JP2009002175A - 風車用設備の交換方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ナセル内の大型設備の交換作業に要するコストの低減を図ることができる風車用設備の交換方法を提供する。
【解決手段】 支柱上に設置されたナセル内を移動するガーダに設けられた常設ウインチにより、ナセル内に設置された風車用設備の交換に使用する往復動ウインチおよび風車用設備を支持する天秤を前記ナセルに引上げるウインチ引上げ工程S1と、風車用設備の交換に用いるワイヤを、地上に設置されたドラムから前記ナセルに引上げるワイヤ引上げ工程S2と、常設ウインチをガーダから取り外し、交換用ウインチをガーダに取り付けるウインチ交換工程S3と、引上げたワイヤを、往復動ウインチおよび天秤およびガーダの間に設けられた動滑車に配置するワイヤ配置工程S4と、が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図10

Description

本発明は、風車のナセル内に配置された大型設備の交換に用いて好適な風車用設備の交換方法に関する。
通常、発電用風車のナセル内に設けられたメンテナンス用クレーンおよびウインチは、ナセル内の軽量部品の交換のみを可能とした容量しか持たず、定期点検の際に使用するために設計されている。
よって、発電機やトランス等の大型設備に重大トラブルが発生した際に、これらの大型設備の交換作業には大型重機が用いられていた。これらの大型設備の重大トラブル発生のリスク頻度はそれほど高くはないが、大型設備の重大トラブルが発生した場合、大型重機を使用することによるコストインパクトが大きくなるという問題があった。
上述の問題を回避するため、大型重機を使用しなくても大型設備の交換を可能とする種々の技術が提案されている(例えば、特許文献1および2参照。)。
欧州特許第1101934号明細書 欧州特許出願公開第1291521号明細書
上述の特許文献1には、クレーンアームをナセル内に設けるとともに、ウインチを地上に配置することで、大型重機を使用しなくても大型設備の交換を可能としている。
しかしながら、大型のクレーンアームを設ける必要があるとともに、クレーンアームをナセル内に設けるため、ナセルが大型化することから、大型設備の交換作業にかかるコストが増大するという問題があった。
さらに、大型設備の吊り上げ、吊り下ろしが可能な大容量のウインチを使用するため、大型設備の交換作業にかかるコストが増大するという問題があった。
上述の特許文献2には、ナセル内に移動可能な滑車を設けるとともに、ウインチを地上に配置することで、大型重機を使用しなくても大型設備の交換を可能としている。
しかしながら、上述の特許文献1に記載の技術と同様に、大型設備の吊り上げ、吊り下ろしが可能な大容量のウインチを使用するため、大型設備の交換作業にかかるコストが増大するという問題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ナセル内の大型設備の交換作業に要するコストの低減を図ることができる風車用設備の交換方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の風車用設備の交換方法は、支柱上に設置されたナセル内を移動するガーダに設けられた常設ウインチにより、前記ナセル内に設置された風車用設備の交換に使用する往復動ウインチおよび前記風車用設備を支持する天秤を前記ナセルに引上げるウインチ引上げ工程と、前記風車用設備の交換に用いるワイヤを、地上に設置されたドラムから前記ナセルに引上げるワイヤ引上げ工程と、前記常設ウインチを前記ガーダから取り外し、前記交換用ウインチを前記ガーダに取り付けるウインチ交換工程と、前記引上げたワイヤを、前記往復動ウインチおよび前記天秤および前記ガーダの間に設けられた動滑車に配置するワイヤ配置工程と、が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、ワイヤを巻き取るドラムを有する常設ウインチから、ドラムを持たない往復動ウインチに交換するとともに、風車用設備の交換に用いるワイヤを地上に設置したドラムから供給することにより、使用するワイヤ長が長くなる動滑車を用いることができる。これにより、往復動ウインチに求められる能力または容量を、動滑車を用いない場合と比較して小さくできるため、交換作業に要するコストの低減を図ることができる。さらに、大型重機などを用いることなく風車用設備の交換を行えるため、交換作業がより容易となり、交換作業に要するコストの低減を図ることができる。
