tiempo de retraso lfmite.

El cometido en el que se basa la invencion se soluciona tambien por medio de una turbina eolica con una torre asf como con una gondola de maquina, dispuesta giratoria sobre la torre, con un rotor, que comprende, ademas, una unidad de control con un control azimutal, que esta configurado para realizar un procedimiento segun la invencion descrito anteriormente. Tal unidad de control puede estar realizada como instalacion de procesamiento de datos programable o tambien como logica de conmutacion cableada.

En una forma de realizacion preferida, la unidad de control presenta uno o varios codigos de estado, con los que se supervisa la entrada de condiciones de entrada y/o de condiciones de salida con respecto a una o varias variables de estado y/o de funcionamiento, estando previstas especialmente para diferentes codigos de estado diferentes prioridades para el procesamiento de los programas de control azimutal especial conectados con ellos. Esto representa una forma de realizacion sencilla y facil de implementar en unidades de control asistidas por ordenador.

El cometido en el que se basa la invencion se soluciona tambien por medio de un producto de programa de ordenador con medios de codigos de programa, en cuya realizacion se ejecuta en una unidad de control configurada como instalacion de procesamiento de datos de una turbina eolica un procedimiento segun la invencion descrito anteriormente para el funcionamiento de una turbina eolica.

Las caractensticas, propiedades y ventajas mencionadas con relacion a los objetos de la invencion mencionados, es decir, el procedimiento, la turbina eolica y el producto de programa de ordenador se aplican sin limitacion tambien para los otros objetos respectivos de la invencion.

A continuacion se describe la invencion sin limitacion de la idea general de la invencion con la ayuda de ejemplos de realizacion con referencia a los dibujos, de manera que se remite expresamente a los dibujos con respecto a todos los detalles de la invencion no explicados en particular en el texto. En este caso:

La figura 1 muestra una representacion esquematica de una posicion azimutal especial.

La figura 2 muestra una representacion esquematica de posiciones azimutales especiales.

La figura 3 muestra una representacion esquematica de una implementacion especial de controles azimutales especiales.

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La figura 4 muestra un ciclo esquematico de un control azimutal, y

La figura 5 muestra un ciclo esquematico para la determinacion de un dispositivo de desplazamiento azimutal.

En las figuras siguientes, los mismos elementos o elementos similares o bien partes correspondientes estan provistos con los mismos signos de referencia, de manera que se prescinde de una nueva presentacion correspondiente.

En la figura 1 se representa en representacion esquematica una gondola de maquina 1 de una turbina eolica con un rotor 1a sobre una torre 2, El eje del rotor o bien el cubo del rotor define una direccion 5, que se designa con 0°. La carcasa de la maquina 1 define un eje longitudinal, que define una direccion de 180° con respecto al lado trasero de la gondola de la maquina 1 y un eje transversal 4, que define la direccion 90° y -90° con respecto al eje longitudinal 3. Estas indicaciones angulares se refieren al sistema de coordenadas interno de la gondola de la maquina 1.

Una direccion del viento 6 se representa esquematicamente, que se desvfa de la direccion 5 del cubo del rotor. Una direccion de desviacion 8 apunta en la direccion, desde la que viene el viento. Entre esta direccion de desviacion 8 y la direccion 0° 5 del cubo del rotor existe un angulo azimutal de desviacion 9. Un control azimutal especial posible consiste en accionar un seguimiento automatico del viento con el angulo azimutal de desviacion 9 correspondiente, para reducir cargas sobre la turbina eolica.

En la figura 2 se muestra otra vista en planta superior esquematica desde arriba sobre una gondola de maquina 1, en la que se representan, ademas, estructuras fijas en el suelo, a saber, edificios 10, 10' y una via de acceso 11. Con respecto a las estructuras sobre el suelo puede ser ventajoso seleccionar una posicion azimutal especial en forma de una posicion angular fija 12 o de un sector angular 13, dentro del cual se adopta una posicion azimutal especial. En el caso representado, se podna seleccionar para la proteccion de los edificios 10, 10' y de la via de acceso 11 con preferencia una posicion azimutal especial en el sector angular 13, es decir, con una posicion de la gondola girada aproximadamente 180° desde los edificios 10, 10' y la via de acceso 11.

Para el ejemplo de un control azimutal especial, que preve un desplazamiento hacia la posicion angular 12, se indica la direccion de desplazamiento 14 con una flecha que significa la via de avance mas corta, con tal que no conduzca a un desenredo automatico de los cables. En el ultimo caso, se invierte la direccion de avance 14. Esto conduce tambien a un desenredo parcial de los cables.

