Brevet FR3124831A1 — publié le 20230106

Procédé d’assemblage de pales de rotor d’une installation éolienne comprenant une structure portante (12) s’étendant selon un axe vertical (Z) et portant une nacelle (11) comprenant un rotor présentant un axe de rotor (X) et comportant un moyeu (10) depuis lequel s’étendent une pluralité de pales longitudinales (21, 22, 23), le procédé comprenant les étapes : - A) assembler sur le moyeu (10) une première pale (21) de manière que sa direction longitudinale (L21) forme un angle α de 60° par rapport à l’axe vertical (Z), la première pale (21) étant positionnée angulairement autour de l’axe de rotor (X) à 10H, et - B) tourner le rotor de 120° autour de l’axe de rotor (X) pour aligner la première pale (21) avec l’axe vertical (Z) à une position angulaire autour de l’axe de rotor (X) à 6H. Figure de l’abrégé : Figure 7 Procédé d’assemblage de pales de rotor d’une installation éolienne La présente divulgation relève du domaine des installations éoliennes, telle que par exemple des installations éoliennes en mer, ou « offshore ». Généralement, les éoliennes peuvent être à entrainement direct ou comprendre une boîte de vitesse. L’entrainement direct est une configuration de plus en plus utilisée, notamment pour les éoliennes en mer, dont la maintenance s’en trouve facilitée. Une éolienne comprend habituellement trois pales, séparées de 120°, assemblées à une nacelle par un moyeu. Du fait de la taille conséquente de l’éolienne et de ses pales, l’assemblage des pales au reste de l’éolienne est une pratique complexe, qui nécessite du matériel de manutention conçu spécialement pour cette opération. En outre, l’une des difficultés majeures est d’installer ces pales autour du moyeu, soit à différents angles, le moyeu restant fixe, soit en faisant tourner le moyeu entre deux installations de pales et en installant ces dernières à un angle (ou orientation) identique. Dans le cas où les pales sont installées en faisant tourner le rotor, ceci nécessite une machinerie complexe, qui doit forcer la rotation du rotor. La présente divulgation vise donc à résoudre les problèmes liés à l’assemblage des pales d’éolienne sur une éolienne, et notamment à pallier l’utilisation d’une machinerie complexe pour faire tourner le rotor. Il est ainsi connu d’assembler des pales à un rotor avant de monter cet ensemble sur une nacelle. Selon le support utilisé pour l’éolienne, ce type d’assemblage peut ne pas être réalisable, ou présenter des contraintes très importantes en terme de levage ou d’encombrement du rotor assemblé des pales le pont d’un navire. Les pales sont alors montées directement sur l’éolienne qui est en position verticale. Les documents EP2345811B1 et EP2589795A1 décrivent des exemples de procédé d’installation de pales d’éolienne dans lesquels chaque pale est montée sur le moyeu, les pales étant uniformément réparties sur le moyeu, c’est-à-dire à 120° les unes des autres. Pour ce type de montage, tout au long de l’installation, le moyeu est fixe, c’est-à-dire non tournant et dans la même position. Le document WO2010107693 décrit un autre exemple de procédé dans lequel le moyeu tourne après l’installation de chacune des pales, de sorte de chaque pale est installée alignée verticalement le long du mât. Un autre procédé de montage consiste à installer chaque pale à l’horizontale, avec rotation du rotor de 120° entre chaque installation de pale. Lors de la phase de montage proprement dite, la rotation du rotor est bloquée, de sorte que la pale est assemblée sur le rotor sans que celui-ci ne bouge. Ce procédé de montage, utilisé très largement, nécessite d’une part un dispositif de blocage de la rotation du rotor, généralement connu sous le terme anglais de « locking pin » et dimensionné pour contrer le moment généré par une pale accrochée horizontalement au moyeu, et d’autre part un dispositif moteur permettant de faire tourner le rotor de 120° entre deux installations de pale. Sur les éoliennes à boite de vitesse, ce dispositif moteur est relativement simple car il vient se connecter sur l’arbre rapide de la boite de vitesse, réduisant significativement le couple moteur à générer. En revanche, sur les éoliennes à entraînement direct, le dispositif moteur nécessaire est complexe, car il doit générer un couple moteur au moins égal au poids de la pale multiplié par la distance entre son centre de gravité et le centre du moyeu. Par exemple pour les éoliennes de 6 Mégawatt, on atteint facilement un couple nécessaire de 7.5*105 kg.m ce qui est structurellement difficile à mettre en œuvre. Par conséquent, il n’existe pas de solution simple permettant un assemblage des pales sur un rotor de turbine à entrainement direct, en particulier pour une éolienne préalablement érigée en position verticale. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Il est ainsi proposé un procédé d’assemblage de pales de rotor d’une installation éolienne comprenant une structure portante s’étendant selon un axe vertical et portant une nacelle comprenant un rotor présentant un axe de rotor et comportant un moyeu depuis lequel s’étendent une pluralité de pales longitudinales, le procédé comprenant les étapes : - A) assembler sur le moyeu une première pale de manière que sa direction longitudinale forme un angle α de 60° par rapport à l’axe vertical, la première pale étant positionnée angulairement autour de l’axe de rotor à 10H, et - B) tourner le rotor de 120° autour de l’axe de rotor pour aligner la première pale avec l’axe vertical à une position angulaire autour de l’axe de rotor à 6H. La méthodologie proposée supprime le besoin en machinerie complexe pour faire tourner le rotor