JP2016094928A - 風力発電装置の運転方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、風力発電装置における意図しない油漏れを検知して、さらなる油漏れが起きないように適切な対処を行うことが求められる。
この点、特許文献1には、意図しない油漏れを検知して、適切な対処を行うための対策については何ら記載されていない。
ブレードが取り付けられたハブを含む風車ロータと、
前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、
少なくとも1つの油使用機器を含み、前記風車ロータの回転エネルギーを前記発電機に伝えるためのドライブトレインと、
前記油使用機器に供給される油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクと前記油使用機器との間で循環される油が流れる循環ラインと、を備える風力発電装置の運転方法であって、
下記条件(a)及び下記条件(b)の両方を含む第1油漏れ判定条件を用いて、前記油使用機器からの油漏れが発生したか否かを判定する油漏れ判定ステップと、
前記油漏れ判定ステップにおいて油漏れが発生したと判定された場合に前記風力発電装置を停止させる風車停止ステップと、
前記油漏れ判定ステップにおいて油漏れが発生したと判定された場合に、前記風力発電装置の補機を停止させる補機停止ステップと、を備え、
前記油漏れ判定ステップでは、下記条件(a)または下記条件(b)の何れかを満たさない場合に、前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定する。
条件(a):前記貯留タンクにおける油の液面レベルが閾値より大きい。
条件(b):前記循環ライン内の圧力が閾値より大きい、または、前記油使用機器内における圧力が閾値より大きい。
比較的急速な油漏れが発生している場合には、油漏れの影響が、循環ライン内又は油使用機器内における圧力変化として表れる。すわなち、急速な油漏れの影響により、油使用機器の運転状態から想定される圧力よりも循環ライン内又は油使用機器内の圧力が低くなってしまう。よって、条件(b)を用いて、循環ライン内又は油使用機器内の圧力低下を監視することで、比較的急速な油漏れを検知することができる。
一方、比較的ゆっくりとした油漏れの場合、循環ライン内又は油使用機器内の圧力の低下の程度が小さいために、上記条件(b)を用いて循環ライン内又は油使用機器内の圧力低下を監視しても、油漏れを十分な精度で検知できないことがある。そこで、上記構成(1)のように、条件(b)だけでなく、条件(a)を用いて貯留タンクの液面レベルの低下も監視するようにしている。油使用機器で油漏れが発生していれば、油使用機器の運転状態から想定される液面レベルよりも貯留タンクの液面が徐々に低くなっていくから、条件(a)による液面レベルの監視によって、比較的ゆっくりとした油漏れを検知することができる。
なお、油漏れの影響が貯留タンクの液面レベルの変化として表れるまでに少なからず時間を要する。このため、急速な油漏れの場合、条件(a)のみでは、油漏れの検知までに相当量の油が漏出してしまう。これに対し、循環ライン内における圧力は、油漏れの発生に応じて比較的速やかに変化する。よって、上記構成(1)では、条件(a)だけでなく、条件(b)による循環ライン内又は油使用機器内の圧力低下の監視も行うようにしている。
このように、上記(1)の構成では、貯留タンクの液面レベルを基準とした条件(a)及び循環ライン内又は油使用機器内の圧力を基準とした条件(b)の2種類の条件を用いて、いずれか一方の条件を満たさなくなった段階で油漏れが発生したと判定するので、確実かつ迅速に油漏れを検知することができる。
また、上記(1)の構成では、油漏れが発生したと判定された場合には、風力発電装置及び風力発電装置の補機を停止させるので、油漏れが発生した際に、さらなる油漏れを防ぐことができる。
前記油漏れ判定ステップでは、下記条件(c)をさらに含む前記第1油漏れ判定条件を用いて、前記条件(a)、前記条件(b)または下記条件(c)の何れかを満たさない場合に、前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定する。
条件(c):前記風力発電装置に設けられた油漏れ検知センサから油漏れ検出信号が出力されていない。
上記(2)の構成では、油漏れの判定条件として、条件(a)及び(b)に加えて、油漏れ検知センサを用いて油漏れを検知する条件(c)を用いて、いずれか1つの条件を満たさなくなった段階で油漏れが発生したと判定する。よって、より確実かつ迅速に油漏れを検出することができる。
前記油漏れ検知センサは、オイルパンで受けた前記漏出油を検知するように構成される。
