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WO2015185766A1 - Sistema de seguridad para operaciones en aerogeneradores - Google Patents

Sistema de seguridad para operaciones en aerogeneradores Download PDF

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WO2015185766A1
WO2015185766A1 PCT/ES2014/070456 ES2014070456W WO2015185766A1 WO 2015185766 A1 WO2015185766 A1 WO 2015185766A1 ES 2014070456 W ES2014070456 W ES 2014070456W WO 2015185766 A1 WO2015185766 A1 WO 2015185766A1
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cable
security system
nacelle
counterweight
pulley
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PCT/ES2014/070456
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jordi Masia Perales
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Eliot Systems SL
Original Assignee
Eliot Systems SL
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Publication date
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    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
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    • B66D1/48—Control devices automatic
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Definitions

  • the present invention relates to a safety device or system for wind turbine operations, which allows to ensure a possible robotic unit, scaffolding, carriage or other element that moves through the tower, for maintenance, repair or cleaning, against falls or landslides due to loss of support.
  • the invention is preferably applicable in the field of repair and maintenance of wind turbines and similar towers.
  • a robotic unit or other mobile element can be applied along the tower, which is supported by its own means.
  • a robotic unit or other mobile element can be applied along the tower, which is supported by its own means.
  • it since it is maintained at high altitude and in areas of high winds, it is necessary to install safety measures in case you lose grip and slide or fall down the tower to the ground.
  • Some crane manufacturers use elements that allow traction on a steel cable located on the slow axis of the wind turbine (the one directly connected to the blades) (for example the TRACTEL TIRAK model) to raise heavy loads from the ground to the gondola or Nacelle
  • the invention consists of a security system according to the claims, which offers the advantages outlined. It is a security system that protects both the robotic unit, or any other element that is hoisted next to the tower, such as the nacelle-tower assembly.
  • the anchorage of the safety system is carried out directly on the wind turbine chassis, preferably at a lifting point of the nacelle, the one used during its construction, therefore, it is a robust and consistent point which will receive the loads only in sliding case of the robotic unit.
  • dynamic loads may be disregarded in the event of a slide since, as will be shown later, the system includes a cable locking system that acts in a very small range of travel, normally less than 50 mm, This allows us to neglect the dynamic loads in case of sliding of the robotic unit of cleaning or maintenance or another element to be secured.
  • the security elements may be oversized to ensure their effectiveness in case of sliding for any object.
  • the cable can be defined with a minimum breaking load that is several times above the mass of the robotic unit or, in general, of the element to be secured.
  • the security system of the invention is based on mechanical simplicity and has taken into account both the safety of the element to be secured, normally the robotic unit, as well as the safety of the tower-nacelle assembly, also facilitating the assembly of the system on site .
  • the security system can be mounted by an operator in approximately half an hour.
  • the invention corresponds to a safety system for operations in wind turbines of the type that has a nacelle with a lifting point.
  • the system comprises a cable fixed at one end to the element to be secured, usually a robotic unit, where said cable is also connected to a counterweight optionally integrated in a hoist. .
  • the cable passes through an unwanted movement blocking system of said cable, fixed to the lifting point, and a first pulley, to change the orientation of the cable.
  • the blocking system will be the one that stops any slippage of the element to be secured.
  • the system will comprise a bushing, for example of polyester, at the point of entry of the cable into the nacelle.
  • This bushing may be provided with a removable cover for when the safety system is not installed.
  • the counterweight will be installed in a hoist, with two or more branches, to reduce the travel of the counterweight and its distance to the nacelle.
  • Figure 1 is included, with a general scheme of the security system described herein, according to a preferred embodiment thereof.
  • the safety system for wind turbine operations starts from a gondola or nacelle (1) with a lifting point (2) for mounting the nacelle (1).
  • This lifting point (2) is used in the safety system to hold a cable (3) that will be attached to the element to be secured, usually a robotic unit (4), schematically represented, to hold it in the event of a slip.
  • That robotic unit (4) may be a robotic unit (4) for cleaning the tower.
  • the cable (3) travels through the inside of the nacelle (1) from an entry point (5) at its bottom, to a first pulley (6) and a cable locking system (61) (3) in case of unwanted movement of the cable (3), and of said first pulley (6) to a counterweight (8) of the cable (3).
  • This counterweight (8) will preferably hang a short distance from the nacelle (1) to minimize its oscillation at the mercy of the wind. This is preferably achieved by at least one hoist (7). This oscillation is undesirable because it can lead to the counterweight (8) hitting the tower or the robotic unit, or directly introducing vibration to the wind turbine structure.
  • the distance and mass of the counterweight (8) will depend among other things on the number of branches in the hoist (7).
  • the entry point (5) of the cable (3) in the nacelle (1) can be protected with a bushing (9), for example polyester, which prevents the cable from rubbing (3) with the wall of the nacelle (1) ).
  • the bushing (9) may have a cap that closes it when the safety system is removed.
  • the entry point (5) will preferably be arranged below the support structure (62) of the locking system (61). This support structure (62) can be used to also support the first pulley (6).
  • the hoist (7) will be anchored, for example, in the back door of the nacelle (1).
  • the lifting point (2) is fixed to an element of the chassis (10) of the nacelle (1).
  • other configurations for example, by providing a plurality of pulleys through which the cable (3) runs) are equally possible within the object of the invention.
  • the union of the cable (3) to the robotic unit (4) implies that, with the rise of the latter through the tower, the cable (3) is collected thanks to the counterweight (8) remaining tense.
  • the counterweight (8) will advance less than the robotic unit (4) thanks to the hoist (7). Thus, if it is of the type depicted in Figure 1, with two branches, half will advance. Keeping the cable (3) tense by means of the counterweight (8) helps the robotic unit (4) to work in optimal conditions.
  • the locking system (61) of the cable (3) which has been shown close to the first pulley (6), is an essential element of the invention, since it is the one that really slows the sliding or lifting of the robotic unit (4). ).
  • This locking system (61) can be made, for example, of a "Blocstop” (registered trademark) equipment marketed by the company Tractel, together with the support structure (62) of the first pulley (6).
  • Other commercial locking systems (61) can be applied, such as that indicated in patent ES475700, also of Tractel. These locking systems detect the loss of tension in a cable, or the large increase in speed, and proceed to fix it in position.
  • the locking system (61) will brake the cable (3), transmitting the robot's own loads to the lifting point (2) of the nacelle (1).
  • the robotic unit (4) will only need a very short cable run to stop completely (for example, a maximum of 50 mm with the locking system (61) described above). Therefore, the final position in case of sliding will be practically the same as before sliding.
  • the first pulley (6) and / or one or more guides of the cable (3) will preferably have anti-skid means to confine and secure its path in the system, preferably comprising one or more plates that keep the cable (3) on the stand. of the first pulley (6), or other means known in the state of the art.
  • the system of the invention allows having one end of the cable (3) fixed to the robotic unit (4) without the need for the cable (3) to be through (this will avoid damaging the hydraulic hoses).

