JP2013509520A - 海上風力発電施設の基礎パイプの陰極腐蝕防護デバイスのための陽極リテーナー、海上風力発電施設の基礎パイプ及びそれらの間の連結構造、海上風力発電施設の基礎パイプのための陰極腐蝕防護デバイス及び海上風力発電施設 - Google Patents

海上風力発電施設の基礎パイプの陰極腐蝕防護デバイスのための陽極リテーナー、海上風力発電施設の基礎パイプ及びそれらの間の連結構造、海上風力発電施設の基礎パイプのための陰極腐蝕防護デバイス及び海上風力発電施設 Download PDF

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Abstract

発明は、海上風力タービンの基礎パイプの陰極腐蝕防護装置のための、軸線並びに外周面及び内周面を有する、金属円筒リングを備え、基礎パイプの外周面上に配置された対応する位置決め突起と相互作用しながら、円筒リングを重力の下で、特に工具を用いずに、同軸態様で自動位置決めし、特に強制閉鎖態様で、基礎パイプ上に固定するための複数の位置決めデバイスが円筒リングの内周面上に周に沿って設けられている陽極リテーナー、複数の位置決め突起が円筒リング領域にかけて基礎パイプの外周面上に設けられることを特徴とする海上風力タービンの基礎パイプ及びこれらの間の結合構造、海上風力タービンの基礎パイプのための陰極腐蝕防護デバイス、並びにこれらを有する海上風力タービンに関する。

