FR2528916A1 - Systeme de mise en drapeau de pales pour turbines eoliennes - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE MISE EN DRAPEAU DE PALES POUR TURBINES EOLIENNES. CE SYSTEME COMPREND UN MECANISME DE COMMANDE DE MISE EN DRAPEAU 299, DES ELEMENTS DE CONTROLE 330, 335 RACCORDES ACTIVEMENT A CE DERNIER, AINSI QU'UN ELEMENT DE REGLAGE 340 RACCORDE ACTIVEMENT A CES ELEMENTS DE CONTROLE 330, 335 EN VUE DE FAIRE VARIER SELECTIVEMENT LA VITESSE DE FONCTIONNEMENT DU MECANISME DE COMMANDE DE MISE EN DRAPEAU ET ASSURER AINSI LA MISE EN DRAPEAU DES PALES 10, 15 DE LA TURBINE EOLIENNE A UNE VITESSE VARIABLE. L'INVENTION EST UTILISEE POUR EFFECTUER LA MISE EN DRAPEAU DES PALES D'UNE TURBINE EOLIENNE A UNE VITESSE VARIABLE EN VUE DE REDUIRE AU MINIMUM LES CONTRAINTES EXERCEES SUR CES PALES.

Description

Système de mise en drapeau de pales pour turbines éoliennes. La présente

invention concerne, d'une manière

générale, des turbines éoliennes et, plus spécifique-

ment, un système pour la mise en drapeau des pales

d'une turbine éolienne à une vitesse variable.

Dans la pratique, les grandes turbines éolien-

nes qui entraînent des générateurs synchrones dans le

but de produire de l'énergie électrique, sont habituel-

lement équipées de systèmes pour la mise en drapeau

des pales de la turbine lorsqu'on désire mettre celle-

ci à l'arrêt Une condition bien connue nécessitant cette mise en drapeau des pales est une vitesse de vent excessive Bien que le système de commande de

pas des pales d'une turbine puisse être à même d'assu-

rer une mise en drapeau des pales dans de telles condi-

tions, des systèmes de secours sont prévus pour assurer la mise en drapeau des pales en cas de défaillance du système de commande de pas des pales Pour réaliser

cette mise en drapeau, l'angle de pas des pales est ré-

glé à environ 90 , si bien que le vent soufflant sur les pales n'est plus à même d'engendrer un couple qui,

dans d'autres conditions, pourrait entraîner une rota-

tion des pales et, partant, du rotor du générateur.

Afin de réduire au minimum le temps de fonc-

tionnement en survitesse, une mise en drapeau rapide

des pales est souhaitable Toutefois, une mise en dra-

peau à une vitesse élevée constante pourrait donner lieu à des contraintes excessives des pales dues à la poussée inverse et au couple de décélération (négatif) importants

développés par les pales à mesure qu'elles se rappro-

chent des positions de mise en drapeau complète En conséquence, lorsque les pales sont mises en drapeau, dès que leur pas a atteint le point auquel le flux d'air circulant par-dessus les pales ne peut plus développer

un couple positif sur le rotor de la turbine, il pour-

rait être souhaitable de réduire la vitesse de mise en

drapeau afin de minimiser la poussée inverse et le cou-

ple de décélération développés par les pales, réduisant ainsi au minimum les contraintes exercées sur ces der- nières Toutefois, pour des raisons de sécurité, une telle réduction de la vitesse de changement de pas des pales à mesure que celles-ci se rapprochent de leurs positions de mise en drapeau ne doit pas être effectuée

au détriment d'une mise en drapeau à une vitesse maxi-

mum alors que le flux d'air au-dessus des pales déve-

loppe un couple positif à l'arbre.

En conséquence, un objet principal de la pré-

sente invention est de fournir un système de mise en drapeau des pales d'une turbine éolienne, dans lequel

la mise en drapeau des pales a lieu à une vitesse varia-

ble afin de réduire au minimum les contraintes exercées

sur les pales et qui, dans d'autres conditions, résul-

teraient d'une décélération rapide du rotor de la tur-

bine.

Un autre objet de la présente invention est de fournir un système d'une plus grande fiabilité-pour

la mise en drapeau des pales d'une turbine éolienne.

Un autre objet encore de la présente invention est de fournir un système de mise en drapeau des pales d'une turbine éolienne qui fonctionne indépendamment de

l'énergie électrique.

