JP2011032860A

JP2011032860A - タワー昇塔及び点検整備装置

Info

Publication number: JP2011032860A
Application number: JP2010169925A
Authority: JP
Inventors: Yang Liu; ヤン・リュー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2011-02-17
Also published as: EP2281770A3; US20110031066A1; CN101993020A; KR20110014117A; CA2710876A1; AU2010206036A1; EP2281770A2

Abstract

【課題】外表面（１１）を有する中間部分（１０）を通って第２の端部部分（８）に延びる第１の端部部分（６）を備えたタワー部材（４）用の点検整備システム（４０）を提供する。
【解決手段】本点検整備システム（４０）は、タワー部材（４）に作動結合可能である昇塔システム（５４）を含む。昇塔システム（５４）は、タワー部材（４）に沿って第１の端部部分（６）から第２の端部部分（８）に向かって該昇塔システム（５４）を移動させるように選択的に作動する少なくとも１つの昇塔モジュール（６４〜６９）を含む。本点検整備システム（４０）はまた、昇塔システム（５４）に作動結合された作業システム（５８）を含む。作業システム（５８）は、少なくとも１つの巻上げモータ（１０４）及び保守部材（１２４）を含む。少なくとも１つの巻上げモータ（１０４）は、昇塔システム（５４）に対して作業システム（５８）を選択的に移動させる。
【選択図】図２

Description

本明細書に開示した主題は、タワー点検整備装置の技術に関し、より具体的には、タワー昇塔及び点検整備装置に関する。

タワーに登りかつ支持構成要素を点検整備する必要性は、以前から存在していた。例えば、風力発電機は、適正な作動を維持するように点検整備しなければならない。風力発電機では、空気の流れが、タワーの頂部においてナセルに取付けられた大型のロータブレード又はプロペラを回転させる。ブレードは、ステータに対してロータを回転させて電場を発生させる。回転速度は、ブレードピッチを変化させることによって並びに様々な制動システムを使用することによって制御される。強風状態の間には、風力エネルギーを取込まないようにブレードピッチを調整して、回転速度を制限する。場合によっては、制動システムを使用して、ブレードが高い回転速度に達するのをさらに防止することもある。弱風状態の間には、ブレードピッチは、可能な限り多くの風力エネルギーを捕捉するように調整される
時間の経過と共に、風力発電機は、保守が必要となる。風によって運ばれるゴミ、塵及びその他のデブリが、発電機に付着する。従って、発電機、特にブレード及びナセルは、定期的な清掃を必要とする。現在のところ、風力発電機を清掃するには、熟練作業員がタワーに登る必要がある。様々な保守作業を実行する際には、ナセル又はブレードハブからハーネス、ボースンチェア又は足場のような昇塔装置を吊下げて、作業員を支持している。

欧州特許出願第１８８６９０４号公報

本発明の１つの態様によると、外表面を有する中間部分を通って第２の端部部分に延びる第１の端部部分を備えたタワー部材用の点検整備システムは、該タワー部材に作動結合可能である昇塔システムを含む。昇塔システムは、タワー部材に沿って第１の端部部分から第２の端部部分に向かって該昇塔システムを移動させるように選択的に作動する少なくとも１つの昇塔モジュールを含む。本点検整備システムはまた、昇塔システムに作動結合された作業システムを含む。作業システムは、少なくとも１つの巻上げモータ及び保守部材を含む。少なくとも１つの巻上げモータは、昇塔システムに対して作業システムを選択的に移動させる。本タワー点検整備システムは、少なくとも１つの駆動輪及び該少なくとも１つの駆動輪に作動結合された少なくとも１つの駆動モータを有する本体部材を備えた少なくとも１つの昇塔モジュールを含むことができる。少なくとも１つの駆動輪は、複数の駆動輪を含むことができ、また少なくとも１つの駆動モータは、第１の駆動モータ及び第２の駆動モータを含むことができる。第１の駆動モータは、複数の駆動輪のうちの選択駆動輪に連結することができ、また第２の駆動モータは、複数の駆動輪のうちの他の選択駆動輪に連結することができる。少なくとも１つの昇塔モジュールは、複数の昇塔モジュールを含むことができる。加えて、少なくとも１つの昇塔モジュールは、複数の昇塔モジュールの各々を連接したコネクタ部材を含むことができ、コネクタ部材は、複数の昇塔モジュールの各々をタワー部材の外表面上に付勢するように構成されかつ配置される。コネクタ部材は、タワー部材を囲むように構成しかつ配置することができる。さらに、本少なくとも１つのタワー点検整備システムは、複数の昇塔モジュールの１つと作業システムとの間に作動連結された第１の巻上げモータ及び複数の昇塔モジュールの別の１つと作業システムとの間に作動連結された第２の巻上げモータを含むことができ、第１及び第２の巻上げモータは、作業システムを昇塔システムに向かって移動させるように選択的に作動する。作業システムは、タワー部材の外表面の周りに延びる少なくとも１つのレール部材を含むことができ、保守部材は、少なくとも１つのレール部材に沿って選択的に移動する。保守部材は、昇塔システムの移動の方向に対してほぼ垂直な方向に、少なくとも１つのレール部材に沿って選択的に移動することができる。少なくとも１つのレール部材は、タワー部材を囲むことができる。本タワー点検整備システムはさらに、（少なくとも１つの）昇塔モジュールに作動結合された付属システムを含むことができ、付属システムは、昇塔モジュールをタワー部材の外表面に固定するように選択的に作動する。付属システムは、少なくとも１つのクランプ部材及び少なくとも１つのアクチュエータ部材を含むことができ、アクチュエータ部材は、クランプ部材をタワー部材の外表面と接触状態に付勢するように選択的に作動する。

