ES2699972T5 - Accionamiento de rotación para una planta de energía eólica y procedimiento para girar el eje del rotor de una planta de energía eólica - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Accionamiento de rotación para una planta de energía eólica y procedimiento para girar el eje del rotor de una planta de energía eólica

La invención se refiere a un accionamiento de rotación para una planta de energía eólica. El accionamiento de rotación comprende un eje, un motor hidráulico para el accionamiento del eje y una conducción de accionamiento para alimentar al motor hidráulico un líquido hidráulico que se encuentra a presión. La invención se refiere además a un procedimiento para girar el eje del rotor de una planta de energía eólica.

En la construcción de plantas de energía eólica se monta regularmente en primer lugar la góndola sobre una torre y a continuación se conecta el rotor con la góndola. Cuando se montan las palas individualmente en el buje del rotor, se procede normalmente de modo que el buje del rotor se gira en una posición angular predeterminada, de modo que la pala puede aproximarse al buje desde una dirección predeterminada. Para el montaje de la pala siguiente se gira el buje de modo que la pala siguiente puede aproximarse al buje desde la misma dirección. Si el rotor tiene por ejemplo tres palas, el buje se gira 120° entre el montaje de dos palas.

En el estado intermedio, en el que está conectada únicamente una parte de las palas al buje, el rotor tiene una fuerte masa centrífuga excéntrica. En consecuencia, es necesario un gran momento de giro para modificar la posición angular del rotor. Un dispositivo que actúa directamente sobre el eje del rotor para aplicar este momento se ha descrito, por ejemplo, en el documento EP 1659286.

Cuando está previsto un engranaje entre el rotor y el generador de la planta de energía eólica, pude aprovecharse la transmisión del engranaje para reducir el momento de giro que va a aplicarse. Para ello se conecta un accionamiento de rotación al eje rápido del engranaje. El momento de giro que actúa sobre el eje de engranaje rápido del accionamiento de rotación se eleva según la relación de transmisión del engranaje, de modo que el accionamiento de rotación debe aplicar solo un momento de giro proporcionalmente bajo para girar el rotor a pesar de la masa centrífuga excéntrica. Dispositivos que estén en contacto con el eje de engranaje rápido para girar el engranaje se han descrito, por ejemplo, en los documentos E^p 1167754, EP 2116722 y DE 10334448. En este modo de procedimiento se plantea el problema de que, a través del engranaje, se transmite un momento de giro que se encuentra en la proximidad de los límites de carga del engranaje. Si, por ejemplo, como consecuencia de una ráfaga se agregan otras fuerzas, puede sobrepasarse el límite de carga. Una sobrecarga del engranaje puede evitarse, sin embargo, para que no se formen daños en el engranaje ya antes de la primera puesta en marcha de la planta de energía eólica. Por el documento EP 2159472 se conoce un accionamiento de rotación según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se basa en el objetivo de presentar un accionamiento de rotación y un procedimiento para girar el eje del rotor de una planta de energía eólica, con el que se evite una sobrecarga del engranaje. Partiendo del estado de la técnica mencionado el objetivo se resuelve con las características de las reivindicaciones independientes. Formas de realización ventajosas se encuentran en las reivindicaciones dependientes.

Según la invención, en el caso del accionamiento de rotación, está dotada la conducción de accionamiento de una válvula limitadora de presión regulable. Mediante la regulación de la válvula limitadora de presión puede variarse la presión, con la que se abre la válvula limitadora de presión. Con la válvula limitadora de presión regulable se limita el momento de giro que puede transmitirse al engranaje.

Para el accionamiento del motor hidráulico se conduce un líquido hidráulico por la conducción de accionamiento en el motor hidráulico. El momento de giro, con el que se acciona el eje, es esencialmente proporcional a la presión con la que el líquido hidráulico entra en el motor hidráulico. Con la válvula limitadora de presión según la invención se consigue que la presión en la conducción de accionamiento no sobrepase un valor umbral predeterminado. En caso de una superación del valor umbral se abre la válvula limitadora de presión y una parte del líquido hidráulico se descarga por la válvula limitadora de presión. Con la presión limitada está limitado también el momento de giro que actúa sobre el eje, de modo que se descarta una sobrecarga del engranaje conectado al eje. La presión, con la que se abre la válvula limitadora de presión, se selecciona preferiblemente de modo que la presión se limita a un valor que se corresponde al momento de giro máximo con el que debe cargarse el engranaje. Si el momento de giro del rotor es mayor que el umbral de momento de giro, con el que se abre la válvula limitadora de presión, el accionamiento de rotación no puede girar adicionalmente el rotor. Esto se acepta y tiene como consecuencia que, por ejemplo, durante una ráfaga el rotor está parado o se gira incluso en dirección opuesta. T ras el final de la ráfaga es suficiente el momento de giro del accionamiento de rotación de nuevo para girar el rotor y se pone en marcha el rotor de nuevo en la dirección respectiva. Realizándose la válvula limitadora de presión de manera regulable, puede adaptarse el accionamiento de rotación fácilmente a, por ejemplo, distintas palas y/o distintas condiciones ambientales.

El término conducción no ha de entenderse como limitación en un sentido estructural. Por tanto, está comprendida por la invención, por ejemplo, también una válvula limitadora de presión que está dispuesta en la carcasa del motor hidráulico y está conectada allí al canal del líquido hidráulico. Regularmente se proveen motores hidráulicos de en cada caso una conducción de accionamiento por dirección de giro. Preferiblemente está prevista en cada conducción de accionamiento una válvula limitadora de presión, de modo que se cumpla el valor umbral de momento de giro en las dos direcciones de giro. Puede estar equipada también una conducción de accionamiento individual con una pluralidad de válvulas limitadoras de presión. Esto tiene la ventaja de que el momento de giro transmisible también está limitado aun cuando está defectuosa una de las válvulas limitadoras de presión. Si el accionamiento de rotación comprende una pluralidad de conducciones de accionamiento, cada una de las conducciones de accionamiento puede estar equipada con una pluralidad de válvulas limitadoras de presión.

