ES2913836T3 - Sistema y método para desmontar o instalar con cordería un eje principal de una turbina eólica - Google Patents

Abstract

Un método (100) para retirar de una bancada (40) un eje principal (34) instalado y el conjunto de rodamiento principal (46) acoplado de una turbina eólica (10) en el campo, en el que se ha retirado un rotor (18) de un extremo aguas arriba (42) del eje principal, se ha desconectado un extremo aguas abajo (44) del eje principal de una multiplicadora (38) y se ha retirado la multiplicadora de la bancada, el método comprendiendo: conectar un sistema de cordería (70) al extremo aguas arriba del eje principal, estando el sistema de cordería suspendido de una grúa (78); empujar el extremo aguas abajo del eje principal parcialmente a través de la bancada, en el que el eje principal en el extremo aguas abajo está aguantado por una unidad de rodamiento (48) fijada en la bancada y el eje principal en el extremo aguas abajo está aguantado por el sistema de cordería; empujar el eje principal a través de la bancada hasta que un lugar del eje principal correspondiente a un centro de gravedad del eje principal y del conjunto de rodamiento principal esté libre de un extremo de la bancada situado aguas arriba; acoplar un ramal de nivelación (76) del sistema de cordería al eje principal en un lugar tal que el centro de gravedad esté situado entre el ramal de nivelación y la cordería en el extremo aguas arriba del eje principal; con la grúa, aguantar el eje principal para descargar la unidad de rodamiento y deslizar el eje principal hasta que el extremo aguas abajo quede libre de la unidad de rodamiento; con la grúa aguantando totalmente el eje principal, deslizar horizontalmente el eje principal fuera de la bancada.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método para desmontar o instalar con cordería un eje principal de una turbina eólica

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente divulgación se refiere en general a turbinas eólicas, y más particularmente a los sistemas y métodos para retirar y/o instalar un eje principal hacia y desde una góndola situada en lo alto de una torre de turbina eólica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0002] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y respetuosas con el medio ambiente que existen en la actualidad, y las turbinas eólicas han ganado cada vez más atención en este sentido. Una turbina eólica moderna suele incluir una torre, un generador, una multiplicadora, una góndola y una o más palas del rotor. La góndola incluye un conjunto de rotor acoplado a la multiplicadora y al generador. El conjunto de rotor y la multiplicadora están montados en un bastidor de soporte de la bancada situado dentro de la góndola. En muchas turbinas eólicas, la multiplicadora está montada en la bancada a través de uno o varios soportes o brazos de torsión. Las palas del rotor captan la energía cinética del viento utilizando los principios conocidos de los perfiles alares y transmiten la energía cinética en forma de energía rotativa para hacer girar un eje principal que acopla las palas del rotor a la multiplicadora o, si no se utiliza una multiplicadora, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que puede ser suministrada a una red de suministro.

[0003] Más concretamente, la mayoría de las turbinas eólicas disponibles en el mercado utilizan trenes de potencia de engranajes de varias etapas para conectar las palas de la turbina a un generador eléctrico. El viento hace girar las palas de la turbina, que hacen girar un eje de baja velocidad, es decir, el eje principal. El eje principal está acoplado a un eje de entrada de una multiplicadora, que tiene un eje de salida de mayor velocidad conectado a un generador. Así, el tren de potencia con engranajes pretende aumentar la velocidad del movimiento mecánico. Además, la multiplicadora y el generador suelen estar soportados por uno o varios rodamientos y montados en la bancada mediante uno o varios brazos de torsión o soportes. El documento EP 1101 934 A2 se refiere a una turbina eólica con una grúa móvil a bordo.

[0004] Con el tiempo, el eje principal y los rodamientos asociados pueden desgastarse y/o dañarse debido a las cargas y fuerzas del viento que actúan sobre los componentes de la turbina eólica. Desgraciadamente, la reparación del eje principal y/o del conjunto de rodamiento principal suele requerir la retirada del cabezal de la turbina (cabeza de la máquina) de encima de la góndola y su transporte a una fábrica en la que la bancada se levanta verticalmente para retirar el eje principal y el conjunto de rodamiento, lo que supone un procedimiento muy largo y costoso.

[0005] La patente estadounidense N° 8.696.302 divulga un método para reparar o sustituir un rodamiento principal en una turbina eólica sin necesidad de desmontar el rotor y el eje principal. Este método no es adecuado para los diseños de turbinas eólicas en los que la sustitución o reparación del rodamiento requiere el desmontaje del rotor y del eje principal.

[0006] La patente estadounidense N° 8.108.997 divulga un método para estabilizar el eje principal dentro de la bancada en una unidad de rodamiento única para reparar o sustituir la multiplicadora. Este método no es adecuado para un procedimiento que requiera la retirada del rotor y del eje principal para sustituir o reparar el conjunto de rodamiento principal.

[0007] Hasta la fecha, no ha habido ningún método viable para reparar, sustituir o mejorar una unidad de doble rodamiento principal asentada en una bancada en el campo, en el que el procedimiento requiera retirar el rotor y el eje principal de la bancada.

[0008] Por lo tanto, la industria necesita sistemas y métodos nuevos y mejorados para reparar, sustituir o mejorar el rodamiento del eje principal asentado en la bancada de la turbina eólica en el campo, en el que la bancada permanece instalada en posición horizontal en lo alto de la torre, o se retira de la torre en el campo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

[0009] Los aspectos y las ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser obvios a partir de la descripción, o pueden aprenderse mediante la práctica de la invención.

