JP2002364516A - Variable blade device of windmill - Google Patents
Variable blade device of windmillInfo
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- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電等に用い
られる風車の可変翼装置の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a wind turbine variable wing device used for wind power generation and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の風車の可変翼装置とし
て、例えば特開平７−４２６６２号公報に開示されたも
のがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a variable blade device for a wind turbine of this type, there is one disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-42662.
【０００３】これについて説明すると、図３に示すよう
に、風車は回転数を一定に保つために流体圧シリンダ６
２により可変ピッチ翼６１のピッチ角θを変えるように
なっており、休止時には可変ピッチ翼６１を風向きに対
して平行にする。この状態は風力で回転することがな
く、フェザーリングと称される。[0003] To explain this, as shown in FIG. 3, a wind turbine is operated by a hydraulic cylinder 6 in order to keep the rotation speed constant.
2, the pitch angle θ of the variable pitch blade 61 is changed, and the variable pitch blade 61 is made parallel to the wind direction at rest. This state does not rotate with wind force and is called feathering.
【０００４】可変ピッチ翼６１のピッチ角θを流体圧シ
リンダ６２により制御する流体圧ユニットには、フェザ
ーリング用の流体圧切換弁６９、アキュームレータ６
６、サーボ弁６３、流体圧ポンプ６４、タンク６５等が
組込まれている。通常、風車翼６１はピッチ角θ１＝３
０°で運転される。風力が強くなると回転数が増すが、
コントローラ７８がこの回転数の信号を感知してサーボ
弁６３を流体圧シリンダ６２内の右室７１に作動流体を
流入させ、左室７２から流出させるように切換えること
によりロッド７３を図における左方に移動する。する
と、ロッド７３に連結されている風車翼６１のピッチ角
θが小さくなって回転数が低下し、回転数が一定に保た
れる。符号７７は風車翼６１のピッチ角θを感知する変
位センサーである。また、風力が弱くなって風車翼６１
の回転数が低くなると、サーボ弁６３がコントローラ７
８により上述の逆方向に切換わってロッド７３が図にお
ける右方に移動し、風車翼６１のピッチ角θが大きくな
ることにより回転数が増す。運転中は弁６９が閉じられ
ており、アキュームレータ６６に高圧流体が蓄圧され
る。風車の休止時や流体圧ポンプ６４の故障時等には流
体圧ポンプ６４の吐出圧力が低下するが、この低下によ
り弁６９が開弁してアキュームレータ６６内の流体圧が
流体圧シリンダ６２内の右室７１に送られ、ロッド７３
が図における左方へ移動することにより、風車翼６１が
風向きと平行になってフェザーリング状態となる。A fluid pressure unit for controlling the pitch angle θ of the variable pitch blades 61 by a fluid pressure cylinder 62 includes a feathering fluid pressure switching valve 69 and an accumulator 6.
6, a servo valve 63, a fluid pressure pump 64, a tank 65 and the like are incorporated. Normally, the wind turbine blade 61 has a pitch angle θ1 = 3
Operated at 0 °. The rotation speed increases when the wind power increases,
The controller 78 detects the signal of the rotation speed and switches the servo valve 63 so that the working fluid flows into the right chamber 71 in the fluid pressure cylinder 62 and flows out from the left chamber 72, thereby moving the rod 73 to the left in the drawing. Go to Then, the pitch angle θ of the wind turbine blade 61 connected to the rod 73 decreases, the rotation speed decreases, and the rotation speed is kept constant. Reference numeral 77 denotes a displacement sensor that senses the pitch angle θ of the wind turbine blade 61. In addition, the wind force weakens and the windmill blade 61
When the rotation speed of the controller 7 becomes low, the servo valve 63
8, the rod 73 is switched to the above-described reverse direction, and the rod 73 moves rightward in the figure, and the pitch angle θ of the wind turbine blade 61 increases, whereby the rotation speed increases. During operation, the valve 69 is closed, and the high-pressure fluid is stored in the accumulator 66. The discharge pressure of the fluid pressure pump 64 decreases when the wind turbine is stopped or the fluid pressure pump 64 is out of order, but this decrease causes the valve 69 to open and the fluid pressure in the accumulator 66 to decrease in the fluid pressure cylinder 62. It is sent to the right chamber 71 and the rod 73
Moves to the left in the drawing, the wind turbine blades 61 become parallel to the wind direction and enter a feathering state.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の風車の可変翼装置にあっては、翼６１をフェ
ザーリング状態に駆動する流体圧回路が、翼６１のピッ
チ角θを制御する流体圧回路と、流体圧シリンダ６２内
の右室７１およびこれに接続する通路を共用しているた
め、これらの流体圧回路を構成する流体圧配管等が破損
して流体洩れ等が生じると、翼をフェザーリング状態に
駆動できず、ロータが過回転する可能性があった。However, in such a conventional variable wing device of a wind turbine, the fluid pressure circuit for driving the wings 61 in a feathering state is a fluid circuit for controlling the pitch angle θ of the wings 61. Since the pressure circuit and the right chamber 71 in the fluid pressure cylinder 62 and the passage connected thereto are shared, if the fluid pressure piping or the like constituting these fluid pressure circuits is damaged and fluid leakage or the like occurs, the blades Could not be driven to the feathering state, and the rotor could over rotate.
【０００６】また、フェザーリング時に流体圧シリンダ
６２はθ２＝６０°以上に大きくストロークし、これに
伴ってアキュームレータ６６も大容量のものを必要とし
ている。During feathering, the hydraulic cylinder 62 has a large stroke of θ2 = 60 ° or more, and accordingly, the accumulator 66 needs to have a large capacity.