Ces objets de la présente invention, ainsi que d'autres sont réalisés par le système de mise en drapeau de pales de turbine éolienne de la présente invention,dans lequel la mise en drapeau des pales est contrôlée par un mécanisme de commande de mise en drapeau auquel est solidarisé un moyen destiné à contrôler la vitesse de fonctionnement du mécanisme de commande de mise en drapeau, tandis

qu'un moyen est relié à ce moyen de contrôle pour effec-

tuer le réglage de ce dernier dans des conditions de mise en drapeau dans le but de réduire la vitesse de fonctionnement du mécanisme de commande à mesure que les pales sont mises en drapeau Le réglage du moyen de contrôle dans le but de réduire la vitesse de fonc- tionnement du mécanisme de commande de mise en drapeau

en fonction d'un temps calculé à partir du déclenche-

ment de la mise en drapeau des pales, permet, à ce mé-

caufisme, de provoquer une mise en drapeau à une vites-

se initiale relativement plus élevée en vue d'une mise

en drapeau rapide au cours de la période pendant la-

quelle le flux d'air circulant au-dessus du rotor dé-

veloppe un couple aérodynamique positif sur celui-ci.

Par la suite, à mesure que la mise en drapeau se pour-

suit et que les pales se rapprochent d'un angle de pas

auquel un couple aérodynamique positif n'est plus déve-

loppé par le rotor, le moyen de réglage règle le moyen

de contrôle en vue de réduire la vitesse de fonctionne-

ment du mécanisme de commande de mise en drapeau de 2 Q telle manière que ce dernier assure la mise en drapeau des pales à une vitesse réduite, limitant ainsi les contraintes des pales dues, dans d'autres conditions, à une poussée inverse et à des couples de décélération

de pales importants.

Dans la forme de réalisation préférée, le mé-

canisme de commande de mise en drapeau est un mécanis-

me de commande hydraulique, tandis que le moyen de con-

trôle comprend des régulateurs de débits parallèles montés dans une canalisation dans laquelle un fluide hydraulique estpurgé du mécanisme de commande Le moyen de réglage est constitué d'un clapet qui permet l'écoulement à travers les deux régulateurs de débit ou qui bloque l'écoulement à travers un de ces derniers,

faisant ainsi varier la résistance à la purge du méca-

nisme de commande afin de faire varier la vitesse de fonctionnement de ce dernier Ce clapet peut être

actionné par le mécanisme de commande de mise en dra-

peau lui-même, la position du mécanisme de commande à laquelle le clapet est actionné, correspondant au stade de la mise en drapeau des pales auquel un cou- ple aérodynamique positif n'est plus développé par le

rotor de la turbine.

L'unique dessin annexé est une représenta-

tion schématique d'une forme de réalisation préférée du système de mise en drapeau de pales de turbine

éolienne de la présente invention.

On se référera à présent à ce dessin qui est un schéma de principe de systèmes de commande de mise en drapeau et de changement de pas des pales d'une

turbine éolienne Dans la forme de réalisation illus-

trée, ces systèmes sont utilisés avec une turbine éolienne comportant deux pales 10 et 15 Toutefois, il est entendu que le système de mise en drapeau de pales de turbine éolienne de la présente invention illustré ici avec le système de commande de pas peut

être aisément adapté à des turbines éoliennes compor-

tant n'importe quel nombre requis de pales.

Les pales 10 et 15 sont montées sur des pla-

tes-formes 20 et 25 comportant chacune des bras 30

qui s'étendent généralement radialement vers l'exté-

rieur Les bras 30 de la plate-forme 20 sont articulés à des mécanismes de commande 35 et 40, tandis que les

bras de la plate-forme 25 sont articulés à des méca-

nismes de commande 45 et 50.

Les mécanismes de commande 35, 40, 45 et 50

entraînent les pales 10 et 15 dans les modes de fonc-

tionnement de mise en drapeau et de réglage de pas, les mécanismes de commande 35 et 40 entraînant la pale

, tandis que les mécanismes de commande 45 et 50 en-

traînent la pale 15 Les mécanismes de commande sont

contrôlés par des soupapes 55, 60, 65 et 70 (contrô-

lant respectivement les mécanismes de commande 35, 40, et 50) Les soupapes de contrôle de mécanismes de commande 55 et 60 comprennent des tiroirs intérieurs mutuellement solidarisés 75 et 80 respectivement, tan- dis que les soupapes 65 et 70 comprennent des tiroirs

intérieurs mutuellement solidarisés 85 et 90; on com-

prendra aisément que les quatre soupapes de contrôle de mécanismes de commande peuvent être pratiquement

identiques.