[0010] En un aspecto, la presente invención está dirigida a un sistema y un método en el que se utilizan equipos de cordería y herramientas especializadas para sustituir, reparar o mejorar el conjunto de rodamiento principal en el campo. Las herramientas y la cordería permiten empujar el eje principal fuera de sus asientos de rodamiento en la bancada mientras se aguanta en la cordería (y en una grúa) y en las herramientas especializadas. Una vez que el eje principal esté libre de la bancada, puede bajarse al suelo para reparar o sustituir el rodamiento principal. Alternativamente, se puede instalar un nuevo eje principal con el conjunto de rodamiento en un método inverso según la invención. Las ventajas comerciales del método son sustanciales en comparación con el descenso del cabezal de la máquina de la torre y el transporte del cabezal de la máquina a una instalación remota donde el eje principal y el conjunto de rodamiento se extraen de la bancada.

[0011] A este respecto, se proporciona un método de la invención para retirar de una bancada un eje principal instalado y el conjunto de rodamiento principal acoplado de una turbina eólica en el campo, en la que se ha retirado un rotor del eje principal, un extremo aguas abajo del eje principal se ha desconectado de una multiplicadora, y la multiplicadora se ha retirado de la bancada. El método incluye la conexión de un sistema de cordería a un extremo aguas arriba del eje principal, en el que el sistema de cordería está suspendido de una grúa. Un extremo del eje principal aguas arriba se empuja parcialmente a través de la bancada, en la que el eje principal en el extremo aguas arriba se aguanta en una unidad de rodamiento fijada en la bancada y el eje principal en el extremo aguas arriba se aguanta en el sistema de cordería. El eje principal se empuja a través de la bancada hasta que un lugar del eje principal correspondiente a un centro de gravedad del eje principal y del conjunto de rodamiento principal queda libre de un extremo de la bancada situado aguas arriba. A continuación, un ramal de nivelación del sistema de cordería se fija al eje principal en un lugar tal que el centro de gravedad se encuentra entre el ramal de nivelación y el sistema de cordería en el extremo aguas arriba del eje principal. Con la grúa, se aguanta el eje principal para descargar la unidad de rodamiento y deslizar el eje principal hasta que el extremo aguas abajo quede libre de la unidad de rodamiento. A continuación, con la grúa aguantando completamente el eje principal, éste se desliza horizontalmente fuera de la bancada. En este punto, el eje principal y el conjunto de rodamiento principal acoplados pueden bajarse al suelo (si el procedimiento se realiza en lo alto de la torre) para reparar o sustituir el conjunto de rodamiento.

[0012] En una realización particular, el ramal de nivelación del sistema de cordería es de longitud ajustable, y el método incluye el ajuste de la longitud del ramal de nivelación para obtener una orientación horizontal y equilibrada del eje principal a medida que se desliza fuera de la bancada.

[0013] El extremo del eje principal que se encuentra aguas abajo puede ser empujado por varios sistemas, tales como uno o una combinación de un sistema motriz eléctrico, hidráulico, neumático o electro/hidráulico montado en la bancada del extremo del eje principal aguas abajo. Este sistema puede tener una carrera de empuje tal que el centro de gravedad del eje principal y del conjunto de rodamiento principal esté libre de la unidad de rodamiento antes de un extremo de la carrera de empuje. El sistema puede estar montado en una carcasa de la unidad de rodamiento en el extremo del eje principal aguas abajo.

[0014] El método también puede incluir el aumento de una longitud efectiva del extremo aguas abajo del eje principal para asegurar que el extremo aguas abajo esté aguantado por la unidad de rodamiento al menos hasta que el centro de gravedad del eje principal y el conjunto de rodamiento estén libres del extremo aguas abajo de la bancada. La longitud efectiva del extremo aguas abajo del eje principal puede aumentarse añadiendo elementos de soporte al eje principal. Una realización de estos elementos de soporte puede incluir uno o más elementos completa o parcialmente cilíndricos que al menos parcialmente rodean y soportan el eje principal. En una determinada realización, el extremo descendente del eje principal puede tener un perfil cónico o de otro tipo, y los elementos de soporte forman una superficie de apoyo adicional alrededor del perfil para ser soportado por la unidad de rodamiento.

[0015] La invención también abarca un método para instalar un eje principal y un conjunto de rodamiento principal acoplados para una turbina eólica en el campo, en el que una multiplicadora se ha retirado de la bancada. Este método de instalación incluye la conexión de un sistema de cordería a un extremo del eje principal situado a aguas arriba, estando el sistema de cordería suspendido de una grúa. Un ramal de nivelación del sistema de cordería está acoplado al eje principal en un lugar tal que el centro de gravedad del eje principal y el conjunto de rodamiento está situado entre el ramal de nivelación y el sistema de cordería en el extremo aguas arriba del eje principal, y el eje principal está equilibrado en una orientación horizontal. Con la grúa, el eje principal se aguanta completamente deslizándose a través de la bancada hasta que un extremo aguas abajo del eje principal se sitúa en una unidad de rodamiento fijada en la bancada. La carga del extremo aguas abajo del eje principal se transfiere a la unidad de rodamiento y el ramal de nivelación del sistema de cordería se retira del eje principal. A continuación, se tira del extremo aguas abajo del eje principal hasta que el conjunto de rodamiento se asienta en la bancada. A continuación, se puede retirar el sistema de cordería del extremo aguas arriba del eje principal.

[0016] El método puede incluir el ajuste de una longitud del ramal de nivelación del sistema de cordería para lograr la orientación equilibrada y horizontal del eje principal antes de deslizar el eje principal a través de la bancada.

[0017] El extremo del eje principal aguas abajo puede ser traccionado por varios sistemas, tales como uno o una combinación de un sistema motriz eléctrico, hidráulico, neumático o electro/hidráulico montado en la bancada del extremo del eje principal aguas abajo.

