JP2013151883A - Wind power generation device having vibration control device and vibration control device of tower-shaped building - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制振装置を備えた風力発電装置、及びタワー状建造物の制振装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator including a vibration damping device and a vibration damping device for a tower-shaped building.
従来、基礎上に設置されたタワーと、前記タワーの頂部に支持されたナセルと、前記ナセルの正面に支持されたロータヘッドとを備える風力発電装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。ナセル内の発電機からは、基礎上の電気設備に向けて送電ケーブルが延出する。 DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, the wind power generator provided with the tower installed on the foundation, the nacelle supported by the top part of the said tower, and the rotor head supported by the front of the said nacelle is known (for example, refer patent document 1). ). A power cable extends from the generator in the nacelle toward the electrical equipment on the foundation.
ところで、風力発電装置のようなタワー状建造物において、当該建造物の上部にマスダンパー型の制振装置を備えることがある。この制振装置は簡易な構造ながら、建造物に載せるウェイトの重量を考慮すると小さな振動の制振に適しており、風力発電装置の如く風に因る振動を生じ易いタワー状建造物の制振には好適である。他方、風力発電装置のナセル周辺には制振装置の配置スペースが少なく、かつ前記送電ケーブルも配索されていることから、如何にして制振装置を設置するかが課題となる。 By the way, in a tower-like building such as a wind power generator, a mass damper type vibration damping device may be provided on the top of the building. Although this vibration control device has a simple structure, it is suitable for damping small vibrations in consideration of the weight of the weight placed on the building. Damping of tower-like structures that are prone to wind-related vibrations such as wind power generators. Is suitable. On the other hand, since there is little space for arranging the vibration damping device around the nacelle of the wind turbine generator and the power transmission cable is also routed, how to install the vibration damping device becomes a problem.
そこで本発明は、制振装置を備えた風力発電装置、及びタワー状建造物の制振装置において、マスダンパー型の制振装置を効率よく設置可能とすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to efficiently install a mass damper type damping device in a wind turbine generator equipped with a damping device and a damping device for a tower-like structure.
上記課題の解決手段として、請求項1に記載した発明は、
基礎上に設置されたタワーと、前記タワーの頂部に支持されたナセルと、前記ナセルの正面に支持されたロータヘッドと、前記タワーの上部又は前記ナセルに設置されたマスダンパー型の制振装置とを備えた風力発電装置であって、
前記制振装置が、前記タワーの軸心を横断するように配置されたウェイトを有し、前記ウェイトに、前記ナセル内の発電機から前記制振装置よりも下方に配置された下段電気設備に向けて延びる送電ケーブルを挿通する開口が形成されることを特徴とする。
請求項2に記載した発明は、
基礎上に設置されたタワーと、前記タワーの頂部に支持された上段電気設備とを備えるタワー状建造物の上部に設けられるマスダンパー型の制振装置であって、
前記タワーの軸心を横断するように配置されたウェイトを有し、前記ウェイトに、前記上段電気設備から当該制振装置よりも下方に配置された下段電気設備に向けて延びる送電ケーブルを挿通する開口が形成されることを特徴とする。
As means for solving the above problems, the invention described in
A tower installed on a foundation, a nacelle supported on the top of the tower, a rotor head supported on the front of the nacelle, and a mass damper type damping device installed on the top of the tower or in the nacelle A wind power generator with
The vibration damping device has a weight disposed so as to cross the axis of the tower, and the weight includes a generator in the nacelle and a lower electric facility disposed below the vibration damping device. An opening for inserting a power transmission cable extending toward the center is formed.
The invention described in
A mass damper type damping device provided at the top of a tower-like building comprising a tower installed on a foundation and an upper-stage electrical facility supported on the top of the tower,
The weight has a weight arranged so as to cross the axis of the tower, and a power transmission cable extending from the upper electric equipment to a lower electric equipment arranged below the vibration control device is inserted into the weight. An opening is formed.