【０００７】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、二次故障を防止する風車の可変翼装置を提供
することを目的とする。[0007] The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a variable wing device for a wind turbine that prevents secondary failure.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】第１の発明は、風力によ
ってロータを回転させる翼と、この翼のピッチ角を変化
させる流体圧アクチュエータとを備える風車の可変翼装
置に適用する。The first aspect of the present invention is applied to a variable wing device of a wind turbine including a blade for rotating a rotor by wind power, and a hydraulic actuator for changing a pitch angle of the blade.
【０００９】そして、流体圧アクチュエータに翼のピッ
チ角を大きくする作動時に拡張する第一圧力室と翼のピ
ッチ角を小さくする作動時に拡張する第二圧力室および
第三圧力室とを設け、第一圧力室および第二圧力室に対
する作動流体の給排を切換えて翼のピッチ角を制御する
ピッチ角制御回路と、第三圧力室にアキュームレータに
蓄えられた加圧作動流体を供給して翼をフェザーリング
状態に駆動するフェザーリング回路とを備えたことを特
徴とするものとした。The fluid pressure actuator is provided with a first pressure chamber that expands when the blade pitch angle is increased and a second pressure chamber and a third pressure chamber that expands when the blade pitch angle is reduced. A pitch angle control circuit for controlling the pitch angle of the blade by switching the supply and discharge of the working fluid to and from the first pressure chamber and the second pressure chamber, and supplying the pressurized working fluid stored in the accumulator to the third pressure chamber to cause the blade to And a feathering circuit for driving to a feathering state.
【００１０】第２の発明は、第１の発明において、ピッ
チ角制御回路に第一圧力室および第二圧力室に対する作
動流体の給排を切換えるサーボ弁を設け、このサーボ弁
に第一圧力室および第二圧力室を連通する中立ポジショ
ンを設け、流体圧アクチュエータの作動に伴って第一圧
力室および第二圧力室から出入りする作動流体量が等し
くなるように設定したことを特徴とするものとした。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the pitch angle control circuit is provided with a servo valve for switching the supply and discharge of the working fluid to and from the first pressure chamber and the second pressure chamber. And a neutral position communicating the second pressure chamber, wherein the working fluid flowing in and out of the first pressure chamber and the second pressure chamber is set to be equal with the operation of the fluid pressure actuator. did.
【００１１】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、流体圧アクチュエータの作動に伴って第一圧力室
および第二圧力室から出入りする作動流体量が等しくな
るように設定し、ピッチ角制御回路に第一圧力室および
第二圧力室に接続される各吐出ポートを持つ双方向吐出
型の流体圧ポンプを設け、この流体圧ポンプを正逆両方
向に駆動する電動機を備えたことを特徴とするものとし
た。According to a third aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, the hydraulic fluid is set so that the amounts of the working fluid flowing in and out of the first pressure chamber and the second pressure chamber with the operation of the fluid pressure actuator are equal. The angle control circuit is provided with a bidirectional discharge type hydraulic pump having respective discharge ports connected to the first pressure chamber and the second pressure chamber, and an electric motor for driving the hydraulic pump in both forward and reverse directions. The feature was adopted.
【００１２】第４の発明は、第３の発明において、アキ
ュームレータに作動流体を供給する蓄圧用ポンプと、ア
キュームレータの圧力を検出する圧力検出手段と、圧力
検出手段の検出値に応じてアキュームレータの圧力が所
定値に保たれるように蓄圧用ポンプを作動させる制御手
段とを備えたことを特徴とするものとした。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, a pressure accumulating pump for supplying a working fluid to the accumulator, pressure detecting means for detecting the pressure of the accumulator, and pressure of the accumulator according to a detection value of the pressure detecting means. And control means for operating the pressure accumulating pump so that the pressure is maintained at a predetermined value.
【００１３】[0013]
【発明の作用および効果】第１の発明によると、翼をフ
ェザーリング状態に駆動するフェザーリング回路が、通
常のピッチ角制御時に用いられるピッチ角制御回路とは
独立して設けられているため、ピッチ角制御回路を構成
する流体圧配管等が破損して流体洩れ等が生じても、翼
をフェザーリング状態に駆動して保持することが可能と
なる。この結果、翼のピッチ角の制御が不能となって
も、ロータが過回転することが防止され、二次故障を起
こすことを回避できる。According to the first aspect of the present invention, since the feathering circuit for driving the wings to the feathering state is provided independently of the pitch angle control circuit used for normal pitch angle control, Even if a fluid pressure pipe or the like constituting the pitch angle control circuit is damaged and fluid leakage or the like occurs, the blade can be driven and held in a feathering state. As a result, even if the control of the pitch angle of the blade becomes impossible, the rotor is prevented from over-rotating, and the secondary failure can be avoided.
【００１４】流体圧アクチュエータは翼をフェザーリン
グ状態に駆動する作動流体が導かれる専用の第三圧力室
を備える構造としたため、翼をフェザーリング状態へと
駆動するのに必要な作動流体量を少なくして、アキュー
ムレータの容量を小さくすることが可能となり、製品の
コストダウンがはかれる。Since the fluid pressure actuator is provided with a dedicated third pressure chamber into which the working fluid for driving the wings into the feathering state is introduced, the amount of working fluid required to drive the wings into the feathering state is reduced. As a result, the capacity of the accumulator can be reduced, and the cost of the product can be reduced.
【００１５】第２の発明によると、サーボ弁のポジショ
ンを切換えることによって流体圧アクチュエータの作動
方向が切換わり、翼のピッチ角制御が行われる。According to the second aspect, by switching the position of the servo valve, the operation direction of the fluid pressure actuator is switched, and the pitch angle of the blade is controlled.