La localisation des tiroirs des soupapes de contrôle détermine les extrémités des mécanismes de

commande de pales qui sont raccordées aux canalisa-

tions de fluide hydraulique sous pression et celles qui sont raccordées aux canalisations de purge Les mécanismes de commande 35 et 40 sont mis sous pression et purgés via des canalisations supérieures 95, 100 et des canalisations inférieures 105, 110 De la même manière, les mécanismes de commande 45 et 50 sont mis

sous pression et purgés via des canalisations supérieu-

res 115, 120 et des canalisations inférieures 125, 130.

Le fluide hydraulique sous pression est ache-

miné aux soupapes de contrôle 55, 60, 65 et 70 à par-

tir de réservoirs indépendants 140 et 142 Ce fluide est aspiré du réservoir 140 dans une canalisation 145

par une pompe 150 pour la mise sous pression des sou-

papes 55 et 70, et du réservoir 142 dans des canalisa-

tions 152 et 155 par la pompe 160, pour la mise sous pression des soupapes 60 et 65 On peut constater que le réservoir 140, la pompe 150 et les canalisations

qui y sont raccordées, constituent un système hydrauli-

que indépendant du réservoir 142, de la pompe 160 et

des canalisations qui y sont raccordées: Cette redon-

dance permet de procéder à un réglage de pas des deux pales en dépit d'une défaillance éventuelle d'un de

ces s'stèmes.

la localisation des tiroirs des soupapes de contrôle de mecanismes de commande de pales détermine la mise sous pression et la purge de ces mécanismnes de commande En se référanlt, par exemple, à la pale 10, at Lx mécanismes de commande 35, 40 et aux soupapes de contrôle 55, v 0, on constatera qu'un mouvement des tiroirs mutuellement solidarisés 5 et 80 vers la droite provoque

la mise sous pression de la partie inférieure du mécanisme de co Im-

mande 35 via la canalisation 145, la soupape 55 et la canalisa-

tion 105, tandis que la partie supérieure de ce mécanisme de com-

manmde est purgée via la canalisation 95, la soupape 55 et la cana-

lisation de purge de gauche 165 Cette mise sous pression et cet-

te purge du mécanisme de commande 35 ont pour effet de déplacer

le piston et la tige de ce mécanisme de commande 35 vers le haut.

D'une manière semblable, un mouvement du tiroir 80 de la soupape de contrôle 60 vers la droite provoque la mise sous pression de

la partie supérieure du mécanisme de commande 40 via les canalisa-

tions 152 et 155, la soupape de contrôle 60 et la canalisation 100, tandis que la partie inférieure de ce mécanisme de commande est purgée via la canalisation 110, la soupape 60 et la canalisation de purge de droite 170, ce qui a pour effet de déplacer le piston et la tige du mécanisme de commande de pale 40 vers le bas Ce

mouvement des mécanismes de commande 35 et 40 a pour effet de dé-

placer la plate-forme 20 et, partant, la pale 10 dans le sens des aiguilles d'une montre De même, on constatera que le mouvement

des tiroirs 3 S et SO des soupapes de contrôle 55 et 60 dans la di-

rection opposée (vers la gauche) provoque une purge et une mise sous

pression opposées des mécanismes de conmmnande de pale 35 et 40, dé-

plaçant ainsi la plate-forme 20 et la pale 10 en sens inverse des

aiguilles d'une montre Ayant ainsi décrit le fonction-

nement des soupapes de contrôle 55 et 60 pour la mise sous pression et la purge sélectives des mécanismes de commande de pale 35 et 40, on comprendra aisément que

les soupapes de contrôle 65 et 70 fonctionnent exacte-

ment de la même manière pour assurer la mise sous pres-

sion et la purge sélectives des mécanismes de commande de pale 45 et 50 dans le but de faire varier le pas de la pale 15 C'est ainsi qu'un mouvement des tiroirs et 90 des soupapes de contrôle 65 et 70 vers la