風車用設備を交換する際に、地上に設置したドラムから風車用設備の交換に用いるワイヤを引上げることにより、ナセル内にドラムを設置する空間を確保する必要がなくなる。特に、動滑車を用いる場合には必要となるワイヤ長が長くなり、当該ワイヤを巻き取るドラムが大型化しやすくなる。このような場合でも、ドラムを地上に設置することでナセルの大型化を抑制でき、風車用設備の交換作業に要するコストの低減を図ることができる。
本発明の風車用設備の交換方法によれば、ワイヤを巻き取るドラムを有する常設ウインチから、ドラムを持たない往復動ウインチに交換するとともに、風車用設備の交換に用いるワイヤを地上に設置したドラムから供給するため、ナセル内の大型設備である風車用設備の交換作業に要するコストの低減を図ることができるという効果を奏する。
この発明の一実施形態に係る風車について、図1から図14を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る風車の概略構成を説明する模式図である。
風車1は、図1に示すように、風力発電を行うものである。風車1には、基礎B上に立設された支柱2と、支柱2の上端に設置されたナセル3と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル3に設けられたローターヘッド4と、ローターヘッド4の回転により発電を行う発電設備(風車用設備)5と、が設けられている。
ローターヘッド4には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚の風車回転翼6が取り付けられている。これにより、風車回転翼6にローターヘッド4の回転軸線方向から風が当たると、風車回転翼6にローターヘッド4を回転軸線周りに回転させる力が発生し、ローターヘッド4が回転駆動される。
支柱2は、基礎Bから上方(図1の上方)に延びる柱状の構成とされ、例えば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。支柱2の最上部には、ナセル3が設けられている。支柱2が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル3が設置されている。
図2は、図1のナセルの構成を説明する側面視図である。図3は、図1のナセルの構成を説明する上面視図である。
ナセル3は、図2および図3に示すように、ローターヘッド4を回転可能に支持するとともに、内部に発電設備5を収納するものである。
ナセル3には、支柱2の上端に取り付けられたナセル台板11と、ナセル台板11に固定された下部フレーム12と、ナセル台板11および下部フレーム12とに固定された上部フレーム13と、上部フレーム13の上に配置されたガーダ部(ガーダ)14と、発電設備5などを上方から覆うナセルカバー15と、が設けられている。
ナセル台板11は、支柱2に対して鉛直軸周りに回転可能、言い換えると、水平面上で回転可能に設けられており、ナセル台板11を駆動装置(図示せず)によって鉛直軸周りに回転駆動することによって、ナセル3の向きが変えられる。
ナセル台板11は、図2に示すように、支柱2の上端に略水平にして取り付けられる床部11Aと、床部11Aを上方から覆う殼体11Bと、が一体に構成された構造物であって、例えば鋳物として一体に形成されている。
殼体11Bには、ローターヘッド4と対向する位置(図2の左端部)に第1開口部11H1が形成され、第1開口部11H1と対向する位置(図2の右端部)に第2開口部11H2が形成されている。
ナセル台板11の床部11Aの後側端部(図2の右端部)には下部フレーム12が固定され、床部11Aおよび殼体11Bには上部フレーム13の柱部材17が固定されている。
さらに、ナセル台板11の内部には、ローターヘッド4の回転駆動力を後述する発電機71に伝達する変速機16が設けられている。変速機16は、第1開口部11H1を通してローターヘッド4と接続され、第2開口部11H2を通して発電機71と接続されている。
