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ES2845002T3 - Una turbina eólica que comprende una estructura de estacionamiento para portar el rotor durante la retirada de la góndola - Google Patents

Una turbina eólica que comprende una estructura de estacionamiento para portar el rotor durante la retirada de la góndola Download PDF

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ES2845002T3
ES2845002T3 ES17734640T ES17734640T ES2845002T3 ES 2845002 T3 ES2845002 T3 ES 2845002T3 ES 17734640 T ES17734640 T ES 17734640T ES 17734640 T ES17734640 T ES 17734640T ES 2845002 T3 ES2845002 T3 ES 2845002T3
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Spain
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rotor
nacelle
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wind turbine
parking
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ES17734640T
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B K Jensen Ivar J
Henrik Kudsk
Gunnar K Storgaard Pedersen
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Vestas Wind Systems AS
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Vestas Wind Systems AS
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Abstract

Una turbina eólica (101) que comprende: - una góndola (106) que porta un tren de transmisión; - un rotor (106) con aspas (108), estando configurado el rotor para ser portado en el tren de transmisión; - una estructura de torre que comprende una torre vertical (102) y al menos un brazo de suspensión (103) que se extiende hacia el exterior desde la torre, estando configurado el brazo de suspensión para portar la góndola; y caracterizada por - una estructura de estacionamiento (201) configurada para conectar el rotor a la estructura de torre para portar el rotor durante la desconexión de la góndola del rotor y la retirada de la góndola.

Description

DESCRIPCIÓN
Una turbina eólica que comprende una estructura de estacionamiento para portar el rotor durante la retirada de la góndola
Introducción
La invención se refiere a una turbina eólica.
Antecedentes de la invención
Las turbinas eólicas normalmente comprenden un rotor con aspas, estando dispuesto el rotor para girar mediante energía eólica. El rotor acciona un tren de transmisión que normalmente incluye un generador que convierte la energía en electricidad. El tren de transmisión puede incluir una caja de engranajes para cambiar la velocidad del rotor a una velocidad adecuada para el generador. Algunos generadores son accionados directamente por el rotor.
El tren de transmisión se encuentra sobre un bastidor y se aloja en una góndola montada en el extremo superior de una torre vertical.
En el presente documento, utilizamos el término "unidad generadora de energía" para describir la góndola, el rotor con aspas y el tren de transmisión que incluye el generador y, opcionalmente, con una caja de engranajes y otros componentes necesarios para la conversión de energía. En una turbina eólica tradicional de eje imaginario horizontal, la unidad generadora de energía está situada en la parte superior de la torre vertical, encima de un cojinete que permite que la unidad generadora de energía gire en un plano sustancialmente horizontal, o normalmente orientada a 5-15 grados desde la horizontal para enfrentarse así a la dirección del viento. El acceso al interior de la góndola para la revisión y mantenimiento se realiza a través del interior de la torre, y la sustitución de componentes grandes como la caja de engranajes o el generador de la góndola puede ser difícil y requerir costosas operaciones con grúa.
En turbinas eólicas multirotor, la misma estructura de torre porta varias unidades generadoras de energía. Normalmente, la estructura de torre combina una o más torres verticales con uno o más brazos de suspensión que se extienden en ángulo desde la torre y que sostienen al menos una unidad generadora de energía. En estas turbinas eólicas multirotor, la revisión y el mantenimiento de la góndola y de los componentes internos se pueden llevar a cabo bajando la unidad generadora de energía entera, incluida la góndola y el rotor con aspas. Un ejemplo de una turbina eólica multirotor de este tipo se conoce por el documento GB2443886 A.
Descripción de la invención
Un objeto de las realizaciones de la invención es facilitar una revisión y mantenimiento más sencillos, económicos y/o más seguros de la góndola de una turbina eólica.
De acuerdo con un primer aspecto, la invención proporciona una turbina eólica que comprende:
- una góndola que porta un tren de transmisión;
- un rotor con aspas, estando configurado el rotor para ser portado en el tren de transmisión;
- una estructura de torre, que comprende una torre vertical y al menos un brazo de suspensión que se extiende hacia afuera desde la torre y que está configurado para portar la góndola; y
- una estructura de estacionamiento, configurada para conectar el rotor a la estructura de torre para portar el rotor durante la retirada de la góndola.
