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ES2633264T3 - Un banco de ensayo y un método para ensayar equipo de turbina eólica - Google Patents

Un banco de ensayo y un método para ensayar equipo de turbina eólica Download PDF

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ES2633264T3
ES2633264T3 ES07764463.1T ES07764463T ES2633264T3 ES 2633264 T3 ES2633264 T3 ES 2633264T3 ES 07764463 T ES07764463 T ES 07764463T ES 2633264 T3 ES2633264 T3 ES 2633264T3
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equipment
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Abstract

Un banco de ensayo (12) para ensayar equipo (22) de turbina eólica, comprendiendo dicho banco de ensayo (12) uno o más medios de aplicación de carga (19) que aplican directa y/o indirectamente carga a dicho equipo (22), medios de accionamiento (13) de dicho banco de ensayo (12) para el giro de un árbol de entrada (21) de una caja de engranajes (6) de turbina eólica y/o un árbol de entrada (21) de un generador (8) de turbina eólica al menos durante una parte del ensayo, y medios de simulación para establecer condiciones o funcionalidades similares a las de la turbina eólica.

Description

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sobrecarga extrema, situaciones de falta, cortocircuitos, amplitud y ángulo de fase asimétricos u otros, tanto independientemente como en cooperación u otra. Las diferentes situaciones de la red aplicarán por tanto indirectamente a través del generador 8 diferentes situaciones de carga sobre el equipo ensayado 22.
5 En otra realización el generador 8 podría conectarse simplemente a la red eléctrica en la misma forma que lo haría en una turbina eólica 1 en operación.
En esta realización de la invención el banco de ensayo 12 comprende medios de reducción de ruido 28 en la forma de una caja absorbente del sonido 28 que encierra sustancialmente los medios de accionamiento 13 del banco de ensayo 12, permitiendo de ese modo que el ruido producido particularmente por los medios de accionamiento 13 sean absorbidos por la caja 28, reduciendo por ello la emisión de ruidos desde el banco de ensayo 12.
En otra realización todo el banco de ensayo 12 podría encerrarse en una caja absorbente del sonido 28 o las partes individuales del banco de ensayo 12 que producen ruido podrían equiparse individualmente con medios de
15 reducción de ruido 28. En esta realización los medios de reducción de ruido 28 son pasivos pero en otra realización los medios 28 podrían ser activos por ejemplo proporcionando ruido en antifase u otros.
En la presente realización de la invención el banco de ensayo 12 comprende adicionalmente medios de simulación en la forma de medios de control del clima 29. Los medios de control del clima 29 se proporcionan por medio de una caja de clima 29 que encierra sustancialmente el equipo 22 de la turbina eólica o al menos una parte del equipo 22 a ser ensayado en el banco 12.
En esta realización la caja de clima 29 permite que la temperatura en el interior de la caja 29 pueda ajustarse y controlarse libremente entre 45 y 55 °C cuando el equipo 22 está inactivo y no operando y entre 40 y 90 °C durante
25 la operación del equipo 22. Estos intervalos de temperatura son suficientes en la presente realización de la invención para proporcionar un entorno eficiente y/o realista para el equipo ensayado 22 pero en otra realización el banco 12 podría comprender medios para el control de la temperatura ambiente del equipo 22 dentro de diferentes intervalos y los medios de control del clima 29 podrían comprender adicionalmente medios para el control de otros parámetros climáticos tales como la humedad y/o la presión del aire.
La fig. 4 ilustra una realización de medios de aplicación de carga 19, tal como se ven en perspectiva.
En esta realización de la invención los medios de aplicación de carga 19 están formados por dos medios de carga radial 20 axialmente desplazados respecto a un adaptador del árbol 24 realizado para ajustar por ejemplo, el árbol
35 de entrada 21 de la caja de engranajes 6 de la góndola o el árbol de entrada de otros equipo 22 de la turbina eólica.