Cuando alternativamente el sector angular 13 debe aproximarse a un control azimutal especial, la gondola de la maquina 1 en la posicion representada en la figura 2 tiene la posibilidad de desplazarse en o en contra de la direccion de avance 14. En ambos casos, se termina el desplazamiento tan pronto como se alcanza el sector angular 13. Esto se puede realizar alternativamente con respecto al camino mas corto o con respecto a la direccion de un desenredo de los cables. Especialmente cuando las vfas de desplazamiento, como en el ejemplo representado en la figura 2, se diferencian poco, se puede dar prioridad, por ejemplo, a un desenredo de los cables.

La posicion angular 12 o bien el sector angular 13 deben seleccionarse para que o bien se posibilite un recorrido especialmente sencillo de la via de acceso 11 o tenga lugar una reduccion del peligro durante el deshielo del rotor, para que no pueda caer ya hielo sobre el edificio 10, 10'. Tambien se puede conseguir de esta manera una prevencion del lanzamiento de sombras o una reduccion de la reflexion en la posicion correspondiente del sol. Tal posicion azimutal especial se puede registrar, por lo tanto, individualmente, especialmente tambien para diferentes opciones de seleccion, por ejemplo, con respecto a congelacion, mantenimiento de las palas del rotor, instalacion de una grua auxiliar o de un cambio de aceite.

En la figura 3 se representa de forma esquematica una implementacion ejemplar de un control azimutal especial. El control general de la turbina eolica 20, que controla todo el funcionamiento de la turbina eolica, se activa, entre otros, a traves de un control azimutal 21, que puede estar realizado, por ejemplo, como programa de ordenador con diferentes subrutinas. Una subrutina es en este caso dentro del control azimutal 21 un programa de control azimutal programa de control azimutal estandar 22, que se refiere en el caso normal al funcionamiento del control azimutal 21. Ademas del programa de control azimutal estandar 22, en el ejemplo de realizacion segun la figura 3 estan previstos tres programas de control especial 23, 24 y 25, que tienen prioridad decreciente en la secuencia, a saber, por ejemplo, prioridad 1 para el programa de control 23, prioridad 2 para el programa de control 24 y prioridad 3, es decir, la prioridad mas baja, para el programa de control 25. Con cada uno de los programas de control 23, 24, 25 esta unida una posicion azimutal especial.

Cada uno de los programas de control especial esta conectado con un codigo de estado 23a, 24a, 25a, que a la entrada del codigo de estado 23a, 24a, 25a conduce a que se ejecute el programa de control especial 23, 24, 25 correspondiente. El codigo de estado 23a, 24a, 25a respectivo se fija cuando existe una condicion de entrada 23b, 24b, 25b. La reposicion del codigo de estado 23a, 24a, 25a y la terminacion siguiente del programa de control especial 23, 24, 25 se realizan en funcion de la seleccion de la logica utilizada en el codigo de estado 23a, 24a, 25a,

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o bien cuando no existe ya la condicion de entrada 23b, 24b, 25b o cuando entra una condicion de salida 23c, 24c, 25c. La condicion de entrada 23b, 24b, 25b y la condicion de salida 23c, 24c, 25c se pueden enlazar logicamente tambien todavfa individualmente.

El codigo de estado 23a, 24a, 25a correspondiente activa y desactiva, por lo tanto, el programa de control especial 23, 24, 25 correspondiente conectado con el, de manera que una logica de prioridad interna en el control azimutal selecciona cual de los programas de control 23, 24, 25 se ejecuta. El control o control especial correspondiente se transmite entonces al control 20, que lo ejecuta.

Con la funcion de control azimutal segun la invencion, que puede implementarse como en la figura 3 se pueden gestionar casos de aplicacion posibles, como una reduccion del peligro en caso de congelacion del rotor, un vuelo de aproximacion de helicoptero, especialmente en turbinas eolicas marinas, la realizacion e inicio de trabajos de servicio, especialmente con un andamio de mantenimiento en la pala del rotor, en la instalacion de gruas adicionales con tornos de cables o rodillos de desviacion en el suelo, cambio del aceite de la transmision con conexion de manguera o la obtencion de herramientas yo de componentes, especialmente en el mar. Se pueden evitar lanzamiento de sombras o reflexion, asf como se puede conseguir una reduccion de un peligro de colision de animal. Tambien es posible de esta manera un seguimiento automatico del viento con amarre del rotor o con viento fuerte para la reduccion de la carga.