上記(3)の構成によれば油漏れ検知センサを用いてオイルパンで受けた漏出油を検出することにより、油漏れを容易に検知することができる。
上記(4)の構成によれば、油漏れ判定ステップにおいて、条件(c)によって油漏れ検知センサにより油漏れが検知されたとしても、該油漏れ検知センサの異常が検知された場合には、条件(c)によっては油漏れが発生したとは判定しない。
これにより、異常のある油漏れ検知センサによって油漏れが誤って検知された場合には、風力発電装置や補機を停止させないようにすることができるので、風力発電装置を安定的に運転できる。
前記ドライブトレインは、
前記風車ロータのハブに接続される主軸と、
前記主軸と前記発電機との間に設けられるトランスミッションと、
を含み、
前記油使用機器は、前記トランスミッションを含み、
前記循環ラインは、前記貯留タンクから前記トランスミッションに供給される油が流れる給油ラインを含み、
前記補機は、前記給油ラインに設けられ、前記貯留タンクから前記トランスミッションに油を供給するための給油ポンプを含む。
上記(5)の構成によれば、ドライブトレインがトランスミッションを含む場合において、貯留タンクの液面レベル、及び、貯留タンクからトランスミッションに供給される油が流れる給油ライン内の圧力を基準として、トランスミッションで発生する油漏れを検知することができる。また、トランスミッションで油漏れが発生したと判定された場合、貯留タンクからトランスミッションに油を供給するための給油ポンプを停止させるので、トランスミッションへの油の供給を停止させることができ、さらなる油漏れを防ぐことができる。
前記トランスミッションは、前記主軸の回転を増速して前記発電機に出力するための増速ギアと、前記増速ギアを収納するケーシングと、を含む機械式増速機であり、
前記貯留タンクは、前記ケーシングの内部に形成されており、
前記循環ラインは、前記ケーシングの外部に設けられており、
前記補機は、前記ケーシング内の前記貯留タンクに貯留された油を前記循環ラインを介して前記ケーシング内部の前記増速ギアに供給するための給油ポンプを含み、
前記油漏れ判定ステップでは、前記条件(b)として、前記循環ラインのうち前記給油ポンプよりも下流側における圧力が閾値よりも大きいという条件を用いる。
上記(6)の構成によれば、トランスミッションが機械式増速機である場合において、貯留タンクの液面レベル、及び、循環ラインのうち、機械式増速機に油を供給するための給油ポンプよりも下流側の圧力を基準として、機械式増速機で発生する油漏れを検知することができる。また、機械式増速機で油漏れが発生したと判定された場合、貯留タンクから機械式増速機に油を供給する給油ポンプを停止させるので、機械式増速機への油の供給を停止させることができ、さらなる油漏れを防ぐことができる。
前記トランスミッションは、
前記主軸によって駆動されて作動油を加圧して圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで生成された前記圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、を含み、
前記補機は、前記貯留タンクから前記トランスミッションの前記低圧ラインに油を供給するためのブーストポンプを含み、
前記油漏れ判定ステップでは、前記条件(b)として、前記高圧ラインの圧力が第1閾値より大きく、且つ、前記低圧ラインの圧力が第2閾値よりも大きいという条件を用いる。
上記(7)の構成によれば、トランスミッションが、油圧ポンプ、油圧モータ、高圧ライン及び低圧ラインを含む油圧トランスミッションである場合、貯留タンクの液面レベル、及び、高圧ライン及び低圧ラインの圧力を基準として、油圧トランスミッションで発生する油漏れを検知することができる。また、油圧トランスミッションで油漏れが発生したと判定された場合、貯留タンクから油圧トランスミッションに油を供給するブーストポンプを停止させるので、油圧トランスミッションへの油の供給を停止させることができ、さらなる油漏れを防ぐことができる。
前記トランスミッションは、前記油圧モータを経由せずに前記高圧ライン内の油を前記低圧ラインに流すためのバイパスラインをさらに含み、
前記油圧ポンプを作動させて、前記高圧ライン、前記バイパスライン及び前記低圧ラインを含む循環路内において油を循環させて、該油の温度を規定値以上に上昇させる油昇温ステップと、
前記油昇温ステップの後、前記油圧ポンプを停止させて、前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記高圧ライン及び前記低圧ラインにおいて油を循環させない状態にて、前記貯留タンクの昇温後の油の液面レベルを検出するステップと、をさらに備え、