[0018] Una realización puede incluir el aumento de una longitud efectiva del extremo aguas abajo del eje principal para asegurar que el extremo aguas abajo es aguantado por la unidad de rodamiento antes de tirar del extremo aguas abajo del eje principal. Esto puede lograrse añadiendo uno o más elementos de soporte al eje principal. Estos elementos de apoyo pueden ser elementos completa o parcialmente cilíndricos que rodean al menos parcialmente el eje principal.

[0019] Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y a las reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan a esta especificación y forman parte de ella, ilustran realizaciones de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la misma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0020] Una divulgación completa y habilitante de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la materia, se expone en la especificación, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica convencional;

La fig. 2 es una vista en perspectiva de una vista interna simplificada de una góndola de una turbina eólica convencional;

La fig. 3 es una vista en perspectiva de una realización de un conjunto de tren de potencia que ilustra en particular el eje principal y el conjunto de rodamiento principal;

La fig. 4 es una vista en perspectiva de las etapas iniciales para extraer el eje principal de la bancada de la turbina eólica de acuerdo con aspectos de la invención;

La fig. 5 es una vista en perspectiva de las etapas adicionales para extraer el eje principal de la bancada de la turbina eólica;

La fig. 6 es una vista en perspectiva de otras etapas para extraer el eje principal de la bancada de la turbina eólica;

La fig. 7 es una vista en perspectiva de las etapas adicionales para extraer el eje principal de la bancada de la turbina eólica;

La fig. 8 es una vista en perspectiva del eje principal retirado de la bancada y sostenido por una grúa;

La fig. 9 es una vista en perspectiva de un eje principal antes de la instalación de los elementos de soporte en el mismo;

La fig. 10 es una vista en perspectiva del eje principal de la fig. 9 con los elementos de soporte instalados en el extremo aguas abajo de la misma;

La fig. 11 es una vista en diagrama de un eje principal con elementos de apoyo para definir una región de extensión cilíndrica en el extremo aguas abajo del eje principal;

La fig. 12 es una vista en perspectiva del miembro del anillo exterior de los elementos de soporte;

La fig. 13 es una vista en perspectiva del miembro del anillo interior de los elementos de soporte;

La fig. 14 es una vista en perspectiva del miembro del anillo de soporte de los elementos de soporte exteriores; La fig. 15 es una vista en perspectiva de un conjunto de ariete hidráulico en una configuración de empuje para empujar el extremo aguas abajo del eje principal a través de la bancada;

La fig. 16 es una vista en perspectiva del conjunto del cilindro hidráulico de la fig. 15 al final de su carrera de empuje;

La fig. 17 es una vista en perspectiva del conjunto del ariete hidráulico en una configuración de tracción para introducir el extremo aguas abajo del eje principal en la bancada;

La fig. 18 es una vista en perspectiva del conjunto del cilindro hidráulico de la fig. 17 al final de su carrera de tracción;

La fig. 19 es un diagrama de flujo de una realización del método para retirar el eje principal de la bancada de la turbina eólica; y

La fig. 20 es un diagrama de flujo de una realización del método para la instalación del eje principal en la bancada de la turbina eólica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0021] Ahora se hará referencia en detalle a las realizaciones de la invención, uno o más ejemplos de las cuales se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la misma. De hecho, será evidente para los expertos en la materia que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención, cuyo ámbito de protección está definido por las reivindicaciones adjuntas.

[0022] En general, la presente invención se dirige a métodos para la instalación y/o retirada del eje principal (con el conjunto de rodamiento principal acoplado) de una bancada (por ejemplo, una bancada forjada de una sola pieza) en el campo, en los que la góndola (cabeza de la máquina) permanece encima de la torre o se retira de la torre para su mantenimiento a nivel del suelo en el campo. Los métodos proporcionan importantes ventajas comerciales en términos de tiempo y gastos para los procedimientos de mantenimiento que requieren la retirada del eje principal de la cabeza de la máquina, como la reparación/sustitución del conjunto de rodamiento principal instalado en el eje. A continuación se describen aspectos de los presentes métodos inventivos con referencia a los dibujos.

[0023] Refiriéndonos ahora a los dibujos, la Fig. 1 ilustra una vista en perspectiva de una realización de una turbina eólica 10 relevante para la presente discusión. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye generalmente una torre 12 que se extiende desde una superficie de apoyo 14, una góndola 16 (también denominada cabeza de máquina) montada en la torre 12, y un rotor 18 acoplado a la góndola 16. El rotor 18 incluye un buje giratorio 20 y al menos una pala del rotor 22 acoplada y que se extiende hacia el exterior desde el buje 20. Por ejemplo, en la realización ilustrada, el rotor 18 incluye tres palas 22. Sin embargo, en una realización alternativa, el rotor 18 puede incluir más o menos de tres palas 22. Cada pala 22 del rotor puede estar espaciada alrededor del buje 20 para facilitar la rotación del rotor 18 y permitir que la energía cinética se transfiera del viento a energía mecánica utilizable y, posteriormente, a energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 20 puede estar acoplado de forma rotativa a un generador eléctrico 24 (Fig. 2) situado dentro de la góndola 16 para permitir la producción de energía eléctrica.

[0024] La turbina eólica 10 también puede incluir un controlador de turbina eólica 26 centralizado dentro de la góndola 16. Sin embargo, en otras realizaciones, el controlador 26 puede estar situado dentro de cualquier otro componente de la turbina eólica 10 o en un lugar externo a la misma. Además, el controlador 26 puede estar acoplado comunicativamente a cualquier número de componentes de la turbina eólica 10 para controlar los componentes de la misma. Como tal, el controlador 26 puede incluir un ordenador u otra unidad de procesamiento adecuada. Así, en varias realizaciones, el controlador 26 puede incluir instrucciones adecuadas legibles por ordenador que, cuando se implementan, configuran el controlador 26 para realizar varias funciones diferentes, como recibir, transmitir y/o ejecutar señales de control de la turbina eólica y/o realizar las diversas etapas del método tal como se describe en el presente documento.