La conducción del motor hidráulico depende de cuánto líquido hidráulico se alimenta al motor hidráulico por la conducción de accionamiento. En la conducción de accionamiento puede estar dispuesta una válvula para ajustar el flujo del líquido hidráulico por la conducción de accionamiento. Preferiblemente, se trata de una válvula proporcional que permite una transición continua entre una posición abierta y una posición cerrada. El accionamiento de rotación puede comprender un dispositivo de control, que está diseñado para ajustar de manera apropiada la válvula proporcional.

Un motor hidráulico no es adecuado en general, debido al flujo de fuga, para retener el rotor en una posición determinada. Para permitir no obstante una retención del rotor, está equipado el accionamiento de rotación preferiblemente con un freno mecánico para el eje. El freno puede ser un freno de discos múltiples, con el que puede generarse un cierre de fuerza por fricción entre una primera parte que se gira con el eje y una segunda parte que no se gira con el eje. El freno de discos múltiples puede estar equipado con discos enfriados con aceite que funcionan en húmedo. El freno de discos múltiples puede engranarse mediante un movimiento en dirección axial del eje.

Para el accionamiento del freno puede estar previsto un elemento de ajuste hidráulico. Puede estar prevista una conducción de freno que está conectada al elemento de ajuste hidráulico y con la que puede alimentarse líquido hidráulico al elemento de ajuste. Para que el freno no se suelte de manera incontrolada en caso de un fallo de la unidad hidráulica, el freno está configurado preferiblemente de modo que se engrana sin presión. El freno se suelta encontrándose bajo presión el líquido hidráulico en el elemento de ajuste.

Aun cuando el eje está retenido por el freno, no deben actuar sobrecargas sobre el engranaje. El freno puede ajustarse debido a ello según la invención con respecto a un momento de deslizamiento predeterminado. El momento de deslizamiento del freno coincide preferiblemente con el valor umbral de momento de giro, con el que se abre la válvula limitadora de presión en la conducción de accionamiento. Existe entonces un momento de giro máximo unitario, que se ejerce por el motor hidráulico o el freno sobre el eje de engranaje rápido. Para el ajuste del momento de deslizamiento puede estar dispuesto en la conducción de freno un limitador de presión regulable. Con el limitador de presión puede mantenerse la presión en el elemento de ajuste en un valor constante, también cuando se modifica la presión proporcionada por la unidad hidráulica.

Cuando el motor hidráulico y el freno actúan simultáneamente sobre el eje, existe el riesgo de que el momento de giro sea en total más alto que lo permitido para el engranaje. En una forma de realización ventajosa, el motor hidráulico y el freno debido a ello están acoplados entre sí de modo que el momento de giro generado en total sobre el eje no sobrepase un valor umbral predeterminado. El valor umbral predeterminado puede coincidir con el momento de giro máximo que pueden ejercer el motor hidráulico o bien el freno individualmente sobre el eje.

Para el acoplamiento entre el freno y el motor hidráulico puede estar prevista una conducción de conexión que se extiende entre el motor hidráulico y el freno. La conducción de conexión puede estar acoplada con la conducción de freno de modo que sobre el elemento de ajuste del freno actúe la más alta de las dos presiones. Por ejemplo, la conducción de conexión y la conducción de freno pueden estar conectadas entre sí a través de una válvula de múltiples vías. La presión más alta, que se ajusta en la conducción de accionamiento cuando el motor hidráulico está en funcionamiento, se transfiere entonces automáticamente al elemento de ajuste del freno y tiene como consecuencia que el freno se suelta. El momento de giro del freno y el momento de giro del motor hidráulico, por tanto, no pueden sumarse.

Si el rotor ejerce un momento de giro sobre el accionamiento de rotación que es mayor que el valor umbral, el freno comienza a deslizarse. Sin dañarse, el freno soporta este estado solo durante un intervalo de tiempo corto. Debido a ello puede estar prevista una conducción de freno auxiliar, a través de la cual puede alimentarse líquido hidráulico al elemento de ajuste evitando el limitador de presión. A través de la conducción de freno auxiliar puede encontrarse bajo presión el elemento de ajuste y con ello puede soltarse el freno, después de que se haya deslizado el freno durante un intervalo de tiempo predeterminado. Sin embargo no es deseable que el accionamiento de rotación siga un giro del rotor sin resistencia. Simultáneamente, al soltarse el freno se abre debido a ello preferiblemente la válvula proporcional en la conducción de accionamiento, de modo que el motor hidráulico contrapone al rotor un momento de giro. La válvula proporcional se ajusta preferiblemente de modo que el momento de giro del motor hidráulico se corresponda con el valor umbral del momento de giro. El accionamiento de rotación puede comprender un dispositivo de control que provoca una correspondiente interacción de una válvula en la conducción de freno auxiliar con la válvula proporcional.

Antes de que se aplique con el accionamiento de rotación según la invención un alto momento de giro, debe girarse sin carga el engranaje en una fase de preparación del engranaje durante un determinado intervalo de tiempo. Las bombas, con las que se hace circular el aceite de engranaje, pueden estar en funcionamiento en la fase de preparación del engranaje, de modo que el aceite de engranaje se mantenga en movimiento y se caliente.

