ES2880030T3 - Procedimiento para hacer girar el rotor de un aerogenerador - Google Patents

Procedimiento para hacer girar el rotor de un aerogenerador Download PDF

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Abstract

Procedimiento para hacer girar el rotor (2) de un aerogenerador (1) cuando no hay viento o cuando el viento es reducido e insuficiente para impulsar el rotor, con un rotor (2) que puede girar sobre un eje de rotor (20) que comprende al menos tres palas de rotor (4, 4'), cuyo centro de gravedad (42) se sitúa en cada caso fuera de los ejes de giro (40) para el ajuste del ángulo de paso de pala de las palas de rotor (4, 4') individuales, ajustándose el ángulo de paso de pala de una primera pala de rotor (4') para la generación de un desequilibrio en el rotor (2) de manera planificada de manera diferente con respecto al ángulo de paso de pala de una segunda pala de rotor (4), de tal modo que mediante el cambio de la posición del centro de gravedad (42) de la primera pala de rotor (4') se genera un par de giro gravitacional alrededor del eje de rotor (20).

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para hacer girar el rotor de un aerogenerador
La invención se refiere a un procedimiento para hacer girar el rotor de un aerogenerador cuando no hay viento o cuando el viento es reducido e insuficiente para impulsar el rotor.
Por el estado de la técnica se conocen los aerogeneradores. Por regla general, comprenden un rotor, que está dispuesto de manera giratoria en una góndola, estando dispuesta la góndola a su vez de manera giratoria sobre una torre. El rotor impulsa un generador, dado el caso a través de un árbol de rotor y una transmisión. Así, un movimiento de rotación del rotor inducido por el viento puede convertirse en energía eléctrica que entonces, mediante convertidores y/o transformadores, puede alimentarse a una red eléctrica, en función del tipo de construcción del generador también al menos en parte de manera directa. El rotor comprende varias palas de rotor (por regla general tres), que esencialmente se extienden de manera radial desde el eje de rotor, que están fijadas de manera giratoria con respecto a un buje de rotor, para ajustar el ángulo de ataque de las palas de rotor.
Con diferentes trabajos de mantenimiento y reparación en un aerogenerador es necesario mover el rotor a una posición predeterminada y bloquearlo en la misma. Cuando hay viento suficiente, las palas de rotor del aerogenerador pueden girar hacia el viento para que el rotor gire y se detenga en la posición deseada mediante un freno. A continuación, el freno puede permanecer accionado y lograr así la parada deseada. Sin embargo, también es posible prever además un dispositivo de bloqueo separado. Esto se da a conocer por ejemplo en el documento WO 2005/090780 A1.
Sin embargo, para no depender necesariamente de que haya suficiente viento para bloquear el rotor en una posición determinada, es necesario poder hacer girar el rotor de un aerogenerador incluso cuando no hay viento o cuando el viento es reducirlo e insuficiente para impulsar el rotor.
Para ello, en el estado de la técnica se conocen los denominados accionamientos de guiñada que, en caso necesario, pueden ejercer un par de giro sobre el árbol del rotor para, de este modo, hacer girar el rotor. A este respecto, los accionamientos de guiñada pueden estar instalados en el aerogenerador de manera fija o estar configurados como dispositivos móviles, que solo en caso necesario se unen con el árbol del aerogenerador. Sin embargo, los accionamientos de guiñada son caros y, sobre todo como dispositivo móvil, a veces tan poco prácticos que no siempre son utilizados por los instaladores, aunque en principio sea adecuado.
En lugar del uso de un accionamiento de guiñada a menudo se intenta girar el rotor manualmente. A este respecto, se agarra el disco de freno del freno de rotor y se tira en dirección tangencial. Sin embargo, conseguir que el rotor de un aerogenerador gire lo suficiente de esta manera es muy agotador y, además, extremadamente peligroso.
El documento US 2010/014969 A1 da a conocer que el centro de gravedad de las palas de rotor de un aerogenerador puede estar fuera del eje de paso de la pala de rotor respectiva.
El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para hacer girar el rotor de un aerogenerador cuando no hay viento o cuando el viento es reducido e insuficiente para impulsar el rotor, en el que ya no se produzcan los inconvenientes del estado de la técnica o sólo se produzcan en una medida reducida.
Este objetivo se alcanza mediante un procedimiento según la reivindicación principal, un producto de programa informático según la reivindicación 12 y un aerogenerador según la reivindicación 13.