S gauche provoque la mise sous pression de la partie in-

férieure du mécanisme de commande 45 et la purge de la partie supérieure de ce dernier, en même temps que la

mise sous pression de la partie supérieure du mécanis-

me de commande 50 et la purge de la partie inférieure de ce dernier, de façon à entraîner un mouvement de la

pale 1 S dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

De la même manière, un mouvement des tiroirs 85 et 90

vers la droite à partir de leur position zéro provo-

que une mise sous pression et une purge opposées des mécanismes de commande 45 et 50 en vue d'imprimer, à la pale 1 S, un mouvement de réglage de pas dans le sens

des aiguilles d'une montre.

Des signaux mécaniques d'entrée et de réac-

tion pour les soupapes de contrôle 55 et 60 sont engen-

drés par une biellette allongée 200 articulée à la

plate-forme 20 de la pale 10 en 205 Des signaux méca-

niques d'entrée et de réaction pour les soupapes de con-

trôle 65 et 70 sont engendrés par une biellette allon-

gée 202 articulée à la plate-forme 25 de la pale 15 en

210 La biellette 200 est également articulée aux ti-

roirs 75 et 80 des soupapes de contrôle 55 et 60 en 215.

La bieliette 202 est articulée aux tiroirs 85 et 90 des soupapes de contrôle 65 et 70 en 220 Lors de la mise en service, le mouvement des tiroirs des soupapes de

contrôle desmécanismes de commande dans le but d'assu-

rer la mise sous pression et la purge sélectives de

ces mécanismes a pour effet de faire pivoter les biel-

lettes 200 et 202 autour de leur point de liaison avec

les plates-formes des pales Le réglage du pas des pa-

les résultant du réglage des soupapes de contrôle des

mécanismes de commande et de l'excitation de ces der-

niers a pour effet de faire pivoter les extrémités

extérieures des biellettes 200 et 202 autour des extré-

mités intérieures de ces dernières, déplaçant ainsi les tiroirs des soupapes de contrôle vers leur posi-

tion centrée ou zéro, si bien qu'un réglage complémen-

taire du pas des pales est empêché.

La mise en action des soupapes de contrôle 55, , 65 et 70 est contrôlée par une soupape de contrôle

principale 225 et un mécanisme de commande de change-

ment de pas principal 230 La soupape de contrôle

principale 225 est mise sous pression via une canalisa-

tion d'alimentation 235 qui communique avec la canali-

sation 145 en aval de la pompe 150, et elle est purgée à ses deux extrémités opposées par des canalisations de purge 240 et 245 reliées l'une à l'autre, la canalisation de purge 245 étant raccordée à une canalisation de purge principale 247 La soupape de contrôle 225 est munie de n'importe quel mécanisme de commande approprié tel

qu'un mécanisme de commande électromagnétique 250 rece-

vant un signal d'entrée qui lui est transmis par un ré-

gulateur de pas principal 255 Ce régulateur de pas 255 transmet, à l'entrée du mécanisme de commande 250,

un signal basé sur un pas de pale désiré que le régu-

lateur 255 détermine en se basant sur des paramètres

d'entrée tels que les conditions dans lesquelles souf-

fle le vent, les demandes d'énergie électrique, le cou-

ple développé à l'arbre de la turbine et analogues.

Un régulateur de pas approprié est décrit et revendiqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 160 170 aux noms de Harner et al, intitulé "Wind Turbine

Génerator Pitch Control System".

La soupape de contrôle principale 225 assure

une mise sous pression et une purge sélectives du méca-

nisme de commande de changement de pas principal 230

via des canalisations 260, 265 et 270, les canalisa-

tions 265 et 270 communiquant l'une avec l'autre à

l'intervention d'une première soupape de mise en dra-

peau 275 (actionnée par un mécanisme de commande 277) dont le fonctionnement sera décrit en détail ci-après.

Le mécanisme de commande de changement de pas princi-

pal 230 renferme un piston 280 qui est articulé à un accouplement du type à ciseaux 285 lui-même articulé

aux-extrémités intérieures des biellettes 200 et 202.

La soupape de contrôle principale 225 est re-

présentée dans sa position neutre ou position zéro.

