JP2009002175A - 風車用設備の交換方法 - Google Patents
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Abstract
【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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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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