Por consiguiente, la invención se refiere a un procedimiento para hacer girar el rotor de un aerogenerador cuando no hay viento o cuando el viento es reducido e insuficiente para impulsar el rotor, con un rotor que puede girar sobre un eje de rotor que comprende al menos tres palas de rotor, cuyo centro de gravedad se sitúa en cada caso fuera de los ejes de giro para el ajuste del ángulo de paso de pala de las palas de rotor individuales, ajustándose el ángulo de paso de pala de una primera pala de rotor para la generación de un desequilibrio en el rotor de manera planificada de manera diferente con respecto al ángulo de paso de pala de una segunda pala de rotor, de tal modo que mediante el cambio de la posición del centro de gravedad de la primera pala de rotor se genera un par de giro gravitacional alrededor del eje de rotor.
La invención se refiere además a un producto de programa informático que comprende partes de programa, que, cuando se descargan en un ordenador, concretamente una unidad de control de un aerogenerador, hacen que la unidad de control ejecute el procedimiento según la invención.
La invención se refiere también a un aerogenerador con un rotor que puede girar sobre un eje de rotor que comprende al menos tres palas de rotor, cuyo centro de gravedad se sitúa en cada caso fuera de los ejes de giro para el ajuste del ángulo de paso de pala de las palas de rotor individuales, y una unidad de control, estando configurada la unidad de control para realizar el procedimiento según la invención.
En primer lugar se explicarán algunos términos utilizados en relación con la invención.
El término “par de giro gravitacional” designa el par de giro que actúa sobre el rotor alrededor del eje de rotor que se obtiene únicamente por la suma de los pares de giro que actúan sobre el rotor que se basan en las fuerzas de peso de las palas de rotor. Así, solo deberán tenerse en cuenta los pares de giro sobre el rotor, producidos por la masa de las palas de rotor, mientras que no deberán tenerse en cuenta otros pares de giro, por ejemplo, producidos por el viento, para el par de giro gravitacional.
El término “ángulo de rotor” designa el ángulo de giro momentáneo del rotor sobre el eje de rotor con respecto a una posición de 0° predeterminada. A menudo se selecciona como posición de 0° una posición del rotor en la que una de las palas de rotor dispuestas en el mismo está en perpendicular hacia arriba. En el caso de esta pala de rotor puede tratarse por ejemplo de la primera pala de rotor.
Con “par de arranque” se designa el par que tiene que aplicarse con un movimiento de giro para superar el rozamiento estático existente en caso de parada.
La invención ha reconocido que en un rotor, que en un funcionamiento normal, en el que todas las palas de rotor se han ajustado con el mismo ángulo de paso de pala, está esencialmente equilibrado, con un ángulo de paso de pala diferente entre las palas de rotor individuales puede producirse un desequilibrio, que en definitiva lleva a un movimiento de giro del rotor. A este respecto, la invención aprovecha que el centro de gravedad de una pala de rotor, por regla general, no se sitúa en el eje sobre el que se hace girar para el ajuste del ángulo de paso de pala, sino con una distancia respecto al mismo. En definitiva, mediante un giro de la pala de rotor sobre este eje es posible cambiar el brazo de palanca entre el centro de gravedad de la pala de rotor y el eje de rotor, con lo que debido a la masa de la pala de rotor también cambia el par de giro ejercido sobre el rotor. Sorprendentemente se ha demostrado que la baja excentricidad real del centro de gravedad en los aerogeneradores actuales puede ser suficiente para superar un par de arranque mínimo requerido debido a las fuerzas de fricción en el tren motriz. Se prefiere que el cambio del ángulo de paso de pala de la primera pala de rotor o de todas las palas de rotor se produzca de tal modo que el par de giro resultante gravitacional sea suficiente para superar un par de arranque existente debido a las fuerzas de fricción en el tren motriz.
Por ejemplo, partiendo de un rotor en reposo y en equilibrio de par de giro, en el que todas las palas de rotor presentan el mismo ángulo de paso de pala, puede generarse un desequilibrio mediante el ajuste de diferentes ángulos de paso de pala y el cambio asociado de la posición del centro de gravedad de las palas de rotor individuales y, por tanto, debido a la gravedad, puede generarse regularmente un par de giro sobre el eje de rotor, que es mayor que el par de arranque y, en definitiva, lleva a una aceleración rotacional del rotor. De este modo es posible hacer girar el rotor del aerogenerador sin necesidad de fuerzas externas por el viento, un accionamiento de guiñada o la fuerza muscular de un instalador.