En la fase de preparación del engranaje el accionamiento de rotación, que está conectado ya al eje de engranaje rápido, debería funcionar al mismo tiempo sin carga. El motor hidráulico puede estar dotado para este fin de una conducción de cortocircuito, de modo que el motor hidráulico pueda hacer circular el líquido hidráulico sin mayor resistencia. De manera paralela, a través de la conducción de freno auxiliar puede encontrarse bajo presión el elemento de ajuste, de modo que el freno se haya abierto.

Para controlar que el momento de giro ejercido sobre el engranaje permanece realmente por debajo del valor umbral del momento de giro predeterminado, puede medirse el momento de giro que actúa entre la unidad de accionamiento del accionamiento de rotación y la estructura de la planta de energía eólica. Este momento de giro se corresponde con el momento de giro que se transfiere desde el accionamiento de rotación al eje de engranaje rápido. Un sensor del momento de giro puede estar previsto para medir directamente el momento de giro entre el accionamiento de rotación y la estructura de la planta de energía eólica. En una forma de realización ventajosa, el accionamiento de rotación comprende un soporte, a través del cual se conecta el accionamiento de rotación con la estructura de la planta de energía eólica y se mide el momento de giro ejercido sobre el soporte. En una forma de realización ventajosa, el soporte del accionamiento de rotación está diseñado para conectarse con las consolas de freno del freno de parada del eje de engranaje rápido. El soporte puede comprender una pluralidad de travesaños suspendidos de manera articulada. Mediante la suspensión articulada se evitan fuerzas transversales, en el caso de que la unidad de accionamiento no esté alineada exactamente de manera centrada con respecto al eje de engranaje rápido. La unidad de accionamiento designa la parte del accionamiento de rotación que comprende el motor hidráulico y/o el freno.

El accionamiento de rotación puede comprender un acumulador de presión, de modo que la presión del líquido hidráulico pueda mantenerse durante un intervalo de tiempo predeterminado también cuando falla la unidad hidráulica. El acumulador de presión puede actuar sobre la conducción de freno y/o la conducción de freno auxiliar.

El valor umbral del momento de giro, con respecto al que se ha ajustado el accionamiento de rotación, puede encontrarse por ejemplo entre 30 kNm y 100 kNm, preferiblemente entre 50 kNm y 70 kNm. La presión, con la que se abre la válvula limitadora de presión, puede ser por ejemplo de entre 100 bar y 400 bar. La presión para la apertura completa del freno puede encontrarse por ejemplo entre 10 bar y 30 bar. La presión, con la que el freno se ajusta con respecto a un momento de deslizamiento correspondiente al valor umbral del momento de giro, puede encontrarse por ejemplo entre 5 bar y 15 bar.

Cuando el buje del rotor se lleva a la posición angular correcta para el montaje de la pala, se retiene preferiblemente de manera fija el eje del rotor. Puede estar previsto para ello un dispositivo de retención, que fija el eje del rotor con respecto a la estructura de la planta de energía eólica. Para soltar de nuevo el dispositivo de retención tras el montaje de la pala, se lleva el dispositivo de retención en primer lugar a una posición libre de carga. El eje del rotor se gira para ello con ayuda del accionamiento de rotación en contra de la carga, hasta que se haya liberado el dispositivo de retención. El dispositivo de retención puede soltarse entonces, de modo que el eje del rotor pueda girarse libremente de nuevo.

El accionamiento de rotación puede manejarse manualmente en esta fase, observando el operador el dispositivo de retención y poniendo en funcionamiento el accionamiento de rotación de manera correspondiente. En una forma de realización ventajosa está diseñado el accionamiento de rotación de modo que este proceso se desarrolle automáticamente. El accionamiento de rotación puede presentar para ello una entrada de señal, a través de la cual puede alimentarse al accionamiento de rotación una información sobre el estado del dispositivo de retención. El dispositivo de control del accionamiento de rotación puede estar diseñado de modo que éste pone en marcha el motor hidráulico en contra de la carga del dispositivo de retención, hasta que a través de la entrada de señal obtiene la información de que el dispositivo de retención está libre de carga. Entonces se detiene el motor hidráulico y el freno se ajusta al momento de deslizamiento predeterminado, de modo que el dispositivo de retención puede soltarse.

La invención se refiere además a un sistema de un accionamiento de rotación y de un dispositivo de retención para el eje del rotor, en donde el dispositivo de retención está diseñado para un accionamiento automático. Por tanto, el dispositivo de retención puede soltarse y llevarse a contacto, por ejemplo, por medio de una señal desde un dispositivo de control. De esta manera se hace posible poner en marcha las respectivas posiciones del rotor de manera completamente automática. Si se parte de que en el estado de partida está en contacto el dispositivo de retención, el procedimiento comprende las siguientes etapas. En primer lugar se pone en funcionamiento el motor hidráulico, de modo que el dispositivo de retención se descargue. En el estado descargado del dispositivo de retención se lleva a contacto el freno de discos múltiples. A continuación se suelta el dispositivo de retención, lo que se desencadena preferiblemente mediante una señal de control. El motor hidráulico se pone en funcionamiento de nuevo para poner en marcha la siguiente posición del rotor. Si se ha conseguido la posición del rotor deseada, se lleva a contacto de nuevo el freno de discos múltiples. El dispositivo de retención se lleva a contacto. Para finalizar se suelta el freno de discos múltiples y se descarga el accionamiento de rotación. En este estado puede montarse la siguiente pala. Preferiblemente se encuentran el motor hidráulico, el freno de discos múltiples y el dispositivo de retención durante este desarrollo bajo el control de una unidad de control común.

