JP5089594B2 - 風力タービン・ブレード上のアタッチメント・デバイス、およびこれらのデバイスを利用して点検する方法 - Google Patents

Description

本発明は、風力タービン用のブレード、および風力タービン上に搭載されたブレードの保守を行う方法に関する。

風力タービン上のブレードの検査および修理は、一方ではタービンが非運転状態となる間の収益損失という形態で、他方ではその作業自体によって、高い財政的コストに関係している。損傷を受けたブレードを取り外し０、別のブレードを直ちに搭載することは選択肢の１つであり、それによってタービンの運転を速やかに再開することができる。しかし、そのような行動方針で必要になるコストは、一方では新しいブレードに関して、他方では搭載用のクレーン、船またはヘリコプタに関して、かなりの額になり、またこれには穏やかな天候条件下だけで交換が可能であることが付け加わり、これは沖合タービンの場合に特に問題を呈する場合がある。

ブレードの点検および修理はまた、多くの事例では、損傷が広範囲にわたらなければ、ブレードが風力タービンに搭載されている間に実施されてもよい。これは通常、ブレードが塔に沿って垂れ下がった垂直位置にある間に、ブレードに沿ってかけられたいろいろな種類の作業プラットフォームによって行われる。プラットフォームは、大型の車両または船からクレーンによって運ばれ、塔またはハブに連結される。あるいは、ナセルからブレードを懸垂降下している作業員（ｃｒｅｗ）によって検査が実施されることができるが、これは十分に安全な状態で達成することは難しい。しかし、移動式クレーンとクレーンを有する船との両方を使用することは上述したように高いコストにつながる。これに加えて、垂直に位置するブレード上で修理エリアは比較的制限され、また全ての修理が垂直面上で適切に実施できるわけではない。

国際公開第２００４／０７０２０３号から、ブレードを水平位置に維持しながら風力タービン上にブレードを搭載することが知られている。ブレードを吊り上げることを可能にするために、ブレードは、ブレード・シェルを通して全体に延びている１つまたは２つのボアを備え、この穴に吊り上げ装置が取り付けられる。穴は、水および土の侵入を防止するため、またブレードの空気力学的特性を損なわないように、搭載の後に閉じられ、したがって穴はブレードの保守および通常メンテナンスに使用するのには適さず、ブレードの搭載が行われているときだけ役立つ。ブレード・シェル全体を通る穴は、穴の周りのかなりのエリアの薄板すなわちブレードの強度および剛性を必然的にかなり減少させることが、この方法のさらなるかなりの欠点でもある。したがって、長い相互距離を有する非常に少数の穴だけが、かろうじて許容可能であるに過ぎず、そのような穴は、保守のシナリオにおいて適用可能でないことを意味する。

ブレードの保守を行う方法を提供することが本発明の目的であり、それにより、よりよい条件で、且つより柔軟な方法で、且つ少ない機材で、ブレードの大きなエリアをよりよくチェックすることが可能である。

したがって本発明は、保守用の機材を取り付けるための少なくとも１つのアタッチメント・デバイスを有する風力タービン用ブレードに関し、このアタッチメント・デバイスは、ブレード外部に取り付けられ、且つブレード外部からアクセス可能である。

それによって、ブレードを風力タービンに搭載したまま、保守機材、作業員用の命綱、安全ネット、作業用プラットフォームなどを、簡単且つ安全な方法でブレードに取り付けることができるという利点が得られる。保守および修理はしたがってブレードが水平状態にある間に実施することができ、それによりクレーンなどのような費用のかかる吊り上げ機材の使用が不要になる。作業員についての安全はまた、懸垂降下の場合に比較して改善される。それは、作業員が安全な態様でブレード上に留まることができるからである。さらに、ブレードが垂直位置にあるシナリオと比較して、ブレードの大きなエリアを一度に点検することが可能であり、ブレードを外す必要が生じることなく大掛かりな作業または改良が可能になる。アタッチメント手段によってブレードの大部分を覆うことも可能であり、それによって、必要であれば修理中に温度および湿度などの重要なパラメータを制御することが可能である。

またアタッチメント手段は、ブレードの移動の改善された制御を可能にするため、ブレードを輸送および搭載するときに有利である。同時に、従来から行われている数個のストラップでブレードを吊り上げることに比較して、全ブレードにわたるより均一な負荷分布が得られる。

さらに、アタッチメント・デバイスは、例えばフラップまたはスポイラなどの空気力学的機構を固定するため、または広告バナーなどを定期的に懸垂保持するために使用することができる。

一実施例は、上記による風力タービン用のブレードに関するものであり、そこではアタッチメント・デバイスは、アタッチメント手段が使用中でないときにブレードの表面が本質的に平坦であるという目的で配置される。それによりアタッチメント手段は回転中のブレードの空気力学的特性すなわち風力タービンの生産性（ｙｉｅｌｄ）に影響を及ぼさないことが確保される。