El ángulo de paso de pala al menos de la primera pala de rotor se cambia preferiblemente en función del ángulo de rotor de tal modo que el par de giro resultante del desequilibrio así generado actúa en un sentido predeterminado alrededor del eje de rotor. En caso de que el ángulo de paso de pala de la primera pala de rotor se haya ajustado de manera diferente con respecto a una segunda pala de rotor, se produce, como se indica, un par de giro y a partir de aquí un movimiento de giro del rotor. Sin embargo, con este movimiento de giro también cambia la posición de las palas de rotor con respecto al eje de rotor y con ello los pares de giro aplicados en cada caso por la masa de las palas de rotor al eje de rotor así como el par de giro resultante gravitacional. Si el ángulo de paso de pala de las palas de rotor permaneciera inalterado después de un ajuste inicial durante dicho giro, el movimiento de giro se detendría cuando el centro de gravedad global del rotor se hubiera desplazado por debajo del eje de rotor, o se produciría una oscilación pendular del rotor alrededor del eje de rotor debido al desequilibrio estático constante. Sin embargo, cambiando el ángulo de paso de pala al menos de la primera pala de rotor de manera planificada en función del ángulo de rotor y, así, de la posición de la pala de rotor respectiva, es posible que el par de giro resultante gravitacional actúe permanentemente en un sentido predeterminado alrededor del eje de rotor. A este respecto, el cambio del ángulo de paso de pala al menos de la primera pala de rotor en función del ángulo de rotor puede representarse mediante una función matemática o una curva característica.
Se prefiere que, en particular, con un rotor en reposo el eje de giro para el ajuste del ángulo de paso de pala de la primera pala de rotor para la generación de un desequilibrio difiera en al menos 5°, preferiblemente en al menos 10°, más preferiblemente en al menos 20° de la horizontal. Para la generación de un par de giro mediante el desplazamiento del centro de gravedad producido por medio de un giro de la primera pala de rotor para el ajuste del ángulo de paso de pala, solo es relevante su proyección sobre un plano perpendicular al eje de rotor. En este plano el desplazamiento del centro de gravedad se produce exclusivamente en perpendicular al eje de giro de la pala de rotor. En caso de que este eje de giro sea esencialmente horizontal o casi horizontal, por un cambio del ángulo de paso de pala de esta pala de rotor no se producirá ningún cambio de par de giro o sólo se producirá un cambio reducido. En este caso se prefiere que otra pala de rotor del rotor sea la primera pala de rotor en el sentido de la invención. Como ya se ha indicado esto se aplica en particular con un rotor en reposo, que solo se hará girar por la generación según la invención de un desequilibrio. Por el contrario, en caso de que ya exista un movimiento de giro, entonces la primera pala de rotor podrá pasar fácilmente por una posición horizontal, en la que, por regla general, esta pala de rotor no ejerce ningún par de giro adicional sobre el rotor, pero después de pasar por la posición horizontal la primera pala de rotor puede servir de nuevo para generar un par de giro correspondiente en el rotor.
Se prefiere que los ángulos de paso de pala se cambien por al menos dos, preferiblemente por todas las palas de rotor en función del ángulo de rotor de tal modo que solo se aumente el desequilibrio del rotor con respecto al cambio del ángulo de paso de pala de una pala de rotor. Dicho de otro modo, los ángulos de paso de pala de todas las palas de rotor se ajustarán en función del ángulo de rotor de tal modo que mediante el desplazamiento respectivo del centro de gravedad de las palas de rotor individuales se obtenga un par de giro resultante gravitacional mayor. Así, por ejemplo mediante un giro adecuado de las palas de rotor individuales, puede alargarse el brazo de palanca respectivo cuando, de este modo, el par de giro que actúa sobre el eje de rotor apunta en el sentido predeterminado del par de giro resultante deseado, mientras que el brazo de palanca se reduce en las palas de rotor que aplican al rotor un par de giro en contra del sentido predeterminado del par de giro resultante deseado.