Es deseable que durante el montaje de las palas individuales no solo se cumplen realmente los límites de momento de giro especificados, sino que también existe una documentación correspondiente. Una documentación de este tipo es útil para que se puedan emitir confirmaciones en cuanto a un estado correcto del engranaje en la apertura de la planta de energía eólica. El accionamiento de rotación puede comprender, por tanto, un registrador de datos que registra informaciones de las que pueden sacarse conclusiones sobre las cargas a las que se había sometido el engranaje durante el montaje. Estas informaciones pueden comprender, por ejemplo, la presión del líquido hidráulico en el motor hidráulico, el momento de giro entre el motor hidráulico y la estructura de la planta de energía eólica, la temperatura del aceite del engranaje de la planta de energía eólica, la velocidad del viento y la dirección del viento y/o la posición angular del eje lento del engranaje de la planta de energía eólica. Preferiblemente, el accionamiento de rotación está equipado con correspondientes sensores o bien con entradas de señal para informaciones de sensores externos. El registrador de datos debería registrar los datos respectivos al menos cuando el accionamiento de rotación esté en funcionamiento y esté suelto el dispositivo de retención del eje del rotor. Para una documentación completa puede continuarse el registro de los datos también en las fases en las que el eje del rotor está retenido con el dispositivo de retención.

La invención se refiere además a una disposición de un accionamiento de rotación o bien sistema de este tipo y un engranaje de una planta de energía eólica, en donde el eje del accionamiento de rotación está en contacto con el eje de engranaje rápido. Preferiblemente está alineado el eje del accionamiento de rotación de manera concéntrica al eje rápido del engranaje.

La invención se refiere además a un procedimiento para girar un eje del rotor de una planta de energía eólica, conectado a un engranaje. En el procedimiento se conecta un accionamiento de rotación al eje de engranaje rápido, en donde el accionamiento de rotación está equipado con un motor hidráulico. Una válvula limitadora de presión en una conducción de accionamiento del motor hidráulico se ajusta a un valor umbral predeterminado para limitar el momento de giro que puede transmitirse al engranaje. Se alimenta al motor hidráulico un líquido hidráulico que se encuentra bajo presión, en donde la válvula limitadora de presión se abre cuando la presión del líquido hidráulico sobrepasa el valor umbral predeterminado. El procedimiento puede perfeccionarse con características adicionales que se han descrito en el contexto del accionamiento de rotación según la invención.

La invención se describe a continuación a modo de ejemplo haciendo referencia a los dibujos adjuntos mediante formas de realización ventajosas. Muestran:

Fig. 1: distintos estadios (A a E) durante el montaje individual de las palas;

Fig. 2: una representación esquemática de un accionamiento de rotación de una planta de energía eólica;

Fig. 3: una unidad de accionamiento de un accionamiento de rotación según la invención;

Fig. 4 a 6: distintos estadios durante la conexión del accionamiento de rotación según la invención al eje rápido del engranaje de una planta de energía eólica;

Fig. 7: una representación esquemática del modo de funcionamiento del accionamiento de rotación según la invención; y

Fig. 8: una representación esquemática de un registrador de datos del accionamiento de rotación según la invención.

Una planta de energía eólica mostrada en la Fig. 1 tiene un rotor con tres palas 14. Durante el montaje de la planta de energía eólica se conectan las palas 14 sucesivamente con el buje 15 del rotor. Para el montaje de la primera pala 14 se gira el buje 15 de modo que la brida para la pala 14 apunta hacia la izquierda horizontalmente observada desde la dirección de la góndola (posición de las 9 horas). La pala 14 se aproxima entonces, tal como se muestra en la Fig. 1A, horizontalmente a la brida y se conecta con una pluralidad de tornillos a la brida.

En la siguiente etapa, el rotor parcial 14, 15 se gira 120°, de modo que la siguiente brida adopta la posición de las 9 horas, véase la Fig. 1B. La segunda pala 14 se aproxima horizontalmente a la brida y se conecta con la brida a través de una pluralidad de tornillos, véase la Fig. 1C. Tras otro giro del rotor parcial 14, 15 de 120° adopta según la Fig. 1D la tercera brida la posición de las 9 horas. T ras la conexión de la tercera pala 14 a la brida, el rotor está completo, véase la Fig. 1E.

Cuando solo una parte de las palas 14 está conectada con el buje 15, actúa un momento de giro considerable sobre el rotor. Éste se compone de un momento de giro estático, que resulta del peso de las palas 14, así como una componente dinámica que resulta de las fuerzas que actúan sobre las palas 14. En el caso de estas fuerzas se trata en particular de las fuerzas eólicas, que actúan sobre las palas 14.

Según la Fig. 2 está previsto conectar el rotor 14, 15 a través de un engranaje 18 con un generador no representado. El eje 17, que se extiende desde el rotor 14, 15 hasta el engranaje 18, es al mismo tiempo el eje del rotor y el eje de engranaje lento. El eje de engranaje rápido 19 se extiende desde el engranaje 18 hacia el generador no representado.

Al eje de engranaje rápido 19 se conecta el accionamiento de rotación según la invención. El accionamiento de rotación gira el eje de engranaje rápido 19, lo que conduce a una rotación del eje del rotor 17, que es más lenta de manera correspondiente a la transmisión de engranaje. A este respecto puede girarse el eje de engranaje rápido 19, por ejemplo, con un número de revoluciones de aprox. 2 r/min. El giro del eje del rotor 17 de 120° utiliza entonces aproximadamente 15 min.