El proceso de posicionamiento se puede desactivar, ademas, automaticamente a traves de determinados eventos, a una hora predeterminada o despues de un tiempo de retraso predeterminado.

Resultan las ventajas de un ahorro de tiempo en el servicio, puesto que no hay que esperar personal de servicio. Se consigue un rendimiento maximo, entre otras cosas, por que la operacion de produccion solo debe interrumpirse en el instante mas tarde posible. Se evitar peligros relacionados con manejos erroneos. Se reducen cargas, por ejemplo a traves de la seleccion de un azimut durante el amarre del rotor.

Funciones adicionales no representadas en la figura 3 se refieren a la verificacion del desenredo de los cables para la determinacion de la direccion de desplazamiento, una verificacion de la velocidad lfmite admisible del viento o un alcance de un tiempo de seguimiento necesario o de un instante de inicio del seguimiento. Ademas, se pueden prever un bloqueo del desenredo de los cables y/o un seguimiento manual del estado del control especial.

Tampoco se representa que se senaliza que se consigue una posicion azimutal especial. Esto se puede realizar por medio de una luz de obstaculo, una lampara de senales, acusticamente y en una supervision remota.

En las figuras 4 y 5 se representan diagramas de flujo esquematicos para un control azimutal segun la invencion. En rombos se representan las derivaciones de decision que conducen, segun la respuesta, a diferentes acciones. Las acciones o programas azimutales especiales se muestran en campos rectangulares.

En la figura 4 se representa un esquema de flujo de un programa de control azimutal, que se ejecuta, por ejemplo, cada 10 milisegundos durante el funcionamiento de una turbina eolica. Despues del arranque del control azimutal se realiza en primer lugar una pregunta de si esta activa una parada azimutal. Si este es el caso, se detiene el programa azimutal. De esta manera se activan los motores azimutales, para desactivarlos.

En el caso de que la parada azimutal no este activa, se verifica si una operacion manual esta activa. En caso afirmativo, se realiza un programa azimutal "operacion manual", de manera que se activan manualmente los motores azimutales.

En el caso de que la operacion manual no este activa, se consulta si un azimut automatico esta desconectado. En caso afirmativo, se detiene de nuevo el programa azimutal y se activan los motores azimutales, de manera que estos se paran.

En el caso de que el azimut automatico no este desconectado, se verifica si un desenredo automatico de los cables esta activo. En caso afirmativo, se activa un programa azimutal "desenredo de los cables" y se activar los motores azimutales de manera correspondiente para desenredar los cables.

En el caso de que el desenredo automatico de los cables no este activo, se verifica si se ha planteado un requerimiento especial de la posicion. En caso afirmativo, se verifica, ademas, si la velocidad dominante del viento esta por encima de una velocidad lfmite predeterminada. Solo cuanto este no es el caso, se activa el programa azimutal "requerimiento de la posicion" para el requerimiento especial de la posicion y se activan los motores azimutales de tal forma que se activa la posicion requerida.

En el caso de que un requerimiento especial de la posicion no este activo o la velocidad del viento este por encima de la velocidad lfmite del viento, se consulta si un seguimiento especial del viento esta activo. Si este es el caso, se

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10

15

20

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activa el programa azimutal "seguimiento especial del viento". En caso negativo, se ejecuta el programa azimutal general "seguimiento automatico del viento", que representa el funcionamiento normal de la turbina eolica.

En cualquier caso, despues de una activacion de los motores azimutales se ejecuta de nuevo la cadena de decision.

En el esquema de flujo segun la figura 4, se pueden intercambiar tambien las consultas del desenredo automatico de cables y de requerimiento de la posicion especial. Por lo tanto, esto se debe a que el desenredo de los cables se tiene en cuenta igualmente en el programa azimutal "requerimiento de la posicion".

El desenredo automatico de los cables se puede activar, por ejemplo cuando el control reconoce que a traves del control azimutal entre tanto la gondola se ha desplazado en una direccion hasta el punto de que los cables estan retorcidos y deben desenredarse.