Cada uno de los medios de aplicación de carga 20 comprende un cojinete de carga radial 25 grande que comprende un anillo interior conectado al adaptador del árbol 24 o bolas o rodillos que se desplazan directamente sobre la superficie exterior del adaptador del árbol 24 y un anillo exterior al que se fijan cuatro actuadores lineales 26 regularmente espaciados.
En la presente realización los actuadores lineales 26 son cuatro cilindros hidráulicos 26 con un diámetro de cilindro interior de 350 milímetros y un diámetro exterior de la barra del pistón de 120 milímetros funcionando con una presión de aceite de 175 bares, pero naturalmente en otra realización los cilindros podrían dimensionarse de modo
45 diferente. En otra realización los actuadores lineales 26 podrían ser también husos accionados por motor, cilindros neumáticos u otros.
En otra realización los medios de carga radial 20 podrían comprender otro número de actuadores lineales 26 tales como uno, dos, tres o más y los actuadores lineales 26 podrían colocarse y espaciarse de modo diferente.
Los actuadores lineales 26 están conectados en el otro extremo rígidamente a una estructura sustancialmente rígida del banco de ensayo 12 permitiendo que cuando los actuadores lineales 26 se extienden o retraen esta carga se transfiera sustancialmente de modo completo al árbol de entrada 21 sobre el que se monta, o conecta, el adaptador del árbol 24.
55 Los cilindros hidráulicos 26 podría conectarse individualmente, por ejemplo, a válvulas proporcionales o válvulas servo controladas que hacen posible controlar la carga impuesta por cada uno de los cilindros 26 individualmente.
En otra realización de la invención el adaptador del árbol 24 podría comprender solo un medio de carga radial 20 o más de dos medios de carga radial 20 y los medios de carga radial podrían actuar directamente sobre el árbol de entrada 21 de la góndola 3, directamente sobre el árbol principal, el árbol de baja velocidad y/o el árbol de alta velocidad o sobre el árbol de entrada y/o salida 21, 27 de otro equipo de turbina eólica tal como generador, caja de engranajes, sistema de frenos, acoplamientos u otros.
65 La fig. 5 ilustra una realización de un banco de ensayo 12 ensayando una góndola 3, tal como se ve en perspectiva.
En esta realización de la invención la estructura de soporte del banco de ensayo 12 está fabricada de una celosía fundamentalmente soldada de tubos o vigas de acero que se sueldan entre un número de elementos resistentes en la forma de placas de perfil trapezoidal. Las placas de perfil trapezoidal son placas formadas como una parte recta seguida por dobleces por ejemplo a 45° en direcciones opuestas y a continuación otra parte recta desplazada
5 respecto a la primera, a continuación dos a 45° de nuevo y así sucesivamente. Al proporcionar las áreas abiertas de la celosía con estas placas perfiladas la estructura de soporte del banco de ensayo 12 se hace muy fuerte y rígida.
En otra realización de la invención la estructura de soporte del banco de ensayo 12 puede fabricarse en una multitud de diferentes maneras tal como una estructura conectada fundamentalmente con medios de fijación tales como pernos, tornillos o remaches, podría moldearse parcial o completamente en hierro fundido u hormigón, o podría ser cualquier combinación de las técnicas anteriormente mencionadas o cualquier otra técnica que asegurare que el banco de ensayo 12 es suficientemente rígido para transferir las cargas deseadas en las cantidades deseadas en las localizaciones deseadas satisfactoriamente para asegurar que los resultados del ensayo son tan fiables como sea posible.
15 En esta realización de la invención la estructura de soporte del banco de ensayo 12 comprende una estructura que rodea sustancialmente el enlace entre el equipo de la turbina eólica y el equipo de ensayo del banco de ensayo, particularmente los medios de carga radial 20. Esto se realiza para proporcionar una estructura fuerte y rígida para que se suspendan en ellos los medios de carga radial 20. En otra realización esta suspensión de los medios de carga radial 20 podría realizarse por supuesto en una multitud de diferentes maneras tal como un bastidor de suspensión independiente conectado rígidamente al resto del banco de ensayo 12 u otras.