[0025] Refiriéndonos ahora a la Fig. 2, se ilustra una vista interna simplificada de una realización de la góndola 16 mostrada en la Fig. 1, en particular ilustrando el conjunto del tren de potencia 30. Como se muestra, el conjunto de tren de potencia 30 incluye el generador 24, que puede estar acoplado al rotor 18 para producir potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 18. El rotor 18 incluye un eje principal 34 acoplado al buje 20 a través de una brida de rotor 36 para girar con él. El eje principal 34, a su vez, está acoplado de forma giratoria a un eje generador 54 del generador 24 a través de una multiplicadora 38 conectada a un bastidor de soporte de la bancada 40 mediante brazos de soporte de par 52. El bastidor de soporte de la bancada 40 se representa en las figuras, con fines ilustrativos, como una bancada de una sola pieza hecha de una fundición completa con orificios mecanizados en ella donde se asientan los rodamientos. La presente invención también puede tener utilidad con una bancada de dos piezas que esté dividida horizontalmente, en particular si la invención ofrece una ventaja de tiempo y gastos en comparación con el hecho de desarmar la bancada dividida y sustentar el eje principal y los rodamientos desde la mitad inferior de la bancada.

[0026] Refiriéndose a la Fig. 3, el eje principal 34 está aguantado por uno o más conjuntos de rodamientos 46, 48. Por ejemplo, como se muestra, un extremo delantero "aguas arriba" 42 del eje 36 está aguantado por el conjunto de rodamiento principal 46, que en esta realización particular se representa como un conjunto de rodamiento de doble rodillo cónico (TRB) (el conjunto de rodamiento principal 46 en la realización de las Figs. 9 y 10 es un rodamiento de rodillo cónico simple). Este conjunto de rodamiento principal 46 se instala en el eje principal 36 y sólo puede sustituirse o repararse extrayendo el eje principal 34 de la bancada 40. El extremo posterior "aguas abajo" 44 del eje principal 36 se aguanta sobre la unidad de rodamiento 48, que en esta realización particular se representa como un conjunto de rodamiento de rodillos cilíndricos (CRB). El conjunto CRB 48 está montado en la bancada 40, y el eje puede deslizarse axialmente a través de este rodamiento 48 al ser extraído de la bancada 40.

[0027] Como se entiende generalmente, el eje principal 34 puede proporcionar una entrada de baja velocidad y alto par a la multiplicadora 38 en respuesta a la rotación de las palas del rotor 22 y el buje 20. La multiplicadora 38 puede entonces estar configurada para convertir la entrada de baja velocidad y alto par en una salida de alta velocidad y bajo par para accionar el eje del generador 36 y, por tanto, el generador 24.

[0028] Cada pala del rotor 22 puede incluir también un mecanismo de ajuste del pitch 60 configurado para girar cada pala del rotor 22 alrededor de su eje de pitch 28. Además, cada mecanismo de ajuste del pitch 60 puede incluir un motor de accionamiento del pitch 68 (por ejemplo, cualquier motor eléctrico, hidráulico o neumático adecuado), una caja de engranajes de accionamiento del pitch 62 y un piñón de accionamiento del pitch 64. El motor de accionamiento de pitch 68 está acoplado a la caja de engranajes de accionamiento de pitch 62 para impartir una fuerza mecánica a la caja de engranajes de accionamiento de pitch 62. Del mismo modo, la caja de engranajes de accionamiento del pitch 62 está acoplada al piñón de accionamiento del pitch 64 para girar con él. El piñón de accionamiento del pitch 64 está en conexión rotacional con un rodamiento de pitch 66 acoplado entre el buje 20 y una pala del rotor 22 correspondiente, de manera que la rotación del piñón de accionamiento del pitch 64 provoca la rotación del rodamiento de pitch 66, girando así la pala del rotor 22 alrededor del eje de pitch 28. Del mismo modo, la turbina eólica 10 puede incluir uno o más mecanismos de accionamiento de orientación 56 acoplados de forma comunicativa al controlador 26, estando cada mecanismo(s) de accionamiento de orientación 56 configurado(s) para cambiar el ángulo de la góndola 16 con respecto al viento (por ejemplo, mediante el acoplamiento de un rodamiento de orientación 58 de la turbina eólica 10).

[0029] La Fig. 19 proporciona una representación de un diagrama de flujo de una realización de método 100 de acuerdo con la presente invención para retirar de la bancada 40 un eje principal 34 instalado y el conjunto de rodamiento principal 46 acoplado en el campo, con la góndola 16 permaneciendo unida a la torre 12, o estando retirada de la torre y colocada a nivel del suelo para su mantenimiento. La etapa 102 consiste en preparar la turbina eólica 10 para retirar el eje principal 34. Esto puede incluir una combinación de la retirada de las palas 22 y el buje del rotor 20, la retirada de varios paneles/paredes de la góndola 16 para exponer la bancada 40, la retirada del generador 24, la retirada de la multiplicadora 38, la disposición de una grúa 78 (Fig. 8) en el emplazamiento, el montaje de un sistema de cordería 70, y cualquier otra etapa o procedimiento preparatorio que sea necesario por el diseño de la turbina eólica o la ubicación del emplazamiento para una posterior retirada del eje principal 34. Aunque puede desearse por cuestiones de espacio y seguridad, el método 100 puede practicarse sin retirar el generador 24 en ciertos diseños de turbinas eólicas.