En la figura 5 se muestra un diagrama de flujo que posibilita determinar en que direccion debe realizarse un control azimutal. Despues del inicio de esta consulta se consulta en primer lugar si la turbina eolica esta parada. En caso negativo, se da como valor de recuperacion que se desconecten los motores azimutales. En el caso de que la turbina eolica este realmente patada, se consulta si la posicion de la gondola esta en el sector objetivo o sobre una posicion objetiva. En caso afirmativo, se da igualmente el valor de recuperacion "motores azimutales desconectados".

En el caso de que la posicion de la gondola no este en el sector objetivo o sobre la posicion objetiva, se determina el angulo de avance mmimo, por una parte, en sentido horario (cw = sentido horario) y, por otra parte, en sentido horario contrario (ccw = sentido horario contrario). A continuacion de comparan los dos angulos entre sf.

En el caso de que el angulo de avance en sentido horario sea menor que el angulo de avance en sentido horario contrario, se verifica a continuacion si la posicion de la gondola mas el angulo de avance es menor que el angulo de torsion maximo. Si este es el caso, se da como valor de recuperacion que la gondola debe girarse en el sentido horario contrario.

En el caso de que el angulo de avance mmimo en sentido horario sea menor que el angulo de avance en sentido horario contrario, se realiza la verificacion opuesta en el sentido de si la posicion de la gondola mas el angulo en sentido horario contrario es menor que un angulo de torsion maximo. Si este es el caso, se emite como valor de recuperacion que la gondola debe girarse en sentido horario contrario, en otro caso se da como valor de recuperacion que la gondola debe girarse en sentido horario. De esta manera, se asegura que la gondola no se gira mas alla del angulo de torsion maximo.

Todas las caractensticas mencionadas, tambien las caractensticas que se pueden deducir solo de los dibujos asf como tambien caractensticas individuales, que se publican en combinacion con otras caractensticas, se consideran solas o en combinacion segun la invencion. Las formas de realizacion segun la invencion se pueden realizar a traves de caractensticas individuales o una combinacion de varias caractensticas.

Lista de signos de referencia

1 Gondola de maquina

1a Rotor

2 Torre

3 Eje longitudinal

4 Eje transversal

5 Direccion del cubo del rotor

6 Direccion del viento

8 Direccion de la desviacion

9 Angulo azimutal de desviacion 10, 10' Edificio

11 Via de entrada

12 Posicion angular

13 Sector angular

14 Direccion del desplazamiento

20 Control

21 Control azimutal

22 Programa de control azimutal estandar

23 Programa de control especial A

23a Codigo de estado A

23b Condicion de entrada A

23c Condicion de salida A

24 24a 24b 24c 5 25 25a 25b 25c

Programa de control especial B Codigo de estado B Condicion de entrada B Condicion de salida B Programa de control especial C Codigo de estado C Condicion de entrada C Condicion de salida C

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Claims (12)

1. 5

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   20

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   REIVINDICACIONES

   1. - Procedimiento para el funcionamiento de una turbina eolica con una torre (2) asf como con una gondola de maquina (1) dispuesta giratoria sobre la torre (2) con un rotor (1a), en el que la gondola de maquina (1) se desplaza por medio de al menos un control azimutal especial (23, 24, 25) implementado en un control azimutal (21) de la turbina eolica hacia una posicion azimutal especial (9, 12, 13) predeterminada o predeterminable cuando se cumple una condicion de entrada (23b, 24b, 25b) definida en el control azimutal especial (23, 24, 25), caracterizado por que estan implementadas varios controles azimutales especiales (23, 24, 25), respectivamente, con diferentes condiciones de entrada (23b, 24b, 25b) y/o condiciones de salida (23c, 24c, 25c), que estan conectados, respectivamente, con la misma posicion azimutal especial (9, 12, 13) o con diferentes posiciones azimutales especiales (9, 12, 13), en el que a diferentes