Si el eje del rotor 17 se lleva a la posición angular apropiada para el montaje de una pala 14, se fija el eje del rotor con un dispositivo de retención 20 mecánicamente con respecto a la estructura de la planta de energía eólica. El dispositivo de retención 20 comprende un disco 46, que está conectado de manera fija con el eje del rotor 17. En el disco 46 está formada una pluralidad de aberturas en las que pueden encajar pernos 21, que tienen una conexión fija a la estructura de la planta de energía eólica. Cuando los pernos 21 están insertados en las aberturas, el eje del rotor 17 está retenido y todo el momento de giro ejercido por el rotor 14, 15 se deriva en la estructura de la planta de energía eólica. Si los pernos 21 están extraídos de las aberturas, puede girarse libremente el eje del rotor 17 y todo el momento de giro del rotor 14, 15 se transfiere al engranaje 18.

El engranaje 18 está diseñado de modo que la suma del momento de giro estático y dinámico del rotor 14, 15 puede resistir hasta una velocidad del viento de aproximadamente 12 m/s. Si el momento de giro aumenta más allá de este valor umbral, por ejemplo porque actúa brevemente una ráfaga sobre las palas 14, existe el riesgo de que el engranaje 18 sufra daños. Con el accionamiento de rotación según la invención se garantiza que el momento de giro permanezca siempre por debajo de este umbral crítico.

Al accionamiento de rotación pertenece una unidad de accionamiento 31 mostrada en la Fig. 3, en cuyo interior están dispuestos un motor hidráulico 27 y un freno de discos múltiples 28, que no son visibles ambos en la Fig. 3. La unidad de accionamiento 31 comprende un eje 52 con una brida 32. A través de la brida 32 puede conectarse el eje 52 a un disco de freno 33, que está asentado sobre el eje de engranaje rápido 19. En la Fig. 4 se muestra el estado en el que la unidad de accionamiento 31 está conectada a través de tres tornillos de manera concéntrica con el disco de freno 33 de la planta de energía eólica.

A continuación se atornilla un soporte 34 con la carcasa del engranaje 18, véase la Fig. 5. La conexión mecánica entre la carcasa de la unidad de accionamiento 31 y el soporte 34 se establece según la Fig.6 a través de cuatro travesaños 35, 36. El momento de giro, que se transfiere a través de los travesaños 35, 36 al soporte 34, se corresponde con el momento de giro que actúa sobre el eje de engranaje rápido 19. Los travesaños 35 están dotados de sensores de momento de giro 37, con los que puede medirse este momento de giro. En los travesaños 35 se transfieren las fuerzas hidráulicamente. Los sensores de momento de giro 35 determinan el momento de giro, midiéndose la presión dentro de los travesaños 35. Los travesaños 35 pueden estar realizados como barras articuladas, de modo que se evitan fuerzas transversales, en el caso de que el accionamiento de rotación no esté asentado exactamente de manera centrada sobre el disco de freno.

El accionamiento de rotación comprende según la representación esquemática de la Fig. 7 además una unidad hidráulica 38, que está diseñada para abastecer la unidad de accionamiento 31 desde una reserva 16 con líquido hidráulico que se encuentra bajo presión. La unidad hidráulica 38 puede ser una unidad separada que está conectada con la unidad de accionamiento 31 a través de conducciones hidráulicas. Desde la unidad hidráulica 38 se conduce el líquido hidráulico a través de una válvula proporcional 29 por la conducción de accionamiento 39 hacia el motor hidráulico 27. Mediante el líquido hidráulico se desplaza en rotación el eje 52 de la unidad de accionamiento 31, en donde el momento de giro es esencialmente proporcional a la presión del líquido hidráulico. La válvula proporcional 29 permite una transición continua entre un estado cerrado y uno abierto, de modo que el flujo de líquido hidráulico hacia el motor hidráulico 27 pueda ajustarse de manera precisa con la válvula proporcional 29. En la Fig. 7 se muestra únicamente una conducción de accionamiento 39 con una válvula proporcional 29. Realmente, el accionamiento de rotación comprende para cada una de las dos direcciones de giro una conducción de accionamiento 39 y una válvula proporcional 29.

Cuando se gira el eje 52, se transfiere el giro a través del disco de freno 33 y el eje de engranaje rápido 19 al eje del rotor 17. El rotor 14, 15 puede llevarse de esta manera, por tanto, a una posición angular adecuada para el montaje de una pala 14.

El momento de giro, que se aplica con la unidad de accionamiento 31 al eje de engranaje rápido 19, no debe sobrepasar en el presente ejemplo un valor umbral de 60 kNm. Por encima de este valor umbral existe el riesgo de que el engranaje 18 sufra daños. La unidad hidráulica 38 está diseñada de modo que ésta pueda establecer una presión que se corresponde con un momento de giro de más de 60 kNm. También el momento de giro ejercido por el rotor 14, 15 sobre el eje de engranaje rápido 19 puede encontrarse por poco tiempo por encima del valor umbral, por lo que el accionamiento de rotación está equipado con medios para limitar el momento de giro.

En el accionamiento de rotación según la invención está prevista una válvula limitadora de presión 30 en la conducción de accionamiento 39, que se extiende desde la unidad hidráulica 38 hasta el motor hidráulico 27. Si la presión en la conducción de accionamiento 39 aumenta ampliamente de modo que se sobrepasa el valor umbral del momento de giro, la válvula limitadora de presión 30 se abre y una parte del líquido hidráulico se conduce pasando por el motor hidráulico 27 de vuelta a la reserva 16. La presión, con la que se abre la válvula limitadora de presión, puede ser por ejemplo de 200 bar. Con ello se garantiza que el momento de giro ejercido por el motor hidráulico 27 no sobrepase el valor umbral del momento de giro en ningún momento.