本発明の別の態様によると、第１の端部部分、第２の端部部分、及び外表面を有する中間部分を備えた本体を有するタワー部材を点検整備する方法は、少なくとも１つの昇塔モジュールを備えた昇塔システムをタワー部材の外表面に取付けるステップを含む。本方法はさらに、保守部材を備えた作業システムを昇塔システムに連結するステップと、昇塔システムをタワー部材の第１の端部部分から第２の端部部分に向かって選択的に移動させるステップと、作業システムを昇塔システムに向かって選択的に移動させるステップと、タワー部材上に保守作業を実行するように保守部材を作動させるステップとを含む。タワー部材を点検整備する方法はまた、昇塔システムをタワー部材に沿って停止させるステップと、昇塔モジュールをタワー部材の外表面にクランプ固定するステップとを含むことができる。さらに、本方法は、タワー部材を囲む少なくとも１つのレールに沿って保守部材を移動させるステップを含むことができる。保守部材を移動させるステップは、昇塔システムの移動方向に対して実質的に垂直な方向に保守部材を移動させるステップを含むことができる。

本発明のさらに別の態様によると、点検整備システムは、タワー部材に作動結合されるように構成かつ配置された昇塔システムを含む。昇塔システムは、該昇塔システムをタワー部材に沿って軸方向に移動させるように選択的に作動する少なくとも１つの昇塔モジュールを含む。本点検整備システムはまた、昇塔システムに作動結合された作業システムを含む。作業システムは、少なくとも１つの巻上げモータ及び保守部材を含み、少なくとも１つの巻上げモータは、昇塔システムに対して作業システムを選択的に移動させて、保守部材がタワー部材上に保守を選択的に実行することを可能にする。少なくとも１つの昇塔モジュールは、外表面の周りに間隔を置いて配置された複数の昇塔モジュールを含むことができる。本タワー点検整備システムはまた、タワー部材の外表面の周りに延びる少なくとも１つのレール部材を備えた作業システムを有することができ、保守部材は、少なくとも１つのレール部材に沿って選択的に移動する。

これらの及びその他の利点並びに特徴は、図面と関連させて行った以下の説明から一層明らかになるであろう。

本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明の前述の及びその他の特徴並びに利点は、添付図面と関連させて行った以下の説明から明らかである。

例示的な実施形態による、風力発電機タワーに取付けられたタワー昇塔及び点検整備装置の部分斜視図。図１のタワー昇塔及び点検整備装置の正面図。図２のタワー昇塔及び点検整備装置の上面図。例示的な実施形態による、付属システムを含む昇塔モジュールの斜視図。

詳細な説明は、図面を参照しながら実施例によって、本発明の実施形態をその利点及び特徴と共に説明する。

まず図１を参照すると、風力タービンは、参照符号２でその全体を示している。風力タービン２は、陸上に又は陸から離れて海上に支持されるように構成される。この目的のために、風力タービン２は、外表面１１を有する中間部分１０を通って第２の端部部分８に延びる第１の端部部分６を有するタワー部材４を含む。風力タービン２はさらに、それに風力エネルギー集積システム１４が取付けられたヨーシステム１２を含む。ヨーシステム１２は、タワー部材４によって定まる軸線の周りで選択的に回転して、風力エネルギー集積システム１４を優勢な風の流れに対して位置決めする。いずれにしても、風力エネルギー集積システム１４は、中心ハブ１６及び複数のブレード部材２０〜２２を含む。ブレード部材２０〜２２は、風の流れに応答して、中心ハブ１６によって定まるアクセスの周りでまとまって回転する。ブレード部材２０〜２２の回転は、ロータ（図示せず）に伝達され、ロータは、ステータ（これもまた図示せず）内で回転して電気を生成する。加えて、各ブレード部材２０は、風力エネルギー集積を高めるような好ましいピッチを確立するために選択的に枢動可能である。時間の経過と共に、タワー部材４に対する保守が必要となる。空気の流れによって運ばれたゴミ、鳥などのような動物の接触物は、風力タービン２から定期的に除去されなければならない。この目的のために、風力タービン２には、タワー部材４に選択的に取付けられる点検整備システム４０が設けられる。