下部フレーム12は、図2および図3に示すように、その上面に発電設備5が配置される支持部材である。下部フレーム12は、ナセル台板11に固定され、ナセル台板11から後方(図2の右方向)に延びるように配置されている。
下部フレーム12には、発電設備5などの搬入や搬出を行う開口部(図示せず)が設けられ、上部フレーム13の柱部材17が固定されている。
上部フレーム13は、図2および図3に示すように、ナセル台板11および下部フレーム12の上方であって、ナセルカバー15の内部に配置された棒状部材を組み合わせた構造物である。
上部フレーム13には、ナセル台板11および下部フレーム12に固定される柱部材17と、柱部材17の上端を繋ぐ梁部材18と、が設けられている。
柱部材17は、ナセル台板11および下部フレーム12の両側面に、それぞれ3本縦方向(図2および図3の左右方向)に並んで配置されている。
梁部材18は、縦方向に延びるとともに、3本並んだ柱部材17の上端を繋いで配置されている。この梁部材18は後述する縦行ウインチガーダ21の縦行レールの役割も果たしている。
ローターヘッド4側に配置された柱部材17と梁部材18との接続部には、上部フレーム13の構造強度の向上を図る筋交部材19が配置されている。
ガーダ部14は、風車1のメンテナンスに用いられる機器や、潤滑油などの消耗品等の比較的軽量な物品の搬入や搬出に用いられるとともに、それらより重量の大きな発電設備5の搬入や搬出に用いられるものである。このガーダ部14は、上部フレーム13の梁部材18の上に配置されている。
ガーダ部14には、図2および図3に示すように、上部フレーム13の上を縦行する縦行ウインチガーダ21と、縦行ウインチガーダの上を横行する横行ウインチガーダ22と、が設けられている。
縦行ウインチガーダ21には、ナセル3の幅方向(図3の上下方向)に延び、一対の梁部材18の間にわたって配置される一対の横行用レール23と、両横行用レール23を繋ぐ一対の縦行フレーム24と、梁部材18と横行用レール23または縦行フレーム24との間に配置された縦行ローラ25と、が設けられている。縦行ウインチガーダ21は、これらの横行用レール23および縦行フレーム24により略矩形の構成となっている。
横行ウインチガーダ22は、横行用レール23の上を横行するものであって、後述する常設ウインチ31および往復動ウインチ41が交換可能に取り付けられるものである。まず、常設ウインチ31が取り付けられた状態の図を用いて横行ウインチガーダ22の構成を説明する。
図4は、図3の横行ウインチガーダにおいて、常設ウインチが取り付けられた状態の構成を説明する部分拡大上面視図である。図5は、図4の横行ウインチガーダの構成を説明する部分拡大側面視図である。
横行ウインチガーダ22には、図4に示すように、ナセル3の縦方向(図4の左右方向)に延び、一対の横行用レール23の間にわたって配置される一対の支持フレーム26と、両支持フレーム26を繋ぐ一対の横行フレーム27と、横行用レール23の上面と支持フレーム26または横行フレーム27との間に配置された横行ローラ28と、横行用レール23の側面と支持フレーム26との間に配置されたサイドローラ29(図5参照)と、が設けられている。横行ウインチガーダ22は、図4に示すように、これらの支持フレーム26および横行フレーム27により略矩形の構成となっている。
さらに、往復動ウインチ41を取り付ける際に用いられる一対の強度部材30が、一対の支持フレーム26の間にわたって設けられている。
常設ウインチ31は、風車1のメンテナンスに用いられる機器や、潤滑油などの消耗品等の物品の搬入や搬出に用いられるウインチであり、横行ウインチガーダ22に交換可能に取り付けられるものである。風車1が稼動しているときには、この常設ウインチ31が横行ウインチガーダ22に取り付けられている。
本実施形態では500kg未満の物品を巻き上げや巻き下ろしができる容量(能力)を有する常設ウインチ31に適用して説明するが、500kgから1000kg程度の物品を巻き上げや巻き下ろしができる容量(能力)を有する常設ウインチ31であってもよく、特に限定するものではない。
常設ウインチ31には、ワイヤが巻かれる内蔵ドラム部32と、内蔵ドラム部32を回転駆動してワイヤを巻き上げおよび巻き降ろしするモータ部33と、が設けられている。ワイヤの先端には物品の搬入や搬出に用いられるフック34が取り付けられている。