前記油漏れ判定ステップでは、前記条件(a)として、検出された前記昇温後の油の液面レベルを基準に決定された閾値L1よりも、前記風力発電装置の運転中における前記貯留タンクにおける油の液面レベルが大きいという条件を用いる。
油圧トランスミッションの運転中、油圧トランスミッション内の油(作動油)の温度は、油圧機械での機械的な摺動や、作動油がバルブを通過する際の減圧等に起因する熱エネルギーにより上昇する。また、油の体積は、温度が上昇するに従い増加する。このため、仮に、条件(a)において、油が低温であるとき(例えば風力発電装置の運転前等)の貯留タンクの液面レベルを基準として、それよりも低い液面レベルを閾値とした場合、風力発電装置の運転中の温度上昇により増加した体積分の油が漏れてからでないと、条件(a)では油漏れを検知できないこととなる。
この点、上記(8)の構成では、例えば風力発電装置の運転時に近い温度まで油を昇温させた状態での貯留タンクの液面レベルを基準として決定された閾値を用いるので、より適切に油漏れを検知することができる。
である。
上記(9)の構成では、風力発電装置を停止させることで風力発電装置の主軸又は発電機軸の回転数が閾値以下に低下した状態で補機を停止させるので、主軸又は発電機軸の回転数が閾値まで低下するまでの間、補機によって貯留タンクの油を油使用機器に供給することができる。このため、油を供給しないことによる損傷等から油使用機器を保護することができる。
前記油漏れ判定ステップでは、前記第1油漏れ判定条件に加えて、下記条件(d)を含む第2油漏れ判定条件を用いて、下記条件(d)を満たさない場合に前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定し、
前記油漏れ判定ステップにおいて前記第1油漏れ判定条件に従って油漏れが発生したと判定された場合に、前記風車停止ステップを行うことによって前記風力発電装置の主軸又は発電機軸の回転数が閾値以下になってから、前記補機停止ステップを行い、
前記油漏れ判定ステップにおいて前記第2油漏れ判定条件に従って油漏れが発生したと判定された場合に、前記回転数にかかわらず、前記風車停止ステップとともに前記補機停止ステップを行う。
条件(d):前記第1油漏れ判定条件における条件(a)の液面レベルの前記閾値をL1としたとき、前記貯留タンクにおける油の液面レベルが閾値L2(但し、L1>L2)よりも大きい。
上記(10)の構成では、条件(a)で設定したよりも低い液面レベルに設定された閾値を用いて、この閾値よりも液面レベルが低下した場合には、主軸又は発電機軸の回転数が低下するのを待たずに、補機を停止するようにした。この場合、補機の停止により、補機から油使用機器に油が供給されなくなるので、風力発電装置停止後の油漏れを低減することができる。
ブレードが取り付けられたハブを含む風車ロータと、
前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、
少なくとも1つの油使用機器を含み、前記風車ロータの回転エネルギーを前記発電機に伝えるためのドライブトレインと、
前記油使用機器に供給される油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクと前記油使用機器との間で循環される油が流れる循環ラインと、
前記油使用機器からの油漏れを検知するための油漏れ検知部と、
を備える風力発電装置であって、
前記油漏れ検知部は、
下記条件(a)及び下記条件(b)の両方を含む第1油漏れ判定条件を用いて、前記油使用機器からの油漏れが発生したか否かを判定するように構成され、かつ、
前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定した場合に、前記風力発電装置及び前記風力発電装置の補機を停止させるように構成され、
前記油漏れ検知部は、下記条件(a)または下記条件(b)の何れかを満たさない場合に、前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定する。
条件(a):前記貯留タンクにおける油の液面レベルが閾値より大きい。
条件(b):前記循環ライン内の圧力が閾値より大きい、または、前記油使用機器内における圧力が閾値より大きい。
また、上記(13)の構成では、油漏れが発生したと判定された場合には、風力発電装置及び風力発電装置の補機を停止させるので、油漏れが発生した際に、さらなる油漏れを防ぐことができる。