En esta realización de la invención la estructura de soporte del banco de ensayo 12 comprende adicionalmente un cierto número de medios de amortiguación de vibraciones en la forma de placas de goma estratégicamente
25 colocadas entre los tubos de acero de la estructura de soporte del banco de ensayo 12 y proporcionando en los puntos de conexión o puntos de soporte al terreno medios de amortiguación de vibraciones que sustancialmente impiden que se trasmita al terreno cualquier vibración del banco de ensayo 12.
En otra realización de la invención el banco de ensayo 12 podría comprender otras clases de medios de amortiguación de vibraciones tales como medios de amortiguación activos, proporcionando al banco de ensayos 12 depósitos líquidos de amortiguación de vibraciones, proporcionando al banco 12 absorbentes de choques estratégicamente colocados u otros.
La fig. 6 ilustra un banco de ensayo 12 que realiza un ensayo de caja de engranajes, tal como se ve en perspectiva.
35 En esta realización de la invención se establecen funcionalidades similares a las de una turbina eólica en que en esta realización se conecta una caja de engranajes 6 de turbina eólica rígidamente al reborde de conexión del banco de ensayo 12 a través de su estructura de suspensión original 31. Mediante el ensayo de la caja de engranajes 6 (y todos los otros equipo 22 de la turbina eólica para este asunto) suspendidos en su estructura de suspensión 31 original y real es posible ensayar también la estructura de suspensión 31 del equipo 31 durante el ensayo. Adicionalmente, estableciendo estas funcionalidades similares a turbina eólica, puede ensayarse la interacción entre el componente (6, 7, 8, 9) de turbina eólica específico y su estructura de suspensión 31 real y el engranaje 6 ilustrado puede ensayarse por ello bajo unas condiciones muy realistas.
45 En otra realización los medios de simulación podrían comprender dispositivos de suspensión o montaje de amortiguación de vibraciones, estructuras externas o bastidores para proporcionar rigidez adicional o cualquier otra forma de estructura o dispositivo en o a través de la que los componentes 6, 7, 8, 9 de la turbina eólica se montarían en una turbina eólica real, permitiendo de ese modo que el equipo 22 de la turbina eólica se pudiera ensayar más realista y/o eficientemente.
En esta realización, la estructura de suspensión 31 comprende adicionalmente el cojinete principal de la góndola 3 haciendo posible ensayar este o estos cojinetes en una forma eficiente y/o realista.
El árbol de entrada 21 de la caja de engranajes 6 se conecta a los medios de accionamiento 13 y directa o
55 indirectamente a los medios de carga radial 20 y el árbol de salida 27 de la caja de engranajes se conecta a un generador 30 del banco de ensayo 12.
Mediante el control del generador 30 es posible aplicar una carga al árbol de salida 27 que intentaría resistir al giro del árbol 27 haciendo posible de ese modo imponer, por ejemplo sobrecargas extremas, situaciones de falta u otras situaciones a la caja de engranajes que no se simularían fácilmente en caso contrario.
La fig. 7 ilustra un banco de ensayo 12 que realiza un ensayo de caja de engranajes en otra realización de una caja de engranajes 6 de turbina eólica, tal como se ve en perspectiva.
65 En esta realización de la invención otra realización de una caja de engranajes 6 de turbina eólica se conecta rígidamente al reborde de conexión del banco de ensayo 12 a través de su estructura de suspensión original 31, que
en esta realización comprende una cubierta de engranajes 11. La caja de engranajes 6 es en esta realización una caja de engranajes epicicloidal en la que el árbol de entrada 21 está constituido en principio por el portasatélites de la caja de engranajes. En esta realización el cojinete principal de la góndola 3 se incorpora en la caja de engranajes 6 y de ese modo también se ensaya en un ensayo de caja de engranajes 6.
