Mecanismo de respuesta ante variaciones angulares del viento y emergencias en un aerogenerador marino

Abstract

El objetivo principal de este TFG consiste en diseñar y optimizar el sistema de guiñada de un aerogenerador offshore situado en la costa de México ante los distintos casos de carga y situaciones de emergencia. En primer lugar, se diseñará un primer modelo de todo el aerogenerador en el software Bladed Educational 4.6. Una vez diseñado este primer modelo, se simularán los casos de carga que conciernen al diseño y optimización del sistema de guiñada. Estos son extraídos de la normativa GL para aerogeneradores offshore, facilitada por el director de proyecto. A partir de los resultados obtenidos en dichas simulaciones, se procederá a realizar un primer diseño del sistema de guiñada. Se elegirá el tipo de estrategia y se dimensionarán los componentes principales, como son el conjunto corona dentada-piñón, el número de accionamientos correspondientes y el cojinete. Además, se realizará una breve exposición de los componentes eléctricos a escoger como el inversor y el cableado necesarios para el sistema. Finalmente, se procederá a optimizar el sistema con el fin de reducir las cargas estáticas, aumentar la vida útil de los componentes y optimizar la producción de potencia eléctrica. De este modo, con los nuevos valores de rigidez y coeficiente de amortiguamiento, se consiguen reducir las desviaciones estándar hasta en un 20% en los esfuerzos torsores, una reducción de 8 a 4 motores para accionar el sistema de orientación y una reducción del peso de un 40% con respecto al peso del diseño original.

The main objective of this Bachelor Thesis is to design and optimize the yaw system of an offshore wind turbine located on the coast of Mexico in the face of different load cases and emergency situations. Firstly, an initial model of the entire wind turbine will be designed in the Bladed Educational 4.6 software. Once this first model has been designed, the load cases that concern the design and optimization of the yaw system will be simulated. These are extracted from the GL regulations for offshore wind turbines, provided by the project manager. Based on the results obtained in these simulations, a first design of the yaw system will be carried out. The type of strategy will be chosen and the main components will be dimensioned, such as the ring gear-pinion assembly, the number of corresponding drives and the bearing. In addition, there will be a brief presentation of the electrical components to be chosen, such as the inverter and the wiring necessary for the system. Lastly, the system will be optimized in order to reduce static loads, increase the useful life of the components and optimize the production of electrical power. In this way, with the new values of stiffness and damping coefficient, it is possible to reduce the torsion standard deviations by up to 20%, a reduction from 8 to 4 motors to activate the orientation system and a reduction in the weight of 40% with respect to the weight of the original design.