図1は、一実施形態に係る風力発電装置の全体構成の概略を示す図である。同図に示すように、風力発電装置1は、ブレード2が取り付けられたハブ3を含む風車ロータ4と、発電機6と、風車ロータ4の回転エネルギーを発電機6に伝えるためのドライブトレイン8と、を備える。発電機6は、ドライブトレイン8によって伝えられる風車ロータ4の回転エネルギーによって駆動されるように構成される。ドライブトレイン8は、後で説明する油使用機器10を含む。なお、ハブ3は、ハブカバー5によって覆われていてもよい。風力発電装置1は、油使用機器10に供給される油を貯留するための貯留タンク12と、貯留タンク12と油使用機器10との間で循環される油が流れる循環ライン14と、をさらに備える。また、風力発電装置1は、風力発電装置1の構成機器(例えばドライブトレイン8)の作動を補助するための補機22をさらに備える。
油使用機器10を含むドライブトレイン8や、発電機6は、タワー16に支持されるナセル18の内部に収納されていてもよい。タワー16は水上又は陸上の基礎に立設されてもよい。また、風力発電装置1は、ナセル18をタワー16に旋回可能に支持するヨー旋回座軸受15を備えていてもよい。
幾つかの実施形態では、オイルパン20は、ナセル18の内部空間に配置されるオイルパン20bを含んでもよい。オイルパン20bは、例えば、ナセル18を構成するナセル台板21又はナセル台板21に取り付けられたフレーム(不図示)に支持されるようになっていてもよい。
幾つかの実施形態では、オイルパン20は、ナセル18を構成するナセルカバー19の底部19aの少なくとも一部により形成されていてもよい。
これらのオイルパン20(20a〜20c)によれば、タワー16の上方や、ナセル18の後部等に配置された油使用機器10からの漏出油を受け取ることができる。
この場合、油使用機器10は、トランスミッション30であってもよい。また、循環ライン14は、貯留タンク12から油使用機器10であるトランスミッション30に供給される油が流れる給油ライン32を含んでもよい。また、補機22は、給油ライン32に設けられ、貯留タンク12からトランスミッション30に油を供給するための給油ポンプ34を含んでもよい。
ブレード7が風を受けてハブ3が回転すると、ハブ3に連結される主軸24も回転する。油圧ポンプ50は、主軸24によって駆動されて作動油を加圧し、高圧の作動油(圧油)を生成する。油圧ポンプ50で生成された圧油は高圧ライン54を介して油圧モータ52に供給され、この圧油によって油圧モータ52が駆動される。油圧モータ52で仕事をした後の低圧の作動油は、低圧ライン56を経由して、油圧ポンプ50に再び戻される。また、油圧モータ52の回転は、回転シャフト58を介して発電機6に入力されるようになっている。油圧ポンプ50、油圧モータ52及び発電機6の個数は特に限定されず、それぞれ、少なくとも一つあればよい。
補充ライン60にはブーストポンプ62が設けられ、貯留タンク12に貯留された作動油が、ブーストポンプ62によって汲み上げられて、補充ライン60を介して低圧ライン56(油圧トランスミッション30B)に供給されるようになっている。このように低圧ライン56への作動油の補充を行うことで、作動油の漏れが生じても、油圧トランスミッション30B内を循環する作動油の量を維持できる。すなわち、油圧トランスミッション30Bを備える風力発電装置1において、油圧トランスミッション30Bは、貯留タンク12に貯留された油を使用する油使用機器10であり、ブーストポンプ62は、油圧トランスミッション30Bの作動を補助する補機22である。
また、返送ライン64にはリリーフ弁66が設けられており、これにより、低圧ライン56内の圧力をリリーフ弁66の設定圧力近傍に保持するようになっている。
図4に示すように、一実施形態に係る風力発電装置の運転方法では、まず、油漏れ判定ステップを実行し、油使用機器10からの油漏れが発生した否かを判定する(S2)。
油漏れ判定ステップ(S2)において油漏れが発生したと判定された場合には(S4のYes)、風車停止ステップ及び補機停止ステップを実行し、風力発電装置1及び補機22を停止させる(S6)。
一方、油漏れ判定ステップ(S2)において油漏れが発生していないと判定された場合には(S4のNo)、該運転方法はそのまま終了する。
なお、S6では、風力発電装置1を停止させる風車停止ステップと、補機22を停止させる補機停止ステップは、同時に実行してもよい。あるいは、風車停止ステップ又は補機停止ステップのいずれか一方を先に実行し、その次に他方を実行するようにしてもよい。
条件(a):貯留タンク12における油の液面レベルが閾値より大きい。
条件(b):循環ライン14内の圧力が閾値より大きい、または、油使用機器10における圧力が閾値より大きい。
より具体的には、条件(a)及び条件(b)の両方を満たす場合には(S202のYes)、油使用機器10からの油漏れは発生していないと判定し(S204)、油漏れ判定ステップ(S2)を終了する。一方、条件(a)又は条件(b)のうちいずれか一方でも満たさない場合には(S202のNo)、油使用機器10からの油漏れが発生したと判定し(S206)、油漏れ判定ステップ(S2)を終了する。
