JP2011174379A - 風力発電用ローターブレードの取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来より工事用地が狭くて済み、かつ工程が簡便な風力発電設備用風車ブレード取付方法を提供する。
【解決手段】（１）装着前のローターハブ４の一取り付け部に、一のローターブレード５ａを取り付けた後、該ローターハブ４を風力発電設備で回転可能に装着するステップと、（２）ローターハブ４に取り付けられたローターブレード５ａを介して外力によってローターハブ４を回転させ、ローターブレードの取付が行われていない、ローターハブの取り付け部を、次のローターブレード５ｂを略水平向きで取り付けることができる位置に移動させるステップと、（３）ローターブレードの取付が行われていない取り付け部に次のローターブレード５ｂを略水平向きで取り付けるステップ、とを有し、前記（２）（３）のステップを繰り返して複数本のローターブレードをローターブレードに取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電設備に備えられるローターハブにローターブレードを取り付ける取り付け方法に関するものである。

風力発電設備の建設においてローターをナセルまたは発電機に取付ける際には、ローターを地組みしてから上架し、ナセルや発電機に取付ける方法が一般的である。
すなわち、地上でローターハブを軸方向が垂直になるように設置し、このローターハブに対し複数本のローターブレードを水平向きに取付けていく。全てのローターブレードの取付けが終わった後、クレーンを使ってローターをそのまま吊り上げ、その後、ローターの軸方向が水平になるように起こしてナセルに接続する。ところで、ローターブレード１本の全長は数１０ｍにも及ぶものがあり、これを地上でローターハブに取り付けるためには広大な作業場所が必要になる。例えば、山間部等に風力発電設備を設置する際に、用地確保のために森林の伐採などを行うことが必要とされる場合があるが、このような作業は、コスト的、環境的に好ましくない。
このため、ローターハブを風力発電設備に装着した後、このローターハブにローターブレードを取り付けるようにして、地上でのローターの組み付け作業を不要にし、よって広大な作業場所を必要としないローターブレードの取り付け方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特表２００６−５１５０４３号公表公報

しかし、前記特許文献１に記載の方法では、風力発電設備のポッドに装着したローターハブを回転させてローターブレードを取付ける必要があり、ローターハブを回転させる動力が必要になる。そして一本目のローターブレードを取り付けた後は、ローターブレードを使用してローターハブを回転させて次のローターハブを取り付けることを可能にしている。
また、具体的には、一つのローターハブを取り付けた後、次のローターブレードを取付ける際に、クレーンの位置の変更を不要とするようにナセルを１８０度旋回させている。
上記のように、特許文献１に記載の方法では、ポッドやローターハブを自力で回転させることが前提になっている。しかし、ローターの設置時に自力でポッドやローターハブを回転させるためには、電力などが必要であり、また、回転するポッドやローターハブを定位置で停止させる必要がある。しかし、電力の供給がなされていない状況やナセル、ローターの構造によっては上記動作を行うことができないものでは、上記実施は困難である。

本発明は上記事情を背景としてなされたものであり、風力発電設備建設工事に必要な作業面積が従来よりも格段に狭くて済み、かつ、構造上の制約や電力供給の制約などを受けることなくローターハブにローターブレードを取り付けることができる風力発電用ローターブレードの取付方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の風力発電用ローターブレードの取り付け方法は、
風力発電設備で回転可能に装着されるローターハブに複数本のローターブレードを取り付ける方法であって、
（１）前記装着がなされる前の前記ローターハブの一取り付け部に、一のローターブレードを取り付けた後、該ローターハブを風力発電設備で回転可能に装着するステップと、
（２）前記ローターハブに取り付けられたローターブレードを介して外力によって前記ローターハブを回転させ、ローターブレードの取付が行われていない、該ローターハブの取り付け部を、次のローターブレードを略水平向きで取り付けることができる位置に移動させるステップと、
（３）ローターブレードの取付が行われていない前記取り付け部に次のローターブレードを略水平向きで取り付けるステップ、とを有し、
上記（２）（３）のステップを繰り返して前記複数本のローターブレードを前記ローターブレードに取り付けることを特徴とする。