本発明によれば、制振装置の配置スペースの少ない風力発電装置のようなタワー状建造物において、制振装置のウェイトをタワーの軸心を横断するように配置したプレート状としてその容量を確保できると共に、タワー頂部に支持した上段電気設備から制振装置よりも下方に配置した下段電気設備に向けて延びる送電ケーブルを避けて前記ウェイトを配置でき、もってタワー状建造物にマスダンパー型の制振装置を効率よく設置することができる。 According to the present invention, in a tower-like structure such as a wind turbine generator having a small arrangement space for a vibration damping device, the weight of the vibration damping device is secured as a plate-like shape arranged so as to cross the axis of the tower. In addition, the weight can be arranged avoiding the power transmission cable extending from the upper electrical equipment supported on the top of the tower to the lower electrical equipment arranged below the vibration control device. The vibration device can be installed efficiently.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、風力発電装置(タワー状建造物)1は、地上又は洋上に設けた基礎2上に設置された円筒状のタワー3と、タワー3の頂部3aにタワー3の軸心(軸線)Cを中心に左右回動可能に支持されたナセル(風車本体)4と、ナセル4の正面側に支持されたロータヘッド5とを備える。ナセル4内には増速機6及び発電機(上段電気設備)7が収容される。ロータヘッド5はハブ8の外周に複数の風車翼9を有してなる。ハブ8からナセル4内に延びる主軸5aは増速機6に接続され、増速機6から延びる出力軸6aは発電機7に接続される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a wind power generator (a tower-shaped building) 1 includes a
ロータヘッド5の回転動力は、増速機6を介して発電機7に入力されて、この発電機7に電力を発生させる。発電機7が発生した電力は、タワー3の下部内で基礎2上に設置された発電制御盤(下段電気設備)11に送られる。タワー3内には、発電機7から発電制御盤11に向けて延びる高圧ケーブル(送電ケーブル)12が挿通される。タワー3の上部内(あるいはナセル4内)には、マスダンパー型の制振装置13が設置される。
The rotational power of the
以下、図2〜4を参照して制振装置13について説明する。なお、図中矢印UPが上方、矢印FRが前方、矢印LHが左方を示すものとする。
制振装置13は、タワー3の頂部内フレーム3bの下面側に固定される円盤状の上段支持板14と、上段支持板14の下面側に固定される前後一対のX軸直動レール15と、前後X軸直動レール15にそれぞれ左右移動可能に支持される左右一対のX軸移動脚16と、上段支持板14の下面側に固定的に支持されるX軸サーボモータ17と、X軸サーボモータ17によりカップリング17aを介して駆動されるX軸ボールネジ機構18と、X軸ボールネジ機構18の可動子(ボールナット18a)が固定されると共に各X軸移動脚16がそれぞれ固定される円盤状の中段支持板21とを有する。
Hereinafter, the
The
また、制振装置13は、中段支持板21の下面側に固定される左右一対のY軸直動レール22と、左右Y軸直動レール22にそれぞれ前後移動可能に支持される前後一対のY軸移動脚23と、中段支持板21の下面側に固定的に支持されるY軸サーボモータ24と、Y軸サーボモータ24によりカップリング24aを介して駆動されるY軸ボールネジ機構25と、Y軸ボールネジ機構25の可動子(ボールナット25a)が固定されると共に各Y軸直動レール22がそれぞれ固定される円盤状の下段支持板26とを有する。
Further, the
下段支持板26の下面側には、制振装置13のマス(質量体)たる円盤状のウェイト27が固定支持される。このウェイト27をY軸サーボモータ24により前後に変位させると共にX軸サーボモータ17により左右に変位させることで、制振装置13のマス(質量体)の移動反力により風力発電装置1の振動を低減させる。すなわち、制振装置13は、アクチュエータ(各サーボモータ17,24)から付与された外力によってマスに制振に適した動きをさせるアクティブ制振を行う。
On the lower surface side of the
なお、図中符号28は上段支持板14の下面側の左右端部で前後一対に設けられたX軸ストッパを、符号28aは上段支持板14の下面側の左右で各X軸ストッパ28の左右方向内方に離間して設けられたX軸ストッパ片をそれぞれ示す。また、図中符号29は中段支持板21の下面側の前後端部で左右一対に設けられたY軸ストッパを、符号29aは中段支持板21の下面側の前後で各Y軸ストッパ29の前後方向内方に離間して設けられたY軸ストッパ片をそれぞれ示す。
In the figure,
ここで、ウェイト27及び各支持板14,21,26の上下方向から見た中央部分には、上下方向から見て矩形状をなす開口31,32,33,34がそれぞれ形成される。各開口31,32,33,34は、上下方向から見て各直動レール15,22に囲まれた範囲(前後方向では前後X軸直動レール15に挟まれ、かつ左右方向では左右Y軸直動レール22に挟まれた範囲)に形成される。これら各開口31,32,33,34により、制振装置13の中央部分には、前記高圧ケーブル12を上下に挿通可能なケーブル挿通路が形成される。なお、頂部内フレーム3bにも上下方向から見て前記各開口31,32,33,34と重なる範囲に開口が形成されている。
Here,
図5を参照し、ウェイト27の開口31(及び下段支持板26の開口34)は、ウェイト27がX軸ストッパ28により規定される左右方向の移動限界位置に達し、かつY軸ストッパ29により規定される前後方向の移動限界位置に達した場合でも、上段支持板14の開口32及び中段支持板21の開口33と重なる領域Rを残す。この領域Rにより、高圧ケーブル12を十分な間隙をもって挿通可能であり、したがって、タワー3の頂部3aに支持した電気設備からタワー3内を下方に延びる高圧ケーブル12を無理なく避けつつ制振装置13を設置することができる。
Referring to FIG. 5, the opening 31 of the weight 27 (and the opening 34 of the lower support plate 26) reaches the movement limit position in the left-right direction defined by the
以上説明したように、上記実施形態における風力発電装置1は、基礎2上に設置されたタワー3と、前記タワー3の頂部3aに支持されたナセル4と、前記ナセル4の正面に支持されたロータヘッド5と、前記タワー3の上部又は前記ナセル4に設置されたマスダンパー型の制振装置13とを備えるものであって、前記制振装置13が、前記タワー3の軸心Cを横断するように配置されたウェイト27を有し、前記ウェイト27に、前記ナセル4内の発電機7から前記制振装置13よりも下方に配置された発電制御盤11に向けて延びる高圧ケーブル12を挿通する開口31が形成されるものである。
As described above, the