L'excitation du mécanisme de commande 250 de cette soupape de contrôle par le régulateur de pas 255 a

pour effet de soulever ou d'abaisser le tiroir de cet-

te soupape en vue de mettre sous pression et de purger sélectivement le mécanisme de commande principal 230 qui, à son tour, positionne les soupapes de contrôle de mécanismes de commande de pales 55, 60, 65 et 70

en vue de mettre sélectivement sous pression les méca-

nismes de commande 35, 40, 45 et 50, réglant ainsi le

pas des pales à une valeur désirée A titre d'illus-

tration, en supposant que le signal transmis par le ré-

gulateur de pas 255 au mécanisme de commande 250 soulè-

ve le tiroir de la soupape précitée, l'extrémité de gauche du mécanisme de commande principal 230 sera mise

sous pression par le fluide hydraulique via les canali-

sations 145 et 235, la soupape 225 et la canalisation

260, tandis que le côté de droite du mécanisme de com-

mande principal 230 est purgé via la canalisation 270, la soupape de mise en drapeau 275, la canalisation 265,

la soupape 225, ainsi que les canalisations 245 et 247.

Cette mise sous pression du mécanisme de commande prin-

cipal 230 a pour effet de déplacer le piston 280 vers la droite en faisant ainsi pivoter la biellette 200 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'accouplement 205 et la biellette 202, dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'accouplement 210 Ce mouvement des biellettes 200 et 202 entraîne un déplacement des tiroirs des soupapes de contrôle 55, 60, 65 et 70 vers la droite en provoquant la mise sous pression des mécanismes de commande 35, 40, 45 et pour déplacer la pale 10 dans le sens des aiguilles d'une montre et la pale 15, dans la direction inverse, augmentant ainsi le pas des deux pales Un mouvement du tiroir de la soupape de contrôle principale vers

le bas provoque la mise sous pression du côté de droi-

te du mécanisme de commande principal 230 via les cana-

lisations 145, 235, la soupape de contrôle 225, la ca-

nalisation 265, la soupape 275 et la canalisation 270,

en même temps qu'une purge du côté de gauche du méca-

nisme de commande 230 via la canalisation 260, la sou-

pape de-contrôle 225, ainsi que les canalisations 240, 245 et 247, ce qui a pour effet de déplacer le piston 280 du mécanisme de commande principal vers la gauche, faisant

ainsi pivoter la biellette 200 dans le sens des aiguil-

les d'une montre autour de l'accouplement 205 et-la biellette 202, dans la direction inverse autour de l'accouplement 210 Ce mouvement linéaire donne lieu

à un déplacement de tous les tiroirs de soupapes de con-

trôle de mécanismes de commande de pales vers la gauche afin d'assurer la mise sous pression des mécanismes de commande de pales de manière à réduire le pas de ces dernières, la pale 10 se déplaçant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et la pale 15, dans le

sens des aiguilles d'une montre.

Le mécanisme de commande principal 230 peut comprendre un élément à réaction 290 qui transmet, au régulateur de pas 255, via la ligne 295, un signal de réaction destiné à indiquer la position du mécanisme de commande principal Comme le montre le dessin, cet 1 l

élément à réaction 290 peut être constitué d'un trans-

formateur comportant un noyau mobile 297 raccordé au

piston 280 L'homme de métier comprendra que la posi-

tion de ce noyau correspondra à un réglage de pas par-

ticulier des pales et qu'elle déterminera la sortie du transformateur. Le système de commande de changement de pas

de pales décrit ci-dessus permet non seulement de ré-

gler le pas des pales dans des conditions de fonction-

nement normales, mais il est également à même d'assurer la mise en drapeau des pales en cas de besoin, moyennant

un réglage des pales à un pas maximum dans le but d'em-

pêcher le flux d'air circulant par-dessus les pales

d'exercer une poussée aérodynamique sur-ces dernières.