すなわち、本発明によれば、ローターブレードの取付の際に、風力発電設備に装着される前のローターハブに対し、一つのローターブレードを取り付ける。この取り付け作業は、装着位置よりも低位な場所、例えば地組みにより行うことができ、ローターブレードの取り付け作業を容易に行うことができ、また、作業場所も一つのローターブレードを取り付けるのに必要な面積で足りる。
一つのローターブレードを取り付けたローターハブは、クレーンで吊り上げるなどして風力発電設備のナセルなどに回転可能に装着される。

風力発電設備に装着されたローターハブは、クレーンや油圧装置を用いた外力によって既に取り付けたローターブレードを介して回転させる。この回転に際しては、次に取り付けるローターブレードを略水平な状態にしてローターハブの取り付け部に取り付けられるように、該取り付け部を回転移動させる。

したがって、ローターハブに３本のローターブレードを取り付ける場合、既に取り付けた一のローターブレードを略３０度回転させると、回転方向と逆方向にある取り付け部に次のローターブレードを略水平な状態にして取り付けることができる。この際に、ローターブレードをクレーンやウインチを用いて一方に引き寄せることで、ローターブレードの自重による回転力に抗してローターブレードを回転させることができる。
次いで、上記一のローターブレードを上記回転方向と逆の方向に略６０度回転させると、回転方向と逆方向にある取り付け部に次のローターブレードを略水平な状態にして取り付けることができる。この際に、ローターブレードをクレーンやウインチを用いて一方に引き寄せることで、ローターブレードの自重による回転力に抗してローターブレードを回転させることができる。ローターブレードの自重による回転力に抗してローターブレードを回転させれば、ローターブレードの回転を安定して行うことができるとともに、停止位置の調整も容易に行うことができる。

ローターブレードを介してローターハブを回転させる場合、上記のようにクレーンや油圧装置を用いた外力によって該回転を行うことができる。
クレーンを用いる場合、ローターブレードにクレーンを連結し、クレーンの動作によって前記ローターブレードを回転させることができる。前記ローターブレードとクレーンとの連結はウェイトを介在させたワイヤを用いて行うことができる。ウェイトは、前記クレーンに接続したワイヤで吊り下げ、このウェイトに直接またはワイヤを介してローターブレードに接続したワイヤを連結する。
ウェイトを介在させることで、ウェイトとローターブレードとの間に設けられるワイヤの引っ張り方向を調整して、円滑にローターブレードを回転させることができる。例えば、引っ張り位置よりも上方や下方から外力を加える場合にも、引っ張り方向をローターブレードが回転しやすい方向に変えることができる。この際に、ローターブレードの長手方向とローターブレードに接続したワイヤとが略９０度の交差角を有するようにしてローターブレードのワイヤを引っ張ることでローターブレードの回転をより円滑に行うことができ、また、ローターブレードに余分な負荷を与えることを回避できる。

また、前記クレーンとローターブレードとに接続されたワイヤとウインチなどの引寄せ装置に接続された第２のワイヤとを連結し、引寄せ装置の動作によって前記第２のワイヤを引き寄せて前記ローターブレードを回転させるようにしてもよい。これによりクレーンとは異なる方向からローターブレードに外力を加えることができ、ローターブレードに加える外力の方向を適切に設定して、ローターブレードの回転をより円滑にすることができる。

また、前記引寄せ装置を使用する場合に、クレーンにウェイトとともに吊り下げられたワイヤとローターブレードに接続したワイヤとを前記ウェイトを介して連結し、さらに前記ウェイトと引寄せ装置とをワイヤで連結し、該引寄せ装置で前記ワイヤを引き寄せるようにしてもよい。ウェイトと引寄せ装置との連結は、直接行ってもよく、前記したワイヤを介して行うようにしてもよい。このウェイトと引寄せ装置との組み合わせによって、ローターブレードに加える外力の方向を適切に設定することが容易になり、外力の付加作業も容易に行うことができる。