En un motor hidráulico 27 existe de manera condicionada por la construcción un flujo de fuga, de modo que el motor hidráulico 27 es inadecuado para retener el rotor 14, 15 en una posición. La unidad de accionamiento 31 está equipada, por lo tanto, de manera adicional con un freno que está configurado en el presente ejemplo como freno de discos múltiples 40. El freno de discos múltiples 40 se acciona a través de un elemento de ajuste 28 hidráulico y comprende un elemento conectado con el eje 52 así como un elemento conectado con la carcasa de la unidad de accionamiento 31, entre los cuales existe un cierre de fuerza por fricción cuando está en contacto el freno de discos múltiples. Si el freno de discos múltiples 40 está suelto, los dos elementos pueden girar uno con respecto a otro. Si el elemento de ajuste 28 se encuentra bajo presión, el freno de discos múltiples 40 se suelta, si se encuentra sin presión, está en contacto el freno de discos múltiples 40.

Con el freno de discos múltiples 40 puede retenerse el rotor 14, 15 en una posición angular discrecional. El freno de discos múltiples 40 está igualmente diseñado de modo que puede aplicarse un momento de giro que se encuentra por encima del valor umbral sobre el eje de engranaje rápido 19. Una limitación del momento de giro se consigue estando dispuesto un limitador de presión 24 regulable en la conducción de freno 41, que se extiende desde la unidad hidráulica 38 hasta el elemento de ajuste 28. El limitador de presión 24 se ajusta de modo que el momento de deslizamiento del freno de discos múltiples 40 se corresponda con el valor umbral del momento de giro. Por ejemplo, el limitador de presión 24 puede estar ajustado a 12 bar. Con ello se garantiza que el engranaje 18 no pueda sobrecargarse por el freno de discos múltiples 40.

Tanto el motor hidráulico 27 como también el freno de discos múltiples 40 están con ello, tomados de por sí, limitados al valor umbral del momento de giro, al que puede soportar el engranaje. Adicionalmente debe garantizarse que el momento de giro del motor hidráulico 27 y del freno de discos múltiples 40 no puedan sumarse. El accionamiento de rotación según la invención está equipado para este fin con una conducción de conexión 42 que se extiende entre el motor hidráulico 27 y el freno de discos múltiples 40. La conducción de conexión 42 y la conducción de freno 41 están conectadas entre sí a través de una válvula de múltiples vías 43, de modo que sobre el elemento de ajuste 28 actúa la más alta de las dos presiones.

Para la ilustración puede suponerse un estado en el que el rotor con el freno de discos múltiples 40 está sujeto en una posición angular determinada, desde la que debe llevarse el rotor 14, 15 con el motor hidráulico 27 a otra posición angular. Entonces, se abre lentamente la válvula proporcional 29 para alimentar líquido hidráulico al motor hidráulico 27. Tan pronto como la presión en la conducción de accionamiento 39 sea mayor que la presión en la conducción de freno 41 y por tanto el motor hidráulico 27 comience a establecer su momento de giro, actúa a través de la válvula de múltiples vías 43 y la conducción de conexión 42 la presión desde la conducción de accionamiento 39 sobre el elemento de ajuste 28. En igual medida como se establece el momento de giro del motor hidráulico 27, se reduce el momento de deslizamiento del freno de discos múltiples 40, de modo que se cumpla en total el valor umbral del momento de giro. Lo inverso se aplica cuando el rotor 14, 15 se lleva con el motor hidráulico 27 a la posición angular deseada y el rotor 14, 15 debe mantenerse a continuación con el freno de discos múltiples 40 en esta posición angular.

El deslizamiento representa una carga considerable para el freno de discos múltiples 40, que puede soportar el freno de discos múltiples 40 solo durante un espacio de tiempo limitado de por ejemplo 2 min. Por lo tanto puede estar prevista una conducción de freno auxiliar 53, con la que puede alimentarse líquido hidráulico al elemento de ajuste 28 evitando el limitador de presión 24. La conducción de freno auxiliar 53 está acoplada a través de una válvula de múltiples vías 44 con la conducción de freno 41, de modo que la más alta de las dos presiones actúe sobre el elemento de ajuste 28. El freno de discos múltiples 40 se libera inevitablemente de este modo cuando se haya conseguido el intervalo de tiempo de deslizamiento máximo. El accionamiento de rotación comprende para este fin un dispositivo de control 45 no representado en la Fig. 7, que acciona de manera correspondiente la válvula distribuidora 25.

Al mismo tiempo con la liberación del freno de discos múltiples 40, el dispositivo de control 45 ajusta la válvula proporcional 29 de modo que el motor hidráulico 27 contraponga al eje de engranaje rápido 19 un momento de giro. El momento de giro del motor hidráulico 27 se eleva continuamente hasta que se corresponda con el valor umbral del momento de giro. Sin que sufra daños el accionamiento de rotación, puede girarse el rotor parcial 14, 15 en este estado en caso necesario hasta que, por ejemplo, una pala 14 o bien las dos palas 14 apunten hacia abajo.

Antes de que se desplace en rotación el rotor 14, 15 a través del accionamiento de rotación, se realiza una fase de preparación de engranaje. Para ello se gira el eje del rotor 17 con ayuda de un accionamiento interno en el intervalo de 25 min cinco revoluciones completas. La bomba, con la que se hace circular el aceite de engranaje, está en esta fase en funcionamiento, de modo que el aceite de engranaje se mantiene en movimiento y se caliente.

El accionamiento de rotación según la invención debe girar conjuntamente en esta fase tan libre de resistencia como sea posible. La unidad de accionamiento 31 comprende para este fin una conducción de cortocircuito 22, de modo que el motor hidráulico 27 pueda transportar el líquido hidráulico en un circuito directo. Además, el elemento de ajuste 28 se encuentra bajo presión a través de la conducción de freno auxiliar 53, de modo que el freno de discos múltiples 40 está completamente liberado.