一方、比較的ゆっくりとした油漏れの場合、循環ライン14内又は油使用機器10内の圧力の低下の程度が小さいために、上記条件(b)を用いて循環ライン14内又は油使用機器10内の圧力低下を監視しても、油漏れを十分な精度で検知できないことがある。そこで、上記構成(1)のように、条件(b)だけでなく、条件(a)を用いて貯留タンク12の液面レベルの低下も監視するようにしている。油使用機器10で油漏れが発生していれば、油使用機器10(トランスミッション30等)の運転状態から想定される液面レベルよりも貯留タンク12の液面が徐々に低くなっていくから、条件(a)による液面レベルの監視によって、比較的ゆっくりとした油漏れを検知することができる。
よって、貯留タンク12の液面レベルを基準とした条件(a)及び循環ライン14内又は油使用機器10内の圧力を基準とした条件(b)の2種類の条件を用いて、いずれか一方の条件を満たさなくなった段階で油漏れが発生したと判定することで、確実かつ迅速に油漏れを検知することができる。
一実施形態では、図2における液位計72又は圧力センサ74や、図3における液位計82、圧力センサ84又は圧力センサ86から、これらのセンサにより取得される液面レベルや圧力を示す信号が油漏れ検知部102に送られるようになっていてもよい。また、油漏れ検知部102には、条件(a)にて貯留タンク12内の油の液面レベルと比較される閾値や、条件(b)にて循環ライン14内又は高圧ライン54及び低圧ライン56内の圧力と比較される閾値が記憶されており、センサにより得られた液面レベルや圧力の計測値と、油漏れ検知部102において該記憶された閾値とを比較することにより、条件(a)及び条件(b)のそれぞれが満たされているかを判断してもよい。
条件(c):風力発電装置1に設けられた油漏れ検知センサ70から油漏れ検出信号が出力されていない。
より具体的には、条件(a)〜条件(c)の全てを満たす場合には(S212のYes)、油使用機器10からの油漏れは発生していないと判定し(S214)、油漏れ判定ステップ(S2)を終了する。一方、条件(a)〜条件(c)のうちいずれか一つでも満たさない場合には(S212のNo)、油使用機器10からの油漏れが発生したと判定し(S216)、油漏れ判定ステップ(S2)を終了する。
一実施形態では、図1に示すように、油漏れ検知センサ70(70a〜70c)は、オイルパン20(20a〜20c)で受けた油使用機器10からの漏出油を検知するように構成される。
光ファイバ式の油漏れ検知センサは、例えば、光ファイバと油とで屈折率が異なることにより、発光部から発光されて光ファイバ内を通過する光が、油の付着箇所にて光ファイバの外に漏れて、受光部で受け取る光量が減少することを利用した油漏れ検知センサである。
抵抗式の油漏れ検知センサは、例えば、油が接触すると電気抵抗値が変化するセンサを用いて、センサの電気抵抗値の変化から油漏れを検出することができるセンサである。
一実施形態では、油漏れ検知センサ70としてカメラを用い、カメラにより継続的に又は定期的に、又は適切なタイミングでオイルパン20の内部等を撮影し、撮影結果から油漏れの有無を判断するようにしてもよい。
S201において油漏れ検知センサ70に異常があると判定された場合(S201のYes)、条件(a)及び条件(b)を含み条件(c)を含まない第1油漏れ判定条件を用いて、油使用機器10からの油漏れが発生したか否かを判定する(S202〜S206)。なお、S202〜S206については図5のフロー図を用いて説明したものと同様である。
一方、S201において油漏れ検知センサ70に異常がないと判定された場合(S201のNo)、条件(a)〜条件(c)を含む第1油漏れ判定条件を用いて、油使用機器10からの油漏れが発生したか否かを判定する(S212〜S216)。なお、S212〜S216については図6のフロー図を用いて説明したものと同様である。
閾値は、風力発電装置1の過去の運転実績から経験的に適切な値を設定してもよい。また、設定値は、風力発電装置1の運転状況に応じた値を運転毎に(例えば風力発電装置1を起動する度に)設定してもよい。
図8に示すフローでは、まず、風力発電装置1において、油圧ポンプ50を作動させて、高圧ライン54、バイパスライン68及び低圧ライン56を含む循環路内において油を循環させて、該油の温度を規定値以上に上昇させる(S102)。該循環路内において油を循環させる際、バルブ69が閉じている場合にはバルブ69を開弁させて、バイパスライン68を介して高圧ライン54から低圧ライン56に油が流れるようにしてもよい。