以上説明したように、本発明の風力発電用ローターブレードの取り付け方法によれば、
（１）前記装着がなされる前の前記ローターハブの一取り付け部に、一のローターブレードを取り付けた後、該ローターハブを風力発電設備で回転可能に装着するステップと、
（２）前記ローターハブに取り付けられたローターブレードを介して外力によって前記ローターハブを回転させ、ローターブレードの取付が行われていない、該ローターハブの取り付け部を、次のローターブレードを略水平向きで取り付けることができる位置に移動させるステップと、
（３）ローターブレードの取付が行われていない前記取り付け部に次のローターブレードを略水平向きで取り付けるステップ、とを有し、
上記（２）（３）のステップを繰り返して前記複数本のローターブレードを前記ローターブレードに取り付けるので、風力発電設備の設置工事に必要な作業面積を従来より小さくすることができ、しかも、電力供給などを必要とすることなく工程を円滑に実行することができる。

本発明の一実施形態の取り付け工程を示すフロー図である。 同じく、第１のローターブレードを取り付けたローターハブをナセルに装着する工程を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。 同じく、ローターブレードを介してローターハブを３０度回転させる工程を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。 同じく、水平状態で第２のローターブレードをローターハブに取り付ける工程を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。 同じく、第１のローターブレードを介してローターハブを回転させる準備工程を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。 同じく、第１のローターブレードを介してローターハブを逆方向に６０度回転させる回転始めの状態を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。 同じく、第１のローターブレードを介してローターハブを逆方向に６０度回転させる回転途中の状態を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。 同じく、第１のローターブレードを介してローターハブを逆方向に６０度回転させた状態を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。 水平状態で第３のローターブレードをローターハブに取り付ける工程を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

（実施形態１）
以下に本発明の一実施形態を図１〜図９に基いて説明する。
図１は、本実施形態の工程フローを示す概略図であり、図２以降に各工程における詳細を示す。なお、図３の詳細図は、図１に対し、背面側から見た図である。
図１（ａ）は、地組みによってローターハブ４の一取り付け部４ａに第１のローターブレード５ａを取り付ける工程を示すものである。なお、ローターハブ４の外周部には、ローターハブ４の中心軸に対して１２０度の角度間隔で３箇所の取り付け部４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。
上記取り付けの際には、僅かに長手方向において湾曲しているローターブレード５ａの凸湾曲側が下面側を向くように配置して取り付け作業を行う。このときの取り付け方向がナセル２に組み付け完了した際のローターブレードの組み付け方向に一致するようにする。凸湾曲側が下面側を向くように配置して取り付け作業を行うことで、作業を容易に行うことができる。また、このときにローターブレード５ａには、回転用プロテクタ５０を取り付けておく。

第１のローターブレード５ａが取り付けられたローターハブ４は、図２に示すように、補助クレーン３ａでローターブレード５ａの先端側を支持しつつ、クレーン３で吊り上げて風力発電塔１のナセル２に回転可能に装着する。図１（ｂ）は、該ローターハブ４が風力発電塔１のナセル２に装着されて、ローターブレード５ａは垂下された状態を示している。

次いで、図１（ｃ）に示すように、ローターハブ４に取り付けられたローターブレード５ａの湾曲方向が左右逆になるように反転させ、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、ローターブレード５ａの凸湾曲側に略３０度の角度でローターハブ４を回転させる。
具体的には、図３に示すように、クレーン３のブーム３０を縮めるとともにヨー３１を回転させ、ローターブレード５ａの回転方向にクレーン３のブーム３０の方向を合わせる。次いで、クレーン３のブーム３０に連結したクレーンワイヤ３２にウェイト３５（例えば１５ｔ）を吊り下げ、高所作業者などによってローターブレード５ａのプロテクタ５０とウェイト３５とを短いワイヤなどで結ぶ。この後、クレーン３のブーム３０をローターブレード５ａの回転方向に起こしてローターブレード５ａを略３０度回転させ、ローターハブ４の回転部分などに図示しないロックピンを入れ、ローターハブ４を固定する。該固定後、ローターブレード５ａのプロテクタ５０とウェイト３５との玉掛を外す。この状態では、ローターブレード５ａの回転方向とは反対側にある取り付け部４ｂは、第２のローターブレード５ｂを略水平にして取り付けることが可能な位置にある。以下に、第２のローターブレード５ｂの取り付け工程を説明する。

