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MX2013012638A - Instalacion de energia eolica. - Google Patents

Instalacion de energia eolica.

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MX2013012638A
MX2013012638A MX2013012638A MX2013012638A MX2013012638A MX 2013012638 A MX2013012638 A MX 2013012638A MX 2013012638 A MX2013012638 A MX 2013012638A MX 2013012638 A MX2013012638 A MX 2013012638A MX 2013012638 A MX2013012638 A MX 2013012638A
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rotor
stator
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wind power
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Albrecht Brenner
Frank Knoop
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Wobben Properties Gmbh
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Abstract

Se proporciona una instalación de energía eólica que abarca un rotor al cual las palas de rotor pueden ser montadas, un generador eléctrico que tiene un estator de generador y un rotor de generador, y una pluralidad de unidades de desplazamiento. El primer extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta al estator de generador y el segundo extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta de manera liberable al rotor del generador. Las unidades de desplazamiento cada una tiene un cilindro hidráulico respectivo (320), la deflexión del cual es controlable de modo que por el accionamiento de la unidad de desplazamiento el rotor del generador es desplazado en relación al estator del generador.

Description

INSTALACION DE ENERGIA EOLICA Campo de la Invención La presente invención se refiere a una instalación de energía eólica.
Antecedentes de la Invención Varios conceptos son conocidos para montaje y desmontaje de palas de rotor de una instalación de energía eólica.
DE 102 24 439 describe una instalación de energía eólica que tiene un rodillo de cambio de dirección y un medio de guía de cable en la región del cabezal de soporte de la torre metálica de energía eólica para pasar un cable de transporte desde el cabrestante a través del mismo. Una pala de rotor entonces se levanta al cabezal de torre metálica por medio de ese cable y se sujeta apropiadamente.
DE 103 05 543 describe otro método de montar las palas de rotor. En ese caso el cubo del rotor se gira en una primera posición predeterminada. Una pala de rotor se monta en su lugar y el cubo del rotor se gira por medio de la pala de rotor en una segunda posición predeterminada. En ese caso la rotación del cubo del rotor se efectúa en la dirección de la acción de la fuerza de gravedad de la primera pala de rotor que ya se ha ajustado en su lugar.
EP 1 412 638 describe un método adicional de montar las palas de rotor. En ese caso se utilizan pesos de compensación Ref. 244520 en lugar de las palas de rotor en la operación de montaje de la pala.
Sumario de la Invención Un objeto de la presente invención es proporcionar una instalación de energía eólica que permite el montaje de la pala de rotor incluso en relación a instalaciones de energía eólicas muy altas.
Ese objeto se logra mediante una instalación de energía eólica de conformidad con la reivindicación 1 y por un método de montaje o desmontaje de una pala de rotor de la instalación de energía eólica de conformidad con la reivindicación 4.
Así se proporciona una instalación de energía eólica que comprende un rotor al cual las palas de rotor puedan ser montadas, un generador eléctrico que tiene un estator de generador y un rotor de generador, y una pluralidad de unidades de desplazamiento. El primer extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta al estator del generador y el segundo extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta de forma liberable al rotor del generador. Las unidades de desplazamiento cada una tienen un cilindro hidráulico respectivo, la deflexión del cual es controlable de modo que mediante el accionamiento de las unidades de desplazamiento el rotor del generador es desplazado en relación al estator del generador. Con ello también se provoca la rotación del rotor .
En un aspecto de la invención la unidad de desplazamiento tiene un soporte en su primer extremo y una horquilla en su segundo extremo. La abrazadera se sujeta al estator del generador o a un componente fijo del estator del generador y la horquilla se sujeta al rotor del generador. El cilindro hidráulico se proporciona entre la horquilla y el soporte .
En un aspecto adicional de la invención la horquilla se sujeta de forma liberable a un disco de freno del rotor del generador .