Description

本発明は、海上風力発電施設の基礎パイプの陰極腐蝕防護デバイスのための陽極リテーナー、海上風力発電施設の基礎パイプ、基礎パイプと海上風力発電施設と陽極リテーナーの間の連結構造、海上風力発電施設の基礎パイプのための陰極腐蝕防護デバイス及び、少なくとも１本の基礎パイプを備え、陰極腐蝕防護デバイスを備える、海上風力発電施設に関する。
海上風力発電施設においては基礎パイプの能動腐蝕防護が有用である。この腐蝕防護は、外部電源を用いるかまたは流電陽極を用いる、陰極腐蝕防護の形態で達成することができる。陽極、分電箱、ケーブル及び基準電極のような、いわゆる外部電源システムの基本コンポーネントの水面下における配置には、潜水士が水中でそのような構造体にクランプリングを堅締めしなければならない。潜水作業は、非常に高い費用が発生し、天候に極めて左右される。
本発明の課題は、海上風力発電施設における陰極腐蝕防護デバイスの設置を容易にする、潜水士を利用しない、手段を提供することである。
本発明にしたがえば、海上風力発電施設のための基礎パイプの陰極腐蝕防護デバイスのための、軸線並びに外周面及び内周面を有する金属円筒リングを備える陽極リテーナーによる第１の態様にしたがって達成され、円筒リングの内周面上には、周に沿って、特に、工具を必要としない同軸態様の自動位置合せのため、また、特に、基礎パイプの外周面上に配置された対応する位置決め突起と相互作用しながら重力の効果の下で基礎パイプ上に円筒リングを強制ロックし、固定するための、複数の位置決めデバイスが設けられる。
さらに、上記課題は、複数の位置決め突起が円筒リング領域にわたってその外周面上に設けられることを特徴とする、海上風力発電施設の基礎パイプによる、第２の態様にしたがって達成される。
第３の態様にしたがえば、上記課題は、特許請求項７から１０のいずれかに記載の海上風力発電施設の基礎パイプと特許請求項１から６のいずれかに記載の陽極リテーナーの間の連結構造によって達成され、陽極リテーナーは基礎パイプの周りに同軸態様で配置されていて、基礎パイプの位置決め突起は陽極リテーナーの位置決め手段に、特に強制ロック態様で、固定されている。
さらに、上記課題は海上風力発電施設の基礎パイプのための、特許請求項１から６のいずれかに記載の少なくとも１つの陽極リテーナー、少なくとも１つの陽極リテーナー上に配置された少なくとも１つの陽極、並びに少なくとも１つの陽極の正荷電のため及び基礎パイプの負荷電のための、少なくとも１つの陽極と基礎パイプの間に接続された保護電流ユニットを備える、陰極腐蝕防護デバイスによって達成される。
最後に、上記課題は、少なくとも１本の基礎パイプ及び、特許請求項１２から１４のいずれかに記載の、陰極腐蝕防護デバイスを備える海上風力発電施設によって達成され、陰極腐蝕防護デバイスはそれぞれの基礎パイプに対して１つの陽極リテーナーを、好ましくは１つに限り、有する。
円筒リングは、実質的に非導電性のコーティングが外周面に施されて、陽極リテーナーに備えられることが好ましい。これにより、システムに短絡回路を生じさせずに、基礎パイプからの陽極の距離を縮めることができる。コーティングにより、基礎パイプに対して電場を遮蔽し、よって距離の短縮を容易にする、絶縁層が形成される。
円筒リングはその外周面に通路孔が設けられていることが好ましい。そのような通路孔を介して電場が円筒リングと基礎パイプの間の領域に延び込むこともでき、よってその領域での腐蝕防護も保証され得る。孔は、電場が円筒リングと基礎パイプの間の領域における腐蝕防護に必要な程度だけ延び込むことができるように、寸法及び配置が選ばれることが好ましい。
本発明の特定の実施形態にしたがえば、位置決め手段は円筒リングのない側面上に配置された誘導板によって形成される。
これにより、特に位置決め手段が先細り誘導路を有する態様が提供され得る。さらに、基礎パイプ上のそれぞれの位置決め突起に対する嵌合は誘導路の狭端に与えられることが好ましい。
複数の位置決め突起は基礎パイプの軸方向にある第１の平面及び第２の平面において基礎パイプに配置されることが好ましい。
これにより、特に第１の平面の位置決め突起が第２の平面の位置決め突起に対して周方向にオフセットされる態様が提供され得る。
第２の平面の位置決め突起の少なくとも１つが基礎パイプの軸線に対して垂直なストップ面を有することが有用である。
特定の実施形態にしたがえば、基礎パイプの腐食状態自動検出のための腐食状態検出デバイスが陰極腐蝕防護デバイスに備えられる。
腐食状態自動検出のためのデバイスによる腐食状態検出結果に応じて保護電流ユニットを制御するための制御デバイスが備えられることがさらに一層好ましい。
本発明は、陽極リテーナーの特別な設計により、陽極、分電箱、ケーブル及び基準電極の集成装置を、海上風力発電施設の基礎パイプ上に、潜水士を利用せずに、水面下、例えば水面下２０ｍに設置または固定できるという驚くべき認識に基づく。
従来技術によれば基礎パイプの２つの環状面上に陽極を配置する必要があるが、少なくとも本発明にしたがう陰極腐蝕防護デバイスの好ましい実施形態においては、１つの環状面上の陽極の配置で十分であり得る。