上記の状態で、図１（ｅ）に示すように、第２のローターブレード５ｂを略水平な状態で吊り上げてローターハブ４の取り付け部４ｂに取り付ける。図１（ｆ）は、第２のローターブレード５ｂがローターハブ４に取り付けられた状態を示すものである。
第２のローターブレード５ｂの取付では、具体的には、図４に示すように、クレーン３のブーム３０を伸ばし、クレーンワイヤ３２に設けたブレード一本吊り治具５１によってローターブレード５ｂを玉掛けする。このローターブレード５ｂをブレード一本吊り治具５１を介してクレーン３によって吊り上げ、ローターハブ４の取り付け部４ｂに取り付ける。その後、ブレード一本吊り治具５１をローターブレード５ｂから取り外す。

次いで、図１（ｇ）に示すように、ローターブレード５ａを、凸湾曲面が左右で逆になるように反転し、前記した最初の回転方向とは逆の方向に、ローターハブ４を略６０度回転させる。
具体的には、図５に示すように、図示しない高所作業車などを利用してクレーン３のクレーンワイヤ３２の端部にウェイト３６を取り付け、ウインチ６のウインチワイヤ６０を前記ウェイト３６に連結する。なお、ウインチ６は、本発明の引き寄せ装置に相当し、ウインチワイヤ６０は、本発明の第２のワイヤに相当する。ウェイト３６をクレーン３で吊り上げ、高所でウェイト３６とローターブレード５ａの回転用プロテクタ５０とをブレードワイヤ３７で連結する。この際に、ブレードワイヤ３７とローターブレード５ａの長手方向とが略９０度となるように、クレーン３の位置（高さ、回転角など）を調整してウェイト３６の位置を定める。

上記の状態で、図６、図７に示すように、ウインチワイヤ６０を巻くとともに、ローターハブ４のロックピンを外す。ウインチワイヤ６０を引き続き巻くことでローターブレード５ａが回転する。なお、この際に、ブレードワイヤ３７とローターブレード５ａの長手方向の交差角度が略９０度に維持されるように、クレーン３の操作によってウェイト３６の位置調整を行う。

図１（ｈ）に示すように、ローターブレード５ａが略６０度回転すると、ウインチ６の巻き取りを停止し、ローターハブ４の回転部分などに図示しないロックピンを入れてローターハブ４を固定する。この状態でも、図８に示すように、ローターブレード５ａの長手方向と、ブレードワイヤ３７とは略９０度の交差角度を維持している。
上記回転後、ウェイト３６とブレードワイヤ３７の接続を解くとともに、クレーン３からウェイト３６を取り外す。
この状態では、ローターブレード５ａの回転方向とは反対側にある取り付け部４ｃは、第３のローターブレード５ｃを略水平にして取り付け可能な位置にある。以下に、第３のローターブレード５ｃの取り付け工程を説明する。

上記の状態で、図１（ｉ）に示すように、第３のローターブレード５ｃを略水平な状態で吊り上げてローターハブ４の取り付け部４ｃに取り付ける。
具体的には、図９に示すように、クレーン３のブーム３０を伸ばし、ワイヤ３２およびブレード一本吊り治具５１によって、ローターブレード５ｃを玉掛けする。クレーン３によってローターブレード５ｃを上架し、ローターハブ４の取り付け部４ｃに取り付け、ブレード一本吊り治具５１をローターブレード５ｃから取り外す。

図１（ｊ）は、第３のローターブレード５ｃがローターハブ４に取り付けられ、ブレード一本吊り治具５１をローターブレード５ｃから取り外した状態を示すものである。その後、図１（ｋ）に示すように、ローターブレード５ａのプロテクタ５０を取り外し、ロックピンを抜くことで、風力発電設備に対するローターハブの組み付け作業が終了する。