常設ウインチ31と横行ウインチガーダ22の支持フレーム26との間には、一対の支持フレーム26にわたって延びる一対の低荷重用取付けフレーム35と、常設ウインチ31と低荷重用取付けフレーム35との間に配置された矩形状のブラケット36と、が設けられている。
低荷重用取付けフレーム35は、支持フレーム26に対して着脱可能に、例えば、ボルトおよびナットを用いて固定され、ブラケット36を支持している。ブラケット36は、常設ウインチ31を支持している。
次に、横行ウインチガーダ22に、常設ウインチ31の代わりに往復動ウインチ41が取り付けられた構成について説明する。
図6は、図3の横行ウインチガーダにおいて、往復動ウインチが取り付けられた状態の構成を説明する部分拡大上面視図である。
往復動ウインチ41は、発電設備5の発電機71やトランス72などの搬入や搬出に用いられ、横行ウインチガーダ22に交換可能に取り付けられるものである。往復動ウインチ41は、発電機71等の交換する際のみに、常設ウインチ31を取り外して横行ウインチガーダ22に取り付けられる。
往復動ウインチ41には、図6に示すように、筐体42と、筐体42に設けられた一対のワイヤの出入口(図示せず)と、筐体42内でワイヤを牽引する牽引部43と、が設けられている。このような構成により、一方の出入口を介して牽引部43に導かれたワイヤは、牽引された後、他方の出入口を介して筐体42の外部に導かれている。
横行ウインチガーダ22には、2台の往復動ウインチ、つまり、第1往復動ウインチ(往復動ウインチ)41Aおよび第2往復動ウインチ(往復動ウインチ)41Bが、ナセル3の幅方向(図6の上下方向)に並んで取り付けられている。
本実施形態では、1000kg程度の物品を巻き上げや巻き下ろしができる容量(能力)を有する往復動ウインチ41に適用して説明する。
さらに、本実施形態では、2台の往復動ウインチ41を横行ウインチガーダ22に取り付ける例に適用して説明するが、往復動ウインチ41の数は、1台であってもよいし、3台以上であってもよく、特に限定するものではない。
第1および第2往復動ウインチ41A,41Bと、支持フレーム26との間には、一対の支持フレーム26にわたって延びる一対の高荷重用取付けフレーム44が設けられ、第1および第2往復動ウインチ41A,41Bが高荷重用取付けフレーム44に取り付けられている。
第1往復動ウインチ41Aは、ワイヤの出入口がナセル3の後方(図6の右方向)に向いて配置され、第2往復動ウインチ41Bは、ワイヤの出入口がナセル3の前方(図6の左方向)に向いて配置されている。
高荷重用取付けフレーム44は強度部材30(図4参照。)の上に着脱可能に、例えば、ボルトおよびナットを用いて固定されるものである。
強度部材30は、横行フレーム27とともに、発電機71等の交換時に、後述する第1および第2上部滑車部48UA,48UBにかかる荷重を支えるものである。
横行ウインチガーダ22には、図6に示すように、ワイヤを第1往復動ウインチ41Aに導く第1ガイド部45Aと、ワイヤを第2往復動ウインチ41Bに導く第2ガイド部45B、第1プーリ部46および第2プーリ47と、動滑車48を構成する第1および第2上部滑車部48UA,48UBと、ワイヤを第2往復動ウインチ41Bから第2上部滑車部48UBに導く第3プーリ49と、がさらに設けられている。
図7は、図6の横行ガーダの構成を説明する部分拡大側面視図である。
第1および第2ガイド部45A,45Bは、図6および図7に示すように、ナセル3の後方から導かれたワイヤをそれぞれ第1および第2往復動ウインチ41A,41Bに導くものであって、一対の対向配置されたガイドローラの組から構成されたものである。
第1および第2ガイド部45A,45Bは、ナセル3の後方側の横行フレーム27に、ナセル3の幅方向に並んで着脱可能に配置されている。具体的には、第1ガイド部45Aは第1往復動ウインチ41Aと対向する位置に配置され、第2ガイド部45Bは、第2往復動ウインチ41Bと対向する位置に配置されている。
第1ガイド部45Aに導かれたワイヤは、第1往復動ウインチ41Aを介して第1上部滑車部48UAに導かれ、第2ガイド部45Bに導かれたワイヤは、第1プーリ部46に導かれている。
図8は、図6の横行ガーダの構成を説明するA−A断面視図である。