また、上記実施形態における制振装置13は、基礎2上に設置されたタワー3と、前記タワー3の頂部3aに支持された発電機7とを備える風力発電装置1の上部に設けられるマスダンパー型のものであって、前記タワー3の軸心Cを横断するように配置されたウェイト27を有し、前記ウェイト27に、前記発電機7から当該制振装置13よりも下方に配置された発電制御盤11に向けて延びる高圧ケーブル12を挿通する開口31が形成されるものである。
Further, the
上記構成によれば、制振装置13の配置スペースの少ない風力発電装置のようなタワー状建造物において、制振装置13のウェイト27をタワー3の軸心Cを横断するように配置したプレート状としてその容量を確保できると共に、タワー3の頂部3aに支持した発電機7から制振装置13よりも下方に配置した発電制御盤11に向けて延びる高圧ケーブル12を避けて前記ウェイト27を配置でき、もってタワー状建造物にマスダンパー型の制振装置13を効率よく設置することができる。
According to the above configuration, in a tower-like building such as a wind power generator with a small arrangement space for the
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、外力(アクチュエータ)を用いずにマスに制振に適した動きをさせるパッシブ制振を行う制振装置を採用してもよい。
これは、例えば前記上段支持板14と中段支持板21とを、左右に揺動自在なX軸振り子を介して連結すると共に、前記X軸振り子の振動周期を調節するX軸ダンパー手段を設け、かつ前記中段支持板21と下段支持板26とを、前後に揺動自在なY軸振り子を介して連結すると共に、前記Y軸振り子の振動周期を調節するY軸ダンパー手段を設けたものが考えられる。
また、上記実施形態の構成から各サーボモータ17,24及びボールネジ機構18,25を無くし、各移動脚16,23にスプリング等による付勢手段及びダンパー手段を連結したものも考えられる。
上記構成により、ウェイトに制振対象物の制振に適した動きをさせる(制振対象物の固有振動数に振り子の振動の周期が同調するように設定する)と共に、振動エネルギを吸収する(振動を減衰する)ことが可能となる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, a damping device that performs passive damping that causes the mass to perform a motion suitable for damping without using an external force (actuator) may be employed.
For example, the
Further, it is also conceivable that the
With the above configuration, the weight is caused to move suitable for damping the damping object (set so that the oscillation frequency of the pendulum is synchronized with the natural frequency of the damping object) and vibration energy is absorbed ( Vibration can be attenuated).
And the structure in the said embodiment is an example of this invention, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of the said invention.
1 風力発電装置(タワー状建造物)
2 基礎
3 タワー
3a 頂部
C 軸心
4 ナセル
5 ロータヘッド
7 発電機(上段電気設備)
11 発電制御盤(下段電気設備)
12 高圧ケーブル(送電ケーブル)
13 制振装置
27 ウェイト
31 開口
1 Wind power generator (tower building)
2
11 Power generation control panel (lower electrical equipment)
12 High-voltage cable (power transmission cable)
13 Damping
Claims (2)
前記制振装置が、前記タワーの軸心を横断するように配置されたウェイトを有し、前記ウェイトに、前記ナセル内の発電機から前記制振装置よりも下方に配置された下段電気設備に向けて延びる送電ケーブルを挿通する開口が形成されることを特徴とする制振装置とを備えた風力発電装置。 A tower installed on a foundation, a nacelle supported on the top of the tower, a rotor head supported on the front of the nacelle, and a mass damper type damping device installed on the top of the tower or in the nacelle A wind power generator with
The vibration damping device has a weight disposed so as to cross the axis of the tower, and the weight includes a generator in the nacelle and a lower electric facility disposed below the vibration damping device. The wind power generator provided with the vibration damping device characterized by the above-mentioned. The opening which penetrates the power transmission cable extended toward is formed.
前記タワーの軸心を横断するように配置されたウェイトを有し、前記ウェイトに、前記上段電気設備から当該制振装置よりも下方に配置された下段電気設備に向けて延びる送電ケーブルを挿通する開口が形成されることを特徴とするタワー状建造物の制振装置。 A mass damper type damping device provided at the top of a tower-like building comprising a tower installed on a foundation and an upper-stage electrical facility supported on the top of the tower,
The weight has a weight arranged so as to cross the axis of the tower, and a power transmission cable extending from the upper electric equipment to a lower electric equipment arranged below the vibration control device is inserted into the weight. An anti-vibration device for a tower-like structure, wherein an opening is formed.
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