循環路内において油を循環させることで、油圧ポンプ50内での機械的な摺動や、油がバルブを通過する際の減圧等に起因して熱エネルギーが発生し、これにより油温が上昇する。また、油温の規定値とは、例えば、油圧トランスミッション30Bを備える風力発電装置1の通常運転時に想定される油の温度に近い温度(例えば50℃〜70℃)である。
閾値L1は、例えば、S104にて検出された貯留タンク12の油の液面レベルから、風力発電装置1の機種又は個体に応じて決定される一定値を減算して得られる値としてもよい。
S104において貯留タンク12の油の液面レベルを検出する際には、油圧ポンプ50、高圧ライン54、油圧モータ52、低圧ライン56及びバイパスライン68に油が満たされた状態である。よって、風力発電装置1の通常運転中に貯留タンク12の液面レベルが変動する要因としては、油圧トランスミッション30Bに含まれる上述の油圧ポンプ50等以外の構成機器への油の蓄積が主なものとして考えられる。油圧トランスミッション30Bに含まれる上述の油圧ポンプ50等以外の構成機器は、例えば、高圧ライン54又は低圧ライン56に設けられるアキュムレータであってもよい。この場合、閾値L1は、S104にて検出された貯留タンク12の液面レベルから、該アキュムレータの容量を考慮して決定された一定値を減算して得られる値としてもよい。
図9に示すフロー図に係る実施形態では、まず、風力発電装置1を停止させて(風車停止ステップ)、風力発電装置1の主軸24または発電機6の発電機軸の回転数を低下させる。そして、主軸24又は発電機6の発電機軸の回転数が閾値以下になるのを待ってから(S604のYes)、補機22を停止させる(補機停止ステップ)(S606)。
S602〜S606の手順によれば、主軸24又は発電機6の発電機軸の回転数が閾値まで低下するまでの間、補機22によって貯留タンク12の油を油使用機器10に供給することができる。このため、油を供給しないことによる損傷等から油使用機器10を保護することができる。
S612の手順によれば、補機22から油使用機器10に油が供給されなくなるので、風力発電装置1停止後の油漏れを低減することができる。
S208では、以下に示す条件(d)を含む第2油漏れ判定条件により、油使用機器10からの油漏れの発生を判定する。
条件(d):貯留タンク12における油の液面レベルが閾値L2よりも大きい(但し、第1油漏れ判定条件における条件(a)の液面レベルの閾値L1>L2)。
一方、S208において、条件(d)を満たさない場合には(S208のNo)、条件(a)及び条件(b)を含む第1油漏れ判定条件及び条件(d)を含む第2油漏れ判定条件により油使用機器10の油漏れが検出されたとして、上述のS612の手順にしたがって、風車停止ステップ及び補機停止ステップを行う。
ドライブトレイン8が油圧トランスミッション30Bを含む場合、油圧ポンプ50及び油圧モータ52の押しのけ容積を制御して風力発電装置1を停止させてもよい。油圧ポンプ50及び油圧モータ52それぞれの押しのけ容積を減少させて、油圧ポンプ及び油圧モータを減速させることで、風車ロータ4の回転エネルギーの電気エネルギーへの変換を停止させるようにしもよい。
一実施形態では、油圧ポンプ50及び油圧モータ52の押しのけ容積をゼロにして、油圧ポンプ及び油圧モータを減速させて、風車ロータ4の回転エネルギーの電気エネルギーへの変換を停止させるようにしてもよい。
発電機6として巻線形誘導発電機を用いる場合、回転子巻線に付加された可変抵抗及びすべりを制御することによって、エネルギー変換を停止させるようにしてもよい。例えば、発電機回転数を同期速度に近付けて、発電機出力をゼロに近付けることで、エネルギー変換を停止させるようにしてもよい。
本明細書において、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
2 ブレード
3 ハブ
4 風車ロータ
5 ハブカバー
6 発電機
7 ブレード
8 ドライブトレイン
10 油使用機器
12 貯留タンク
14 循環ライン
16 タワー
17 フロア
18 ナセル
19 ナセルカバー
20 オイルパン
21 ナセル台板
22 補機
24 主軸
25 主軸受
30 トランスミッション
30A 機械式増速機
30B 油圧トランスミッション
32 給油ライン
34 給油ポンプ
40 増速ギア
41a〜41c 増速機構
42 ケーシング
46 回転シャフト
47 軸受
48 バルブ
50 油圧ポンプ
52 油圧モータ
54 高圧ライン
56 低圧ライン
58 回転シャフト
60 補充ライン
62 ブーストポンプ
64 返送ライン
66 リリーフ弁
68 バイパスライン
69 バルブ
70 検知センサ
72 液位計
74 圧力センサ
82 液位計
84 圧力センサ
86 圧力センサ
100 制御装置
102 検知部
Claims (13)
- ブレードが取り付けられたハブを含む風車ロータと、