本発明のさらなる特徴及び利点は添付される特許請求の範囲及び、実施形態例が簡略な図面を用いて詳細に説明される、以下の詳細な説明から得られる。
図１は、本発明の特定の実施形態にしたがう、陰極腐蝕防護デバイスを備える海上風力発電施設の側面図を示す。 図２は図１の海上風力発電施設の陰極腐蝕防護デバイスの配線図である。 図３は図１の海上風力発電施設の陰極腐蝕防護デバイスの陽極リテーナーの円筒リングの内周面の展開図である。 図４は図１の海上風力発電施設の基礎パイプ上への重力の効果の下での円筒リングの配置または押し込みのための工程である。 図５は図１の海上風力発電施設の基礎パイプ上への重力の効果の下での円筒リングの配置または押し込みのための工程である。 図６は図１の海上風力発電施設の陰極腐蝕防護デバイスの陽極が固定されている陽極リテーナーの円筒リングの外周面の展開図である。 図７は内周面が示されている図６の詳細図である。
図１は海底１２上に設置された海上風力発電施設１０の側面図である。海上風力発電施設１０は、基本的に、基礎１４，塔１６及び、動翼２０を有する、ハブ１８を備える。基礎１４は、支持桁２２及び３本の支持パイプ２４を備える、いわゆる「トライパイル」である。支持パイプ２４は海底１２に打ち込まれている。陽極リテーナー２８が水面２６の下に同じ平面上でそれぞれの基礎パイプ２４の周りに同軸態様で配置されている。陽極リテーナー２８は鋼鉄でつくられた高さ３ｍの円筒リングを有する。円筒リング３０の外周面３２の展開図が図６に示される。本図から分かるように、３つの陽極３４，３６及び３８が円筒リングの周にかけて等間隔で配置され、設置状態において水平に配置される。陽極３４，３６及び３８はそれぞれのケーブル４０，４２及び４４により分電箱４６に接続され、分電箱４６は続いてそれぞれのケーブル４８によって、(図示されていない)制御デバイスが組み込まれている、保護電流ユニット５０に電気的に接続される(図２も見よ)。また図２も参照して分かるように、とりわけ、それぞれが３つの陽極３４，３６及び３８と保護電流ユニット５０を有する、陽極リテーナー２８を備える陰極腐蝕防護デバイス４９を制御及びモニタするために、２つのタイプの基準電極が備えられる。これらの基準電極は、一方は海上橋台５２(図１を見よ)上の円筒形コンテナ(図示せず)内に収められた２つの制御電極５５及び５７に、他方はそれぞれの分電箱４６の近傍に、あるいは分電箱４６内にさえも、配置されたモニタリング電極５４，５６及び５８に対応する。
図３及び６から分かるように、円筒リング３０は、直径が１００ｍｍであり、軸方向に５００ｍｍ間隔で、また周方向に９０９ｍｍ間隔で配置された、通路孔６０を外周面３２に有する。
さらに図３及び７から分かるように、円錐形の先端をもつ誘導板６４が円筒リング３０の内周面６２上に溶接される。誘導板６４によって生じる誘導路６６の狭端において、それぞれの嵌合６８が対応する位置決め突起(図４及び５を見よ)に対して与えられる。位置決め突起７０は基礎パイプ２４の長さ方向の２つの平面に配置される(図４及び５を見よ)。設置後の(第１の平面とも称される)上部平面にある位置決め突起７０は２つの機能を有する。第１の機能は重力の効果の下での円筒リング３０の自動位置決めにある。位置決めは、円筒リング３０の内表面６２に溶接された、対角態様で拡がる誘導板６４が上部平面の位置決め突起７０上を滑ることで行われる。これにより円筒リング３０に初めの配置に依存する回転がおこり、円筒リング３０が重力の効果の下で所定の位置に滑り込むことが可能になる。上部平面にある位置決め突起７０の第２の機能は、上部平面にある位置決め突起７０が円筒リングの上部領域にある嵌合６８に滑り込む、円筒リング３０の回転に対して、好ましくは強制ロックする、固定にある。(第２の平面とも称される)下部平面にある位置決め突起７０は垂直方向における支持体としてはたらく。この目的のため、位置決め突起７０は基礎パイプ２４の軸線に対して垂直なストップ面７２を下部平面に有する。位置決め突起７０は下部平面において円錐態様で外向きに形成されるから、水平方向での円筒リング３０のくさび留めが設置状態においておこる。
金属円筒リング３０は、(例えばDerakane 8090エポキシビニルエステル樹脂で形成された)実質的に非導電性のコーティングを外周面３２上に有する。
陰極腐蝕防護デバイス４９は、あらかじめ定められた電流による陰極保護(印加電流陰極保護−ＩＣＣＰ)のためのデバイスである。電圧、電場強度、電力のような様々な電気パラメータを用いることで、腐蝕防護デバイスの機能のモードをモニタし、対応して調節することができる。電場強度は基準電極によって測定することができる。
本明細書、図面及び特許請求の範囲に開示される本発明の特徴は、本発明の様々な実施形態における本発明の実現のため、単独でもまたいずれの組合せでも、肝要であり得る。
１０ 海上風力発電施設
２４ 支持パイプ
２８ 陽極リテーナー
３０ 円筒リング
３２ 外周面
３４，３６，３８ 陽極
４９ 陰極腐蝕防護デバイス
５０ 保護電流ユニット
６０ 通路孔
６２ 内周面
６４ 誘導板
６６ 誘導路
６８ 嵌合
７０ 位置決め突起
７２ ストップ面