なお、この実施形態では、ローターブレード数が３本のものについて説明したが、本発明としてはローターブレードの数が限定されるものではなく、その他の数のローターブレードを取り付ける際にも同様に本発明を適用することができる。
以上、本発明について説明を行ったが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。

１ 風力発電塔
２ ナセル
３ クレーン
４ ローターハブ
４ａ 取り付け部
４ｂ 取り付け部
４ｃ 取り付け部
５ａ ローターブレード
５ｂ 第２のローターブレード
５ｃ 第３のローターブレード

Claims (10)

1. 風力発電設備で回転可能に装着されるローターハブに複数本のローターブレードを取り付ける方法であって、
   （１）前記装着がなされる前の前記ローターハブの一取り付け部に、一のローターブレードを取り付けた後、該ローターハブを風力発電設備で回転可能に装着するステップと、
   （２）前記ローターハブに取り付けられたローターブレードを介して外力によって前記ローターハブを回転させ、ローターブレードの取付が行われていない、該ローターハブの取り付け部を、次のローターブレードを略水平向きで取り付けることができる位置に移動させるステップと、
   （３）ローターブレードの取付が行われていない前記取り付け部に次のローターブレードを略水平向きで取り付けるステップ、とを有し、
   上記（２）（３）のステップを繰り返して前記複数本のローターブレードを前記ローターブレードに取り付けることを特徴とする風力発電用ローターブレードの取り付け方法。
2. 前記ローターブレードにクレーンを連結し、該クレーンの動作によって前記ローターブレードを回転させることによって前記ローターハブの回転を行うことを特徴とする請求項１記載の風力発電用ローターブレードの取り付け方法。
3. 前記ローターブレードと前記クレーンとをウェイトを介在させたワイヤで連結することを特徴とする請求項２記載の風力発電用ローターブレードの取り付け方法。
4. 前記クレーンと前記ローターブレードとに接続されたワイヤと引寄せ装置に接続された第２のワイヤとを連結し、該引寄せ装置の動作によって前記第２のワイヤを引き寄せて前記ローターブレードを回転させることを特徴とする請求項２記載の風力発電用ローターブレードの取り付け方法。
5. 前記クレーンにワイヤで吊り下げられたウェイトと前記ローターブレードに接続したワイヤとを連結し、さらに前記ウェイトと前記引寄せ装置とを前記第２のワイヤで連結し、該引寄せ装置で前記第２のワイヤを引き寄せることで前記ローターブレードを回転させることを特徴とする請求項４記載の風力発電用ローターブレードの取り付け方法。
6. 前記引寄せ装置による引き寄せは、前記ローターブレードの長手方向と、該ローターブレードに接続された前記ワイヤとが略９０度の交差角度を維持するように前記クレーンの位置を調整しつつ行うことを特徴とする請求項４または５に記載の風力発電用ローターブレードの取り付け方法。
7. 前記外力による前記ローターハブの回転は、前記ローターハブに取り付けられた前記ローターブレードの自重による回転力に抗して行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の風力発電用ローターブレードの取り付け方法。
8. 前記外力は、油圧装置によって発生させるものであることを特徴とする請求項１記載の風力発電用ローターブレードの取り付け方法。
9. 前記一のローターブレードの取り付けは、地組みによって行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の風力発電用ローターブレードの取り付け方法。
10. 前記ローターハブに３本のローターブレードを取り付ける方法であって、
    前記ローターハブに前記一のローターブレードを取り付けて前記装着を行った後、自重で垂下している前記ローターブレードを外力によって一方向に約３０度回転させて該回転方向とは逆方向で隣接する取り付け部を、次のローターブレードを略水平向きで取り付けることができる位置に移動させ、該取り付け部に次のローターブレードを略水平向きで取り付けた後、前記一のローターブレードを外力によって前記回転方向と逆の方向に約６０度回転させて該回転方向とは逆方向で隣接する取り付け部を、次のローターブレードを略水平向きで取り付けることができる位置に移動させ、該取り付け部に次のローターブレードを略水平向きで取り付けることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の風力発電用ローターブレードの取り付け方法。

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