Debido a la estructura del estacionamiento, la góndola de la turbina eólica se puede desconectar del rotor y bajarse al suelo. Esta operación puede realizarse sin bajar las aspas de la turbina eólica, que normalmente son muy largas. Por consiguiente, la góndola puede ser revisada, reparada o sustituida a baja altitud, mientras que las aspas quedan suspendidas a gran altitud en el rotor por la estructura de estacionamiento. Esto deja más espacio alrededor de la góndola, previene los problemas relacionados con la seguridad asociados a la manipulación y bajada de las débiles aspas largas y evita dañarlas durante su manipulación. Además, permite un mantenimiento rápido mediante la sustitución de una góndola y un tren de transmisión completos.
En el presente contexto, el término "estructura de torre" debería interpretarse como una estructura dispuesta para portar la góndola y el rotor de la turbina eólica. La invención puede ser particularmente relevante con respecto a una turbina eólica multirotor. En el presente contexto, el término "turbina eólica multirotor" debería interpretarse como una turbina eólica que comprende dos o más unidades generadoras de energía montadas sobre una estructura de torre. En esta realización, la estructura de torre normalmente comprende una torre vertical y al menos un brazo de suspensión que se extiende hacia afuera desde la torre, sosteniendo cada brazo de suspensión una góndola con un rotor.
La estructura de torre puede comprender un cierto número de tramos de torre, que se ensamblan para formar la estructura de torre. La estructura de estacionamiento se puede conectar al rotor e insertarse entre o instalarse en estos tramos de torre y, así, conectar el rotor directamente a la estructura de torre.
El ángulo entre los brazos de suspensión y la torre puede ser fijo o puede ser variable, por ejemplo, con el fin de cambiar la altura de la unidad generadora de energía con respecto al suelo, por ejemplo, para fines de mantenimiento o para protegerla contra fuertes vientos, etc.
La góndola y el rotor se pueden disponer en o cerca de los extremos del brazo de suspensión, es decir, lo más lejos de la torre que sostiene el brazo de suspensión.
La estructura de estacionamiento está configurada, en particular, para instalar el rotor directamente en el brazo de suspensión y para soportar el peso del rotor cuando se separe de la góndola. Por consiguiente, la góndola se puede bajar al suelo. Así, la invención puede referirse a una turbina eólica en la que el rotor está conectado a la estructura de torre a través de la estructura de estacionamiento y donde la góndola se suelta de la estructura de torre.
Cada brazo de suspensión puede estar instalado en la torre a través de un mecanismo de guiñada por el que se permite que el brazo de suspensión realice movimientos de guiñada con respecto a la torre que sostiene el brazo de suspensión. Esto permitirá que los rotores de las unidades generadoras de energía queden orientados contra la dirección del viento. La estructura de estacionamiento se puede instalar, en especial, en el brazo de suspensión, en una posición en la que la estructura de estacionamiento se mueva junto con la góndola y el rotor gracias al mecanismo de guiñada.
En el contexto actual, el término "góndola" debería interpretarse como la parte de la turbina eólica que aloja un tren de transmisión que incluye un eje que está conectado a y accionado por el rotor, comprendiendo habitualmente la góndola un bastidor que soporta los componentes del tren de transmisión, por ejemplo, una caja de engranajes, un generador, y que además puede soportar otros componentes, por ejemplo, componentes electrónicos como un convertidor de potencia, equipos de enfriamiento y componentes similares situados en la parte superior de la estructura de torre.
La estructura de estacionamiento se puede extender desde la estructura de torre hasta una posición entre la góndola y el rotor. En particular, la estructura de estacionamiento puede tener forma de elemento con forma placa, esencialmente plano, que se extiende en el espacio entre el rotor y la góndola. En particular, la estructura de estacionamiento puede permitir, de este modo, la retirada de la góndola y del bastidor que soporta los componentes del tren de transmisión mientras el rotor permanece suspendido directamente sobre la estructura de torre.
Normalmente, el rotor forma una brida mediante la cual el rotor se fija al eje de transmisión del tren de transmisión. La estructura de estacionamiento puede incluir, en particular, una estructura configurada para fijar la estructura de estacionamiento a esta brida del rotor.