[0030] En la etapa 104, parte del sistema de cordería 70 se conecta al extremo aguas arriba 44 del eje principal 34. Por ejemplo, refiriéndose a la Fig.4, el sistema de cordería 70 puede incluir múltiples "ramales" 72, 74 en forma de cadenas, cables, cinchas, eslingas y similares, que se pueden unir a un cable de la grúa 78 por cualquier medio convencional adecuado (por ejemplo, un tensor). Uno o más de estos ramales 72, 74 están conectados al extremo aguas arriba 42 de manera que la grúa pueda soportar toda la carga del extremo aguas arriba 42 sin que éste se enrolle. En la realización representada, el primer ramal 72 y el segundo ramal 74 están conectados (por ejemplo, mediante tensores u otros dispositivos adecuados) a orificios preexistentes en la brida del rotor 36 en los lados superiores y opuestos de la brida 36.

[0031] Una vez que la cordería está conectada al cable de la grúa y el extremo aguas arriba 42 del eje principal 34 está aguantado, la etapa 106 consiste en empujar el extremo aguas arriba 44 del eje principal 34 al menos parcialmente a través de la bancada 40. Este "empuje" puede llevarse a cabo mediante medios motrices eléctricos, hidráulicos, neumáticos o electrohidráulicos. En la realización de las figuras 15-18, un conjunto de ariete hidráulico 82 está configurado en el extremo aguas abajo 44 para este fin, como se explica con más detalle a continuación.

[0032] La fig. 5 muestra el extremo aguas arriba 42 del eje principal 34 siendo empujado fuera de la bancada 40 hasta el punto de que el conjunto de rodamiento principal 46 (por ejemplo, el conjunto TRB) se ha desprendido y está parcialmente fuera de la bancada 40.

[0033] En la etapa 108, el eje principal 34 se desliza a través de la bancada 40 al menos hasta que un centro de gravedad del eje principal 34 y el conjunto de rodamiento principal 46 queden libres de la bancada 40, como se representa en la Fig. 6. La ubicación axial del centro de gravedad está predefinida y variará en función del tamaño del eje principal, el conjunto de rodamiento principal, los materiales, etc.

[0034] En la etapa 110, un ramal de "nivelación" 76 del sistema de cordería 70 se fija al eje principal 34 en un lugar tal que el centro de gravedad está situado entre el ramal de nivelación 76 y los ramales primero y segundo 72, 74 del sistema de cordería 70. El ramal de nivelación 76 es preferiblemente ajustable (manualmente o a distancia) para equilibrar el eje principal 34. De este modo, el eje principal 34 puede equilibrarse y eventualmente aguantarse completamente en la grúa 70 en una orientación esencialmente horizontal (Fig. 8). En la realización representada, el ramal de nivelación 76 se representa como una eslinga o estructura ajustable que envuelve el eje principal 34. Para ello puede utilizarse cualquier dispositivo de cordería adecuado que soporte el eje principal en la ubicación axial deseada.

[0035] En la etapa 112, con la grúa 70, el eje principal 34 se aguanta completamente para descargar la unidad de rodamiento 48 en el lado aguas arriba 42 de la bancada. A continuación, el eje principal 34 puede deslizarse completamente fuera de la bancada 40 con la grúa 78 (etapa 114), hasta que el extremo aguas abajo quede libre de la unidad de rodamiento 48, como se representa, por ejemplo, en la Fig. 8. El eje principal 34 y el conjunto de rodamiento principal 46 son soportados por el sistema de cordería en una orientación horizontal y equilibrada durante este proceso.

[0036] En este punto, en la etapa 116, el eje principal 34 y el conjunto de rodamiento principal 46 acoplado pueden bajarse al suelo, momento en el que se puede realizar la reparación/sustitución del conjunto de rodamiento principal 46.

[0037] Con ciertos diseños de eje principal, puede ser deseable aumentar la longitud efectiva del extremo aguas abajo 44 del eje principal 34 para asegurar que el extremo aguas abajo sea soportado por la unidad de rodamiento 48 al menos hasta que el centro de gravedad del eje principal 34 y el conjunto de rodamiento 46 estén libres del extremo aguas abajo 42 de la bancada 40. Refiriéndose a la vista de la Fig. 8, esto puede lograrse esencialmente añadiendo elementos de extensión o soporte 90 al extremo del eje principal 34 para extender la longitud cilíndrica del eje, como se explica con más detalle a continuación con referencia a las Figs. 9 a 14.

[0038] Refiriéndose a la Fig. 20, la presente invención también abarca un método 200 para instalar para una turbina eólica 10 un eje principal 34 y un conjunto de rodamiento principal 46 acoplado en una bancada 40 instalada sobre una torre de turbina eólica 12 en el campo, en la que se ha retirado una multiplicadora 38 de la bancada 40. El método de instalación 200 es esencialmente el inverso del método de retirada 100.

[0039] En la etapa 202, se realizan los preparativos necesarios en la turbina eólica para la instalación.

[0040] En la etapa 204, al menos un primer ramal 72 del sistema de cordería 70 se conecta al extremo aguas arriba 42 del eje principal 34, que puede estar a nivel del suelo. El ramal de nivelación 76 del sistema de cordería 70 se conecta al eje principal 34 en un lugar tal que un centro de gravedad del eje principal 34 y del conjunto de rodamiento 46 se encuentra entre el ramal de nivelación 76 y los ramales primero/segundo 72, 74 del sistema de cordería 70. Si aún no se ha hecho, el sistema de cordería 70 se conecta al cable de la grúa, y el eje principal 34 se eleva en una orientación equilibrada y horizontal.

[0041] En la etapa 206, con la grúa 78 aguantando completamente el eje principal 34, éste se desliza a través de la bancada hasta que el extremo 44 del eje principal, situado aguas abajo, se coloca en la unidad de rodamiento 48 fijada en la bancada 40.