En cas de fonctionnement défectueux du système de com-

mande de changement de pas, les pales peuvent être mi-

ses en drapeau par un système de secours qui règle éga-

lement les pales à un pas maximum dans le but d'empê-

cher le vent d'exercer une poussée aérodynamique sur les pales Le système de mise en drapeau de secours comprend un mécanisme de commande de mise en drapeau 299 sélectivement mis sous pression via la canalisation 300 et purgé, via la canalisation 305 Ce mécanisme de commande 299 comprend un piston 301 monté sur une tige 302 dans laquelle est définie une partie en forme de came 303 La canalisation 300 communique avec une

deuxième soupape de mise en drapeau 310 reliée au flui-

de hydraulique sous pression via la canalisation 152 et purgée via les canalisations 312, 313 et 247 La

soupape de mise en drapeau 310 est actionnée en syn-

chronisme avec la soupape de mise en drapeau 275 au

moyen d'un mécanisme de commande approprié 315 Con-

jointement avec le mécanisme de commande 277 de la sou-

pape de mise en drapeau 275, ce mécanisme de commande 315 reçoit un signal d'un régulateur approprié tel que

le régulateur de pas 255 (ou la suppression de ce si-

gnal) lorsqu'une mise en drapeau des pales est requise.

Ce signal (ou sa suppression) amène les mécanismes de commande 315 et 277 à soulever les tiroirs des soupapes de mise en drapeau, provoquant ainsi la purge du côté de droite du mécanisme de commande principal 230 via

la canalisation 270, la soupape 275, ainsi que les ca-

nalisations 240, 245 et 247, de telle sorte que la mise en drapeau ne soit pas entravée par la pression

* de fluide sur ce côté de droite De plus, en se sou-

levant, le tiroir de la deuxième soupape de mise en

drapeau 310 relie le côté de gauche du mécanisme de com-

mande de mise en drapeau 299 au fluide hydraulique sous pression via la canalisation 300, la soupape de mise en drapeau 310 et la canalisation 152 Bien que, comme le montre le dessin, le mécanisme de commande de mise en drapeau 299 soit mis sous pression par le fluide provenant de la pompe 160, on comprendra que, pour une plus grande sécurité, le mécanisme de commande 299 peut être alimenté en fluide hydraulique à partir d'une troisième source indépendante (redondante) (non représentée), cette troisième source comprenant, par exemple, un accumulateur chargé par une des pompes 150 et 160 En conséquence, on constate qu'un soulèvement des tiroirs des soupapes de mise en drapeau en réponse à un signal de mise en drapeau a pour effet de mettre

sous pression le côté de gauche du mécanisme de comman-

de de mise en drapeau 299, déplaçant ainsi le piston

de ce dernier vers la droite Ce mouvement est trans-

mis aux biellettes 200 et 202 via un deuxième accouple-

ment à ciseaux 325 déplaçant les tiroirs des soupapes de contrôle de mécanismes de commande de pales 55, 60, et 70 vers la droite, faisant ainsi pivoter la pale dans le sens des aiguilles d'une montre et la pale 15, dans la direction inverse afin d'accroître le pas

de 'ces pales jusqu'à sa limite supérieure.

Ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus, afin de li-

miter la contrainte exercée sur les pales suite à un

couplenégatif et à une poussée inverse lors du ralen-

tissement du rotor de la turbine éolienne, il est sou- haitable de prévoir une mise en drapeau des pales à une vitesse décroissante Dans le système de contrôle

de pas des pales de la présente invention, cette vi-

tesse de mise en drapeau décroissante est obtenue en purgeant le côté de droite du mécanisme de commande de

mise en drapeau 299 à une vitesse décroissante.

En se référant au dessin, le côté de droite

du mécanisme de commande de mise en drapeau 299 commu-

nique, via la canalisation 305, avec des éléments 330 et 335 qui contrôlent la vitesse de fonctionnement de ce mécanisme de commande de mise en drapeau, ainsi

qu'avec un élément 340 qui règle les éléments de con-

trôle pour faire fonctionner le mécanisme de commande à-une vitesse décroissante à mesure que les pales sont

mises en drapeau Dans la forme de réalisation préfé-

rée, les éléments de contrôle 330 et 335 comprennent des régulateurs de débit raccordés en parallèle et qui maintiennent chacun un débit de sortie relativement

constant en dépit des variations survenant dans le dé-

bit d'entrée à la suite, par exemple, d'une défaillan-

ce du système de commande de changement de pas Ces régulateurs comprennent généralement une soupape

d'étranglement qui règle la section d'écoulement effec-

tive du régulateur, ainsi qu'une soupape régulatrice de pression qui maintien une perte de charge constante

en travers de la soupape d'étranglement Comme exem-

ples spécifiques de régulateurs, on mentionnera les ré-

gulateurs de débit-de la série TPCS, TPCCSL ou PCK, vendus par la l'Parker-Hannifin Corporation", Cleveland,

Ohio.