第1プーリ部46は、図6および図8に示すように、第1ガイド部45Aに導かれたワイヤを、第2往復動ウインチ41Bの下側(図8の下側)に導くものである。
第1プーリ部46は、ナセル3の後方側の横行フレーム27と強度部材30との間であって、第2往復動ウインチ41Bと隣接する位置に着脱可能に配置されている。
第1プーリ部46には、ワイヤを誘導する複数の第1小ローラ46Sが設けられている。第1小ローラ46Sは、上方に凸な円弧および下方に凸な円弧から構成された滑らかな曲線上に並んで配置されている。
本実施形態では第1小ローラ46Sを8個用いた例に適用して説明するが、第1小ローラ46Sの数は8個よりも多くても少なくてもよく、特に限定するものではない。
第2プーリ47は、第1プーリ部46および第2往復動ウインチ41Bの間のワイヤが巻かれ、ワイヤの導かれる方向をナセル3の後方に変えるとともに、第2往復動ウインチ41Bの下方に導かれたワイヤを第2往復動ウインチ41Bと同じ高さに導くものである。
第2プーリ47は、ナセル3の前方側の横行フレーム27と強度部材30との間であって、第2往復動ウインチ41Bと隣接する位置に着脱可能に配置されている。
第3プーリ49は、第2往復動ウインチ41Bおよび第2上部滑車部48UBの間のワイヤが巻かれ、第2往復動ウインチ41Bからナセル3の前方に延びるワイヤの向きをナセル3の後方に変えるものである。
第3プーリ49は、ナセル3の前方側の横行フレーム27における第2往復動ウインチ41Bと隣接する位置に着脱可能に配置されている。
図9は、図6の横行ガーダの構成を説明するB−B断面視図である。
第1および第2上部滑車部48UA,48UBは、図6および図9に示すように、それぞれ後述する天秤61の第1および第2下部滑車部48DA,48DBと対になって動滑車48を構成するものである。
第1上部滑車部48UAは、ナセル3の後方側の横行フレーム27および強度部材30の間であって、第1往復動ウインチ41Aと隣接する位置に着脱可能に配置されている。第2上部滑車部48UBは、ナセル3の前方側の横行フレーム27および強度部材30の間であって、第1往復動ウインチ41Aと隣接する位置に着脱可能に配置されている。
第1上部滑車部48UAには、図9に示すように、複数の第2小ローラ51Sと、2つの上部プーリ52と、ワイヤの端部を固定する固定部53と、が設けられている。第1上部滑車部48UAでは、第2小ローラ51Sおよび2つの上部プーリ52は、第1往復動ウインチ41A側から第2往復動ウインチ41B側に向かって、第2小ローラ51S、上部プーリ52および上部プーリ52の順に並んで配置されている。
複数の第2小ローラ51Sは、第1往復動ウインチ41Aと第1下部滑車部48DAとの間のワイヤが巻かれるものである。本実施形態では6個の第2小ローラ51Sを用いる例に適用して説明するが、第2小ローラ51Sの数は、6個よりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。
第1上部滑車部48UAでは、複数の第2小ローラ51Sは、上部プーリ52と略同一の半径を持つ円弧に沿って、約1/4周にわたって並んで配置されている。最も上側に配置された第2小ローラ51Sは、第1往復動ウインチ41Aの出入口と略同じ高さに配置され、残りの第2小ローラ51Sは第1往復動ウインチ41Aから離れるとともに下方に向かって、円弧に沿って略等間隔に配置されている。
2つの上部プーリ52は、第1下部滑車部48DAの下部プーリ65との間でワイヤが巻かれるものである。2つの上部プーリ52は、同軸に配置されているとともに、複数の第2小ローラ51Sと比較して上方に配置されている。
固定部53は、ワイヤの端部が固定される部材であり、第1上部滑車部48UAの下面に設けられている。具体的には、第1上部滑車部48UAおよび第1下部滑車部48DAの間を巻かれたワイヤの端部が固定部53に固定されている。
第2上部滑車部48UBには、第1上部滑車部48UAと同様に、複数の第3小ローラ54Sと、2つの上部プーリ52と、ワイヤの端部を固定する固定部53と、が設けられている。第2上部滑車部48UBでは、第3小ローラ54Sおよび2つの上部プーリ52は、第1往復動ウインチ41A側から第2往復動ウインチ41B側に向かって、上部プーリ52、上部プーリ52および第2小ローラ51Sの順に並んで配置されている。