T ras la fase de preparación de engranaje puede comenzar el uso del accionamiento de rotación según la invención. El dispositivo de control 45 da en primer lugar una instrucción de mando a la válvula distribuidora 25 de interrumpir la conducción de freno auxiliar 53. El elemento de ajuste 28 se conecta con ello sin presión y el freno de discos múltiples 40 se engrana. A continuación va una instrucción de mando a la válvula distribuidora 23 de conectar la conducción de freno 41. A través de las válvulas distribuidoras 43, 44, la presión de la conducción de freno 41 actúa sobre el elemento de ajuste 28. En la siguiente etapa se ajusta el limitador de presión 24 regulable de modo que el momento de deslizamiento del freno de discos múltiples 40 se corresponda con el valor umbral del momento de giro, con el que debe cargarse el engranaje 18 como máximo.

El funcionamiento verdadero del accionamiento de rotación comienza abriéndose la válvula proporcional 29 lentamente con el control del dispositivo de control 45. La presión en la conducción de accionamiento 39 aumenta y el motor hidráulico 27 comienza a establecer un momento de giro. En paralelo a esto, la presión de la conducción de accionamiento 39 actúa a través de las válvulas distribuidoras 43, 44 sobre el elemento de ajuste 28, de modo que el momento de deslizamiento del freno de discos múltiples 40 disminuye continuamente. La suma del momento de giro del motor hidráulico 27 y el momento de giro (momento de deslizamiento) del freno de discos múltiples 40 es siempre más pequeña que el valor umbral del momento de giro. Tan pronto como quede una presión suficiente en la conducción de accionamiento 39, está completamente libre el freno de discos múltiples 40 y actúa solo el momento de giro del motor hidráulico 27 sobre el eje de engranaje rápido 19. En este estado de funcionamiento permanece el accionamiento de rotación hasta que se haya girado el rotor 14, 15 hacia la posición angular deseada. Si se gira, por ejemplo, el eje de engranaje rápido 19 con 2 r/min, esto dura aproximadamente 15 min para girar el eje del rotor 120°. Si el rotor 14, 15 ha llegado a la posición angular deseada, se cierra la válvula proporcional 29 y actúa de nuevo el freno de discos múltiples 40 con el momento de deslizamiento ajustado sobre el eje de engranaje rápido 19.

En esta posición se retiene el eje del rotor 17 con el dispositivo de retención 20, de modo que el engranaje 18 esté libre de carga. Si el eje del rotor 17 está retenido, puede liberarse completamente el freno de discos múltiples 40. Durante el montaje de la pala 14 permanece retenido el eje del rotor 17.

Tras el montaje de la pala 14 se encuentra el dispositivo de retención 20 bajo gran carga. El dispositivo de retención 20 debe descargarse en primer lugar con el accionamiento de rotación, antes de que el dispositivo de retención pueda soltarse. Bajo el control del dispositivo de control 45 se abre lentamente la válvula proporcional 29 responsable de la respectiva dirección de giro, de modo que se gira el eje del rotor 17 en contra del peso de la pala 14. El dispositivo de retención 20 comprende, según la Fig. 8, un sensor 47 para el estado de carga de los pernos 21. La señal del sensor 47 se alimenta al dispositivo de control 45 a través de una entrada de señal correspondiente. El dispositivo de control 45 detiene el motor hidráulico 27, tan pronto como los pernos 21 estén libres de carga y lleva a engrane el freno de discos múltiples 40 con el momento de deslizamiento ajustado. El dispositivo de retención 20 puede desbloquearse ahora por un operador. Si en esta fase se produce una ráfaga, el momento de giro que actúa sobre el eje del rotor 17 puede aumentar por encima del momento de deslizamiento y el eje del rotor 17 comienza a girarse. Esto puede tener como consecuencia daños en el dispositivo de retención 20, que se asumen para la protección del engranaje 18.

Tras el desbloqueo del dispositivo de retención 20 se pone en marcha el motor hidráulico 27 en la dirección opuesta para girar 120° el eje del rotor 17, de modo que pueda montarse la siguiente pala 14. El desarrollo descrito se repite aún otra vez hasta que se hayan montado las tres palas 14.

Puede ocurrir que entre el montaje de dos palas 14 se requiera una pausa, por ejemplo porque ha entrado la noche o se han empeorado las condiciones climáticas. En este caso se lleva la planta de energía eólica a un estado de reposo, en el que el rotor parcial 14, 15 está en un equilibrio estable. En caso de un rotor parcial 14, 15 con una pala 14 esto significa que la pala 14 apunta perpendicularmente hacia abajo. Con un rotor parcial 14, 15 con dos palas 14 encierran las dos palas 14 en cada caso un ángulo de 60° con las verticales que apuntan hacia abajo. En el estado de reposo puede permanecer la planta de energía eólica en caso necesario también durante un espacio de tiempo más largo.

El intervalo de tiempo hasta el montaje de la siguiente pala 14 es regularmente hasta que el engranaje 18 se haya enfriado de nuevo completamente. Por tanto es necesaria una nueva fase de preparación de engranaje, antes de que el engranaje 18 se exponga a grandes momentos de giro. Para ello se gira el rotor parcial 14, 15 con el accionamiento de rotación en primer lugar en un ángulo predeterminado, por ejemplo 10°, en contra de la verdadera dirección de giro. Entonces se invierte la dirección de giro y el rotor parcial 14, 15 se gira ampliamente de modo que la conexión de la pala para el montaje de la siguiente pala 14 vaya hacia la posición de las 9 horas. Girándose el rotor parcial 14, 15 en primer lugar 10° en una dirección, entonces de vuelta a la posición de 0° y entonces posteriormente 10° en la otra dirección, tiene lugar en total un giro de 30°, en el que se ha expuesto el engranaje 18 solo a bajas cargas. Esto es suficiente para calentar el aceite de engranaje y poner en funcionamiento el engranaje 18. La parte predominante del giro para conseguir la posición de las 9 horas se realiza entonces con aceite de engranaje ya calentado previamente.