[0042] En la etapa 208, la carga del extremo aguas abajo 44 se transfiere a la unidad de rodamiento, y en la etapa 210, el ramal de nivelación 76 se retira del eje principal 34 para que el eje principal pueda introducirse en la bancada 40.

[0043] En la etapa 212, se "tira" del extremo aguas abajo 44 para seguir deslizando el eje principal en la bancada 40 hasta que se asiente el conjunto de rodamiento principal 46. El conjunto de ariete hidráulico del sistema de tracción 82 comentado anteriormente, u otros medios del sistema de tracción, pueden ser operados en sentido inverso para este propósito, o cualquier otro sistema eléctrico, hidráulico o eléctrico/hidráulico adecuado puede ser utilizado para este propósito.

[0044] En la etapa 214, los ramales restantes 72, 74 del sistema de cordería 70 pueden retirarse del eje principal 70. El eje puede deslizarse aún más dentro de la bancada 40 con el conjunto de ariete hidráulico 82 si es necesario.

[0045] Como se ha comentado, la longitud efectiva del extremo 44 aguas abajo del eje principal 34 puede aumentarse, por ejemplo, mediante la adición de los elementos de soporte 90, para garantizar que el extremo 44 aguas abajo se aguante en la unidad de rodamiento 48 antes de tirar del extremo 44 aguas abajo del eje principal 34.

[0046] El funcionamiento de una realización para empujar el eje principal 34 desde el extremo aguas abajo 44 del mismo en el método de retirada 100, y para tirar del eje principal 34 en el extremo aguas abajo 44 en el método de instalación 220, se representa en las Figs. 15 a 18, en las que la Fig. 15 representa el conjunto de ariete hidráulico 82 en una configuración de "empuje". Inicialmente, se monta un anillo o componente de arco parcial 85 específicamente diseñado en la bancada 40 alrededor del eje principal 34 en el extremo aguas abajo 44. Una pluralidad de vástagos 86 (dependiendo del número de cilindros hidráulicos utilizados) se enroscan en este anillo en lugares igualmente espaciados circunferencialmente. Estos vástagos 86 pueden enroscarse a lo largo de su longitud. En la realización representada, tres vástagos 86 están espaciados alrededor del anillo 85. Una placa 88 está diseñada con orificios que corresponden a las ubicaciones de los vástagos 86 en el anillo 85, en el que la placa es deslizable sobre los vástagos 86. La placa 88 puede tener cualquier forma, por ejemplo, circular. En la realización representada, la placa 88 tiene forma de estrella con un brazo en las ubicaciones de los vástagos 86.

[0047] Refiriéndose a las Figs. 15 a 18, un cilindro hidráulico 84 está montado en la placa 88 en cada ubicación del agujero. En la realización representada, los cilindros hidráulicos 84 son cilindros "huecos" de acción simple y están montados en la placa 88 de forma que un cilindro 87 de cada cilindro 84 se mueve en dirección contraria a la placa 88 cuando se acciona.

En cada lugar, el vástago 86 atraviesa el cilindro 84 y el ariete 87. Los cilindros hidráulicos 84 adecuados están disponibles comercialmente de diferentes fabricantes, incluyendo ENERPAC.

[0048] En la configuración de empuje de las Figs. 15 y 16, la placa 88 y los cilindros hidráulicos 84 se deslizan sobre los vástagos 86 de tal manera que la placa 88 se apoya en el extremo aguas abajo 44 del eje principal 34 o en un anillo de soporte del extremo 94 (discutido más adelante) acoplado al extremo del eje principal 34. La posición de los arietes 87 en los vástagos 86 se bloquea mediante una tuerca roscada en los vástagos 86 contra la que los arietes 87 se apoyan al accionar los cilindros 84. Pueden utilizarse otros dispositivos de bloqueo en los vástagos 86 para este fin. La fig. 15 representa una posición inicial del conjunto de cilindros hidráulicos 82 en la configuración de empuje, y la fig. 16 representa una posición final en la que la placa 88 ha "tocado fondo" contra el anillo 85 y el eje principal 34 ha sido empujado hacia la bancada 40. La carrera de empuje de los cilindros hidráulicos 84 es, pues, igual a la distancia de desplazamiento efectiva de los cilindros 87. Antes de que el extremo aguas abajo 44 del eje principal 34 alcance la posición representada en la Fig. 16, el conjunto de rodamiento principal 46 se ha desacoplado de la bancada 40 y el ramal de nivelación 76 del sistema de cordería se ha acoplado al eje principal, como se representa en la Fig. 6.

[0049] La fig. 17 representa el conjunto de arietes hidráulicos 82 configurado en una configuración de "tracción" para tirar del extremo aguas abajo 44 del eje principal a través de la bancada 40 para el método de instalación 220 descrito anteriormente. En la realización representada, los arietes hidráulicos 84 son arietes de acción simple como se ha comentado anteriormente. Así, en la configuración de tiro, la orientación de la placa 88 y de los cilindros hidráulicos 84 en los vástagos 86 se invierte en comparación con la Fig. 15, de manera que los arietes 87 actúan contra el anillo 85 y los cilindros hidráulicos 84 (y la placa 88 adjunta) se bloquean en su posición mediante topes (por ejemplo, tuercas) en los vástagos 86. Una placa interior 89 (una placa de "tracción") puede fijarse al extremo aguas abajo 44 del eje principal 34 (o al anillo de soporte del extremo 94) para proporcionar una mejor superficie de fijación de la placa 88 con respecto al eje principal 34.