複数の第3小ローラ54Sは、第2往復動ウインチ41Bと第2下部滑車部48DBとの間のワイヤが巻かれるものである。本実施形態では6個の第2小ローラ51Sを用いる例に適用して説明するが、第2小ローラ51Sの数は、6個よりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。
第2上部滑車部48UBでは、複数の第3小ローラ54Sは、上部プーリ52と略同一の半径を持つ円弧に沿って、約1/4周にわたって並んで配置されている。最も上側に配置された第2小ローラ51Sは、第3プーリ49と略同じ高さに配置され、残りの第3小ローラ54Sは第3プーリ49から離れるとともに下方に向かって、円弧に沿って略等間隔に配置されている。
2つの上部プーリ52は、第2下部滑車部48DBの下部プーリ65との間でワイヤが巻かれるものである。2つの上部プーリ52は、同軸に配置されているとともに、複数の第3小ローラ54Sと比較して上方に配置されている。
固定部53は、ワイヤの端部が固定される部材であり、第2上部滑車部48UBの下面に設けられている。具体的には、第2上部滑車部48UBおよび第2下部滑車部48DBの間を巻かれたワイヤの端部が固定部53に固定されている。
横行ウインチガーダ22には、図7および図9に示されるように、交換される発電機71を支持する天秤61がさらに設けられている。
天秤61には、交換される発電機71等を支持する支持体62と、第1および第2上部滑車部48UA,48UBとともに動滑車48を構成する第1および第2下部滑車部48DA,48DBと、が設けられている。
支持体62は、ナセル3の前後方向(図9の左右方向)に延びる部材である。
支持体62の下面には、発電機71等と係合される係合部64が4箇所に設けられている。支持体62には、第1および第2下部滑車部48DA,48DBがそれぞれ第1および第2上部滑車部48UA,48UBと対向する位置に配置されている。
第1および第2下部滑車部48DA,48DBには、3つの下部プーリ65が設けられ、3つの下部プーリ65は、ナセル3の幅方向に並んで同軸に配置されている。
発電設備5には、図3に示すように、ローターヘッド4の回転駆動力が伝達され、発電を行う発電機71と、発電機71により発電された電力を所定の周波数の交流電力(例えば、50Hzや60Hzの交流電力)に変換するトランス72と、が設けられている。これにより、ローターヘッド4の回転が所定の電力に変換される。
発電機71およびトランス72は、ナセル3内における下部フレーム12の上に、ナセル3の幅方向(図3の左右方向)に並んで配置されている。発電機71は、変速機16と回転駆動力を伝達するシャフトを介して接続され、トランス72と発電された電力を導く配線を介して接続されている。
次に、上記の構成からなる風車1における発電方法についてその概略を説明する。
風車1においては、ローターヘッド4の回転軸線方向から風車回転翼6に当たった風の力が、ローターヘッド4を回転軸線周りに回転させる動力に変換される。
このローターヘッド4の回転は、変速機16に伝達される。変速機16はローターヘッド4から伝達された回転を増速して発電機71に伝達する。発電機71は伝達された回転により回転数に応じた電力を発電する。発電された電力はトランス72に入力され、電力の供給対象に合わせた電力、例えば、周波数が50Hzまたは60Hzの交流電力に変換される。
ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車回転翼に効果的に作用させ
るため、適宜ナセル3を水平面上で回転させることにより、ローターヘッド4は風上に向けられている。
ここで、本実施形態の特徴である発電設備の交換方法について説明する。
図10は、図1の風車における発電設備の交換作業の流れを説明するフローチャートである。図11は、図1の風車における第1および第2往復動ウインチ引き上げを説明する模式図である。
風車1において、発電機71やトランス72などの発電設備5を交換する場合には、まず、図10および図11に示すように、常設ウインチ31を用いて第1および第2往復動ウインチ41A,41Bや、第1および第2ガイド部45A,45Bや、第1プーリ部46、第2プーリ47および第3プーリ49や、第1および第2上部滑車部48UA,48UBや、天秤61などがナセル3内に引上げられる(ウインチ引上げ工程、S1)。なお、図11では、説明を簡単にするために、第1および第2ガイド部45A,45Bのみが記載されている。