En particular, la estructura de estacionamiento se puede configurar para su reutilización en varias turbinas eólicas. Por consiguiente, la estructura de estacionamiento se puede instalar de manera desmontable en la estructura de torre e instalar de manera desmontable en el rotor. De este modo, la estructura de estacionamiento se instala solo cuando se va a soltar la góndola y se desinstala durante el funcionamiento normal de la turbina.
La estructura de estacionamiento puede comprender una estructura de alineación. La estructura de alineación está configurada para permitir el movimiento del rotor con respecto a la estructura de torre mientras el rotor está conectado a la estructura de torre a través de la estructura de estacionamiento. De esa forma, la góndola se puede instalar en la estructura de torre, y posteriormente, la estructura de alineación se puede utilizar para ajustar la posición del rotor hasta que coincida correctamente con la posición de la góndola.
La estructura de alineación se puede configurar para permitir el movimiento del rotor mientras la góndola se ha bajado para realizar el mantenimiento. La estructura de alineación puede configurarse, por ejemplo, para mover el rotor entre una posición de funcionamiento, en la que el rotor puede girar libremente alrededor del eje imaginario del rotor, y una posición de mantenimiento, en la que las aspas están muy cerca de la estructura de torre o incluso intersecan la estructura de torre. Cuando las aspas se acercan a o intersecan la estructura de torre, el giro del rotor se puede evitar más fácilmente, lo que aumenta la seguridad, y el mantenimiento o la revisión de las aspas se puede realizar desde la estructura de torre.
La estructura de alineación también puede configurarse para que el rotor se mueva con respecto a la góndola mientras la góndola está fijada a la estructura de torre y el rotor está conectado a la estructura de torre a través de la estructura de estacionamiento. Esta opción puede facilitar la alineación del rotor con la posición de la góndola durante la reinstalación del rotor en la góndola.
La estructura de alineación puede comprender medios de medición, configurados para determinar una posición de la góndola con respecto al rotor mientras la góndola está fijada en la estructura de torre y el rotor está conectado a la estructura de torre a través de la estructura de estacionamiento. Los medios de medición pueden incluir herramientas de posicionamiento láser, etc.
La turbina eólica puede comprender una estructura de grúa configurada para bajar la góndola de la estructura de torre mientras el rotor está conectado a la estructura de torre a través de la estructura de estacionamiento. En particular, la estructura de grúa puede instalarse en la estructura de estacionamiento de manera que se pueda instalar en o desinstalar de la turbina eólica con la estructura de estacionamiento. La estructura de grúa, por ejemplo, puede incluir un cabrestante para elevar la góndola hasta y desde su posición en la estructura de torre. La estructura de grúa puede incluir, además, medios para mover la góndola con respecto al rotor, para facilitar de ese modo la desinstalación y la reinstalación del rotor en la góndola.
La góndola podría instalarse en la estructura de torre haciendo coincidir las bridas de la góndola y la estructura de torre. A modo de ejemplo, la góndola podría ser portada por un cojinete de guiñada que tuviera una brida inferior atornillada a una brida superior de la estructura de torre. En esta realización, la estructura de estacionamiento se puede instalar en la brida de la estructura de torre. Esto es una ventaja, ya que la torre ya está preparada para soportar el peso de toda la góndola y el conjunto de rotor y, por lo tanto, normalmente puede portar el rotor sin la góndola sin modificaciones o con modificaciones limitadas.
Como alternativa a la instalación de la estructura de estacionamiento en la brida superior de la estructura de torre, la góndola se podría instalar en la estructura de torre cerca de dicha brida, es decir, en un tramo de la estructura de torre que sostenga la brida anteriormente mencionada.
La estructura de estacionamiento puede formar una plataforma de acceso para que el personal trabaje en el rotor o la góndola.
