JP4233522B2 - 風力発電装置の部品を取り付け／取り外す方法 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電装置と、風力発電装置の部品を取り付け／取り外す方法とに関するものである。

風力発電装置はかなり前から知られている。現代の風力発電装置のかなり大きい寸法及び重量は、一方では、部品が個別に建設現場に輸送されなければならないということを意味する。この後、部品は、そこで互いに組み付けられる。ここで、場合によっては、５０トンあるいはこれを超える荷物が確実に持ち上げられなければならない。

他方、荷物はまた、１００メートルを超えるかなりの高さまで持ち上げられなければならない。確かに、風力発電装置においては、とくにポッドにウインチを設けるといった手法が知られているが、これらのウインチは、大抵、風力発電装置のポッドの後部に配置される。

さらに、特許文献１には、風力発電装置に設けられた荷物持ち上げ装置が開示されている。この既知の荷物持ち上げ装置においては、機械のフレームの上にウインチが配設されている。ウインチから伸びるホーリングケーブルが、ピボット回転可能な連結部材を経由して、通されている。このような荷物持ち上げ装置は、あらゆる風力発電装置に設けられている。ここで、風力発電装置に設けられた荷物持ち上げ装置の寸法は、必要とされる支持容量（carrying capacity）に依存し、それゆえ風力発電装置の寸法又はその部品の重量に応じて大きくなる。

あるいは、適切な荷物を支持する容量を備えた適当な大きさのクレーンを用いて持ち上げ作業を行うことが可能であるということも理解されるであろうが、これは、高レベルの複雑さ及び出費でもってのみ可能なことであろう。このようなクレーンによる作業に伴われる出費、すなわちこれを解体し、操作し、再び組み立てるための出費はかなり高額であるので、一般にクレーンは、もはやクレーンがそこで必要とされない程度に風力発電装置の建設が進行するまで、風力発電装置に残される。そして、クレーンは、次の建設現場に輸送される。ここで、これらの建設現場間の距離は、クレーンが数百メートル離れたところに再配置されるだけであるか、又は、数百キロメートル離れたところに再配置されるのかにかかわりなく、クレーンを再配置するのに必要な作業のための２次的な考慮が常に必要とされるということを示している。

例えばロータブレードなどといった、風力発電装置の部品の取り替えは、付随する出費を伴って輸送されなければならないクレーンを必要とするということが理解されるであろう。
国際公開第９６／１０１３０号パンフレット

それゆえ、本発明の目的は、本明細書の冒頭部に記載された種類の風力発電装置について、風力発電装置の部品を取り付け／取り外す際に、クレーンを用いる度合いを低減することを可能にする改良された方法ないしは風力発電装置を提供することである。

本明細書の冒頭部に記載された種類の風力発電装置（wind power installation）において、上記の目的は、ウインチから伸びるホーリングケーブル（hauling cable）を通り抜けさせるための、パイロンヘッド（pylon head）の領域内の少なくとも１つのケーブル通過手段（cable passage means）と、少なくとも１つの偏向ローラ（deflection roller）とによって達成される。

さらに、上記の目的は、次の各ステップを含む、風力発電装置の部品を取り付け／取り外す（fitting/removing）方法によって達成される。
−ウインチから伸びるホーリングケーブルを、パイロンヘッドの領域内の少なくとも１つの偏向ローラと、取り付け／取り外すべき部品とに配置するステップ。
−ホーリングケーブルを部品に取り付けるステップ。
−部品を解放して下降させ、又は、引っ張り上げて固定するステップ。

ここで、本発明は、風力発電装置の部品の少なくとも一部は、適切な持ち上げ装置を使用できる場合には、クレーンを使用しなくても取り付け又は取り換える（replace）ことができるといった知見に基づいている。本発明に係る解決策は、あらゆる風力発電装置について、高価かつ複雑な追加の装置を不要にする。それにもかかわらず、多目的用の持ち上げ装置（versatile lifting apparatus）を、低コストで迅速に用いることができる。