   controles azimutales especiales (23, 24, 25) estan asociadas diferentes prioridades, de manera que cuando se cumplen varias condiciones de entrada (23b, 24b, 25b) y/o condiciones de salida (23c, 24c, 25c), se ejecuta aquel control azimutal especial (23, 24, 25) con la maxima prioridad.
2. 2. - Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la posicion azimutal especial (9, 12, 13) es una posicion angular (12) independiente de la direccion del viento o un sector angular (13) independiente de la direccion del viento o un angulo diferencial (9) predeterminado o predeterminable con respecto a la direccion del viento (6).
3. 3. - Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el control azimutal especial (23, 24, 25) se termina cuando no se cumple ya la condicion de entrada (23b, 24b, 25b) del control azimutal especial (23, 24, 25) y/o se cumple una condicion de salida (23c, 24c, 25c) para el control azimutal especial (23, 24, 25).
4. 4. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que como condicion de entrada (23b, 24b, 25b) o condiciones de entrada (23b, 24b, 25b) de uno o varios controles azimutales especiales (23, 24, 25) se aplica o se aplican un instante, un retraso de tiempo, una demanda de servicio, un vuelo de aproximacion de helicoptero, una entrada de una posicion de lanzamiento de sombras o de reflexion a evitar, una congelacion existente o previsible del rotor, un exceso de una primera velocidad lfmite del viento, una primera altura de olas lfmites en turbinas eolicas mantimas, una primera amplitud de la oscilacion lfmite de la torre, una primera probabilidad de colision de animales y/o una condicion de seguimiento del viento en caso de amarre del rotor o en caso de viento fuerte.
5. 5. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que como condicion de salida (23c, 24c, 25c) o condiciones de salida (23c, 24c, 25c) de uno o varios controles azimutales especiales (23, 24, 25) se aplica o se aplican un instante, un retraso de tiempo, una terminacion de una demanda de servicio, un vuelo de salida de helicoptero, una terminacion de una posicion de lanzamiento de sombras o de reflexion a evitar, una congelacion existente o previsible del rotor, una ausencia de una segunda velocidad lfmite del viento, de una segunda altura lfmite de las olas en turbinas eolicas marinas, de una segunda amplitud de oscilacion lfmite de la torre, de una segunda probabilidad de colision de animales y/o de una condicion de seguimiento del viento en caso de amarre del rotor o en caso de viento fuerte.
6. 6. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que en el control azimutal especial (23, 24, 25) para la determinacion de la direccion de la marcha (14) se tiene en cuenta una torsion de cables entre la gondola de la maquina (1) y la torre (2), teniendo en cuenta especialmente la torsion de los cables y la prioridad de un control azimutal especial (23, 24, 25) actual.
7. 7. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la gondola de la maquina (1) se desplaza en el control azimutal especial (23, 24, 25) en la direccion de una torsion de los cables y/o por el camino mas corto hacia la posicion azimutal especial (9, 12, 13).
8. 8. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que se senaliza cuando se ha alcanzado la posicion azimutal especial (9, 12, 13), especialmente por medio de un luz de obstaculo, de una senal luminosa, acusticamente o por medio de una alarma a un control remoto.
9. 9. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que se realiza una activacion del control azimutal especial (23 - 23c, 24 - 24c, 25 - 25c) para una pluralidad de turbinas eolicas de un parque eolico por medio de un control del parque eolico.
10. 10. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que un sistema de navegacion de un vehuculo de servicio esta configurado de tal forma que en el caso de seleccion o aproximacion a una turbina eolica, en particular en el caso de que se este por debajo de una distancia lfmite de la turbina eolica y/o por debajo de un tiempo de demora lfmite hasta la llegada, se emite automaticamente una demanda de servicio desde el sistema de navegacion o desde una central de control remoto a la turbina eolica o a una central de control remoto, que es reconocida por la turbina eolica como condicion de entrada (23b, 24b, 25b) o demanda de un

    procedimiento en una posicion azimutal especial (9, 12, 13).
11. 11. - Turbina eolica con una torre (2) asf como con una gondola de maquina (1) dispuesta de forma giratoria sobre la torre (2) con un rotor (1a), que comprende, ademas, una unidad de control con un control azimutal (21),

    5 caracterizada por que la unidad de control esta configurada para realizar un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.
12. 12. - Turbina eolica de acuerdo con la reivindicacion 11, caracterizada por que la unidad de control presenta uno o varios codigos de estado (23a, 24a, 25a), con el que o con los que se supervisa la entrada de condiciones de

    10 entrada (23b, 24b, 25b) y/o de condiciones de salida (23c, 24c, 25c) con respecto a una o varias variables de estado y/o variables de funcionamiento, estando previstas especialmente para diferentes codigos de estado (23a, 24a, 25a) diferentes prioridades para el procesamiento de los programas especiales de control azimutal (23, 24, 25) conectados con ellas.

    15 13.- Producto de programa de ordenador con medios de codigos de programa, durante cuya ejecucion en una

    unidad de control, configurada como instalacion de procesamiento de datos, de una turbina eolica, se ejecuta un procedimiento para el funcionamiento de la turbina eolica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.