La invención también se refiere a un método de montaje o desmontaje de las palas de rotor de una instalación de energía eólica. En ese caso la instalación de energía eólica tiene un rotor y un generador eléctrico. El generador tiene un estator del generador y un rotor del generador. El rotor es acoplado al rotor del generador. Un primer extremo de una unidad de desplazamiento se sujeta al estator del generador. Un segundo extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta de manera liberable al rotor del generador. Las unidades de desplazamiento tienen un cilindro hidráulico, la deflexión del cual es controlable. El cilindro hidráulico es accionado para lograr la deflexión. El segundo extremo de algunas de las unidades de desplazamiento se desmonta. El cilindro hidráulico de algunas de las unidades de desplazamiento es accionado para contraer el cilindro hidráulico. El segundo extremo de la unidad de desplazamiento es a su vez otra vez montado al rotor del generador. El accionamiento renovado del cilindro hidráulico entonces se efectúa para desviar el cilindro hidráulico y así producir un desplazamiento relativo entre el estator del generador y el rotor del generador y con ello también la rotación del rotor.
La invención también se refiere a un uso de una unidad de desplazamiento que tiene un cilindro hidráulico para producir un desplazamiento relativo entre un rotor de generador y un estator de generador de un generador de una instalación de energía eólica. En ese caso un primer extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta al estator de generador y el segundo extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta al rotor de generador. Por la deflexión del cilindro hidráulico, un movimiento relativo es producido entre el rotor del generador y el estator del generador.
Debido a que el rotor de la instalación de energía eólica preferiblemente se acopla fijamente al rotor de generador, la rotación del rotor del generador también conduce a una rotación del rotor de la instalación de energía eólica. Así la rotación del rotor de generador y con ello también la rotación del rotor de la instalación de energía eólica pueden ser implementados por el desplazamiento paso a paso del rotor de generador en relación al estator de generador.
La invención se refiere a la noción de proporcionar por lo menos una unidad de desplazamiento, por ejemplo que tiene por lo menos un cilindro hidráulico, entre un estator y un rotor del generador de la instalación de energía eólica. En ese caso la unidad de desplazamiento es adaptada para ser desmontable de manera que es utilizada solamente durante el montaje o desmontaje de las palas de rotor de la instalación de energía eólica. Las unidades de desplazamiento entonces se retiran para la operación real de la instalación de energía eólica. Preferiblemente una pluralidad de unidades de desplazamiento se disponen alrededor de la periferia del estator y del rotor respectivamente del generador. El rotor se puede girar con un ángulo predeterminado en relación al estator por la activación de los cilindros hidráulicos (extensión del cilindro) de las unidades de desplazamiento. Como los cilindros hidráulicos de las unidades de desplazamiento tienen solamente un recorrido limitado, el desplazamiento del rotor del generador y con ello también las palas de rotor sujetadas al rodillo o al rotor de la instalación de energía eólica se puede efectuar solamente por etapas o en la manera poco a poco. Para ese propósito puede ser necesario por lo menos retirar parcialmente las unidades de desplazamiento y reinstalarlas en otra ubicación, en este caso sin embargo una de las unidades de desplazamiento debe permanecer montada para asegurar cierto efecto de frenado.
Otras configuraciones de la invención son la materia objeto de las reivindicaciones anexas.
Breve Descripción de las Figuras Las ventajas y las modalidades a modo de ejemplo de la invención se describen en mayor detalle más adelante con referencia a las Figuras.
La Figura 1 muestra una vista diagramática de un generador de una instalación de energía eólica de acuerdo con una primera modalidad, La Figura 2 muestra una vista diagramática de una porción del generador de la instalación de energía eólica de acuerdo con la primera modalidad, La Figura 3 muestra una vista diagramática de una porción adicional del generador de una instalación de energía eólica de acuerdo con la primera modalidad, La Figura 4 muestra una vista en una escala agrandada de una porción adicional de un generador de una instalación de energía eólica de acuerdo con la primera modalidad, La Figura 5 muestra una vista en perspectiva de una horquilla de una unidad de desplazamiento en el generador de la instalación de energía eólica de acuerdo con la primera modalidad, Las Figuras 6A y 6B muestran varias vistas en perspectiva de una unidad de desplazamiento para un generador de una instalación de energía eólica de acuerdo con una segunda modalidad, y La Figura 7 muestra una vista diagramática de una instalación de energía eólica de acuerdo con la invención.