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Abstract

Sistema de seguridad para operaciones en aerogeneradores, aplicable a aerogeneradores con un punto de izado (2), que comprende un cable (3) fijado por un extremo al elemento a asegurar, normalmente una unidad robotizada (4), y por el otro a un contrapeso (8), de forma que el cable (3) atraviesa un sistema de bloqueo (61) y una primera polea (6) fijados al punto de izado (2). El contrapeso (8) podrá estar instalado en un polipasto (7), con dos o más ramales. El sistema permite asegurar la integridad del conjunto torre-nacelle (1) y de la unidad robotizada (4), en caso de pérdida de sujeción de esta última.

Description

SISTEMA DE SEGURIDAD PARA OPERACIONES EN AEROGENERADORES SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a un dispositivo o sistema de seguridad para operaciones en aerogeneradores, que permite asegurar una eventual unidad robotizada, andamio, carro u otro elemento que se traslade por la torre, para tareas de mantenimiento, reparación o limpieza, frente a caídas o deslizamientos por pérdida de sujeción.
La invención es preferentemente de aplicación en el campo de la reparación y mantenimiento de aerogeneradores y torres similares.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Para el mantenimiento y limpieza de las torres de aerogeneradores y similares se puede aplicar una unidad robotizada u otro elemento, móvil a lo largo de la torre, el cual se sostiene por sus propios medios. Sin embargo, dado que se mantiene a gran altura y en zonas de fuertes vientos, es necesario instalar medidas de seguridad por si pierde sujeción y desliza o cae por la torre hasta el suelo.
Algunos fabricantes de grúas utilizan elementos que permiten la tracción sobre un cable de acero situado en el eje lento del aerogenerador (el conectado directamente a las aspas) (por ejemplo el modelo TIRAK de TRACTEL) para subir cargas pesadas desde el suelo hasta la góndola o nacelle.
Por otro lado, algunas de las góndolas o nacelles comerciales están ya provistas de un punto trasero de izado de la nacelle, capaz de sostener incluso toneladas de peso. Este punto trasero puede ser punto de partida para el sistema de seguridad de la invención. Se cita como ejemplo las familias de modelos G-4x y G-5x de Gamesa.
BREVE EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención consiste en un sistema de seguridad según las reivindicaciones, que ofrece las ventajas que se reseñan. Es un sistema de seguridad que protege tanto la unidad robotizada, o cualquier otro elemento que se iza junto a la torre, como el conjunto nacelle-torre. El anclaje del sistema de seguridad se realiza directamente sobre el chasis del aerogenerador, preferentemente en un punto de izado propio de la nacelle, el utilizado durante su construcción, por tanto, se trata de un punto robusto y consistente el cual recibirá las cargas únicamente en caso de deslizamiento de la unidad robotizada.
Además, con el sistema planteado se podrán despreciar las cargas dinámicas en caso de deslizamiento ya que, como se mostrará más tarde, el sistema contempla un sistema de bloqueo del cable que actúa en un margen muy reducido de recorrido, normalmente inferior a 50 mm, esto permite que podamos despreciar las cargas dinámicas en caso de deslizamiento de la unidad robotizada de limpieza o mantenimiento u otro elemento a asegurar.
El ejemplo de aplicación de la invención más directo es la seguridad de una unidad robotizada de limpieza, que normalmente tendrá una masa de alrededor de 600 kg o menor. En todo caso, los elementos de seguridad podrán estar sobredimensionados para asegurar la eficacia de estos en caso de deslizamiento para cualquier objeto. Por ejemplo, el cable se podrá definir con carga de rotura mínima que esté varias veces por encima de la masa de la unidad robotizada o, en general, del elemento a asegurar.
El sistema de seguridad de la invención está basado en la sencillez mecánica y se ha tenido en cuenta tanto la seguridad del elemento a asegurar, normalmente la unidad robotizada, como la propia seguridad del conjunto torre-nacelle, facilitando además el montaje del sistema in situ. El sistema de seguridad puede montarse por un operario en un tiempo aproximado de media hora.
La invención corresponde a un sistema de seguridad para operaciones en aerogeneradores del tipo que posee una nacelle con un punto de izado. El sistema comprende un cable fijado en un extremo al elemento a asegurar, normalmente una unidad robotizada, donde dicho cable se encuentra, asimismo, conectado a un contrapeso opcionalmente integrado en un polipasto. . El cable atraviesa un sistema de bloqueo del movimiento indeseado de dicho cable, fijado al punto de izado, y una primera polea, para cambiar la orientación del cable. El sistema de bloqueo será el que frene cualquier deslizamiento del elemento a asegurar.
