La presente invención está relacionada con el control de la orientación de las palas de aerogeneradores, para optimizar el rendimiento, reducir las cargas y evitar la rotura de las mismas, proponiendo un equipo que es incorporable independientemente respecto del sistema de control propio integrado en el aerogenerador , para determinar un control individual de la orientación de cada una de las palas.

Estado de la técnica

En los aerogeneradores es fundamental el control de la orientación de las palas, que se conoce como "piten", para optimizar el rendimiento de los aerogeneradores y evitar la rotura de las palas por las cargas de esfuerzos que tienen que soportar en el funcionamiento. Dicho control tiene como objetivo mantener la carga de esfuerzo de las palas por debajo de un nivel critico, tanto para la rotura por carga extrema, como para una posible rotura por carga a fatiga . En un principio ese control de la orientación de las palas de los aerogeneradores se determinaba en relación con un accionamiento que actuaba simultáneamente sobre todas las palas del aerogenerador; pero se ha comprobado que se consigue una mayor efectividad si el control se realiza individualmente respecto de cada pala, ya que en función de la posición individual de las palas en cada momento la orientación ideal de las mismas debe ser una u otra.

Para ello, en el PLC de control de los aerogeneradores actuales se disponen integrados sistemas que permiten establecer dicho control individual de las palas. Soluciones de este tipo son, por ejemplo, las que recogen los documentos WO 01/33075 y WO 2009/056869.

Sin embargo, surge la necesidad de aplicar también esa solución de control individual de la orientación de las palas, en los aerogeneradores ya instalados, ya que con dicho control y la monitorización de las cargas que soporta durante su vida una pala de aerogenerador, se consigue una ventaja muy importante, que es poder conocer exactamente el grado de fatiga de la pala y, por lo tanto, la necesidad de sustituirla o no; sustitución que actualmente se realiza tras un número fijo de horas (por ejemplo unas 10.000 horas), sin valorar si la pala está en condiciones de poder seguir trabajando sin riesgo de rotura.

Para establecer el control individual de la orientación de las palas en los aerogeneradores ya instalados, lo ideal seria modificar la programación del PLC de control del aerogenerador, para que tenga en cuenta nuevas medidas que permitan realizar el accionamiento individual de la orientación de cada pala; pero esta modificación es muy compleja y conlleva el riesgo de alterar otros funcionamientos, por lo que los distribuidores de los software de control son reacios a introducir dicha modificación en el software de los aerogeneradores no previstos de origen para el mencionado control individual de orientación de las palas . Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se propone un equipo que, sin necesidad de modificar el PLC de control del aerogenerador de aplicación, se puede instalar accesoriamente en relación con dicho PLC, para determinar el control individual de la orientación de las palas del aerogenerador.

Este equipo objeto de la invención consta de un sistema de medición y un autómata, de manera que, por medio de sensores instalados en las palas del aerogenerador, el sistema de medición obtiene datos de los esfuerzos a los que está sometida cada pala, transmitiendo dichos datos al autómata, el cual procesa los datos en combinación con una información complementaria que recibe del PLC de control del aerogenerador, calculando unos valores reales de momentos en dos direcciones perpendiculares a la dirección longitudinal de cada pala, en función de los cuales envía a su vez una información al PLC de control del aerogenerador, para que éste ordene el movimiento de unos actuadores individuales de orientación de las palas . El autómata del equipo de la invención incluye un módulo de detección de defectos, el cual a la vista de los momentos calculados de cada pala, activa una alarma si los valores denotan un defecto grave; y un módulo de almacenamiento, en el cual se almacenan los valores de las cargas de las palas, para enviarlos, cuando son requeridos, a un equipo externo que dispone de un interfaz de usuario para procesar las cargas y un módulo de monitorización que permite monitorizar la actuación del autómata de control individual de las palas de un conjunto de aerogeneradores simultáneamente .