entre deux installations de pale. En outre, la méthode proposée réduit les efforts générés sur le dispositif de blocage du rotor et permet de réduire son dimensionnement dans un facteur de 0.87 correspondant au cosinus de l’angle à 30° au dessus de l’horizontale Le procédé peut en outre comprendre : - faire tourner le rotor à l’étape B uniquement par action de la gravité sur la première pale. L’action de la gravité sur la pale installée fait tourner le rotor, ce qui supprime le besoin en machinerie complexe pour faire tourner le rotor. Alternativement, le procédé peut en outre comprendre : - au cours de l’étape B, soutenir la première pale à l’aide d’une grue comprenant un outil de levage fixé sur la première pale. Alternativement, le procédé peut en outre comprendre, la première pale étant positionnée angulairement autour de l’axe de rotor à 6H: - C) assembler une deuxième pale sur le moyeu et - E) assembler une troisième pale sur le moyeu, la deuxième et la troisième pale étant agencée symétriquement par rapport à l’axe vertical, chacune selon une position angulaire de 60°, la deuxième pale étant positionnée angulairement autour de l’axe de rotor à 2H et la troisième pale étant positionnée angulairement autour de l’axe de rotor à 10H. En outre, le procédé peut comprendre : - D) tourner la nacelle (11) d’un angle compris entre 160° et 210°, de préférence 180°, autour de l’axe vertical (Z) avant assemblage de la troisième pale (23) sur le moyeu (10). La rotation de la nacelle entre 2 installations de pale permet de ne pas modifier les installations environnantes nécessaires au montage des pales, tel que par exemple l’implantation du ou des grues de montage, ce qui entraine un gain de temps pour la réalisation du procédé de montage. En outre, le procédé peut comprendre : - assembler des pales à l’aide d’au moins une grue, la grue étant positionnée dans une première zone d’un premier côté d’un plan vertical comprenant l’axe vertical de la structure portante. Selon un autre aspect, il est proposé une installation éolienne comprenant une structure portante s’étendant selon un axe vertical et portant une nacelle comprenant un rotor présentant un axe de rotor et comportant un moyeu, l’installation comprenant en outre une première pale, une deuxième pale et une troisième pale assemblées sur le moyeu conformément au procédé d’assemblage décrit ci-avant. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 montre une installation éolienne dans une vue de dessus. Fig. 2 montre l’installation éolienne de la dans une vue de face. Fig. 3 montre une première étape du procédé d’installation selon la présente description. Fig. 4 montre une deuxième étape du procédé d’installation selon la présente description. Fig. 5 montre une troisième étape du procédé d’installation selon la présente description. Fig. 6 montre une étape optionnelle du procédé d’installation selon la présente description. Fig. 7 montre un exemple de dernière étape du procédé d’installation selon la présente description. Procédé d’assemblage de pales de rotor d’une installation éolienne comprenant une structure portante (12) s’étendant selon un axe vertical (Z) et portant une nacelle (11) comprenant un rotor présentant un axe de rotor (X) et comportant un moyeu (10) depuis lequel s’étendent une pluralité de pales longitudinales (21, 22, 23), le procédé comprenant les étapes : - A) assembler sur le moyeu (10) une première pale (21) de manière que sa direction longitudinale (L21) forme un angle α de 60° par rapport à l’axe vertical (Z), la première pale (21) étant positionnée angulairement autour de l’axe de rotor (X) à 10H, et - B) tourner le rotor de 120° autour de l’axe de rotor (X) pour aligner la première pale (21) avec l’axe vertical (Z) à une position angulaire autour de l’axe de rotor (X) à 6H. Procédé selon la revendication 1 comprenant : - faire tourner le rotor à l’étape B uniquement par action de la gravité sur la première pale (21). Procédé selon la revendication 2, comprenant : - au cours de l’étape B, soutenir la première pale (21) à l’aide d’une grue (40) comprenant un outil de levage (41) fixé sur la première pale (21). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, la première pale (21) étant positionnée angulairement autour de l’axe de rotor (X) à 6H, comprenant : - C) assembler une deuxième pale (22) sur le moyeu (10) et - E) assembler une troisième pale (23) sur le moyeu (10), la deuxième et la troisième pale étant agencée symétriquement par rapport à l’axe vertical (Z), chacune selon une position angulaire de 60°, la deuxième pale (22) étant positionnée angulairement autour de l’axe de rotor (X) à 2H et la troisième pale (23) étant positionnée angulairement autour de l’axe de rotor (X) à 10H. Procédé selon la revendication 4, comprenant : - D) tourner la nacelle (11) d’un angle compris entre 160° et 210°, de préférence 180°, autour de l’axe vertical (Z) avant assemblage de la troisième pale (23) sur le moyeu (10). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant : - assembler des pales (21, 22, 23) à l’aide d’au moins une grue (40), la grue (40) étant positionnée dans une première zone (31) d’un premier côté d’un plan vertical (P12) comprenant l’axe vertical (Z) de la structure portante (12). Installation éolienne comprenant une structure portante (12) s’étendant selon un axe vertical (Z) et portant une nacelle (11) comprenant un rotor présentant un axe de rotor (X) et comportant un moyeu (10), l’installation comprenant en outre une première pale (21), une deuxième pale (22) et une troisième pale (23) assemblées sur le moyeu (10) selon le procédé de l’une quelconque des revendications 1 à 6.