Preferentemente, el sistema comprenderá un casquillo, por ejemplo de poliéster, en el punto de entrada del cable en la nacelle. Este casquillo podrá estar provisto de una tapa desmontable para cuando no esté instalado el sistema de seguridad. Preferiblemente, el contrapeso estará instalado en un polipasto, de dos o más ramales, para reducir el recorrido del contrapeso y su distancia a la nacelle.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para una mejor comprensión de la invención, se incluye la figura 1 , con un esquema general del sistema de seguridad descrito en el presente documento, según una realización preferente del mismo.
MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
A continuación se pasa a describir un modo de realización de la invención, como ejemplo ilustrativo y no limitativo de ésta.
El sistema de seguridad para operaciones en aerogeneradores (figura 1 ) parte de una góndola o nacelle (1 ) con un punto de izado (2) para el montaje de la nacelle (1 ). Este punto de izado (2) es aprovechado en el sistema de seguridad para sostener un cable (3) que se unirá al elemento a asegurar, normalmente una unidad robotizada (4), representada esquemáticamente, para sostenerla en caso de deslizamiento. Esa unidad robotizada (4) podrá ser una unidad robotizada (4) de limpieza de la torre.
El cable (3) realiza un recorrido por el interior de la nacelle (1 ) desde un punto de entrada (5) en su parte inferior, a una primera polea (6) y un sistema de bloqueo (61 ) del cable (3) en caso de movimiento indeseado del cable (3), y de dicha primera polea (6) a un contrapeso (8) del cable (3). Este contrapeso (8) colgará preferentemente a una distancia corta de la nacelle (1 ) para minimizar su oscilación a merced del viento. Ello se consigue, preferentemente, mediante al menos un polipasto (7). Esta oscilación es indeseada porque puede llevar al contrapeso (8) a golpear la torre o la unidad robotizada, o directamente introducir vibración a la estructura del aerogenerador. La distancia y la masa del contrapeso (8) dependerán entre otras cosas del número de ramales en el polipasto (7).
El punto de entrada (5) del cable (3) en la nacelle (1 ) se podrá proteger con un casquillo (9), por ejemplo de poliéster, que impida el roce del cable (3) con la pared de la nacelle (1 ). El casquillo (9) podrá disponer de un tapón que lo cierre cuando el sistema de seguridad está desmontado. El punto de entrada (5) se dispondrá, preferentemente, por debajo de la estructura de soporte (62) del sistema de bloqueo (61 ). Se podrá aprovechar esta estructura de soporte (62) para sostener también la primera polea (6). Por su parte, el polipasto (7) se anclará, por ejemplo, en la puerta trasera de la nacelle (1 ). Normalmente, el punto de izado (2) está fijado a un elemento del chasis (10) de la nacelle (1 ). No obstante, otras configuraciones (por ejemplo, disponiendo una pluralidad de poleas por las que discurre el cable (3)) resultan igualmente posibles dentro del objeto de la invención.
La unión del cable (3) a la unidad robotizada (4) implica que, con la subida de ésta por la torre el cable (3), se recoge gracias al contrapeso (8) manteniéndose tenso. El contrapeso (8) avanzará menos que la unidad robotizada (4) gracias al polipasto (7). Así, si es del tipo representado en la figura 1 , con dos ramales, avanzará la mitad. Manteniendo el cable (3) tenso por medio del contrapeso (8) ayudamos a la unidad robotizada (4) a trabajar en condiciones óptimas.
El sistema de bloqueo (61 ) del cable (3), que se ha representado próximo a la primera polea (6), es un elemento esencial de la invención, pues es el que frena realmente el deslizamiento o descuelgue de la unidad robotizada (4).
Este sistema de bloqueo (61 ) puede realizarse, por ejemplo, de un equipo "Blocstop" (marca registrada) comercializado por la empresa Tractel, unido a la estructura de soporte (62) de la primera polea (6). Otros sistemas de bloqueo (61 ) comerciales pueden aplicarse, como el indicado en la patente ES475700, también de Tractel. Estos sistemas de bloqueo detectan la pérdida de tensión en un cable, o el incremento grande de velocidad, y proceden a fijarlo en su posición.
En caso de deslizamiento o de descuelgue de la unidad robotizada (4), el sistema de bloqueo (61 ) frenará el cable (3) transmitiendo las cargas propias del peso del robot al punto de izado (2) de la nacelle (1 ). En caso de deslizamiento, la unidad robotizada (4) necesitará únicamente un recorrido muy corto del cable para detenerse por completo (por ejemplo, un máximo de 50 mm con el sistema de bloqueo (61 ) antes descrito). Por tanto, la posición final en caso de deslizamiento será prácticamente la misma que antes del deslizamiento.
La primera polea (6) y/o una o más guías del cable (3) tendrán, preferentemente, medios antisalida para confinar y asegurar su recorrido en el sistema, preferentemente comprendiendo una o más pletinas que mantienen el cable (3) en el rodal de la primera polea (6), u otros medios conocidos en el estado de la técnica. El sistema de la invención permite tener un extremo del cable (3) fijo a la unidad robotizada (4) sin la necesidad de que el cable (3) sea pasante (esto evitará dañar las mangueras hidráulicas).