Descripción Detallada de la Invención La Figura 1 muestra una vista diagramática de un generador de una instalación de energía eólica de acuerdo con una primera modalidad. La instalación de energía eólica de acuerdo la invención tiene una torre metálica, un receptáculo sobre la torre metálica y un rotor (ver la Figura 7) . El rotor de la instalación de energía eólica representa la parte rotatoria de la instalación de energía eólica, es decir por ejemplo las palas de rotor y el cubo de rotor. El generador de la instalación de energía eólica se proporciona preferiblemente dentro de un receptáculo (no se muestra) de una instalación de energía eólica. El generador comprende un estator de generador 100 y un rotor de generador 200. El rotor de la instalación de energía eólica está conectado con el rotor del generador de modo que la rotación del rotor también provoca la rotación del rotor de generador 200 y viceversa. El estator de generador 100 tiene una pluralidad de brazos de estator 110 que portan un anillo de estator 120. El rotor 200 del generador se proporciona dentro del anillo de estator. Además hay doce unidades de desplazamiento 300. Esas unidades de desplazamiento 300 pueden cada una tienen un cilindro hidráulico respectivo Zl - Z12. En este arreglo el primer extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta a uno de los brazos de soporte del estator 110 mientras que el segundo extremo se sujeta al rotor 200 del generador. El rotor puede ser desplazado en relación al estator por el accionamiento de las unidades de desplazamiento respectivas 300.
En la Figura 1 hay doce unidades de desplazamiento entre cada dos brazos de soporte del estator adyacentes. De acuerdo con la invención sin embargo también es posible proporcionar menos de doce o más de doce unidades de desplazamiento.
Aunque la Figura 1 muestra que el estator tiene un anillo de estator y brazos de estator, el estator de acuerdo con la invención también puede ser de una estructura diferente. De acuerdo con la invención se proporcionan las unidades de desplazamiento entre el rotor de generador y el estator de generador de modo que el accionamiento de los cilindros hidráulicos de las unidades de desplazamiento también conduce a un desplazamiento relativo entre el rotor de generador y el estator de generador.
La Figura 2 muestra una vista en perspectiva diagramática de una porción del generador de la primera modalidad de la Figura 1. Algunas partes del generador como por ejemplo el anillo de estator y otras partes del rotor no se muestran en el Figura 2. La Figura 2 muestra solamente una parte 210 del rotor. La parte 210 (por ejemplo un disco del freno del rotor) preferiblemente tiene una pluralidad de orificios 211. La unidad de desplazamiento 300 tiene una horquilla 310 en su primer extremo y una abrazadera 330 en su segundo extremo. Un cilindro hidráulico 320 se proporciona entre la horquilla 310 y la abrazadera 330. La horquilla 310 se sujeta por ejemplo por medio de pernos o medios de tornillo en los orificios 211. La abrazadera 330 se sujeta a uno de los brazos de soporte del estator 110. Preferiblemente las abrazaderas 330 se sujetan respectivamente ya sea al lado izquierdo o lado derecho del brazo de soporte del estator 310.
La Figura 3 muestra otra porción de un generador de acuerdo con una primera modalidad. Algunas partes del generador tal como por ejemplo el anillo de estator tampoco se muestran en la Figura 3. La unidad de desplazamiento 300 tiene una horquilla 310 en su primer extremo y una abrazadera 330 en su segundo extremo. Un cilindro hidráulico 320 se proporciona entre la abrazadera 330 y la horquilla 310. La horquilla 310 tiene por lo menos un orificio a través del cual la horquilla se puede sujetar de manera liberable en los orificios 211 de una parte 210 del rotor.
La Figura 4 muestra una vista en perspectiva del segundo extremo de la unidad de desplazamiento de la Figura 3. En este caso la abrazadera 330 de la unidad de desplazamiento se sujeta de modo liberable a un brazo de estator 110. Eso se puede efectuar por ejemplo a través de un medio de tornillo.
La Figura 4 también muestra un extremo del cilindro hidráulico 320.
De acuerdo con la invención la . abrazadera puede ser de longitudes diferentes de manera que la unidad de desplazamiento puede ser adaptada a las situaciones de instalación correspondientes en la instalación de energía eólica .
La Figura 5 muestra una vista diagramática de la horquilla 310 de la primera modalidad. La horquilla tiene dos orificios 311, 312. Esos orificios sirven para sujetar la horquilla a una parte 210 del rotor. La horquilla además tiene una porción 313 que sirve para recibir un extremo del cilindro hidráulico.