En un segundo aspecto, la invención proporciona un método para bajar una góndola de una turbina eólica de acuerdo con el primer aspecto de la invención. De acuerdo con el método, la estructura de estacionamiento se instala entre el rotor y la estructura de torre y, posteriormente, la góndola se suelta del rotor y se baja de la estructura de torre. El método puede incluir la etapa adicional de reinstalación de una góndola en el rotor mediante el uso de la estructura de estacionamiento para alinear el rotor y la góndola. El método puede incluir, además, la etapa de bajada de la góndola mediante el uso de una estructura de grúa instalada en la estructura de estacionamiento.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se describirá la invención con más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que la figura 1 ilustra una vista delantera de una turbina eólica multirotor que comprende brazos de suspensión que se extienden desde una torre vertical;
las figuras 2-4 ilustran una turbina eólica con una estructura de estacionamiento de acuerdo con una realización de la invención;
las figuras 5-7 ilustran una turbina eólica con una estructura de estacionamiento de acuerdo con una realización alternativa de la invención;
la figura 8 ilustra una vista superior de una turbina eólica multirotor con una estructura de estacionamiento; y la figura 9 ilustra una vista en perspectiva de una turbina eólica multirotor con una estructura de estacionamiento instalada en un brazo de suspensión.
Descripción detallada de los dibujos
Debería entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones de la invención, se proporcionan únicamente a modo de ilustración.
La figura 1 es una vista delantera de una turbina eólica multirotor 101 que comprende una torre 102 que porta cuatro brazos de suspensión 103. Los brazos de suspensión 103 están dispuestos, en pares de dos, un par encima del otro. Los brazos de suspensión en un par de brazos de suspensión se extienden en direcciones opuestas alejadas de la torre 102.
Cada brazo de suspensión 103 soporta una unidad generadora de energía 105. Cada unidad generadora de energía 105 comprende una góndola 106 y un rotor 107 que porta tres aspas de turbina eólica 108 que barren un área 109. Cada unidad generadora de energía 105 está conectada a un brazo de suspensión a través de una junta giratoria 110.
Los brazos de suspensión 103 están instalados en la torre 102 a través de un mecanismo de guiñada 111, permitiendo que todo el brazo de suspensión 103 realice movimientos de guiñada con respecto a la torre 102 para orientar los rotores 107 hacia el viento incidente.
Cuando la turbina eólica multirotor 101 está operativa, las unidades generadoras de energía 105 se sitúan simétricamente alrededor de la torre 102, de modo que la turbina eólica multirotor esté equilibrada.
Para mantenimiento y revisión, el personal entra en la torre a través de la abertura 112 de la base de la torre y el acceso a cada unidad generadora de energía se proporciona dentro de la torre y dentro del brazo de suspensión correspondiente.
Las figuras 2-4 ilustran una realización de la invención en la que la estructura de estacionamiento 201 está fijada entre la junta giratoria 110 y el rotor 107. Esta realización es fácil de implementar incluso en turbinas existentes que no se fabriquen específicamente para estructuras de estacionamiento, ya que la junta giratoria normalmente puede soportar el peso del rotor sin modificaciones. En una realización, la estructura de estacionamiento está configurada para extenderse circunferencialmente alrededor de la junta giratoria 110, y en una implementación, la estructura de estacionamiento comprende un accesorio de instalación fijo dispuesto entre la junta giratoria y la unidad generadora de energía 105. Este accesorio fijo permanecerá en su lugar y permitirá la instalación y/o desinstalación de una estructura de estacionamiento desmontable cuando se deba retirar una góndola del rotor. En una realización, la estructura de estacionamiento está configurada para permitir el bloqueo de la junta giratoria 110, para así evitar selectivamente el giro de la unidad generadora de energía durante el mantenimiento.
Las figuras 5-7 ilustran otra realización de la invención en la que la estructura de estacionamiento 501 está fijada entre el brazo de suspensión 103 y el rotor. Esta realización puede proporcionar una instalación sencilla de la estructura de estacionamiento en la estructura de torre, pero normalmente requiere que la estructura de torre (en este caso, el brazo de suspensión 103) tenga las dimensiones específicas con el fin de portar el rotor a través de la estructura de estacionamiento.
En esta realización, la estructura de estacionamiento puede comprender un accesorio de instalación fijo, por ejemplo, mediante soldadura, al brazo de suspensión. Este accesorio fijo permanecerá en su lugar y permitirá la instalación y/o desinstalación de una estructura de estacionamiento desmontable cuando se deba retirar una góndola del rotor. En una realización, la estructura de estacionamiento está configurada para permitir el bloqueo de la junta giratoria 110, para así evitar selectivamente el giro de la unidad generadora de energía durante el mantenimiento.