【００１６】第三圧力室にアキュームレータに蓄えられ
た加圧作動流体を供給して翼をフェザーリング状態に駆
動するとき、サーボ弁が中立ポジションに切換えられ、
第一圧力室と第二圧力室の間で作動流体の移動が可能と
なる。このとき、第一圧力室と第二圧力室のそれぞれか
ら出入りする作動流体量が等しいため、中立ポジション
にて作動流体が第一圧力室と第二圧力室の間を移動する
ことで、タンクとの間で作動流体が出入りすることなく
流体圧アクチュエータが作動する。この結果、中立ポジ
ションにて第一圧力室と第二圧力室をそれぞれタンク側
に接続する配管等が不要になり、構造の簡素化がはかれ
る。When the pressurized working fluid stored in the accumulator is supplied to the third pressure chamber to drive the blade to the feathering state, the servo valve is switched to the neutral position,
The working fluid can be moved between the first pressure chamber and the second pressure chamber. At this time, since the amount of the working fluid flowing in and out of each of the first pressure chamber and the second pressure chamber is equal, the working fluid moves between the first pressure chamber and the second pressure chamber at the neutral position, and the The fluid pressure actuator operates without the working fluid flowing in and out of the actuator. As a result, piping and the like for connecting the first pressure chamber and the second pressure chamber to the tank side at the neutral position are not required, and the structure is simplified.
【００１７】第３の発明によると、流体圧ポンプの吐出
方向を切換えることによって流体圧アクチュエータの作
動方向が切換わり、翼のピッチ角制御が行われる。According to the third aspect, by switching the discharge direction of the hydraulic pump, the operating direction of the hydraulic actuator is switched, and the pitch angle of the blade is controlled.
【００１８】第一圧力室と第二圧力室のそれぞれから出
入りする作動流体量が等しいため、作動流体が第一圧力
室と第二圧力室を結ぶピッチ角制御回路を閉回路として
構成することが可能となり、リザーバタンク等が不要に
なる。Since the amount of working fluid flowing into and out of each of the first pressure chamber and the second pressure chamber is equal, the pitch angle control circuit connecting the working fluid to the first pressure chamber and the second pressure chamber may be configured as a closed circuit. It becomes possible, and a reservoir tank and the like become unnecessary.
【００１９】第４の発明によると、翼のピッチ角制御が
行われる通常の作動時に、蓄圧用ポンプが作動せず、エ
ネルギロスを小さく抑えられる。According to the fourth aspect, during normal operation in which the pitch angle control of the blades is performed, the pressure accumulating pump does not operate, and the energy loss can be reduced.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２１】図１において、１は風車の翼である。風車
は、複数の翼１が図示しないロータに連結され、風力に
よってロータが回転する。風力発電機はロータの回転力
よって発電機を駆動するようになっている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a wind turbine blade. In the windmill, a plurality of blades 1 are connected to a rotor (not shown), and the rotor is rotated by wind power. The wind power generator drives the power generator by the rotational force of the rotor.
【００２２】翼１はロータに軸２２を介して回動可能に
支持され、翼１のピッチ角を変化させられるようになっ
ている。ロータは翼１が図に破線で示す向き、つまり風
向きと略平行になるフェザーリング状態で風力によって
回転せず、この位置から図において反時計まわり方向に
回動してピッチ角が増えるのに伴って風力によって回転
する。The blade 1 is rotatably supported by a rotor via a shaft 22 so that the pitch angle of the blade 1 can be changed. The rotor does not rotate due to wind force in a feathering state in which the blade 1 is in the direction indicated by the broken line in the drawing, that is, substantially parallel to the wind direction, and rotates from this position in a counterclockwise direction in the drawing to increase the pitch angle. Rotate by wind.
【００２３】翼１にはリンク機構２を介して油圧アクチ
ュエータ（流体圧アクチュエータ）３が連結され、油圧
アクチュエータ３の伸縮作動によって翼１のピッチ角が
変化する。この油圧アクチュエータ３はシリンダ３１か
らピストンロッド３２が伸縮可能に突出し、このピスト
ンロッド３２が軸３８を介してリンク機構２に連結され
る。A hydraulic actuator (fluid pressure actuator) 3 is connected to the wing 1 via a link mechanism 2, and the pitch angle of the wing 1 changes by the expansion and contraction operation of the hydraulic actuator 3. In this hydraulic actuator 3, a piston rod 32 projects from a cylinder 31 so as to extend and contract, and this piston rod 32 is connected to the link mechanism 2 via a shaft 38.
【００２４】油圧アクチュエータ３は第一圧力室３４と
第二圧力室３５および第三圧力室３６とを備える。第一
圧力室３４は翼１のピッチ角を大きくする油圧アクチュ
エータ３の収縮作動時に拡張する一方、第二圧力室３５
および第三圧力室３６は翼１のピッチ角を小さくする油
圧アクチュエータ３の伸張作動時に拡張する。The hydraulic actuator 3 has a first pressure chamber 34, a second pressure chamber 35, and a third pressure chamber 36. The first pressure chamber 34 expands when the hydraulic actuator 3 for increasing the pitch angle of the blade 1 is contracted, while the second pressure chamber 35
The third pressure chamber 36 expands when the hydraulic actuator 3 for reducing the pitch angle of the blade 1 is extended.
【００２５】油圧アクチュエータ３は中空構造のシリン
ダ３１の内部にピストン３７が摺動可能に介装され、シ
リンダ３１の内部がこのピストン３７によって第一圧力
室３４と第三圧力室３６に仕切られる。The hydraulic actuator 3 is provided with a piston 37 slidably disposed inside a hollow cylinder 31, and the interior of the cylinder 31 is partitioned by the piston 37 into a first pressure chamber 34 and a third pressure chamber 36.