El procedimiento según la invención puede utilizarse en particular para desplazar el rotor a una posición angular predeterminada, en la que entonces, por ejemplo, puede bloquearse. Para permitir esto, preferiblemente se monitoriza el ángulo de rotor y se reduce o elimina el desequilibrio en el rotor ya antes de, aunque como tarde al alcanzar la posición angular predeterminada. De este modo se reduce o se suprime completamente el par de giro gravitacional que actúa sobre el rotor, tras lo cual frena el rotor al menos debido a pérdidas por fricción y en definitiva puede detenerse. Aun cuando en principio el rotor pueda llevarse a una posición angular deseada ya solo por una regulación correspondiente del desequilibrio, se prefiere que adicional o alternativamente el rotor se detenga mediante un freno en la posición angular predeterminada. Mediante el uso de un freno es posible una detención comparativamente precisa del rotor en la posición angular predeterminada. En el caso del freno puede tratarse por ejemplo de un freno previsto para una parada de emergencia de un aerogenerador. El freno también puede utilizarse para fijar el aerogenerador en la posición angular predeterminada. Evidentemente, de manera alternativa o adicional también puede estar previsto un dispositivo de bloqueo separado.
El procedimiento es particularmente adecuado para hacer girar el rotor de un aerogenerador cuando no hay viento. Cuando hay viento, como se conoce en el estado de la técnica, puede utilizarse para hacer girar el rotor. Por tanto, se prefiere que antes, es decir, antes de que se cambie el ángulo de ataque de la primera pala de rotor, y/o durante la realización del procedimiento se monitorice la velocidad del viento por el aerogenerador, y que se interrumpa el procedimiento con velocidades del viento por encima de 2 m/s, preferiblemente por encima de 1 m/s, más preferiblemente por encima de 0,5 m/s. De este modo, entre otras cosas, también se garantiza que no actúen fuerzas no deseadas y, dado el caso, imprevistas sobre el rotor y el aerogenerador, que podrían producirse por los diferentes ángulos de ataque de las palas de rotor individuales por el viento incidente sobre las mismas.
Preferiblemente antes de y/o durante la realización del procedimiento se monitoriza la velocidad de giro del rotor o el número de revoluciones del rotor sobre el eje de rotor, interrumpiéndose el procedimiento al superar una velocidad máxima predeterminada. Mediante una monitorización correspondiente se evita que el desequilibrio generado según la invención en combinación con una velocidad de giro demasiado elevada del rotor lleve a oscilaciones no deseadas en el aerogenerador.
Para eliminar el desequilibrio y/o para interrumpir el procedimiento los ángulos de ataque de las palas de rotor pueden ajustarse de manera idéntica entre sí. Cuando todas las palas de rotor presentan ángulos de ataque idénticos, por regla general el rotor está equilibrado. A este respecto, se prefiere particularmente que las palas de rotor se desplacen a la posición de bandera, para que ningún par de giro inducido por el viento eventual pueda actuar sobre el rotor. El ajuste del ángulo de paso de pala de las palas de rotor individuales se produce preferiblemente mediante accionamientos de regulación de pala eléctricos. Estos, en comparación con los accionamientos de regulación de pala por ejemplo hidráulicos, ofrecen un intervalo angular de pala de 90° partiendo de la posición de funcionamiento normal (posición de 0°) o de 0° a 180° de la posición de bandera, lo que resulta ventajoso para la generación prevista según la invención de un desequilibrio, en particular con el rotor girando.
Aunque la posición del centro de gravedad previsto según la invención fuera de los ejes de giro para el ajuste del ángulo de paso de pala puede lograrse en una pala de rotor mediante diversas medidas, hasta la fijación de contrapesos adicionales en puntos seleccionados de la pala de rotor, se prefiere que en el caso de las palas de rotor se trate de palas de rotor precurvadas. En concreto se ha demostrado que las palas de rotor correspondientes precurvadas, cuya curvatura está originalmente destinada a garantizar el libre movimiento de las palas de rotor frente a la torre del aerogenerador, ya presentan regularmente una distancia suficiente entre el eje de giro y el centro de gravedad para el procedimiento según la invención.
Para explicar el producto de programa informático según la invención así como el aerogenerador según la invención se remitirá a las explicaciones anteriores.