図２及び図３に最もよく示すように、点検整備システム４０は、昇塔システム５４及び作業システム５８を含む。昇塔システム５４は、タワー部材４の外表面１１の周りに配置された複数の昇塔モジュール６４〜６９を含む。各昇塔モジュール６４〜６９は同様に構成されているので、残りの昇塔モジュールつまり昇塔モジュール６５〜６９は同様に形成されるという理解の下で、昇塔モジュール６４に関して以下に詳細な説明を行なう。図示するように、昇塔モジュール６４は、第１の対の駆動輪８２及び８３とその１つを参照符号８５で示す第２の対の駆動輪とを有する本体部材８０を含む。第１の対の駆動輪８２及び８３は、本体部材８０内に配置された第１の駆動モータ８７に作動連結され、一方、第２の対の駆動輪は、これもまた本体部材８０内に配置された第２の駆動モータ８８に作動結合される。この例示的な実施形態によると、駆動輪８２〜８５は、高い摩擦係数を有する材料で形成されて、それによって昇塔モジュール６４が第１の端部部分６から第２の端部部分８に向かってタワー部材４を登ることを可能にする。昇塔モジュール６４〜６９とタワー部材４との間の摩擦接触をさらに保証するために、昇塔システム５４は、第１のコネクタ部材９３及び第２のコネクタ部材９４を含む。コネクタ部材９３及び９４は、タワー部材４を囲みかつ昇塔モジュール６４〜６９に圧力を加える。より具体的には、コネクタ部材９３及び９４は、昇塔モジュール６４〜６９をタワー部材４の外表面１１上に付勢する弾性タイプの材料で形成される。「囲む」というのは、コネクタ部材９３及び９４がタワー部材４の外周部の周りに延びることを意味することを理解されたい。コネクタ部材９３及び９４は、必ずしもそうである必要はないが、タワー部材４と接触状態になることができる。

図２にさらに示すように、作業システム５８は、第１の巻上げモータ１０４及び第２の巻上げモータ１０５を含む。各巻上げモータ１０４、１０５は、対応するドラム部材１０８及び１０９を含む。ドラム部材１０８は、第１の長さのケーブル１１２を格納し、一方、第２のドラム部材１０９は、第２の長さのケーブル１１３を格納する。ケーブル１１２及び１１３は、ドラム部材１０８及び１０９のうちのそれぞれのドラム部材から、例えば昇塔モジュール６４及び６９上に設けられた対応する取付け部材１１６及び１１７に延びる。２つの巻上げモータは作業システム５８と昇塔システム５７との間に連結した状態で図示しているが、巻上げモータ及びケーブルの数は、例示的な実施形態に従って変化させることができることを理解されたい。

さらにこの例示的な実施形態によると、作業システム５８は、第１及び第２のレール部材１２８及び１２９上に支持された保守部材１２４を含む。より具体的には、レール部材１２８及び１２９がタワー部材４の外表面１１を囲み、保守部材１２４は、タワー部材４の外表面１１の周りを選択的に移動可能な状態になる。「囲む」というのは、レール部材１２８及び１２９がタワー部材４の外周部の周りに延びることを意味することを理解されたい。レール部材１２８及び１２９は、必ずしもそうである必要はないが、タワー部材４と接触状態になることができる。保守部材１２４は、清掃、塗替え及びタワーシェル探傷のような保守作業を実行するように構成されかつ配置される。当然ながら、単一の保守部材１２４のみを図示しているが、作業システム５８は、昇塔モジュール６４〜６９のうちの隣り合う昇塔モジュール間に配置された複数の保守部材を含むことができることもまた理解されたい。保守部材１２４は単一の保守作業で様々な作業を実行することができるように容易に変更可能であること、及びその各々が別個の保守作業を実行する複数保守部材を使用することができることもまた理解されたい。