L'élément 340 comprend une soupape de contrô-

le de vitesse de changement de pas qui bloque sélecti-

vement l'écoulement de fluide à travers le régulateur

330 et qui est disposée en série par rapport à ce der-

nier Cette soupape 340 comprend un élément 345 qui

est poussé vers le haut par un ressort de rappel 350.

Une tige 355 s'étend à partir de l'élément de soupape 345 et comporte, à son extrémité, un galet de came 360 venant s'engager sur la came 303 de la tige de piston 302 du mécanisme de commande de mise en drapeau Les

régulateurs de débit 330 et 335 (de même que la soupa-

pe 340) se déchargent dans la canalisation de purge 247. Lors de la mise en service, lorsqu'un signal

de mise en drapeau est transmis au mécanisme de com-

mande 315, le tiroir de la soupape 310 se soulève, re-

liant ainsi le côté de gauche du mécanisme de commande de mise en drapeau au fluide hydraulique sous pression via la canalisation 300, la soupape de mise en drapeau 310 et la canalisation 152 Le tiroir de la soupape de mise en drapeau bloque la communication entre le côté de droite du mécanisme de commande et la canalisation de purge 313 En conséquence, le côté de droite du mécanisme de commande 299 est purgé via la combinaison constituée des régulateurs de débit 330, 335 et de la

soupape de contrôle de vitesse de changement de pas 340.

Lorsque la mise en drapeau est déclenchée, le piston du mécanisme de commande de mise en drapeau se déplace

vers la droite et la tige de la soupape 340 est soule-

vée par le ressort de rappel, si bien que le mécanisme de commande est purgé à une vitesse maximum via les deux régulateurs, assurant ainsi un fonctionnement du

mécanisme de commande de mise en drapeau 299 à une vi- tesse maximum avec, pour résultat, une mise en drapeau à une vitesse

maximum pour des angles de pas inférieurs, par exemple, à 20, auxquels les pales développent un

couple positif A mesure que les angles de pas des pa-

les augmentent au-delà de ce réglage angulaire et que ces dernières occupent des positions dans lesquelles elles développenit un couple négatif et une poussée in- verse, le galet de came vient s'engager sur la came 303 de l'arbre de sortie 302 du mécanisme de commande de mise en drapeau qui abaisse la tige de la soupape 340, bloquant ainsi l'écoulement à travers le régulateur

330 Le blocage de l'écoulement à travers le régula-

teur 330 a pour effet d'abaisser la vitesse de purge du mécanisme de commande de mise en drapeau 299 dans le

but de réduire la vitesse de mise en drapeau.

Comme le remarquera aisément l'homme de mé-

tier, bien que le système de mise en drapeau de la pré-

sente invention ait été illustré et décrit conjointe-

ment avec des régulateurs de débit à volume constant, ces régulateurs pourraient être remplacés, par exemple,

par des résistances àou des limiteurs d'écoulement dis-

crets, sans se départir de la présente invention Ces limiteurs d'écoulementpourraient être appropriés au cas

o les variations de pression à l'entrée des régula-

teurs ne pourraient être prédites C'est ainsi que,

lorsqu'on utilise les expressions "régulateurs" ou "ré-

gulateurs de débit", on entend non seulement des régulateurs à volume constant tels que ceux décrits ici, mais également des résistances à l'écoulement qui peuvent être placées en communication sélective pour un fluide avec le mécanisme de commande en vue d'assurer une mise en drapeau à une vitesse initiale supérieure et à une vitesse ultérieure inférieure (réduite) De plus, on peut adopter différentes autres orientations relatives

des régulateurs de débit sans se départir de la présen-

te invention pour autant que ces régulateurs assurent un fonctionnement initial du mécanisme de commande de

mise en drapeau à une vitesse désirée et un fonction-

nement ultérieur à une vitesse relativement inférieu-

re Par exemple, on peut utiliser plus ou moins de

deux régulateurs de débit (notamment un seul régula-

s teur de débit sollicité pour fournir des débits varia-

bles) dans différentes orientations l'un par rapport à l'autre En variante, lorsqu'on ne s'attend pas à