Ahora se explicará adicionalmente la invención mediante una forma de realización ventajosa haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
La figura 1: una representación esquemática de un aerogenerador según la invención;
La figura 2: una representación esquemática de la góndola del aerogenerador de la figura 1;
La figura 3: una vista frontal del rotor del aerogenerador según las figuras 1 y 2 en el estado equilibrado;
La figura 4: una vista frontal del rotor del aerogenerador según las figuras 1 y 2 con un desequilibrio generado según la invención;
La figura 5: una representación esquemática de la dependencia del par de giro inducido mediante una pala de rotor del ángulo de paso de pala en el ejemplo del aerogenerador de las figuras 1 y 2;
La figura 6: una representación esquemática de una dependencia del ángulo de paso de pala de una pala de rotor del ángulo de rotor en el ejemplo del aerogenerador de las figuras 1 y 2; y
La figura 7: un diagrama con respecto a la generación según la invención de un par de giro gravitacional en el ejemplo del aerogenerador de las figuras 1 y 2.
En las figuras 1 y 2 se representa esquemáticamente un aerogenerador 1 según la invención y por tanto, configurado para realizar el procedimiento según la invención, o su góndola 5. El aerogenerador 1 comprende un rotor 2 con, en total, tres palas de rotor 4 fijadas a un buje de rotor 3. A este respecto, el rotor 2 está dispuesto en la góndola 5 de manera que puede girar sobre un eje de rotor 20, estando dispuesta a su vez la góndola sobre una torre 6 de manera que puede girar sobre un eje perpendicular a través de un accionamiento acimutal 11.
El buje de rotor 3, a través de una transmisión 7, está conectado a un generador 8 para convertir la energía eólica que actúa sobre el rotor 2 en energía eléctrica. A este respecto, el generador 8 es un generador asíncrono de doble alimentación, en el que una parte de la potencia generada se alimenta directamente y otra parte de la potencia se conduce a través de un convertidor 9 y un elemento de conmutación 10 a un transformador (no representado) situado en la base de la torre 6 y desde aquí se alimenta a una red de suministro público.
Además, entre la transmisión 7 y el generador 8 está previsto un freno 12 con el que puede frenarse un movimiento de giro del rotor 2 sobre el eje de rotor 20 y puede bloquearse el rotor 2. Además hay un dispositivo 13 para determinar el ángulo de rotor momentáneo, un dispositivo 14 para determinar el número de revoluciones de rotor (o número de revoluciones del árbol entre transmisión 7 y generador 8, que se correlaciona directamente con el número de revoluciones de rotor), así como un dispositivo 15 para determinar la velocidad del viento en la zona de la góndola 5 y del rotor 2.
Los componentes 7-11 del aerogenerador 1 dispuestos en la góndola 5, que pueden controlarse o monitorizarse, así como todos los sensores 13, 14, 15 están conectados a una unidad de control 16, mediante la cual se controla el funcionamiento del aerogenerador 1. La unidad de control 16 puede programarse y comprende una memoria 17, en la que pueden almacenarse programas de control.
Como puede verse en la figura 1, las palas de rotor 4 del rotor 2 están precurvadas, de modo que incluso con vientos fuertes se garantiza el libre movimiento de las palas de rotor 4 frente a la torre 6. Además las palas de rotor 4 pueden ajustarse en cada caso con respecto a un eje de giro 40 en cuanto a su ángulo de ataque respectivo. Para el ajuste del ángulo de paso de pala en cada caso, en el buje de rotor 3, está dispuesto un accionamiento de regulación de pala 41 eléctrico. Estos accionamientos de regulación de pala 41 también se controlan por el dispositivo de control 16 mediante líneas de control no representadas por motivos de claridad. Por el estado de la técnica ya se conocen procedimientos para hacer funcionar el aerogenerador, en los que se cambia el ángulo de ataque de las palas de rotor para, con diferentes condiciones de viento, obtener la mejor producción de energía posible.
En la figura 3 se muestra una vista frontal del rotor 2 del aerogenerador 1 de las figuras 1 y 2, habiendo prescindido de la representación de la góndola 5 y de la torre 6 por motivos de claridad. Las tres palas de rotor 4 presentan un ángulo de paso de pala de 90°, es decir, se encuentran en la posición de bandera. Una pala de rotor 4, concretamente la primera pala de rotor 4', apunta en perpendicular hacia arriba, lo que en este caso corresponde a un ángulo de rotor de 0°. Como resultado, las otras palas de rotor 4 están a 120° y 240°.