図４に最もよく示すように、点検整備システム４０はさらに、昇塔モジュール６４〜６９の少なくとも１つと作動関係になった付属システム１４０を含む。この図示する例示的な実施形態では、付属システム１４０は、昇塔モジュール６７の上に設けられるが、しかしながら付属システム１４０の数及び位置は、変化させることができる。付属システム１４０は、第１の弓形表面１４５及び第２の対向する弓形表面１４６を備えた本体部分１４４を有するクランプ部材１４２を含む。第２の弓形表面１４６には、タワー部材４の外表面１１に対して付勢された時に昇塔システム５４を支持する摩擦部材（図示せず）が設けられる。この目的のために、付属システム１４０は、第１のリンクシステム１５６及び第２のリンクシステム１５７を含む。

第１のリンクシステム１５６は、第２のリンク部材１６０に作動連結された第１のリンク部材１５９を含む。第１のリンク部材１５９は、昇塔モジュール６７に連結され、一方、第２のリンク部材１６０は、クランプ部材１４２の第１の弓形表面１４５に連結される。同様に、第２のリンクシステム１５７は、第１のリンク部材１６１及び第２のリンク部材１６２を含む。第１のリンク部材１６１は、昇塔モジュール６７に結合され、一方、第２のリンク部材１６２は、クランプ部材１４２の第１の弓形表面１４５に結合される。付属システム１４０はさらに、第１のアクチュエータ部材１６６及び第２のアクチュエータ部材１６７を含む。第１のアクチュエータ部材１６６は、第１のリンクシステム１５６に作動連結され、一方、第２のアクチュエータ部材１６７は、第２のリンクシステム１５７に作動連結される。アクチュエータ部材１６６及び１６７は、第１及び第２のリンクシステム１５６、１５７を作動させて、クランプ部材１４２をタワー部材４の外表面１１に対して付勢する。

保守作業を実行するために、昇塔システム５４は、タワー部材４の外表面１１に取付けられる。取付けられると、昇塔モジュール６４〜６９は、第１の端部部分６から第２の端部部分８に向かってタワー部材４を選択的に横切って移動する。選択位置になると、付属システム１４０が動力供給されて、昇塔システム５４をタワー部材４にクランプ固定する。付属システム１４０によって、実質的に軽量の昇塔システムがタワー部材４を横切って移動することが可能になり、一方、昇塔システムが所定の位置になると、高重量（保守）構成要素が、ケーブルによって持ち上げられる。この時点で、巻上げモータ１０４及び１０５は、作業システム５８を上昇させかつ位置決めするように選択的に作動する。位置決めされると、保守部材１２４が作動しかつタワー部材４に対して保守作業が実行される。上述したように、保守部材１２４は、保守機能を可能にするようにレール部材１２８及び１２９上で選択的に移動可能である。例えば、保守部材１２４は、タワー部材４の外表面１１に洗浄作用を行なう清掃システムを含むことができ、また保守部材１２４は、タワー部材４の外表面又は同様のものに塗料の被膜を塗布するのに役立つ塗装システムとすることができる。この例示的な実施形態により、タワー保守機能は地上から実行することが可能であり、それによって保守作業を実行するのに必要なタワー保守作業員の人数を減少させまたさらに保守作業を実行するためにタワー部材に登る保守作業員の必要性を排除することが可能になる。

限られた数の実施形態に関してのみ本発明を詳細に説明してきたが、本発明がそのような開示した実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解される筈である。むしろ、本発明は、これまで説明していないが本発明の技術思想及び技術的範囲に相応するあらゆる数の変形、変更、置換え又は均等な構成を組込むように改良することができる。さらに、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明の態様は説明した実施形態の一部のみを含むことができることを理解されたい。従って、本発明は、上記の説明によって限定されるものと見なすべきではなく、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。

２風力タービン
４タワー部材
６第１の端部部分
８第２の端部部分
１０中間部分
１１外表面
１２ヨーシステム
１４風力エネルギー集積システム
１６中心ハブ
２０ブレード部材
２１ブレード部材
２２ブレード部材
４０点検整備システム
５４昇塔システム
５８作業システム
６４昇塔モジュール
６５昇塔モジュール
６６昇塔モジュール
６７昇塔モジュール
６８昇塔モジュール
６９昇塔モジュール
８０本体部材
８２駆動輪
８３駆動輪
８４駆動輪
８５駆動輪
８７駆動モータ
８８駆動モータ
９３コネクタ部材
９４コネクタ部材
１０４巻上げモータ
１０５巻上げモータ
１０８ドラム部材
１０９ドラム部材
１１２ケーブル
１１３ケーブル
１１６取付け部材
１１７取付け部材
１２４保守部材
１２８レール部材
１２９レール部材
１４０付属システム
１４２クランプ部材
１４４本体部分
１４５第１の弓形表面
１４６第２の弓形表面
１４７摩擦材料
１５６第１のリンクシステム
１５７第２のリンクシステム
１５９第１のリンク部材（第１のリンクシステム１５６の）
１６０第２のリンク部材（第１のリンクシステム１５６の）
１６１第１のリンク部材（第２のリンクシステム１５７の）
１６２第２のリンク部材（第２のリンクシステム１５７の）
１６６アクチュエータ部材
１６７アクチュエータ部材