【００２６】ピストン３７およびピストンロッド３２は
筒状中空部であるインナーシリンダ部３９を有してい
る。シリンダ３１には、このインナーシリンダ部３９の
内側に摺動可能に挿入されるインナーロッド３３が形成
されている。インナーシリンダ部３９とインナーロッド
３３の間に第二圧力室３５が形成される。The piston 37 and the piston rod 32 have an inner cylinder portion 39 which is a hollow cylindrical portion. The cylinder 31 has an inner rod 33 slidably inserted inside the inner cylinder portion 39. The second pressure chamber 35 is formed between the inner cylinder 39 and the inner rod 33.
【００２７】第一圧力室３４に対するピストン３７の受
圧面積Ｓ1と、第二圧力室３５に対するピストンロッド
３２の受圧面積Ｓ2は等しく設定される。これを実現す
るため、シリンダ３１の内径をｄ1とし、ピストンロッ
ド３２の外径をｄ2とし、インナーシリンダ部３９の内
径をｄ3とすると、次式が満たされるように各寸法ｄ1，
ｄ2，ｄ3が設定される。 （π／４）×（ｄ1 2−ｄ2 2）＝（π／４）×ｄ3 2 …………（１） 図１において、６は電動機１１によって駆動される油圧
ポンプ、１０はリザーバタンク、４は油圧アクチュエー
タ３に対する作動油の給排を切換えるサーボ弁、１４，
１５は第一圧力室３４と第二圧力室３５に接続する第
一、第二通路である。このサーボ弁４および第一、第二
通路１４，１５、油圧ポンプ６、リザーバタンク１０等
によって翼１のピッチ角を変化させるピッチ角制御回路
１９が構成される。The pressure receiving area S 1 of the piston 37 with respect to the first pressure chamber 34 and the pressure receiving area S 2 of the piston rod 32 with respect to the second pressure chamber 35 are set to be equal. To realize this, assuming that the inner diameter of the cylinder 31 is d 1 , the outer diameter of the piston rod 32 is d 2 , and the inner diameter of the inner cylinder portion 39 is d 3 , each dimension d 1 ,
d 2 and d 3 are set. (Π / 4) × (d 1 2 −d 2 2 ) = (π / 4) × d 3 2 (1) In FIG. 1, 6 is a hydraulic pump driven by the electric motor 11, and 10 is a reservoir The tank 4 is a servo valve for switching the supply and discharge of hydraulic oil to and from the hydraulic actuator 3.
Reference numeral 15 denotes first and second passages connected to the first pressure chamber 34 and the second pressure chamber 35. The servo valve 4, the first and second passages 14 and 15, the hydraulic pump 6, the reservoir tank 10 and the like constitute a pitch angle control circuit 19 for changing the pitch angle of the blade 1.
【００２８】サーボ弁４は油圧アクチュエータ３を翼１
のピッチ角を大きくするように収縮作動させるポジショ
ンａと、翼１のピッチ角を小さくするように伸張作動さ
せるポジションｂと、油圧アクチュエータ３の伸縮をフ
リー状態にする中立ポジションｃとを有する。The servo valve 4 connects the hydraulic actuator 3 to the wing 1
Has a position a for performing a contraction operation so as to increase the pitch angle of the blade 1, a position b for performing an extension operation so as to reduce the pitch angle of the blade 1, and a neutral position c for allowing the hydraulic actuator 3 to expand and contract freely.
【００２９】サーボ弁４がポジションａに切換えられる
と、油圧ポンプ６から吐出する作動油が第一通路１４を
通って第一圧力室３４に供給される一方、第二圧力室３
５から流出する作動油が第二通路１５を通ってリザーバ
タンク１０に戻される。これにより、油圧アクチュエー
タ３は収縮作動し、翼１のピッチ角を大きくする。When the servo valve 4 is switched to the position a, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 6 is supplied to the first pressure chamber 34 through the first passage 14, while the second pressure chamber 3
The hydraulic oil flowing out of the tank 5 is returned to the reservoir tank 10 through the second passage 15. As a result, the hydraulic actuator 3 contracts to increase the pitch angle of the blade 1.
【００３０】サーボ弁４がポジションｂに切換えられる
と、油圧ポンプ６から吐出する作動油が第二通路１５を
通って第二圧力室３５に供給される一方、第一圧力室３
４から流出する作動油が通路１４を通ってリザーバタン
ク１０に戻される。これにより、油圧アクチュエータ３
は伸張作動し、翼１のピッチ角を小さくする。When the servo valve 4 is switched to the position "b", the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 6 is supplied to the second pressure chamber 35 through the second passage 15, while the first pressure chamber 3
The hydraulic oil flowing out of the tank 4 is returned to the reservoir tank 10 through the passage 14. Thereby, the hydraulic actuator 3
Operates to extend the pitch angle of the wing 1.
【００３１】サーボ弁４が非通電状態となって中立ポジ
ションｃに切換えられると、第一、第二通路１４，１５
が連通され、第一圧力室３４と第二圧力室３５の間で作
動油の移動が可能となる。When the servo valve 4 is de-energized and switched to the neutral position c, the first and second passages 14 and 15
Are communicated, and the movement of the hydraulic oil between the first pressure chamber 34 and the second pressure chamber 35 becomes possible.