[0050] La Fig. 17 representa el conjunto de ariete hidráulico 82 cuando se está configurando en la posición de tracción, y la Fig. 18 representa el conjunto de ariete hidráulico 82 y el eje principal 34 al final de la carrera de tracción de los cilindros hidráulicos 84, en la que el eje principal 34 asume una posición final en la bancada 40 correspondiente a la Fig. 4 en la que el conjunto de rodamiento principal 46 está asentado en su posición de funcionamiento dentro de la bancada 40. En este punto, el conjunto de cilindros hidráulicos 82 puede ser desmontado del eje principal 34 y los elementos de soporte 90 retirados.

[0051] El sistema motriz de asistencia se ilustra en las figuras como el conjunto de ariete hidráulico 82 sólo con fines ilustrativos. Como se ha mencionado, el sistema de asistencia puede ser cualquiera o una combinación de un sistema eléctrico, hidráulico, neumático o electro/hidráulico configurado en modo de empuje en el extremo aguas abajo del eje principal.

[0052] Una realización de los medios utilizados para extender el perfil cilíndrico del eje principal 34 para asegurar que el extremo del eje principal 34 permanezca totalmente aguantado por la unidad de rodamiento 48 en el extremo 44 aguas abajo de la bancada 40 hasta que la carga se transfiera totalmente a la grúa 78 son los elementos de soporte 90 comentados anteriormente y representados con más detalle en las Figs. 9 a 12.

[0053] La Fig. 9 representa una realización de un eje principal 34 con un conjunto de rodamiento principal 46 instalado en el mismo, adyacente al extremo aguas arriba del mismo. En el extremo aguas abajo 44 puede verse que el eje principal 34 se ahúsa radialmente hacia dentro justo a popa de la superficie de rodamiento 91 que engancha la unidad de rodamiento 48 cuando el eje principal 34 está configurado en la bancada 40. Sin los elementos de soporte 90 instalados en esta sección del eje principal 34, cuando la superficie de apoyo 91 se empuja más allá de la unidad de rodamiento 48, el eje "caería" hasta cierto punto en la sección de popa radialmente reducida y se inclinaría hacia una orientación no horizontal dentro de la bancada 40, lo que dificultaría la extracción posterior del eje principal. La acción contraria se produciría al instalar el eje sin los elementos de soporte 90.

[0054] Los elementos de soporte 90 definen esencialmente una extensión 92 (Fig. 10) a lo largo de la sección posterior radialmente reducida del eje principal 34 que asegura que el extremo del eje principal 34 permanezca totalmente aguantado sobre la unidad de rodamiento 48 en una orientación horizontal del eje principal 34 hasta que la carga completa del eje principal 34 y del conjunto de rodamiento principal 46 sea soportada por el sistema de cordería 70 y la grúa 78. Esta extensión 92 puede ser, por ejemplo, una extensión cilíndrica completa que rodea completamente el eje principal 34, o una extensión parcial semicircular alrededor de una porción inferior del eje principal 34. La extensión 92 puede tener una superficie continua, o una superficie discontinua (por ejemplo, una estructura tipo jaula). La extensión podría estar definida por uno o más tablones o listones que se extienden axialmente. Debe apreciarse que pueden configurarse varios diseños de elementos de apoyo 90 para satisfacer la necesidad de aguantar el extremo del eje principal 34 en la unidad de rodamiento 48. Los elementos de soporte cilíndricos 90 y la extensión cilíndrica completa 92 que se ilustran en las presentes figuras tienen únicamente fines ilustrativos.

[0055] En la realización representada, los elementos de soporte 90 incluyen uno o más anillos cilíndricos 96, 98 que se deslizan sobre el eje principal 34 o se ajustan a él alrededor de la sección de diámetro reducido del mismo. Por ejemplo, un anillo de soporte interior 96 (Figs. 11 y 13) puede tener un diámetro interior cónico (u otro perfil no cilíndrico) en un extremo del mismo que coincide esencialmente con la conicidad (u otro perfil) del eje principal 34, como se representa en la Fig. 11, extendiendo así la extensión cilíndrica 92 para incluir la región cónica del eje principal 34. Un anillo de soporte exterior adyacente 98 puede ser colocado en el eje 34 y extenderse esencialmente hasta el extremo aguas abajo 44 del mismo.

[0056] Debe apreciarse que los anillos de soporte interior y exterior 96, 98 podrían ser sustituidos por un solo anillo, un arco parcial o cualquier combinación de ellos.

[0057] Los elementos de soporte 90 también pueden incluir un anillo de soporte final 94 (Figs. 11 y 14) que se atornilla al extremo aguas abajo 44 del eje principal y extiende la extensión cilíndrica 92 más allá del extremo aguas abajo 44, como puede apreciarse en la Fig. 11. El anillo de soporte del extremo 94 puede tener un diámetro que coincida con el del eje principal 34, con los anillos interior y exterior 96, 98 instalados en él.

[0058] Debe apreciarse que un único elemento de soporte 90 configurado como una tapa final 93 también podría servir para todas las funciones de los anillos 94, 96 y 98, como se representa en la alternativa de la fig. 11. La tapa final 93 puede estar formada como un elemento integral o multicomponente con una sección de anillo final 95 y una sección de pared cilíndrica 97.

[0059] Los diversos elementos de soporte 90 pueden estar formados por un material que tenga un bajo coeficiente de fricción, pero lo suficientemente resistente como para soportar el eje principal 34 en la unidad de rodamiento 48 sin una deformación significativa.