Claims

外表面（１１）を有する中間部分（１０）を通って第２の端部部分（８）に延びる第１の端部部分（６）を有するタワー部材（４）用の点検整備システム（４０）であって、
前記タワー部材（４）に作動結合可能でありかつ該タワー部材（４）に沿って前記第１の端部部分（６）から前記第２の端部部分（８）に向かってそれを移動させるように選択的に作動する少なくとも１つの昇塔モジュール（６４〜６９）を備えた昇塔システム（５４）と、
前記昇塔システム（５４）に作動結合されかつ少なくとも１つの巻上げモータ（１０４）及び保守部材（１２４）を備えた作業システム（５８）と、を含み、
前記少なくとも１つの巻上げモータ（１０４）が、前記昇塔システム（５４）に対して前記作業システム（５８）を選択的に移動させる、
点検整備システム（４０）。
前記少なくとも１つの昇塔モジュール（６４〜６９）が、少なくとも１つの駆動輪（８２）及び該少なくとも１つの駆動輪（８２）に作動結合された少なくとも１つの駆動モータ（８７）を有する本体部材（８０）を含む、請求項１記載のタワー点検整備システム（４０）。
前記少なくとも１つの駆動輪（８２）が、複数の駆動輪（８２〜８５）を含み、また
前記少なくとも１つの駆動モータ（８７）が、第１の駆動モータ（８７）及び第２の駆動モータ（８８）を含む、
請求項２記載のタワー点検整備システム（４０）。
前記第１の駆動モータ（８７）が、前記複数の駆動輪のうちの選択駆動輪（８２、８３）に連結され、また
前記第２の駆動モータ（８８）が、前記複数の駆動輪のうちの他の選択駆動輪（８４、８５）に連結される、
請求項３記載のタワー点検整備システム（４０）。
前記複数の昇塔モジュール（６４〜６９）の各々を連接したコネクタ部材（９３）をさらに含み、
前記コネクタ部材（９３）が、前記複数の昇塔モジュール（６４〜６９）の各々を前記タワー部材（４）の外表面（１１）上に付勢するように構成されかつ配置される、
請求項４記載のタワー点検整備システム（４０）。
前記複数の昇塔モジュールの１つ（６４）と前記作業システム（５８）との間に作動連結された第１の巻上げモータ（１０４）及び前記複数の昇塔モジュールの別の１つ（６８）と前記作業システム（５８）との間に作動連結された第２の巻上げモータ（１０５）をさらに含み、
前記第１及び第２の巻上げモータ（１０４、１０５）が、前記作業システム（５８）を前記昇塔システム（５４）に向かって移動させるように選択的に作動する、
請求項５記載のタワー点検整備システム（４０）。
前記作業システム（５８）が、前記タワー部材（４）の外表面（１１）の周りに延びる少なくとも１つのレール部材（１２８）を含み、
前記保守部材（１２４）が、前記少なくとも１つのレール部材（１２８）に沿って選択的に移動する、
請求項６記載のタワー点検整備システム（４０）。
前記保守部材（１２４）が、前記昇塔システム（５４）の移動の方向に対してほぼ垂直な方向に、前記少なくとも１つのレール部材（１２８）に沿って選択的に移動する、請求項７記載のタワー点検整備システム（４０）。
前記少なくとも１つの昇塔モジュール（６４）に作動結合された付属システム（１４０）をさらに含み、
前記付属システム（１４０）が、前記昇塔モジュール（６４）を前記タワー部材（４）の外表面（１１）に固定するように選択的に作動する、
請求項１記載のタワー点検整備システム（４０）。
前記付属システム（１４０）が、少なくとも１つのクランプ部材（１４２）及び少なくとも１つのアクチュエータ部材（１６６）を含み、
前記アクチュエータ部材（１６６）が、前記クランプ部材（１４２）を前記タワー部材（４）の外表面（１１）と接触状態に付勢するように選択的に作動する、
請求項９記載のタワー点検整備システム（４０）。