【００３２】第一圧力室３４に対するピストン３７の受
圧面積Ｓ1と、第二圧力室３５に対するピストンロッド
３２の受圧面積Ｓ2は等しく設定されているため、第一
圧力室３４と第二圧力室３５のそれぞれから出入りする
作動油量が等しい。このため、中立ポジションｃにて作
動油が第一圧力室３４と第二圧力室３５の間を第一、第
二通路１４，１５を通って移動することで、リザーバタ
ンク１０との間で作動油の出入りがなく、油圧アクチュ
エータ３はフリー状態となる。Since the pressure receiving area S 1 of the piston 37 with respect to the first pressure chamber 34 and the pressure receiving area S 2 of the piston rod 32 with respect to the second pressure chamber 35 are set to be equal, the first pressure chamber 34 and the second pressure chamber The amount of hydraulic oil flowing in and out of each of the 35 is equal. Therefore, the hydraulic oil moves between the first pressure chamber 34 and the second pressure chamber 35 through the first and second passages 14 and 15 at the neutral position c to operate between the reservoir tank 10 and the first pressure chamber 34. There is no oil flow, and the hydraulic actuator 3 is in a free state.
【００３３】なお、中立ポジションｃにて第一圧力室３
４と第二圧力室３５をそれぞれリザーバタンク１０に連
通させる構成としてもよい。In the neutral position c, the first pressure chamber 3
4 and the second pressure chamber 35 may be configured to communicate with the reservoir tank 10, respectively.
【００３４】図１において、８はアキュームレータ、１
６はアキュームレータ８と第三圧力室３６を結ぶ第三通
路、５は第三圧力室３６に対する作動油の給排を切換え
る電磁切換弁である。このアキュームレータ８と第三圧
力室３６を結ぶ第三通路１６に電磁切換弁５が介装さ
れ、これらによって翼１をフェザーリング状態に駆動す
るフェザーリング回路２０が構成される。In FIG. 1, 8 is an accumulator, 1
Reference numeral 6 denotes a third passage connecting the accumulator 8 and the third pressure chamber 36, and reference numeral 5 denotes an electromagnetic switching valve for switching supply and discharge of hydraulic oil to and from the third pressure chamber 36. The electromagnetic switching valve 5 is interposed in the third passage 16 connecting the accumulator 8 and the third pressure chamber 36, and these constitute a feathering circuit 20 for driving the blade 1 to a feathering state.
【００３５】電磁切換弁５が通電されてポジションａに
切換えられると、アキュームレータ８には油圧ポンプ６
から吐出する作動油がチェック弁９を介して蓄えられ
る。油圧ポンプ６から吐出する余剰作動油はリリーフ弁
７からリザーバタンク１０へ戻される。アキュームレー
タ８はこれに封入されたガスの圧力により作動油が加圧
されるものであるが、これに限らず他の蓄圧構造を持つ
ものとしてもよい。When the electromagnetic switching valve 5 is energized and switched to the position a, the accumulator 8 has a hydraulic pump 6
Hydraulic oil discharged from is stored through the check valve 9. Excess hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 6 is returned from the relief valve 7 to the reservoir tank 10. The accumulator 8 pressurizes the hydraulic oil by the pressure of the gas sealed in the accumulator 8, but the accumulator 8 is not limited to this, and may have another pressure accumulation structure.
【００３６】同じく電磁切換弁５のポジションａにて、
リザーバタンク１０の作動油が第三通路１６を通って第
三圧力室３６に給排されるともに、アキュームレータ８
または油圧ポンプ６から第三圧力室３６への作動油の供
給が止められる。これにより、油圧アクチュエータ３の
伸縮作動が可能となる。Similarly, at the position a of the electromagnetic switching valve 5,
Hydraulic oil in the reservoir tank 10 is supplied to and discharged from the third pressure chamber 36 through the third passage 16, and the accumulator 8
Alternatively, the supply of the hydraulic oil from the hydraulic pump 6 to the third pressure chamber 36 is stopped. Thereby, the expansion and contraction operation of the hydraulic actuator 3 becomes possible.
【００３７】サーボ弁４が非通電状態となってポジショ
ンｃに切換えられるとともに、電磁切換弁５が非通電状
態となってポジションｂに切換えられると、アキューム
レータ８に蓄圧された作動油が第三通路１６を通って第
三圧力室３６に供給される。これにより、油圧アクチュ
エータ３は作動油が第一圧力室３４と第二圧力室３５の
間を第一、第二通路１４，１５を通って移動することで
伸張作動し、翼１をそのピッチ角が零となるフェザーリ
ング状態に駆動する。When the servo valve 4 is de-energized and switched to the position c, and when the electromagnetic switching valve 5 is de-energized and switched to the position b, the hydraulic oil accumulated in the accumulator 8 passes the third passage. The pressure is supplied to the third pressure chamber 36 through 16. As a result, the hydraulic actuator 3 is extended by the hydraulic oil moving between the first pressure chamber 34 and the second pressure chamber 35 through the first and second passages 14 and 15, thereby causing the blade 1 to move at the pitch angle. Is driven to a feathering state in which is zero.
【００３８】図１において、１２は油圧アクチュエータ
３の作動位置を検出するストロークセンサ、１３はコン
トロールユニットである。通常のピッチ角制御時、コン
トロールユニット１３は図示しない制御系から送られる
目標ピッチ角の指令信号とストロークセンサ１２からの
検出信号を入力し、油圧アクチュエータ３の作動位置か
ら算出されるピッチ角が目標ピッチ角に近づくようにサ
ーボ弁４を介して油圧アクチュエータ３に対する作動油
の給排を制御する。このとき、コントロールユニット１
３は電磁切換弁５をポジションａに切換えて、油圧アク
チュエータ３の伸縮作動を可能とする。In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a stroke sensor for detecting the operating position of the hydraulic actuator 3, and reference numeral 13 denotes a control unit. During normal pitch angle control, the control unit 13 inputs a target pitch angle command signal sent from a control system (not shown) and a detection signal from the stroke sensor 12, and the pitch angle calculated from the operating position of the hydraulic actuator 3 is set to the target value. The supply / discharge of hydraulic oil to / from the hydraulic actuator 3 is controlled via the servo valve 4 so as to approach the pitch angle. At this time, control unit 1
Reference numeral 3 switches the electromagnetic switching valve 5 to the position "a" to enable the hydraulic actuator 3 to expand and contract.