[0060] Esta descripción escrita utiliza ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para permitir a cualquier persona experta en la materia practicar la invención, incluyendo la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistema y la realización de cualquier método incorporado. El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un método (100) para retirar de una bancada (40) un eje principal (34) instalado y el conjunto de rodamiento principal (46) acoplado de una turbina eólica (10) en el campo, en el que se ha retirado un rotor (18) de un extremo aguas arriba (42) del eje principal, se ha desconectado un extremo aguas abajo (44) del eje principal de una multiplicadora (38) y se ha retirado la multiplicadora de la bancada, el método comprendiendo:

conectar un sistema de cordería (70) al extremo aguas arriba del eje principal, estando el sistema de cordería suspendido de una grúa (78);

empujar el extremo aguas abajo del eje principal parcialmente a través de la bancada, en el que el eje principal en el extremo aguas abajo está aguantado por una unidad de rodamiento (48) fijada en la bancada y el eje principal en el extremo aguas abajo está aguantado por el sistema de cordería; empujar el eje principal a través de la bancada hasta que un lugar del eje principal correspondiente a un centro de gravedad del eje principal y del conjunto de rodamiento principal esté libre de un extremo de la bancada situado aguas arriba;

acoplar un ramal de nivelación (76) del sistema de cordería al eje principal en un lugar tal que el centro de gravedad esté situado entre el ramal de nivelación y la cordería en el extremo aguas arriba del eje principal;

con la grúa, aguantar el eje principal para descargar la unidad de rodamiento y deslizar el eje principal hasta que el extremo aguas abajo quede libre de la unidad de rodamiento;

con la grúa aguantando totalmente el eje principal, deslizar horizontalmente el eje principal fuera de la bancada.

2. El método (100) de la reivindicación 1, en el que el ramal de nivelación (76) del sistema de cordería (70) es ajustable en longitud, comprendiendo el método el ajuste de la longitud del ramal de nivelación para obtener una orientación horizontal y equilibrada del eje principal (34) a medida que se desliza fuera de la bancada (40).

3. El método (100) de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el extremo aguas abajo (44) del eje principal (34) es empujado por uno cualquiera o una combinación de un sistema motriz eléctrico, hidráulico, neumático o electro/hidráulico (82) configurado en el extremo aguas abajo del eje principal.

4. El método (100) de la reivindicación 3, en el que el sistema motriz incluye una carrera de empuje tal que el centro de gravedad del eje principal (34) y el conjunto de rodamiento principal (46) está libre de la unidad de rodamiento (48) antes de un extremo de la carrera de empuje.

5. El método (100) de la reivindicación 4, en el que el sistema motriz es un conjunto de ariete hidráulico (82) montado en la bancada (40) en el extremo aguas abajo (44) del eje principal (34).

6. El método (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además el aumento de una longitud efectiva del extremo aguas abajo (44) del eje principal para asegurar que el extremo aguas abajo sea soportado por la unidad de rodamiento (48) al menos hasta que el centro de gravedad del eje principal (34) y el conjunto de rodamiento (46) estén libres del extremo aguas arriba (42) de la bancada (40).

7. El método (100) de la reivindicación 6, en el que la longitud efectiva del extremo aguas abajo (44) del eje principal (34) se aumenta añadiendo uno o más elementos de soporte (90) al eje principal (34).

8. El método (100) de la reivindicación 7, en el que los elementos de soporte (90) comprenden uno o más elementos completa o parcialmente cilíndricos (92, 97) que rodean al menos parcialmente el eje principal (34).

9. El método (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el sistema de cordería (70) en el extremo aguas arriba (42) del eje principal (34) incluye uno o más ramales de cordería (72) acoplados a una brida de rotor (36) en el extremo aguas arriba del eje principal.

10. Un método (200) para instalar en una bancada (40) un eje principal (34) y un conjunto de rodamiento principal (46) acoplado para una turbina eólica (10) en el campo, en el que una multiplicadora (38) ha sido retirada de la bancada, el método comprendiendo:

conectar un sistema de cordería (70) a un extremo aguas arriba (42) del eje principal, estando el sistema de cordería suspendido de una grúa (78);

acoplar un ramal de nivelación (76) del sistema de cordería al eje principal en un lugar tal que un centro de gravedad del eje principal y del conjunto de rodamiento esté situado entre el ramal de nivelación y el sistema de cordería en el extremo aguas arriba del eje principal, y el eje principal esté equilibrado en una orientación horizontal;

con la grúa, aguantar completamente y desplazar el eje principal a través de la bancada hasta que un extremo aguas abajo (44) del eje principal se sitúe en una unidad de rodamiento (48) fijada en la bancada; transferir la carga del extremo del eje principal aguas abajo a la unidad de rodamiento y retirar el ramal de nivelación del sistema de cordería;

tirar del extremo aguas abajo del eje principal hasta que el conjunto de rodamiento quede asentado en la bancada; y

retirar el sistema de cordería del extremo aguas arriba del eje principal.

11. El método (200) de la reivindicación 10, que comprende además ajustar una longitud del ramal de nivelación (76) del sistema de cordería (70) para lograr la orientación equilibrada y horizontal del eje principal (34).

12. El método (200) de las reivindicaciones 10 u 11, en el que el extremo aguas abajo (44) del eje principal (34) es empujado por una combinación cualquiera de un sistema motriz eléctrico, hidráulico, neumático o electrohidráulico (82) configurado en el extremo aguas abajo del eje principal.

13. El método (200) de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que comprende además aumentar una longitud efectiva del extremo aguas abajo (44) del eje principal (34) para asegurar que el extremo aguas abajo sea aguantado por la unidad de rodamiento (48) antes de tirar del extremo aguas abajo del eje principal.

14. El método (200) de la reivindicación 13, en el que la longitud efectiva del extremo aguas abajo (44) del eje principal (34) se aumenta añadiendo uno o más elementos de soporte (90) al eje principal.

15. El método (200) de la reivindicación 14, en el que los elementos de soporte (90) comprenden uno o más elementos completa o parcialmente cilíndricos (92, 97) que rodean al menos parcialmente el eje principal (34).