前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、
少なくとも1つの油使用機器を含み、前記風車ロータの回転エネルギーを前記発電機に伝えるためのドライブトレインと、
前記油使用機器に供給される油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクと前記油使用機器との間で循環される油が流れる循環ラインと、を備える風力発電装置の運転方法であって、
下記条件(a)及び下記条件(b)の両方を含む第1油漏れ判定条件を用いて、前記油使用機器からの油漏れが発生したか否かを判定する油漏れ判定ステップと、
前記油漏れ判定ステップにおいて油漏れが発生したと判定された場合に前記風力発電装置を停止させる風車停止ステップと、
前記油漏れ判定ステップにおいて油漏れが発生したと判定された場合に、前記風力発電装置の補機を停止させる補機停止ステップと、を備え、
前記油漏れ判定ステップでは、下記条件(a)または下記条件(b)の何れかを満たさない場合に、前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定することを特徴とする風力発電装置の運転方法。
条件(a):前記貯留タンクにおける油の液面レベルが閾値より大きい。
条件(b):前記循環ライン内の圧力が閾値より大きい、または、前記油使用機器内における圧力が閾値より大きい。 - 前記油漏れ判定ステップでは、下記条件(c)をさらに含む前記第1油漏れ判定条件を用いて、前記条件(a)、前記条件(b)または下記条件(c)の何れかを満たさない場合に、前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定することを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置の運転方法。
条件(c):前記風力発電装置に設けられた油漏れ検知センサから油漏れ検出信号が出力されていない。 - 前記風力発電装置は、前記油使用機器から漏出した漏出油を受けるように構成されたオイルパンをさらに備え、
前記油漏れ検知センサは、オイルパンで受けた前記漏出油を検知するように構成されたことを特徴とする請求項2に記載の風力発電装置の運転方法。 - 前記油漏れ判定ステップでは、さらに前記油漏れ検知センサの異常の有無を判定し、前記油漏れ検知センサの異常が検知されたとき、前記第1油漏れ判定条件における前記条件(c)を満たさない場合であっても、前記条件(a)及び(b)の両方を満たしていれば、前記油使用機器からの油漏れは発生していないと判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の風力発電装置の運転方法。
- 前記ドライブトレインは、
前記風車ロータのハブに接続される主軸と、
前記主軸と前記発電機との間に設けられるトランスミッションと、
を含み、
前記油使用機器は、前記トランスミッションを含み、
前記循環ラインは、前記貯留タンクから前記トランスミッションに供給される油が流れる給油ラインを含み、
前記補機は、前記給油ラインに設けられ、前記貯留タンクから前記トランスミッションに油を供給するための給油ポンプを含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の風力発電装置の運転方法。 - 前記トランスミッションは、前記主軸の回転を増速して前記発電機に出力するための増速ギアと、前記増速ギアを収納するケーシングと、を含む機械式増速機であり、
前記貯留タンクは、前記ケーシングの内部に形成されており、
前記循環ラインは、前記ケーシングの外部に設けられており、
前記補機は、前記ケーシング内の前記貯留タンクに貯留された油を前記循環ラインを介して前記ケーシング内部の前記増速ギアに供給するための給油ポンプを含み、
前記油漏れ判定ステップでは、前記条件(b)として、前記循環ラインのうち前記給油ポンプよりも下流側における圧力が閾値よりも大きいという条件を用いることを特徴とする請求項5に記載の風力発電装置の運転方法。 - 前記トランスミッションは、
前記主軸によって駆動されて作動油を加圧して圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで生成された前記圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、を含み、
前記補機は、前記貯留タンクから前記トランスミッションの前記低圧ラインに油を供給するためのブーストポンプを含み、