Las palas de rotor 4 presentan en cada caso una masa de 8000 kg, situándose el centro de gravedad 42 de las palas de rotor 4 en cada caso 20 cm por fuera del respectivo eje de giro 40. En la posición de 90° representada en la figura 3 la distancia entre el centro de gravedad 42 y el eje de giro 40, en el plano relevante para el eje de rotor 20 que discurre en perpendicular al plano de la pala, concretamente el plano de la pala, asciende precisamente a estos 20 cm. Como resultado, por la masa de las palas de rotor 4 actúan en cada caso pares de giro que, sin embargo, con el mismo ajuste de paso de pala de las tres palas de rotor 4, se encuentran siempre en equilibrio. Así se equilibran los pares de giro de la primera pala de rotor 4' que actúan en sentido antihorario y de la pala de rotor 4 situada a 120° mediante el par de giro de la pala de rotor 4 situada a 240°. Por consiguiente, el rotor 2 está equilibrado. Ha de observarse que el rotor 2 está equilibrado independientemente del ángulo de rotor, cuando todas las palas de rotor 4 presentan el mismo ángulo de paso de pala.
En la figura 4 se muestra el rotor 2 de la figura 3, aunque el ángulo de paso de pala de la primera pala de rotor 4' está ajustado de manera diferente con respecto al ángulo de paso de pala de una segunda pala de rotor, es decir, una de las otras dos palas de rotor 4. A este respecto, el ángulo de paso de pala de la primera pala de rotor 4' asciende a -90° (la denominada posición de bandera negativa), de modo que ahora el centro de gravedad 42 de la primera pala de rotor 40 se sitúa con una distancia de 20 cm en el otro lado del eje de giro 40.
Mediante el ajuste del ángulo de pala de la primera pala de rotor 4', representado en la figura 4, cambia el par de giro aplicado al rotor 2 por esta pala de rotor 4', mientras que los pares de giro producidos por las demás palas de rotor 4 permanecen invariables con respecto a la figura 3. En particular cambia el sentido de giro del par de giro inducido por la primera pala de rotor 4'. Ahora, este par de giro ya no actúa en sentido antihorario (véase la figura 3), sino más bien en sentido horario. Como resultado, el rotor ya no se encuentra en equilibrio de par de giro y se produce un par de giro resultante gravitacional, que actúa en sentido horario. Como resultado, se produce un movimiento de giro del rotor 2 sobre el eje de rotor. De nuevo se indica que no es obligatoriamente necesario cambiar el sentido del par de giro por la primera pala de rotor 4'; una reducción de este par de giro partiendo de la situación según la figura 3 es, por regla general, suficiente para generar un par de giro gravitacional suficiente para hacer girar el rotor 2.
En la figura 5 se muestra esquemáticamente cómo puede cambiarse el par de giro ejercido sobre el rotor 2 por una pala de rotor 4 en función del ángulo de paso de pala. Este par de giro se obtiene a partir de la distancia horizontal entre el eje de rotor 20 y el centro de gravedad 42, 42' de la pala de rotor 4. A este respecto, el brazo de palanca o la distancia horizontal se obtiene en primer lugar a partir de la posición angular a del eje de giro 40 de la pala de rotor 4 con respecto al ángulo de rotor de 0°, aunque se ve influido por la posición relativa del centro de gravedad 42, 42' con respecto al eje de giro 40.
A modo de ilustración en la figura 5 se muestran dos posiciones del centro de gravedad a modo de ejemplo, reproduciendo el centro de gravedad 42 la posición con un ángulo de paso de pala a 90° (es decir, en la posición de bandera), el centro de gravedad 42' la posición con un ángulo de paso de pala a -90° (es decir, en la posición de bandera negativa). Las dos posiciones del centro de gravedad están separadas la distancia d de 40 cm, es decir, dos veces la distancia entre el centro de gravedad 42, 42' y el eje de giro 40, lo que lleva a una diferencia Al del brazo de palanca para el cálculo del par de giro de d x cos a. Mediante este posible cambio del brazo de palanca por la longitud Al, siempre que el cambio del brazo de palanca en las otras palas de rotor no se realice de manera análoga, puede generarse un par de giro gravitacional alrededor del eje de rotor 20.
Por las relaciones mostradas en la figura 5 puede desprenderse además que la influencia del ángulo de paso de pala sobre el brazo de palanca para el par de giro en la zona de la horizontal solo es muy reducida. En el ejemplo de realización representado, el cambio del par de giro por el ajuste del ángulo de paso de pala en un intervalo de 20° con respecto a la horizontal es sólo muy ligero, de modo que tiene poca o ninguna influencia en el par de giro gravitacional.