これにより、ポッドの後部にすでに存在するウインチを、ポッド（pod）内でウインチの位置を変更することを必要とせずに、ポッドの前部で用いることができる。

本発明の好ましい発展形態においては、風力発電装置の基部のウインチから伸びるホーリングケーブルを通り抜けさせるために、ポッドにケーブル通過手段が設けられる。このようにして、重い部品を持ち上げ及び下降させるために、荷重を支えるのに十分なホーリングケーブルを備えた十分に強固なウインチを用いることが可能となる。その結果、このような部品でも、クレーンを用いることなく、取り付け又は取り換えることができる。したがって、ウインチが風力発電装置に輸送され、そのホーリングケーブルが風力発電装置内に存在するウインチを備えたポッド内に引き上げられ、ホーリングケーブルがそこで１つ又は複数の偏向ローラの上に配置され、対応する取り付け／取り外し手順が実行されることが、完全に十分なものとなる。ここで、ウインチを輸送するのに伴われる出費は、当然、十分に高出力でありとくに十分に大きいクレーンを輸送するのに伴う出費に比べてかなり低額である。

本発明のとくに好ましい実施態様においては、追加のウインチのために、基礎に固定的に結合された保持装置（holding arrangement）が設けられる。それはまた、単純な仕様でウインチを高い信頼性で固定する目的をすでに達成している。その結果、ウインチは、その目的地に到着したときに、これに相応して迅速に用いることができる。

本発明のさらに有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

以下、図面を参照しつつ、本発明をより詳しく説明する。
図１に示すように、風力発電装置のパイロン１０（pylon）は基礎１２（foundation）に固定されている。パイロン１０の先端部には、第１のロータブレード１６が固定されたポッド１４が配設されている。

パイロン１０の基部（base）において、基礎１２にはウインチ１８も固定されている。パイロン１０の後側（rear side）において、ウインチ１８からポッド１４に、ホーリングケーブル２０が伸びている（この視点では、パイロン１０の前側及び後側は、ポッド１４の対応する部分が配置された側である）。ホーリングケーブルは、ポッドを通り抜け、第２のロータブレード１７用に設けられた取り付け開口部（fitting opening）で再びポッド１４から出て、ホーリングケーブルに固定されたロータブレード１７に向かって下向きに伸びている。ここで、ロータブレード１７は、ウインチによって引き上げられ、又は地面に下ろされる。第２のロータブレード１７のところに図示されている矢印２１は、ガイドケーブル２１（guide cable）２１を示している。ガイドケーブル２１を使用することにより、ロータブレード１７が適切な態様（fashion）で案内され、パイロン１０に対して不本意な衝突が起こらないことが可能となる。さらに、このようなガイドケーブル２１は、ロータブレード１７が下ろされているときに、その先端部が地面にあたって損傷を受けることがないことを確実にする。ロータブレードは矢印の方向に引っ張ることができ、これにより水平方向に案内することができる。

図２は、ポッド１４の単純化された断面を示している。この図は、パイロン１０のヘッド部を示している。パイロン１０のヘッド部には、ステータ３０を伴ったステータキャリア２８（stator carrier）を支持するマシンキャリア２６（machine carrier）が配設されている。マシンキャリア２６はまた、シャフトジャーナル３２も支持している。シャフトトラニオン３２には、ロータブレード１６、１７を有するロータと、発電機の回転部材３０とが回転可能に取り付けられている。

ステータキャリア２８から遠い側において、マシンキャリア２６の側部には、すでに、大半の風力発電装置に標準的に設けられるウインチ２２が配設されている。そこには保持棒２５（holding bar）も設けられている。マシンキャリア２６から遠い側において、この保持棒２５の端部には、第１の偏向ローラ２４が設けられている。シャフトトラニオン３２内には、第２の偏向ローラ３４が配設されている。

図２はまた、後側でポッド１４に入るホーリングケーブル２０も示している。この場合、ホーリングケーブル２０のための通路開口部はまた、いかなる場合でもポッド１４の底部でウインチ２２の下に設けられる閉止可能な開口部であってもよい。