Las figuras 8 y 9 ilustran la realización de las figuras 5-7, donde la estructura de estacionamiento 201 está instalada entre el brazo de suspensión 103 y el rotor 107. En esta realización, la estructura de estacionamiento evita el giro de la unidad 105 generadora de energía con respecto al brazo de suspensión y opcionalmente proporciona una plataforma desde la cual el personal puede acceder a las aspas o, al menos, al extremo de la raíz de las aspas.
La figura 9 ilustra más detalles de la estructura de estacionamiento. En esta realización, la estructura de estacionamiento 201 está constituida por una estructura de celosía fija entre la estructura de instalación 901 y el rotor. La estructura de instalación 901 está soldada al brazo de suspensión y permite una instalación y retirada sencillas y seguras de la parte desmontable 902 de la estructura de estacionamiento.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Una turbina eólica (101) que comprende:
- una góndola (106) que porta un tren de transmisión;
- un rotor (106) con aspas (108), estando configurado el rotor para ser portado en el tren de transmisión;
- una estructura de torre que comprende una torre vertical (102) y al menos un brazo de suspensión (103) que se extiende hacia el exterior desde la torre, estando configurado el brazo de suspensión para portar la góndola; y caracterizada por
- una estructura de estacionamiento (201) configurada para conectar el rotor a la estructura de torre para portar el rotor durante la desconexión de la góndola del rotor y la retirada de la góndola.
2. Una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, que forma una turbina eólica multirotor donde cada brazo de suspensión sostiene una góndola (106) con un rotor (107) y la estructura de estacionamiento (201) está configurada para instalar el rotor directamente en el brazo de suspensión.
3. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el rotor está conectado a la estructura de torre y la góndola está desconectada de la estructura de torre.
4. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de estacionamiento (201) se extiende desde la estructura de torre hasta una posición entre la góndola y el rotor.
5. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de estacionamiento está instalada de manera desmontable en la estructura de torre e instalada de manera desmontable en el rotor.
6. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de estacionamiento comprende una estructura de alineación, configurada para permitir el movimiento del rotor con respecto a la estructura de torre mientras el rotor está conectado a la estructura de torre a través de la estructura de estacionamiento.
7. Una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 6, donde la estructura de alineación está configurada para permitir el movimiento del rotor con respecto a la estructura de torre hasta una posición en la que las aspas (108) del rotor (107) intersecan la estructura de torre (102, 103).
8. Una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en donde la estructura de alineación está configurada para permitir el movimiento del rotor con respecto a la góndola mientras la góndola está fijada a la estructura de torre y el rotor está conectado a la estructura de torre a través de la estructura de estacionamiento.
9. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6-8, en donde la estructura de alineación comprende medios de medición configurados para determinar una posición de la góndola con respecto al rotor mientras la góndola está fijada a la estructura de torre y el rotor está conectado a la estructura de torre a través de la estructura de estacionamiento.
10. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una estructura de grúa configurada para bajar la góndola de la estructura de torre mientras el rotor está conectado a la estructura de torre a través de la estructura de estacionamiento.
11. Una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la estructura de grúa está instalada en la estructura de estacionamiento.
12. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la góndola se instala en la estructura de torre haciendo coincidir las bridas de la góndola y de la estructura de torre, y donde la estructura de estacionamiento se puede instalar en la brida de la estructura de torre.
13. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la góndola se instala en la estructura de torre haciendo coincidir las bridas de la góndola y de la estructura de torre, en donde la brida de la estructura de torre está conectada a un tramo externo de la estructura de torre, y en donde la estructura de estacionamiento se puede instalar en el tramo externo.
14. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de estacionamiento forma una plataforma de acceso para que el personal trabaje en el rotor o góndola.
15. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de estacionamiento está configurada para evitar el giro del rotor.
16. Un método para bajar una góndola de una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, donde la estructura de estacionamiento está instalada entre el rotor y la estructura de torre y, después, la góndola se suelta del rotor y se baja de la estructura de torre.
ES17734640T 2016-06-27 2017-06-27 Una turbina eólica que comprende una estructura de estacionamiento para portar el rotor durante la retirada de la góndola Active ES2845002T3 (es)

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