【００３９】強風時または停電時等の非常時に、コント
ロールユニット１３はサーボ弁４および電磁切換弁５の
通電を停止する。これにより、サーボ弁４は中立ポジシ
ョンｃに切換えられ、油圧アクチュエータ３の伸縮をフ
リー状態にするとともに、電磁切換弁５はポジションｂ
に切換えられ、アキュームレータ８に蓄圧された作動油
が第三通路１６を通って第三圧力室３６に供給され、油
圧アクチュエータ３が伸張作動し、翼１をフェザーリン
グ状態へと駆動して保持する。In an emergency such as a strong wind or a power failure, the control unit 13 stops energizing the servo valve 4 and the electromagnetic switching valve 5. As a result, the servo valve 4 is switched to the neutral position c, the expansion and contraction of the hydraulic actuator 3 is set to the free state, and the electromagnetic switching valve 5 is set to the position b.
The hydraulic oil stored in the accumulator 8 is supplied to the third pressure chamber 36 through the third passage 16, the hydraulic actuator 3 is extended, and the blade 1 is driven and held in the feathering state. .
【００４０】以上のように、アキュームレータ８に蓄圧
された作動油を第三圧力室３６に導いて翼１をフェザー
リング状態にするフェザーリング回路２０が、通常のピ
ッチ角制御時に用いられるピッチ角制御回路１９とは独
立して設けられているため、ピッチ角制御回路１９を構
成する油圧配管が破損して油洩れ等が生じても、翼１を
フェザーリング状態に駆動して保持することが可能とな
る。この結果、翼１のピッチ角の制御が不能となって
も、ロータが過回転することが防止され、風力発電機を
構成する各機器が二次故障を起こすことを回避できる。As described above, the feathering circuit 20 that guides the hydraulic oil accumulated in the accumulator 8 to the third pressure chamber 36 and brings the blade 1 into a feathering state is provided by the pitch angle control used during the normal pitch angle control. Since it is provided independently of the circuit 19, even if the hydraulic piping constituting the pitch angle control circuit 19 is broken and oil leakage occurs, the blade 1 can be driven and held in the feathering state. Becomes As a result, even if control of the pitch angle of the wing 1 becomes impossible, the rotor is prevented from over-rotating, and each device constituting the wind power generator can be prevented from causing a secondary failure.
【００４１】油圧アクチュエータ３は翼１をフェザーリ
ング状態に駆動する作動油が導かれる専用の第三圧力室
３６を備える構造としたため、翼１をフェザーリング状
態へと駆動するのに必要な作動油量を少なくして、アキ
ュームレータの容量を小さくすることが可能となり、製
品のコストダウンがはかれる。The hydraulic actuator 3 has a structure provided with a dedicated third pressure chamber 36 into which hydraulic oil for driving the wing 1 into the feathering state is introduced. Therefore, the hydraulic oil necessary to drive the wing 1 into the feathering state is provided. By reducing the amount, the capacity of the accumulator can be reduced, and the cost of the product can be reduced.
【００４２】次に図２に示す他の実施の形態を説明す
る。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を
付す。Next, another embodiment shown in FIG. 2 will be described. The same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
【００４３】双方向吐出型の油圧ポンプ４１の各吐出ポ
ートと油圧アクチュエータ３の第一圧力室３４および第
二圧力室３５を結ぶ第一、第二通路５４，５５が設けら
れ、これらとアキュームレータ４２との間でピッチ角制
御回路５０が閉回路として構成される。このピッチ角制
御回路５０は、正逆転型の電動機４５で駆動される油圧
ポンプ４１の回転方向（吐出方向）を切換えることによ
って、油圧アクチュエータ３の伸縮作動方向が切換わる
ようになっている。First and second passages 54 and 55 are provided for connecting each discharge port of the bidirectional discharge type hydraulic pump 41 to the first pressure chamber 34 and the second pressure chamber 35 of the hydraulic actuator 3, and these are connected to the accumulator 42. And the pitch angle control circuit 50 is configured as a closed circuit. The pitch angle control circuit 50 switches the direction of expansion and contraction of the hydraulic actuator 3 by switching the rotation direction (discharge direction) of the hydraulic pump 41 driven by the forward / reverse motor 45.
【００４４】油圧アクチュエータ３を伸張させる場合、
油圧ポンプ４１が正回転され、第一圧力室３４の作動油
が第一通路５４を通って油圧ポンプ４１に吸い込まれ、
油圧ポンプ４１から吐出する作動油が第二通路５５を通
って第二圧力室３５へと送られる。When extending the hydraulic actuator 3,
The hydraulic pump 41 is rotated forward, and the hydraulic oil in the first pressure chamber 34 is sucked into the hydraulic pump 41 through the first passage 54,
Hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 41 is sent to the second pressure chamber 35 through the second passage 55.
【００４５】油圧アクチュエータ３を収縮させる場合、
油圧ポンプ４１が逆回転され、第二圧力室３５の作動油
が第二通路５５を通って油圧ポンプ４１に吸い込まれ、
油圧ポンプ４１から吐出する作動油が第一通路５４を通
って第一圧力室３４へと送られる。When the hydraulic actuator 3 is contracted,
The hydraulic pump 41 is rotated in the reverse direction, and the hydraulic oil in the second pressure chamber 35 is sucked into the hydraulic pump 41 through the second passage 55,
Hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 41 is sent to the first pressure chamber 34 through the first passage 54.