Para fines de documentación, el accionamiento de rotación comprende un registrador de datos 48, que registra durante el montaje de las palas 14 distintos datos que permiten una conclusión sobre las cargas a las que se había expuesto el engranaje 18. Puede ser suficiente cuando los datos se registran únicamente en las fases en las que el accionamiento de rotación esté en funcionamiento y el dispositivo de retención 20 se haya soltado. Para una documentación completa es mejor, sin embargo, cuando los datos se registran durante todo el proceso del montaje de las palas 14.

El registrador de datos 48 está conectado en primer lugar con el sensor de momento de giro 37, que mide el momento de giro transferido entre la unidad de accionamiento 31 y el soporte 34. Además, el registrador de datos 48 está conectado a un sensor de presión 49, que mide la presión del líquido hidráulico en el motor hidráulico 27. Dado que esta presión es esencialmente proporcional al momento de giro aplicado por el motor hidráulico 27, la presión permite conclusiones directas sobre la carga del engranaje 18. Además, se registra la información medida con un anemómetro 50 sobre la velocidad del viento y la dirección del viento. Con otro sensor 51 se registra la posición angular del eje del rotor 17. En la suma de estos datos se encuentra una documentación completa sobre las cargas a las que se había expuesto el engranaje 18 durante el montaje de las palas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Accionamiento de rotación para una planta de energía eólica, que comprende un eje (52), un motor hidráulico (27) para el accionamiento del eje (52) y una conducción de accionamiento (39), para alimentar al motor hidráulico (27) un líquido hidráulico que se encuentra a presión, en donde la conducción de accionamiento (39) está dotada de una válvula limitadora de presión (30) regulable, caracterizado por que está previsto el accionamiento de rotación para la conexión a un eje rápido (19) de un engranaje de la planta de energía eólica y está previsto un freno (40) mecánico para el eje (52), en donde el freno (40) puede regularse con respecto a un momento de deslizamiento predeterminado.

2. Accionamiento de rotación según la reivindicación 1, caracterizado por que el freno (40) presenta un elemento de ajuste (28) hidráulico, en donde al elemento de ajuste (28) está conectada una conducción de freno (41) que conduce líquido hidráulico y en donde el freno (40) se suelta cuando el líquido hidráulico se encuentra a presión.

3. Accionamiento de rotación según la reivindicación 2, caracterizado por que en la conducción de freno (41) está dispuesto un limitador de presión (24) regulable.

4. Accionamiento de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que existe una conducción de conexión (42) entre el motor hidráulico (27) y el freno (40).

5. Accionamiento de rotación según la reivindicación 4, caracterizado por que la conducción de conexión (42) y la conducción de freno (41) están conectadas entre sí a través de una válvula de múltiples vías (43), de modo que sobre el elemento de ajuste (28) actúa la más alta de las dos presiones.

6. Accionamiento de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que una conducción de freno auxiliar (53) se extiende hacia el elemento de ajuste (28) para alimentar líquido hidráulico al elemento de ajuste (28) con derivación del limitador de presión (24) regulable.

7. Accionamiento de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el motor hidráulico (27) está equipado con una conducción de cortocircuito (22).

8. Accionamiento de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por un sensor de momento de giro (37) para el momento de giro transmitido entre una unidad de accionamiento (31) del accionamiento de rotación y una estructura de la planta de energía eólica.

9. Accionamiento de rotación según una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por un acumulador de presión para la presión en la conducción de freno (41) y/o la presión en la conducción de freno auxiliar (53).

10. Accionamiento de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por un dispositivo de control (45) con una entrada de señal para una señal sobre el estado de un dispositivo de retención (20) del eje del rotor (17).

11. Accionamiento de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que está previsto un registrador de datos (48), que durante el funcionamiento del accionamiento de rotación registra una o varias de las siguientes informaciones:

a. presión del líquido hidráulico en el motor hidráulico (27);

b. momento de giro entre el motor hidráulico (27) y la estructura de la planta de energía eólica; c. temperatura del aceite del engranaje (18) de la planta de energía eólica;

d. velocidad del viento y dirección del viento;

e. posición angular del eje del rotor (17) de la planta de energía eólica.

12. Disposición de un engranaje de una planta de energía eólica y un accionamiento de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que el eje (52) del accionamiento de rotación está en contacto con el eje rápido (19) del engranaje (18).

13. Disposición según la reivindicación 12, caracterizada por que el eje (52) del accionamiento de rotación está alineado de manera concéntrica con respecto al eje de engranaje rápido (19).

14. Procedimiento para girar el eje del rotor (17) de una planta de energía eólica, en donde el eje del rotor (17) está conectado a un engranaje (18) de la planta de energía eólica, en donde un accionamiento de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 11 se conecta al eje rápido (19) del engranaje (18), en donde el accionamiento de rotación está equipado con un motor hidráulico (27) y presenta un freno (40) mecánico previsto para el eje (19), en donde una válvula limitadora de presión (30) en una conducción de accionamiento (39) del motor hidráulico (27) se ajusta a un valor umbral predeterminado para limitar el momento de giro que puede transmitirse al engranaje (18), y se alimenta un líquido hidráulico que se encuentra bajo presión al motor hidráulico (27), en donde la válvula limitadora de presión (30) se abre cuando la presión del líquido hidráulico sobrepasa el valor umbral predeterminado.