図12は、図1の風車におけるワイヤの引き上げを説明する模式図である。
次に、常設ウインチ31のワイヤを、図10および図12に示すように、ナセル3の後部から下方に下ろし、地上に設置された2台のドラム71に巻かれた発電設備5の交換用のワイヤをそれぞれナセル3に引上げる(ワイヤ引き上げ工程、S2)。
具体的には、上部フレーム13の後端に設置された誘導プーリ13Pを介して常設ウインチ31のワイヤが下方に下ろされる。ナセル3に引上げられた交換用のワイヤは誘導プーリ13Pを介してナセル3内に一時的に仮止めされる。
本実施形態においては、ドラム71に巻かれた交換用のワイヤの全長は、少なくとも地上からナセル3までの高さ(長さ)の約7倍の長さである。そのため、地上に設置したドラム71からナセル3までワイヤを供給するとともに、ワイヤが3往復する動滑車48を用いて発電設備5を地上とナセル3との間で搬入や搬出を行うことができる。
図13は、図1の風車におけるウインチの交換を説明する模式図である。
交換用のワイヤが引上げられると、次に、図10および図13に示されるように、常設ウインチ31と第1および第2往復動ウインチ41A,41Bとの交換作業が行われる(ウインチ交換工程、S3)。
具体的には、まず、横行ウインチガーダ22から常設ウインチ31、ブラケット36および低荷重用取付けフレーム35が取り外される(図4参照。)。その後、横行ウインチガーダ22に、高荷重用取付けフレーム44、第1および第2ガイド部45A,45B、第1プーリ部46、第2プーリ47、第3プーリ49、第1および第2上部滑車部48UA,48UB、第1および第2往復動ウインチ41A,41Bが取り付けられる(図6参照。)。
取り外された常設ウインチ31、ブラケット36および低荷重用取付けフレーム35は、ナセル3内の空きスペースに保管される。
第1および第2往復動ウインチ41A,41Bが横行ウインチガーダ22に取り付けられると、次に、ナセル3内に仮止めされた交換用のワイヤを、それぞれ第1および第2往復動ウインチ41A,41Bや、動滑車48に配置する作業が行われる(ワイヤ配置工程、S4)。
具体的には、図6に示すように、一方の交換用のワイヤは、第1ガイド部45Aに通された後に、第1往復動ウインチ41Aの一方の出入口に通され、牽引部43に巻かれてから他方の出入口か引き出される。
第1往復動ウインチ41Aから引き出されたワイヤは、第1上部滑車部48UAの複数の第2小ローラ51Sに巻かれ、第1下部滑車部48DAにおける第1往復動ウインチ41A側の下部プーリ65に巻かれる(図9参照。)。そして、ワイヤは、第1上部滑車部48UAの中央の上部プーリ52、第1下部滑車部48DAの中央の下部プーリ65、第1上部滑車部48UAの第2往復動ウインチ41B側の上部プーリ52、第1下部滑車部48DAの第2往復動ウインチ41B側の下部プーリ65に巻かれる。
最後に、ワイヤは第1上部滑車部48UAの固定部53に固定される。
一方、他方の交換用のワイヤは、第2ガイド部45Bから第1プーリ部46、第2プーリ47、第2往復動ウインチ41Bの順に通される。第2往復動ウインチ41Bにおけるワイヤの通し方は第1往復動ウインチ41Aと同様である。
第2往復動ウインチ41Bから引き出されたワイヤは、第2上部滑車部48UBの複数の第3小ローラ54Sに巻かれ、第2下部滑車部48DBにおける第2往復動ウインチ41B側の下部プーリ65に巻かれる(図9参照。)。そして、ワイヤは、第2上部滑車部48UBの中央の上部プーリ52、第2下部滑車部48DBの中央の下部プーリ65、第2上部滑車部48UBの第1往復動ウインチ41A側の上部プーリ52、第2下部滑車部48DBの第1往復動ウインチ41A側の下部プーリ65に巻かれる。
最後に、ワイヤは第2上部滑車部48UBの固定部53に固定される。
以上により、発電設備5の交換の準備作業が完了し、発電設備5の交換作業(発電設備交換工程、S5)が開始される。
図14は、図1の風車において発電設備の搬入または搬出を行っている状態を説明する模式図である。
まず、発電設備5の搬出作業について説明する。搬出作業は、まず、図10および図14に示すように、天秤61を搬出する発電設備5、例えば発電機71に取り付ける作業が行われる。具体的には、天秤61の係合部64を発電機71の上部に設けられた吊り下げ部(図示せず)に係合させる。