ce qu'il se produise une cavitation dans les diffé-

rents mécanismes de commande, soupapes et canalisations de fluide, on peut employer diverses combinaisons de régulateurs' de débit dans la canalisation d'admission de fluide au mécanisme de commande de mise en drapeau en vue de contrôler la vitesse de fonctionnement de ce dernier. En outre, bien que la présente invention ait été illustrée sous forme d'un système hydraulique de contrôle de pas et de mise en drapeau de pales, il est entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle

peut éventuellement être mise en oeuvre dans un systè-

me électrique avec la même utilité C'est ainsi que

le mécanisme de commande de mise en drapeau 299 pour-

rait comprendre un moteur électrique, tandis que les

régulateurs 330 et 335 pourraient comprendre des régu-

lateurs de vitesse électriques et la soupape 340, un

moyen de commutation électrique approprié, sans se dé-

partir de la présente invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1 Système de mise en drapeau de pales pour une turbine éolienne comprenant au moins une pale à pas variable ( 10,15) pouvant se déplacer dans une position de mise en drapeau, ainsi qu'un mécanisme de commande de mise en drapeau ( 299) conçu pour contrôler la mise en drapeau de cette pale, caractérisé par le perfectionnement comprenant:

des éléments de contrôle ( 330,335) raccordés acti-

vement au mécanisme de commande de mise en drapeau ( 299) en vue de contrôler la vitesse de fonctionnement de ce dernier; et un élément ( 340) raccordé activement aux éléments dé contrôle ( 330,335) en vue de régler ces derniers

pour faire varier sélectivement la vitesse de fonction-

nement du mécanisme de commande de mise en drapeau ( 299) au cours de la mise en drapeau des pales afin

d'effectuer cette mise en drapeau à une vitesse décrois-

sante.

2 Système de mise en drapeau de pales sui-

vant la revendication 1, caractérisé en ce que le méca-

nisme de commande de mise en drapeau ( 299) est consti-

tué d'un mécanisme de commande hydraulique auquel est

reliée une canalisation de purge ( 305) destinée à pur-

ger le fluide hydraulique hors du mécanisme de comman-

de de mise en drapeau ( 299), les éléments de contrôle ( 330,335) étant constitués de deux régulateurs de débit communiquant avec cette canalisation de purge ( 305), tandis que l'élément de réglage ( 340) de ces éléments de contrôle est constitué d'une soupape de contrôle de vitesse de changement de pas bloquant sélectivement

l'écoulement à travers un des régulateurs de débit.

3 Système de mise en drapeau de pales sui-

vant la revendication 2, caractérisé en ce que les ré-

gulateurs de débit ( 330,335) sont raccordés l'un à l'autre en parallèle, tandis que la soupape de contrôle de vitesse de changement de pas ( 340) est raccordée en série à un ( 330) de ces régulateurs de débit ( 330, 335) .

4 Système de mise en drapeau de pales sui-

vant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que: le mécanisme de commande de mise en drapeau ( 299) comprend un organe de sortie pouvant se déplacer en réponse à l'admission d'un fluide hydraulique sous

pression dans ce mécanisme de commande de mise en dra-

peau ( 299), la soupape de contrôle de vitesse de chan-

gement de pas ( 340) étant actionnée par cet organe de sortie ( 302), lequel ouvre initialement la soupape de contrôle de vitesse de changement de pas ( 340) pour permettre l'écoulement à travers le régulateur précité ( 330), assurant ainsi un écoulement de purge maximum

du fluide hors du mécanisme de commande de mise en dra-

peau ( 299) lors du déclenchement de la mise en drapeau des pales, l'organe de sortie ( 302) fermant ensuite la soupape de contrôle de vitesse de changement de pas ( 340) pour bloquer l'écoulement à travers ce régulateur

( 330), réduisant ainsi l'écoulement de purge hors du mé-

canisme de commande de mise en drapeau ( 299) en vue d'assurer la mise en drapeau de la pale à une vitesse réduite.

5 Système de mise en drapeau de pales sui-

vant la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de sortie ( 302) comporte une partie formant came ( 303),

tandis que la soupape de contrôle de vitesse de change-

ment de pas ( 340) comprend un organe d'entrée ( 355) mu-

ni d'un galet de came ( 360) pouvant venir s'engager sur cette partie formant came ( 303) en vue d'ouvrir et

de fermer la soupape de contrôle de vitesse de change-

ment de pas ( 340).