ポッド１４に入った後、ホーリングケーブル２０は、第１の偏向ローラ２４を通り、第２のケーブル通過手段３６を経由し（したがって、第１のケーブル通過手段はポッド１４の底部の開口部である）、第３のケーブル通過手段３７を経由し、偏向ローラ３４を通り、そこからシャフトトラニオン３２の第４のケーブル通過手段３８を通り、例えば移動させるべきロータブレード１７に至る。

パイロン１０の基礎１２の上のウインチ１８とポッド１４との間の途中においてホーリングケーブル２０を引き上げ又は下ろす操作は、ウインチ２２によって補助することができる。

図３は、本発明の第２の実施の形態を示している。この図中の部品には、図２中の部品と同一の参照番号が付けられている。図２に示す本発明の第１の実施の形態との本質的な相違は、実施の形態２では、いかなる場合にも風力発電装置に設けられるウインチ２２のケーブルが、ホーリングケーブル２０として用いられることである。ウインチの支持容量は、確実に制限されるが、それにもかかわらず比較的軽重量の部品を、例えばロータブレードの開口部を経由して、ポッド１４の前部に持ち上げることができる。ここでの説明は、例えばピッチモータ（pitch motor）、すなわちロータブレードを調整するために用いるモータの例により行われている。そうでなければ、このモータは、ポッド１４の後部に持ち上げられ、ここから前部に、複雑な手順で輸送されなければならないであろう。これは、当然、ロータブレードの開口部が開いており、かつロータブレードによって閉じられていないことを前提としている。

図３から明らかなとおり、この後、ウインチ２２から伸びるケーブルは、第１の偏向ローラ２４を経由し、第２のケーブル通過手段３６を経由し、第３のケーブル通過手段３７を経由し、第２の偏向ローラ３４を経由し、そして第４のケーブル通過手段３８を経由して伸びている。

このように説明され、かつ図示された具体例のほか、図示されていないさらなる代替案にも注意が向けられるであろう。この場合、ケーブルの案内手段又は偏向ローラは、パイロンヘッドの上に配設することができ、これにより、ケーブルを、この後パイロンの内部で下ろし、又はそこから引き上げることができる。このようにして、パイロン内の荷物、とくにパイロンの基部領域における荷物、例えば電力キャビネット（power cabinet）や変圧器なども、必要であれば、ケーブルにより持ち上げ又は下ろすことができる。これは、これらの部品がパイロンの基部領域から移動させることが必要な場合に有利である。これは、取り換えることになっている当該部品のレベルのすべてに当てはまる訳ではないが、通常はパイロン側部のドアにより実施することができる。

ケーブルガイドとして単純な偏向ローラを用いる代わりに、ケーブルを、マシンキャリア２６を経由してパイロン内に案内することができるその他の種類のケーブル案内手段を設けることも可能である。

さらに、もう１つの代替案においては、ウインチ１８自体は、パイロンの外側には配置されず、パイロン基部の領域においてパイロン内に配置される。そして、ホーリングケーブルは、常に、風力発電装置内に保護された状態で配置され、荷物の昇降は複数の位置で行うことができる。一方ではポッドの後部領域において行われ（偏向ローラ２４により）、またハブの領域のもう１つの位置において行われ（ローラ３８により）、パイロン内で部品を下ろすことも可能である。

ハブ先端部４０の領域に配置されたさらにもう１つの偏向ローラ（ローラ３８の仕様で）を設け、これによりケーブルを、ロータブレードの後ろで風力発電装置のハブから案内することができるようにすることも可能である。このようにして、この後、荷物を、地面からロータハブの領域に、とくにロータブレードの後ろで持ち上げることができる。もし、この荷物が例えば作業用プラットホームであれば、ロータブレードを点検するために、あるいは必要があればサービス又は清掃作業を実施するために、要員が外側でロータブレードに直接上がり及び降りることが可能となる。

必要であれば、さらなるケーブルガイド又は偏向ローラが、ここでとくに説明することを必要とすることなく、マシンキャリア、パイロン、ポッド又はハブに設けることができるということが理解されるであろう。