【００４６】本実施の形態でも、第一圧力室３４に対す
るピストン３７の受圧面積Ｓ1と、第二圧力室３５に対
するピストンロッド３２の受圧面積Ｓ2は等しく設定さ
れているため、第一圧力室３４と第二圧力室３５のそれ
ぞれから出入りする作動油量が等しい。このため、作動
油が第一圧力室３４と第二圧力室３５を結ぶピッチ角制
御回路５０を閉回路として構成することが可能となり、
リザーバタンク等が不要になる。Also in this embodiment, the pressure receiving area S 1 of the piston 37 with respect to the first pressure chamber 34 and the pressure receiving area S 2 of the piston rod 32 with respect to the second pressure chamber 35 are set to be equal. The amount of hydraulic oil flowing into and out of each of the second pressure chamber 35 and the second pressure chamber 35 is equal. For this reason, it becomes possible to configure the pitch angle control circuit 50 in which the hydraulic oil connects the first pressure chamber 34 and the second pressure chamber 35 as a closed circuit,
The need for a reservoir tank or the like is eliminated.
【００４７】アキュームレータ４２は第一、第二チェッ
ク弁４３，４４を介して第一、第二通路５４，５５に選
択的に接続される。第一、第二チェック弁４３，４４は
互いに連動して開閉作動するもので、一方が閉弁すると
他方が開弁するようになっている。ピッチ角制御回路５
０にアキュームレータ４２が接続されることによって、
作動油の温度上昇に伴うその体積増加が吸収されるとと
もに、このピッチ角制御回路５０からの作動油の洩れ分
が補充される。The accumulator 42 is selectively connected to first and second passages 54 and 55 via first and second check valves 43 and 44. The first and second check valves 43 and 44 open and close in conjunction with each other, and when one of them is closed, the other is opened. Pitch angle control circuit 5
By connecting the accumulator 42 to 0,
The increase in the volume of the hydraulic oil due to the rise in temperature is absorbed, and the leakage of the hydraulic oil from the pitch angle control circuit 50 is supplemented.
【００４８】アキュームレータ８と第三圧力室３６を結
ぶ第三通路１６に電磁切換弁５が介装され、これらによ
って翼１をフェザーリング状態に駆動するフェザーリン
グ回路２０が構成される。The electromagnetic switching valve 5 is interposed in the third passage 16 connecting the accumulator 8 and the third pressure chamber 36, and forms a feathering circuit 20 for driving the blade 1 in a feathering state.
【００４９】電磁切換弁５がポジションａにあるとき、
アキュームレータ８には油圧ポンプ（蓄圧用ポンプ）６
から吐出する作動油がチェック弁９を介して蓄えられ
る。アキュームレータ８の圧力検出手段として、検出さ
れる圧力が所定値以下に低下するとＯＮになる圧力スイ
ッチ４６が設けられる。コントロールユニット１３はこ
の圧力スイッチ４６からの信号を入力し、圧力スイッチ
４６がＯＮとなる圧力低下時に油圧ポンプ６を駆動して
アキュームレータ８に蓄圧し、圧力スイッチ４６がＯＦ
Ｆとなる圧力上昇時に油圧ポンプ６の駆動を停止する。
こうして通常は油圧ポンプ６が停止されることにより、
エネルギロスを小さく抑えられる。When the electromagnetic switching valve 5 is at the position a,
The accumulator 8 includes a hydraulic pump (accumulator pump) 6
Hydraulic oil discharged from is stored via the check valve 9. As a pressure detecting means of the accumulator 8, a pressure switch 46 which is turned on when the detected pressure falls below a predetermined value is provided. The control unit 13 receives the signal from the pressure switch 46 and drives the hydraulic pump 6 to accumulate the pressure in the accumulator 8 when the pressure drops when the pressure switch 46 is turned on.
When the pressure rises to F, the operation of the hydraulic pump 6 is stopped.
Thus, the hydraulic pump 6 is normally stopped,
Energy loss can be kept small.
【００５０】通常のピッチ角制御時、コントロールユニ
ット１３は図示しない制御系から送られる目標ピッチ角
の指令信号とストロークセンサ１２からの検出信号を入
力し、油圧アクチュエータ３の作動位置から算出される
ピッチ角が目標ピッチ角に近づくように電動機４５を介
して油圧アクチュエータ３に対する作動油の給排を制御
する。このとき、コントロールユニット１３は電磁切換
弁５をポジションａに切換えて、油圧アクチュエータ３
の伸縮作動を可能とする。At the time of normal pitch angle control, the control unit 13 inputs a target pitch angle command signal sent from a control system (not shown) and a detection signal from the stroke sensor 12, and calculates a pitch calculated from the operating position of the hydraulic actuator 3. The supply and discharge of hydraulic oil to and from the hydraulic actuator 3 are controlled via the electric motor 45 so that the angle approaches the target pitch angle. At this time, the control unit 13 switches the electromagnetic switching valve 5 to the position a, and
Enables the telescopic operation.
【００５１】強風時または停電時等の非常時に、コント
ロールユニット１３は電動機４５および電磁切換弁５の
通電を停止する。これにより、油圧ポンプ４１は作動油
を第一、第二通路５４，５５間で移動できるフリー状態
となり、油圧アクチュエータ３の伸縮作動を可能にする
とともに、電磁切換弁５はポジションｂに切換えられ、
アキュームレータ８に蓄圧された作動油が第三通路１６
を通って第三圧力室３６に供給され、油圧アクチュエー
タ３が伸張作動し、翼１をフェザーリング状態へと駆動
して保持する。In an emergency such as a strong wind or a power failure, the control unit 13 stops energizing the motor 45 and the electromagnetic switching valve 5. As a result, the hydraulic pump 41 enters a free state in which the hydraulic oil can move between the first and second passages 54 and 55, enabling the hydraulic actuator 3 to expand and contract, and the electromagnetic switching valve 5 is switched to the position b.