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Sistema de seguridad para operaciones en aerogeneradores, del tipo que posee una nacelle (1 ) con un punto de izado (2), caracterizado por que comprende un cable (3) fijado por un extremo a un elemento a asegurar y, por el otro, a un contrapeso (8), donde el sistema comprende, asimismo, un sistema de bloqueo (61 ) del cable (3) fijado al punto de izado (2) y una primera polea (6) por la que discurre dicho cable (3).
2. - Sistema de seguridad según la reivindicación anterior, que comprende un casquillo (9) en el punto de entrada (5) del cable (3) en la nacelle (1 ).
3. - Sistema de seguridad según la reivindicación 2, que comprende una tapa desmontable del casquillo (9).
4. - Sistema de seguridad según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el contrapeso (8) está instalado en un polipasto (7).
5. - Sistema de seguridad según la reivindicación anterior, donde el polipasto (7) tiene dos ramales.
6. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios antisalida del recorrido del cable (3) en la primera polea (6) y/o en una o más guías de dicho cable (3).
7. - Sistema según la reivindicación anterior, donde los medios anti-salida comprenden una o más pletinas que mantienen el cable (3) en el rodal de la primera polea (6).
8. - Sistema de seguridad según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el elemento a asegurar es una unidad robotizada (4).
9. - Sistema de seguridad según la reivindicación anterior, donde la unidad robotizada (4) es una unidad robotizada de limpieza de la torre de un aerogenerador.
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