Las figuras 6A y 6B muestran dos vistas diagramáticas de una unidad de desplazamiento para un generador de acuerdo con una segunda modalidad. La unidad de desplazamiento 300 tiene una horquilla 310, una abrazadera 330 y entre los mismos un cilindro hidráulico 320. La horquilla 310 tiene un orificio 311, por medio del cual la horquilla se puede sujetar de modo liberable a la parte 210. La abrazadera 330 también se puede sujetar de modo liberable a un brazo de soporte o a otra parte de un estator del generador.
Los cilindros hidráulicos de las primera y segunda modalidades tienen por ejemplo opcionalmente una presión de operación de 700 bares, una fuerza de prensado de 72 t, una fuerza de reacción de 50 t y son de un peso por ejemplo de 54 kg.
Las unidades de desplazamiento desprendibles de acuerdo con las primera y segunda modalidades de la invención se utilizan particularmente en el montaje y desmontaje de las palas de rotor de una instalación de energía eólica. Particularmente en el caso de instalaciones de energía eólicas muy grandes, el uso de las unidades de desplazamiento de acuerdo con la invención hace posible prescindir de una grúa que de lo contrario se utiliza típicamente para girar el rotor (rodillo) de la instalación de energía eólica. Las unidades de desplazamiento se sujetan en su extremo por ejemplo a un disco de freno del rotor y en su segundo extremo a un brazo de soporte o a otra parte del estator del generador.
Las unidades de desplazamiento de acuerdo con la invención pueden producir una desplazamiento (relativo como entre el rotor de generador y el estator de generador) de por ejemplo de algunos grados. Con el uso de las unidades de desplazamiento de acuerdo con la invención es posible girar un rotor (rodillo) de la instalación de energía eólica aun cuando una o dos palas de rotor se sujetan ya al mismo. De este modo también es posible asegurar la rotación bajo carga. Si por lo menos una de las unidades de desplazamiento es montada en su lugar, esa unidad de desplazamiento también se puede utilizar para limitar un movimiento rotatorio puesto que la rotación nunca puede ser mayor que el recorrido de los cilindros hidráulicos.
De acuerdo con la invención las abrazaderas 330 pueden ser de una longitud diferente que será adaptada a diferentes situaciones de instalación.
En ese respecto las unidades de desplazamiento de acuerdo con la invención puede ser de tal configuración de diseño que por ejemplo en la primera modalidad solamente diez de las doce unidades de desplazamiento se requieran para girar el rotor.
Las unidades de desplazamiento de acuerdo con la invención se utilizan en particular en el montaje o desmontaje de las palas de rotor de un instalación de energía eólica. Una conexión para una pala de rotor se puede rotar por medio de las unidades de desplazamiento de acuerdo con la invención en una posición de 9 horas de manera que una pala de rotor puede ser montada en su lugar. El receptáculo entonces puede ser girado a 180° . Después de esto los cilindros hidráulicos de las unidades de desplazamiento son extendidos y el rotor de generador puede moverse por ejemplo a 3.75° (con ello el rotor de instalación de energía eólica también se mueve puesto que son aplicados juntos) . Entonces por ejemplo dos cilindros pueden ser liberados mientras que los otros cilindros sostienen todo el sistema. Las barras de pistón de los cilindros hidráulicos son contraídas y la horquilla así como la abrazadera se liberan y se pueden sujetar otra vez, es decir en otra ubicación. Otras de por ejemplo las diez unidades de desplazamiento después se liberan y son reinstaladas en otra ubicación. Como una alternativa es posible prescindir de la liberación y la reinstalación, más específicamente solamente por la horquilla que es desmontada del disco del freno y reinstalada en otra ubicación. A modo de ejemplo de acuerdo con la invención los procesos de recorrido 16 tienen que ser realizados para girar el rotor del generador a 60° de modo que el siguiente adaptador de pala está en la posición de 9 horas y la siguiente pala de rotor se puede sujetar en su lugar. Como una alternativa a esto la conexión también se puede girar en una posición de 6 horas y la pala se puede instalar desde abajo con un sistema de cable y después de eso rotar además a 120° .
El rotor de la instalación de energía eólica entonces tiene que ser girado a 120° de modo que la siguiente pala de rotor pueda ser sujetada al tercer adaptador de pala.