前記油漏れ判定ステップでは、前記条件(b)として、前記高圧ラインの圧力が第1閾値より大きく、且つ、前記低圧ラインの圧力が第2閾値よりも大きいという条件を用いることを特徴とする請求項5に記載の風力発電装置の運転方法。 - 前記トランスミッションは、前記油圧モータを経由せずに前記高圧ライン内の油を前記低圧ラインに流すためのバイパスラインをさらに含み、
前記油圧ポンプを作動させて、前記高圧ライン、前記バイパスライン及び前記低圧ラインを含む循環路内において油を循環させて、該油の温度を規定値以上に上昇させる油昇温ステップと、
前記油昇温ステップの後、前記油圧ポンプを停止させて、前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記高圧ライン及び前記低圧ラインにおいて油を循環させない状態にて、前記貯留タンクの昇温後の油の液面レベルを検出するステップと、をさらに備え、
前記油漏れ判定ステップでは、前記条件(a)として、検出された前記昇温後の油の液面レベルを基準に決定された閾値L1よりも、前記風力発電装置の運転中における前記貯留タンクにおける油の液面レベルが大きいという条件を用いることを特徴とする請求項7に記載の風力発電装置の運転方法。 - 前記油漏れ判定ステップにおいて前記第1油漏れ判定条件に従って油漏れが発生したと判定された場合に、前記風車停止ステップを行うことによって前記風力発電装置の主軸又は発電機軸の回転数が閾値以下になってから、前記補機停止ステップを行うことを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の風力発電装置の運転方法。
- 前記油漏れ判定ステップでは、前記第1油漏れ判定条件に加えて、下記条件(d)を含む第2油漏れ判定条件を用いて、下記条件(d)を満たさない場合に前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定し、
前記油漏れ判定ステップにおいて前記第1油漏れ判定条件に従って油漏れが発生したと判定された場合に、前記風車停止ステップを行うことによって前記風力発電装置の主軸又は発電機軸の回転数が閾値以下になってから、前記補機停止ステップを行い、
前記油漏れ判定ステップにおいて前記第2油漏れ判定条件に従って油漏れが発生したと判定された場合に、前記回転数にかかわらず、前記風車停止ステップとともに前記補機停止ステップを行うことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の風力発電装置の運転方法。
条件(d):前記第1油漏れ判定条件における条件(a)の液面レベルの前記閾値をL1としたとき、前記貯留タンクにおける油の液面レベルが閾値L2(但し、L1>L2)よりも大きい。 - 前記風車停止ステップでは、前記ブレードのピッチ角をフェザー側に制御することを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の風力発電装置の運転方法。
- 前記風車停止ステップでは、前記ドライブトレイン又は前記発電機の少なくとも一方を制御して、前記回転エネルギーの電気エネルギーへの変換を停止することを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載の風力発電装置の運転方法。
- ブレードが取り付けられたハブを含む風車ロータと、
前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、
少なくとも1つの油使用機器を含み、前記風車ロータの回転エネルギーを前記発電機に伝えるためのドライブトレインと、
前記油使用機器に供給される油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクと前記油使用機器との間で循環される油が流れる循環ラインと、
前記油使用機器からの油漏れを検知するための油漏れ検知部と、
を備える風力発電装置であって、
前記油漏れ検知部は、
下記条件(a)及び下記条件(b)の両方を含む第1油漏れ判定条件を用いて、前記油使用機器からの油漏れが発生したか否かを判定するように構成され、かつ、
前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定した場合に、前記風力発電装置及び前記風力発電装置の補機を停止させるように構成され、
前記油漏れ検知部は、下記条件(a)または下記条件(b)の何れかを満たさない場合に、前記油使用機器からの油漏れが発生したと判定することを特徴とする風力発電装置。
条件(a):前記貯留タンクにおける油の液面レベルが閾値より大きい。
条件(b):前記循環ライン内の圧力が閾値より大きい、または、前記油使用機器内における圧力が閾値より大きい。
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