Por todo ello, el equipo de la invención resulta de unas características muy ventajosas, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la función de control individual de la orientación de las palas de aerogeneradores, a la que está destinado, así como dotar de la capacidad de estimación de daño acumulado e instantáneo en las palas, o la detección de un fallo en las mismas.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra un esquema en bloques del equipo objeto de la invención, en relación con el sistema de control propio de un aerogenerador.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a un equipo destinado para determinar un control individual de la orientación de las palas en los aerogeneradores, sin modificación del PLC de control propio del aerogenerador de aplicación.

El equipo preconizado comprende un sistema de medición (1), en combinación con un autómata (2), de manera que el equipo de medición (1) obtiene datos de las cargas a las que es sometida cada una de las palas del aerogenerador de aplicación, los cuales datos son procesados por el autómata (2) junto con una información complementaria que recibe del sistema de control (3) propio del aerogenerador, para enviar al PLC (9) de dicho sistema de control (3) del aerogenerador sugerencias de accionamiento de unos actuadores (10) de orientación individual de las palas.

El sistema de medición (1) comprende un conjunto de sensores (4) instalados en la raíz de cada pala, para obtener datos que permitan determinar los esfuerzos a los que es sometida la pala, incluyendo unos sensores de deformación, preferentemente formados por fibras de "bragg", y para compensar la temperatura de los mismos unos sensores de temperatura.

Dicho conjunto de sensores (4) va conectado a un interrogador (5) que se dispone en el buje portador de las palas, de modo que este interrogador (5) recoge la información de deformaciones que proporciona el conjunto de sensores (4), transmitiendo esa información a través de una unidad de comunicación (6) al autómata (2). Para ello se prevé una unidad de comunicación (6) de tipo "wifi", con lo cual se evitan cableados de conexiones, que son difíciles de implementar en un sistema giratorio ya existente.

El autómata (2) se instala en la nacelle del aerogenerador y comprende un módulo (7) de conversión de datos, el cual convierte los valores de deformación proporcionados por el sistema de medición (1), en valores reales de momentos en las direcciones "flapwise" y "edgewise" que son perpendiculares al eje longitudinal de las palas, los cuales con el ángulo de giro ("piten") de la pala y el ángulo de torsión ("twist") de unos tramos de la pala respecto a otros, se convierten en momentos Mx y My de cada una de las palas. Para ello se utilizan parámetros configurables por el usuario, cuyos valores son obtenidos en los procesos de calibración de las palas.

Los valores de dichos momentos se introducen en un módulo IPC (8) de control individual, el cual recibe a su vez del PLC (9) del sistema de control (3) del aerogenerador, una información complementaria de datos, como ángulo azimut, pitch colectivo demandado, ángulo de pitch de cada pala y potencia instantánea, determinando, mediante un algoritmo que relaciona todos los datos, la orientación instantánea que debe tener cada pala, devolviendo una sugerencia, en ese sentido, al PLC (9) del sistema de control (3) del aerogenerador, el cual en función de esa información activa los actuadores (10) de orientación individual de las palas.

El autómata (2) incluye un módulo (13) de configuración de las señales que se transmiten entre las distintas partes componentes del equipo y un módulo (11) de detección de defectos, el cual, a la vista de los momentos calculados de cada pala, activa una alarma si los valores denotan un defecto grave.

Dicho autómata (2) incluye también un módulo (12) de almacenamiento, el cual almacena los datos de las cargas de las palas, para ser enviados, a través de una red de comunicaciones (14), cuando se soliciten, a un PC (18) de un equipo externo (15) que dispone de un interfaz de usuario (16) que procesa las cargas y un módulo (17) de monitorización que permite monitorizar la actuación del módulo IPC (8) de control individual simultáneamente con las señales (19) de otros aerogeneradores. El equipo externo (15) puede ubicarse, por ejemplo, en la subestación del parque eólico en el que se encuentren los aerogeneradores de aplicación del control individual de orientación de las palas con el equipo de la invención.