La Figura 7 muestra una vista diagramática de una instalación de energía eólica de acuerdo con la invención. La instalación de energía eólica tiene una torre metálica 10 y un receptáculo 20 sobre la torre metálica 10. La orientación acimutal del receptáculo se puede alterar por medio de un accionamiento acimutal 80 para adaptar la orientación del receptáculo a la dirección del viento actualmente predominante. El receptáculo 20 tiene un rotor giratorio 70 que tiene por lo menos dos y preferiblemente tres palas de rotor 30. Las palas de rotor 30 se pueden conectar con un cubo de rotor 75 que a su vez está conectado con un generador eléctrico 60 directamente o por medio de un engranaje (no se muestra) . El rotor del generador es girado por la rotación de las palas de rotor 30 y el rotor 70 y así la energía eléctrica es generada.
La instalación de energía eólica además puede tener una unidad de control 40 para controlar la operación de la instalación de energía eólica. Además se pueden proporcionar un anemómetro y/o un indicador de la dirección del viento 50 en el receptáculo 20. La unidad de control 40 puede ajustar el ángulo de paso de las palas de rotor 30 por medio de accionamientos de paso 31. Además la unidad de control 40 puede controlar la orientación acimutal del receptáculo por medio del accionamiento de acimutal 80. La energía eléctrica generada por el generador 60 se puede pasar opcionalmente a un gabinete de alimentación 90, por ejemplo en la base de la torre metálica 10. Se puede proporcionar un convertidor en el gabinete de alimentación 90, que puede liberar la energía eléctrica a la red de suministro de suministro de energía en un voltaje y frecuencia deseados.
La rotación del rotor 70 (por ejemplo para el montaje de la pala de rotor) se puede efectuar de acuerdo con la primera o segunda modalidad.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (5)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Una instalación de energía eólica, caracterizada porque comprende un rotor al cual las palas de rotor pueden ser montadas, un generador eléctrico que tiene un estator de generador y un rotor de generador, en donde el rotor es acoplado al rotor del generador, y una pluralidad de unidades de desplazamiento que se sujetan de modo liberable con un primer extremo al estator de generador y un segundo extremo al rotor de generador, en donde las unidades de desplazamiento cada una tienen un cilindro hidráulico respectivo, la deflexión del cual es controlable de modo que por el accionamiento de la unidad de desplazamiento el rotor del generador se desplaza en relación al estator del generador y se produce la rotación del rotor.
2. Una instalación de energía eólica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad de desplazamiento tiene una abrazadera en su primer extremo y una horquilla en su segundo extremo, en donde la abrazadera se sujeta al estator del generador y la horquilla se sujeta al rotor del generador, en donde el cilindro hidráulico es proporcionado entre la horquilla y la abrazadera.
3. Una instalación de energía eólica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la horquilla se sujeta de manera liberable a un disco de freno del rotor de generador.
4. Un método de montar o desmontar las palas de rotor de una instalación de energía eólica, caracterizado porque la instalación de energía eólica tiene un rotor y un generador eléctrico que tiene un estator de generador y un rotor de generador, en donde el rotor es acoplado al rotor de generador, que comprende los pasos: sujetar un primer extremo de una unidad de desplazamiento al estator de generador, sujetar un segundo extremo de la unidad de desplazamiento al estator de generador, en donde la unidad de desplazamiento tiene un cilindro hidráulico, la deflexión del cual es controlable, accionar el cilindro hidráulico para lograr la deflexión del cilindro hidráulico, desmontar el segundo extremo de un primer conjunto de elementos de desplazamiento, accionar los cilindros hidráulicos del primer conjunto de unidades de desplazamiento para contraer el cilindro hidráulico, montar otra vez el segundo extremo del primer conjunto de unidades de desplazamiento al rotor de generador, y accionar otra vez los cilindros hidráulicos para desviar el cilindro hidráulico y provocar así el desplazamiento relativo entre el estator de generador y el rotor de generador y de este modo también rotación del rotor
5. El uso de una unidad de desplazamiento que comprende un cilindro hidráulico para provocar un desplazamiento relativo entre un rotor de generador y un estator de generador de un generador de una instalación de energía eólica, en donde un primer extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta al estator de generador y el segundo extremo de la unidad de desplazamiento se sujeta al rotor del generador, en donde por la deflexión de los cilindros hidráulicos un movimiento relativo es producido entre el rotor de generador y el estator de generador y con ello también la rotación del rotor.
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