その後、第1および第2往復動ウインチ41A,41Bによりワイヤを巻き上げることにより、発電機71を下部フレーム12から持ち上げる。そして、縦行ウインチガーダ21および横行ウインチガーダ22を移動させることにより、発電機71を下部フレーム12の開口部(図示せず)の上方に移動させる。
次に、第1および第2往復動ウインチ41A,41Bによりワイヤを巻き下げることにより発電機71をナセル3から地上に下ろすことにより搬出作業が完了する。
このとき、発電機71の重量は、第1および第2往復動ウインチ41A,41Bなどにより支持され、ドラム71は支持していない。
発電設備5の搬入作業については、上述の搬出作業と同様の作業を逆の順番で行うことにより行われる。
上記の構成によれば、内蔵ドラム部32を有する常設ウインチ31から、ドラムを持たない第1および第2往復動ウインチ41A,41Bに交換するとともに、発電設備5の交換に用いる交換用のワイヤを地上に設置したドラム71から供給することにより、使用するワイヤ長が長くなる動滑車48を用いることができる。これにより、第1および第2往復動ウインチ41A,41Bに求められる能力または容量を、動滑車48を用いない場合と比較して小さくできるため、交換作業に要するコストの低減を図ることができる。さらに、大型重機などを用いることなく発電設備5の交換を行えるため、交換作業がより容易となり、交換作業に要するコストの低減を図ることができる。
発電設備5を交換する際に、地上に設置したドラム71から交換用のワイヤを引上げることにより、ナセル3内にドラム71を設置する空間を確保する必要がなくなる。特に、動滑車48を用いる場合には必要となるワイヤ長が長くなり、当該ワイヤを巻き取るドラム71が大型化しやすくなる。このような場合でも、ドラム71を地上に設置することでナセル3の大型化を抑制でき、発電設備5の交換作業に要するコストの低減を図ることができる。
本発明の一実施形態に係る風車の概略構成を説明する模式図である。 図1のナセルの構成を説明する側面視図である。 図1のナセルの構成を説明する上面視図である。 図3の横行ウインチガーダにおいて、常設ウインチが取り付けられた状態の構成を説明する部分拡大上面視図である。 図4の横行ウインチガーダの構成を説明する部分拡大側面視図である。 図3の横行ウインチガーダにおいて、往復動ウインチが取り付けられた状態の構成を説明する部分拡大上面視図である。 図6の横行ガーダの構成を説明する部分拡大側面視図である。 図6の横行ガーダの構成を説明するA−A断面視図である。 図6の横行ガーダの構成を説明するB−B断面視図である。 図1の風車における発電設備の交換作業の流れを説明するフローチャートである。 図1の風車における第1および第2往復動ウインチ引き上げを説明する模式図である。 図1の風車におけるワイヤの引き上げを説明する模式図である。 図1の風車におけるウインチの交換を説明する模式図である。 図1の風車において発電設備の搬入または搬出を行っている状態を説明する模式図である。
符号の説明
支柱2
ナセル3
発電設備(風車用設備)5
ガーダ部(ガーダ)14
常設ウインチ31
往復動ウインチ41
第1往復動ウインチ(往復動ウインチ)41A
第2往復動ウインチ(往復動ウインチ)41B
天秤61
動滑車48
ドラム71

Claims (1)

  1. 支柱上に設置されたナセル内を移動するガーダに設けられた常設ウインチにより、前記ナセル内に設置された風車用設備の交換に使用する往復動ウインチおよび前記風車用設備を支持する天秤を前記ナセルに引上げるウインチ引上げ工程と、
    前記風車用設備の交換に用いるワイヤを、地上に設置されたドラムから前記ナセルに引上げるワイヤ引上げ工程と、
    前記常設ウインチを前記ガーダから取り外し、前記交換用ウインチを前記ガーダに取り付けるウインチ交換工程と、
    前記引上げたワイヤを、前記往復動ウインチおよび前記天秤および前記ガーダの間に設けられた動滑車に配置するワイヤ配置工程と、
    が設けられていることを特徴とする風車用設備の交換方法。
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