Claims (15)

  1. 海上風力発電施設(１０)の基礎パイプ(２４)の負極腐蝕防護デバイス(４９)のための陽極リテーナー(２８)において、
    軸線並びに外周面(３２)及び内周面(６２)を有する金属円筒リング(３０)であって、前記内周面(６２)上に、周に沿って、同軸自動位置合せのための、また基礎パイプ( ２４)の外周面上に配置された対応する位置決め突起(７０)と相互作用しながら重力の効果の下で前記基礎パイプ上に前記円筒リング(３０)を固定する、複数の位置決め手段が設けられている、金属円筒リング(３０)、
    を備えることを特徴とする陽極リテーナー(２８)。
  2. 前記円筒リング(３０)の前記外周面(３２)に、実質的に非導電性のコーティングが施されていることを特徴とする請求項１に記載の陽極リテーナー(２８)。
  3. 前記外周面(３２)において前記円筒リング(３０)に通路孔(６０)が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の陽極リテーナー(２８)。
  4. 前記位置決め手段が、前記円筒リング(３０)の前記内周面(６２)上に配置された誘導板(６４)によって形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の陽極リテーナー(２８)。
  5. 前記位置決め手段が先細り誘導路(６６)を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の陽極リテーナー(２８)。
  6. 前記基礎パイプ(２４)上のそれぞれの位置決め突起(７０)のための嵌合(６８)が前記誘導路(６６)の狭端に与えられることを特徴とする請求項５に記載の陽極リテーナー(２８)。
  7. 海上風力発電施設(１０)の基礎パイプ(２４)において、円筒リング領域にわたり外周面上に複数の位置決め突起(７０)が設けられていることを特徴とする基礎パイプ(２４)。
  8. 前記複数の位置決め突起(７０)が、前記基礎パイプ(２４)の軸方向における第１の平面及び第２の平面に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の基礎パイプ(２４)。
  9. 前記第１の平面にある前記位置決め突起(７０)が、前記第２の平面にある前記位置決め突起(７０)に対して周方向にオフセットされていることを特徴とする請求項８に記載の基礎パイプ(２４)。
  10. 前記位置決め突起(７０)の内の少なくとも１つが、前記第２の平面において、前記基礎パイプ(２４)の軸線に対して垂直なストップ面(７２)を有することを特徴とする請求項８または９に記載の基礎パイプ(２４)。
  11. 請求項７から１０のいずれかに記載の海上風力発電施設(１０)の基礎パイプと請求項１から６のいずれかに記載の陽極リテーナー(２８)の間の連結構造において、前記陽極リテーナー(２８)が前記基礎パイプ(２４)の周りに同軸態様で配置されていて、前記基礎パイプ(２４)の前記位置決め突起(７０)が前記陽極リテーナー(２８)の前記位置決め手段に、固定されていることを特徴とする連結構造。
  12. 海上風力発電施設(１０)の基礎パイプ(２４)のための陰極腐蝕防護デバイス(４９)において、
    請求項１から６のいずれかに記載の少なくとも１つの陽極リテーナー(２８)、
    前記少なくとも１つの陽極リテーナー(２８)上に配された少なくとも１つの陽極(３４，３６，３８)、及び
    前記少なくとも１つの陽極の正荷電のため及び前記基礎パイプ(２４)の負荷電のための、前記少なくとも１つの陽極と前記基礎パイプ(２４)の間に接続された保護電流ユニット(５０)、
    を備えることを特徴とする陰極腐蝕防護デバイス(４９)。
  13. 前記基礎パイプの腐蝕状態自動検出のための腐食状態検出デバイスが備えられていることを特徴とする請求項１２に記載の陰極腐蝕防護デバイス(４９)。
  14. 腐蝕状態自動検出のための前記腐食状態検出デバイスによる腐食状態検出の結果に応じて前記保護電流ユニット(５０)を制御するための制御デバイスが備えられていることを特徴とする請求項１３に記載の陰極腐蝕防護デバイス(４９)。
  15. 少なくとも１本の基礎パイプ(２４)を備え、請求項１２から１４のいずれかに記載の陰極腐蝕防護デバイス(４９)を備える、海上風力発電施設(１０)において、前記陰極腐蝕防護デバイス(４９)が前記基礎パイプ(２４)のそれぞれに１つの陽極リテーナー(２８)を有することを特徴とする海上風力発電施設(１０)。
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