The hydraulic oil accumulated in the accumulator 8 is supplied to the third passage 16
Through the third pressure chamber 36, the hydraulic actuator 3 is extended, and the blade 1 is driven and held in a feathering state.
【００５２】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。It is apparent that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and that various changes can be made within the scope of the technical concept.
【図１】本発明の実施の形態を示す風車の可変翼装置の
油圧回路図。FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a variable wing device of a wind turbine showing an embodiment of the present invention.
【図２】他の実施の形態を示す風車の可変翼装置の油圧
回路図。FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of a variable wing device of a wind turbine according to another embodiment.
【図３】従来例を示す風車の可変翼装置の油圧回路図。FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of a variable wing device of a wind turbine showing a conventional example.
１ 翼 ３ 油圧アクチュエータ ４ サーボ弁 ５ 電磁切換弁 ６ 油圧ポンプ ８ アキュームレータ １２ ストロークセンサ １３ コントロールユニット １４ 第一通路 １５ 第二通路 １６ 第三通路 １９ ピッチ角制御回路 ２０ フェザーリング回路 ４１ 油圧ポンプ ５０ ピッチ角制御回路 Reference Signs List 1 blade 3 hydraulic actuator 4 servo valve 5 electromagnetic switching valve 6 hydraulic pump 8 accumulator 12 stroke sensor 13 control unit 14 first passage 15 second passage 16 third passage 19 pitch angle control circuit 20 feathering circuit 41 hydraulic pump 50 pitch angle Control circuit
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H001 AA08 AB04 AC03 AD04 AE14 3H078 AA02 AA26 BB07 BB08 BB12 CC03 CC33 CC52 CC55 CC65 CC66 CC78 Continued on the front page F-term (reference) 3H001 AA08 AB04 AC03 AD04 AE14 3H078 AA02 AA26 BB07 BB08 BB12 CC03 CC33 CC52 CC55 CC65 CC66 CC78
Claims (4)
と、 を備える風車の可変翼装置において、 前記流体圧アクチュエータに翼のピッチ角を大きくする
作動時に拡張する第一圧力室と翼のピッチ角を小さくす
る作動時に拡張する第二圧力室および第三圧力室とを設
け、 第一圧力室および第二圧力室に対する作動流体の給排を
切換えて翼のピッチ角を制御するピッチ角制御回路と、 第三圧力室にアキュームレータに蓄えられた加圧作動流
体を供給して翼をフェザーリング状態に駆動するフェザ
ーリング回路と、 を備えたことを特徴とする風車の可変翼装置。1. A variable wing device for a wind turbine, comprising: a blade for rotating a rotor by wind force; and a hydraulic actuator for changing a pitch angle of the blade. A first pressure chamber to be expanded and a second pressure chamber and a third pressure chamber to be expanded at the time of operation for reducing the pitch angle of the blade are provided, and the supply and discharge of the working fluid to and from the first pressure chamber and the second pressure chamber are switched to the blade. A pitch angle control circuit that controls the pitch angle of the airbag, and a feathering circuit that supplies the pressurized working fluid stored in the accumulator to the third pressure chamber and drives the blades into a feathering state. Wind turbine variable wing device.
前記第一圧力室および前記第二圧力室から出入りする作
動流体量が等しくなるように設定し、 前記ピッチ角制御回路に前記第一圧力室および前記第二
圧力室に対する作動流体の給排を切換えるサーボ弁を設
け、 このサーボ弁に前記第一圧力室および前記第二圧力室を
連通する中立ポジションを設けたことを特徴とする請求
項１に記載の風車の可変翼装置。2. The method according to claim 1, wherein the first and second pressure chambers are set so that the amounts of working fluid flowing in and out of the first pressure chamber and the second pressure chamber are equalized with the operation of the fluid pressure actuator. And a servo valve for switching supply and discharge of a working fluid to and from the second pressure chamber, wherein the servo valve is provided with a neutral position for communicating the first pressure chamber and the second pressure chamber. A variable wing device for a wind turbine according to claim 1.
圧力室に接続される各吐出ポートを持つ双方向吐出型の
流体圧ポンプを設け、 この流体圧ポンプを正逆両方向に駆動する電動機を備
え、 流体圧アクチュエータの作動に伴って第一圧力室および
第二圧力室から出入りする作動流体量が等しくなるよう
に設定したことを特徴とする請求項１に記載の風車の可
変翼装置。3. A bidirectional discharge type hydraulic pump having discharge ports connected to the first pressure chamber and the second pressure chamber is provided in the pitch angle control circuit, and the hydraulic pressure pump is driven in both forward and reverse directions. The variable blade device for a wind turbine according to claim 1, further comprising an electric motor, wherein the amount of the working fluid flowing into and out of the first pressure chamber and the amount of the working fluid flowing into and out of the second pressure chamber are set to be equal with the operation of the fluid pressure actuator. .
圧用ポンプと、 アキュームレータの圧力を検出する圧力検出手段と、 圧力検出手段の検出値に応じてアキュームレータの圧力
が所定値に保たれるように蓄圧用ポンプを作動させる制
御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項３に記載の風車の可変
翼装置。A pressure accumulating pump for supplying a working fluid to the accumulator; a pressure detecting means for detecting a pressure of the accumulator; The variable wing device of a windmill according to claim 3, further comprising: control means for operating a pump for the wind turbine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001167622A JP2002364516A (en) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | Variable blade device of windmill |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP (1) | JP2002364516A (en) |
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