Para conseguir que el par de giro gravitacional generado mediante el ajuste del ángulo de paso de pala diferente de la primera pala de rotor 4' apunte siempre en el mismo sentido incluso con un giro del rotor 2, el ángulo de paso de pala con una posición de la pala de rotor 4' por encima de la horizontal tiene que ser otro en comparación con cuando la pala de rotor 4' está por debajo de la horizontal.
En la figura 6 se representa esta situación a modo de ejemplo. Para un giro constante del rotor 2 en sentido horario, el ángulo de paso de pala de la primera pala de rotor 4', en el sector designado como “A”, puede ascender a -90°, mientras que en el sector designado como “B” puede ascender a 90°. Como “C” se designan en la figura 6 aquellos sectores en el intervalo de 20° con respecto a la horizontal, en los que, como se indica, el ángulo de paso de pala de una pala de rotor 4' solo tiene una influencia reducida sobre el par de giro aplicado al eje de rotor 20, y pueden utilizarse para desplazar la pala de rotor 4' entre las posiciones de 90°.
En la figura 6 puede reconocerse además que no solo se cambia el ángulo de paso de pala de la primera pala de rotor 4' de manera planificada sino también los de las otras palas de rotor 4. Cuando también se ajustan las otras palas de rotor 4 según las especificaciones mencionadas en los sectores A, B y C individuales es posible aumentar el par de giro gravitacional con respecto a la regulación de solo una única pala de rotor 4'.
En la figura 7 se representa a modo de ejemplo en función del ángulo de rotor 0 el par de giro gravitacional Mges que puede alcanzarse en el aerogenerador 1 según las figuras 1 y 2 cuando todas las palas de rotor 4, 4' de un aerogenerador 1 según los sectores mostrados en la figura 6 se ajustan a un ángulo de pala p de 90° A este respecto, la primera pala de rotor (en la figura 7 indicada con el índice “1”) apunta con un ángulo de pala de rotor 0 de 0° en perpendicular hacia arriba, mientras que la segunda pala de rotor (índice “2”) se sitúa a 120° y la tercera pala de rotor (índice “3”) a 240° (véase la figura 3). Por tanto, a 0° el ángulo de paso de pala de la primera pala de rotor P1 asciende a 90°, mientras que los ángulos de paso de pala de las otras dos palas de rotor P2, P3 se sitúan a -90°. Con el rotor 2 girando cambia obligatoriamente el ángulo de rotor 0 y los ángulos de paso de pala P1, P2, P3 se adaptan según la figura 6 para obtener siempre el par de giro gravitacional Mges máximo.
A este respecto, en la figura 7 se representan las componentes de par de giro Mi , M2, M3 , que aportan las palas de rotor 4, 4' individuales al par de giro gravitacional Mg e s. A partir de estas componentes Mi , M2 , M3 puede deducirse que la influencia de una pala de rotor 4, 4' sobre el par de giro gravitacional Mges disminuye siempre que una pala de rotor 4, 4' se acerca a la horizontal. Precisamente en estas zonas (sector C en la figura 6), el ángulo de paso de pala P pasa en cada caso de 90° a -90° o a la inversa.
Con el procedimiento según la invención es posible mover el rotor 2 del aerogenerador 1 en particular cuando no hay viento. También debido a los diferentes ángulos de paso de pala de las palas de rotor 4, 4' individuales durante el procedimiento, que cuando hay viento pueden llevar a cargas no deseadas en el aerogenerador, se prefiere que la unidad de control 16 inicie el procedimiento según la invención solo cuando el dispositivo 15 para determinar la velocidad del viento mida una velocidad del viento de menos de 3 m/s, preferiblemente de menos de 2 m/s. Además, la unidad de control 16 interrumpe el procedimiento cuando la velocidad del viento en su transcurso aumenta hasta por encima de 3 m/s, preferiblemente hasta por encima de 2 m/s. Además, la unidad de control 16 interrumpe el procedimiento cuando el número de revoluciones de rotor determinado por el dispositivo 14 supera un valor máximo predeterminado. En ambos casos, las palas de rotor 4, 4' se ponen en la posición de bandera, es decir, la posición de 90°.