5 En esta realización los medios de acoplamiento que conectan el árbol de salida 27 de la caja de engranajes 6 y el árbol de entrada del generador 30 del banco de ensayo se eliminan mostrando de ese modo el árbol de salida 27 de la caja de engranajes 6 y en esta realización la caja de engranajes 6 solo comprende el árbol de salida 27 pero en otra realización la caja de engranajes 6 podría comprender dos árboles de salida 27 o incluso más por ejemplo para ser conectados a dos o más generadores 8 separados en la góndola 3 de turbina eólica.
La fig. 8 ilustra otra realización de un banco de ensayo 12 ensayando un generador 8 de turbina eólica, tal como se ve desde el lateral.
15 En esta realización el banco de ensayo 12 se configura para ensayar un generador 8 de turbina eólica. Dado que se realiza el generador 6 para producir óptimamente potencia a sustancialmente la misma velocidad de giro que la velocidad de giro nominal de la mayor parte de los motores eléctricos 15, los medios de accionamiento 13 del banco de ensayo 12 no comprenden una caja de engranajes 16, haciendo que el árbol de salida del motor 15 del banco de ensayo esté más o menos directamente acoplado al árbol de entrada 21 de generador 8 través de un acoplamiento 18 y un sistema de frenos 17 del banco de ensayo 12.
Dado que el generador 8 se ensaya sin la estructura de soporte de carga 10 que podría definir su orientación en una góndola, el banco de ensayo 12 en esta realización se proporciona con medios de simulación en la forma de medios de inclinación 32, que permiten que se establezcan condiciones similares a las de la turbina eólica porque el
25 generador puede ensayarse en un ángulo A que corresponde a su ángulo NA en relación con un plano horizontal cuando se monta en una turbina eólica 1 en operación.
En esta realización el generador 8 se conecta a medios de simulación de la red que aplican una carga indirecta al árbol de entrada 21 del generador 8, porque cuando se conecta a estos medios de simulación de la red es posible simular diferentes situaciones en las que el generador produce potencia haciendo que el rotor del generador 8 resista el giro y aplique de ese modo carga al árbol de entrada 21.
En otra realización el banco 12 podría proporcionarse también con otros medios de aplicación de carga 19 tales como medios de aplicación de carga sustancialmente axial al árbol de entrada 21 del generador 8.
35 La invención se ha ejemplificado anteriormente con referencia a ejemplos específicos de los bancos de ensayo 12, equipo 22 de la turbina eólica, medios de aplicación de carga 19 y otros. Sin embargo, debería entenderse que la invención no está limitada a los ejemplos particulares descritos anteriormente sino que puede diseñarse y alterarse en una multitud de variedades dentro del alcance de la invención tal como se específica en las reivindicaciones.
Lista
1.
Turbina eólica
2.
Torre
45 3. Góndola
4.
Rotor
5.
Pala
6.
Caja de engranajes
7.
Sistema de frenos
8.
Generador
9.
Inversor
10.
Estructura de soporte de carga
11.
Cubierta de engranajes
12.
Banco de ensayo 55 13. Medios de accionamiento
14.
Tren de accionamiento
15.
Motor eléctrico
16.
Caja de engranajes del banco de ensayo
17.
Sistema de frenos del banco de ensayo
18.
Acoplamiento del banco de ensayo
19.
Medios de aplicación de carga
20.
Medio de carga radial
21.
Árbol de entrada
22.
Equipo de la turbina eólica 65 23. Reborde de conexión de la torre
24. Adaptador del árbol
25.
Cojinete de carga radial
26.
Actuador lineal de carga radial
27.
Árbol de salida
28.
Medios de reducción de ruido
5 29. Medios de control del clima
30.
Generador del banco de ensayo
31.
Estructura de suspensión
32.
Medios de inclinación
A.
Ángulo del equipo 10 NA. Ángulo de operación normal

Claims (1)

  1. imagen1
    imagen2
ES07764463.1T 2006-07-03 2007-07-03 Un banco de ensayo y un método para ensayar equipo de turbina eólica Active ES2633264T3 (es)

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