風力発電装置の基部に配置されたウインチを用いる場合、それを必然的に風力発電装置の基礎に固定的に結合しなければならないという訳ではない。輸送車に開放状態で取り付けてこれに結合し、これによりウインチを高い柔軟性で使用できるようにしてもよい。また、ウインチを、支持フレーム構造に固定し、これによりウインチによって十分に大きいつりあい重り（counterweight）が常に確実化されるようにすることも可能である。

パイロンの基部に配設されたウインチを有する風力発電装置を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るポッドの断面を示す単純化された図である。 本発明の第２の実施の形態に係るポッドの断面を示す単純化された図である。

符号の説明

１０ パイロン、１２ 基礎、１４ ポッド、１６ ロータブレード、１７ ロータブレード、１８ ウインチ、２０ ホーリングケーブル、２１ ガイドケーブル、２４ 偏向ローラ、２５ 保持棒、２６ マシンキャリア、２８ ステータキャリア、３０ ステータ、３２ シャフトジャーナル（シャフトトラニオン）、３４ 偏向ローラ、３５ ケーブル通過手段、３６ ケーブル通過手段、３７ ケーブル通過手段、３８ ケーブル通過手段、４０ ハブ先端部。

Claims (3)

1. ウインチ（１８）から伸びるホーリングケーブル（２０）を通り抜けさせるための、風力発電装置のパイロンヘッドのポッド（１４）内の少なくとも４つのケーブル通過手段（３５、３６、３７、３８）と、少なくとも２つの偏向ローラ（２４、３４）と、輸送車とを備えている、風力発電装置を取り付け又は取り外すためのシステムであって、
   上記ウインチが、上記風力発電装置の基部においてパイロンの外側に配置され、上記輸送車に取り付けられていて、
   ウインチ（１８）から伸びるホーリングケーブル（２０）が、第１のケーブル通過手段（３５）を通り、第１の偏向ローラ（２４）を経由し、第２のケーブル通過手段（３６）を通ってマシンキャリア（２６）内に入り、
   次に第３のケーブル通過手段（３７）を通ってシャフトトラニオン（３２）内に入り、
   さらに第２の偏向ローラ（３４）を経由し、第４のケーブル通過手段（３８）を通ってロータブレード（１７）のための取り付け開口部に入り、ロータブレード（１７）をウインチ（１８）によって引き上げ又は降下させることができるようになっていることを特徴とするシステム。
2. 風力発電装置の部品を取り付け又は取り外す方法であって、
   輸送車に取り付けられたウインチを、風力発電装置の基部に輸送するステップと、
   ウインチ（１８）から伸びるホーリングケーブル（２０）を、パイロンヘッドの領域内の少なくとも２つの偏向ローラ（２４、３４）と少なくとも４つのケーブル通過手段とに配置し、さらに取り付け又は取り外すべき部品（１７）に配置するステップと、
   上記ホーリングケーブル（２０）を上記部品（１７）に取り付けるステップと、
   上記部品（１７）を解放して下降させ、又は、引っ張り上げて固定するステップと、
   ウインチ（１８）から伸びるホーリングケーブル（２０）を、第１のケーブル通過手段（３５）を通し、第１の偏向ローラ（２４）を経由させ、第２のケーブル通過手段（３６）を通ってマシンキャリア（２６）内に入らせるステップと、
   続いて、ホーリングケーブル（２０）を、第３のケーブル通過手段（３７）を通してシャフトトラニオン（３２）内に入らせるステップと、
   さらに、ホーリングケーブル（２０）を、第２の偏向ローラ（３４）を経由させ、第４のケーブル通過手段（３８）を通してロータブレード（１７）のための取付開口部に入らせるステップとを含んでいて、
   ロータブレード（１７）をウインチ（１８）によって引き上げ又は降下させることができることを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載のシステムにおいて風力発電装置の部品を取り付け又は取り外すために、輸送車に取り付けられたウインチを使用する方法。

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