El procedimiento según la invención es particularmente adecuado para mover el rotor 2 a una posición angular deseada, por ejemplo para poder realizar un mantenimiento en el aerogenerador 1. Para ello se compara el ángulo de rotor momentáneo captado mediante el dispositivo 13 con la posición angular deseada y se frena el rotor 2 con ayuda del freno 12 de modo que el rotor 2 se pare en la posición deseada. Al mismo tiempo se mueven las palas de rotor 4 a una posición con poca carga, por ejemplo a la posición de bandera, para evitar una carga innecesaria del freno 12.
En la práctica se ha demostrado que también la deformación de las palas de rotor debido a su propio peso en el campo gravitatorio tiene una influencia no despreciable en los desplazamientos del centro de gravedad. En este sentido, se prefiere tener en cuenta estas deformaciones elásticas para el ajuste de los ángulos de pala. Esto puede hacerse empíricamente o mediante simulación computacional con un modelo de cálculo que tenga en cuenta la deformación gravitacional de las palas de rotor en el campo gravitatorio.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para hacer girar el rotor (2) de un aerogenerador (1) cuando no hay viento o cuando el viento es reducido e insuficiente para impulsar el rotor, con un rotor (2) que puede girar sobre un eje de rotor (20) que comprende al menos tres palas de rotor (4, 4'), cuyo centro de gravedad (42) se sitúa en cada caso fuera de los ejes de giro (40) para el ajuste del ángulo de paso de pala de las palas de rotor (4, 4') individuales, ajustándose el ángulo de paso de pala de una primera pala de rotor (4') para la generación de un desequilibrio en el rotor (2) de manera planificada de manera diferente con respecto al ángulo de paso de pala de una segunda pala de rotor (4), de tal modo que mediante el cambio de la posición del centro de gravedad (42) de la primera pala de rotor (4') se genera un par de giro gravitacional alrededor del eje de rotor (20).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el par de giro gravitacional generado sobre el eje de rotor es suficiente para superar un par de arranque existente debido a las fuerzas de fricción en el tren motriz.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que se cambia el ángulo de paso de pala al menos de la primera pala de rotor (4') en función del ángulo de rotor de tal modo que el par de giro producido por el desequilibrio actúa en un sentido predeterminado alrededor del eje de rotor (20).
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el eje de giro (40) para el ajuste del ángulo de paso de pala de la primera pala de rotor (4') para la generación de un desequilibrio difiere en al menos 5°, preferiblemente en al menos 10°, más preferiblemente al menos 20° de la horizontal.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los ángulos de paso de pala de al menos dos, preferiblemente de todas las palas de rotor (4, 4') se cambian en función del ángulo de rotor de tal modo que se aumenta el desequilibrio del rotor (2) con respecto al cambio del ángulo de ataque solo de la primera pala de rotor (4').
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para mover el rotor (2) a una posición angular predeterminada se monitoriza el ángulo de rotor y se reduce o elimina el desequilibrio en el rotor (2) antes de o al alcanzar la posición angular predeterminada y/o se detiene el rotor (2) mediante un freno (16) en la posición angular predeterminada.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que antes de y/o durante la realización del procedimiento se monitoriza la velocidad del viento por el aerogenerador (1), y se interrumpe el procedimiento con velocidades del viento por encima de 3 m/s, preferiblemente por encima de 2 m/s, más preferiblemente por encima de 1 m/s.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que antes de y/o durante la realización del procedimiento se monitoriza la velocidad de giro del rotor (2) y se interrumpe el procedimiento al superar una velocidad máxima predeterminada.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para eliminar el desequilibrio en el rotor (2) y/o con la interrupción del procedimiento se ajustan los ángulos de ataque de las palas de rotor (4, 4') de manera idéntica, preferiblemente en la posición de bandera.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para el ajuste del ángulo de paso de pala de las palas de rotor (4, 4') individuales están previstos accionamientos de regulación de pala (41) eléctricos.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las palas de rotor (4, 4') son palas de rotor precurvadas.
12. Producto de programa informático que comprende partes de programa, que, cuando se descargan en un ordenador, concretamente una unidad de control (16) de un aerogenerador (1), hacen que la unidad de control (16) realice un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores.
13. Aerogenerador (1) con un rotor (2) que puede girar sobre un eje de rotor (20), que comprende al menos tres palas de rotor (4, 4'), cuyo centro de gravedad (42) se sitúa en cada caso fuera de los ejes de giro (40) para el ajuste del ángulo de paso de pala de las palas de rotor (4, 4') individuales, y una unidad de control (16), caracterizado por que la unidad de control está configurada para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11.
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