一実施例によれば、アタッチメント・デバイスの上部面は、アタッチメント・デバイスが使用中でないときにブレード表面と同一平面にある。

尚、ある実施例によれば、アタッチメント・デバイスは、使用中でないときに、フラップによって少なくとも部分的に覆われる。それにより、ブレード外部からのアタッチメント・デバイスへの容易なアクセスを確保することと同時に、ブレードの空気力学的特性が維持されることが確保される。

本発明の一実施例は、上記の全てまたは一部による風力タービン用のブレードをさらに有し、そこでは多くのアタッチメント手段がブレードの前縁および後縁に沿って、ブレードの両側に、および／またはブレードの主要薄板（ｍａｉｎ ｌａｍｉｎａｔｅ）に沿って配置される。それによってアタッチメント・デバイスはブレードの多くの部分からアクセス可能であることが達成され、保守および修理に関して高い柔軟度をもたらす。

本発明の一実施例によれば、アタッチメント・デバイスがねじ山またはアイを有する。したがって保守用機材のライン、バー、および他の種類の部品を単純且つ都合よくアタッチメント・デバイスに取り付けることができ、同様に、標準的な機材を最大限に使用することができる。

一実施例によれば、ブレードは、１つまたは複数のアタッチメント・デバイスを有し、これらアタッチメント・デバイスはまた光源手段、ワイヤ案内手段、および／または避雷手段を有する。したがってデバイスが多機能であり、そのためいくつかの機能が１つの作業および１つの場所において同じユニットに組み込まれ、またブレード上にまたはブレード内に搭載されることができるという有利な観点が達成される。

さらに、本発明は、上記実施例の１つまたは複数によって記載された少なくとも１つのブレードを有する風力タービンに関する。それらに関連する利点は、アタッチメント・デバイスを有するブレードによって述べられたようなものである。

加えて、本発明は、風力タービンに搭載されたブレードの保守を行う方法に関し、この方法は、ブレードの少なくとも１つのアタッチメント・デバイスに保守用機材を取り付けることを含み、またアタッチメント・デバイスはブレード外部に取り付けられており、且つブレード外部からアクセス可能である。

本発明による方法の一実施例はさらに、本質的に水平位置にブレードを配置すること、および／または長手方向軸線を中心にブレードを回転させることに関する。それによりブレードの全てのエリアが、修理または他の種類の保守の観点からアクセス可能にされることができ、またさらに、例えば作業用プラットフォームまたは被覆用テントの取り付けのためにブレードが最適に配置されることができる。長手方向軸線を中心とするブレードの回転またはピッチング（揺動）はまた、ブレードの前縁および後縁が、保守に関連して必要に応じて上を向くかまたは下を向くようにさせてもよい。水平作業用位置はまた、ブレード内に穴を開けること、および人が安全にブレード内に立って、そこでブレードを修理し保守を行うことを可能にする。

さらに本発明は、上記によりブレードの保守を行う方法であって、作業員用の命綱、被覆用テント、または作業用プラットフォームが、ブレードの少なくとも１つのアタッチメント・デバイスに取り付けられる方法に関するものである。上述したように、その利点は、吊り上げ装置を使用することなくブレードの保守を行うことができること、および十分に制御された状態でブレード上の大きなエリアを修理することが可能なことである。

以下、図を参照して本発明について説明する。

図１は、正面から見た風力タービン１０１を示し、予め湾曲された複数のブレード１０２のうちの１つが、本発明に従って修理または保守を可能にするために水平位置またはほぼ水平位置に配置されている。通常は作業員１０４が、懸垂保持された作業用プラットフォーム内にいるか、ナセルから懸垂保持されてブレードを懸垂降下する間に、ブレードは垂直位置において修理または検査される。図１に示すように、本発明によるブレードは、作業員１０４および／または保守用機材１０５を取り付けることができる多くのアタッチメント・デバイス１０３を備えている。それにより、ブレード１０２が水平位置にある間に、作業員１０４は、ブレード１０２上を安全に動き回ることができることが達成される。これはまた、垂直面に関して普通なら可能であったと思われるものに比べて、ブレードに対するより包括的且つより複雑な損傷を修理することを可能にするようにさせ、また当然の結果として、損傷を受けたブレードを外し、交換することに伴うコストを回避することがより頻繁に可能になる。同時に、この方法は、クレーンなどを使用することなくブレードを検査または修理することができるという利点を伴い、これは、沖合風力タービンに関連する場合に特に有利である。アタッチメント・デバイス１０３は、本発明に従って、使用中でないときは全体的にまたは部分的に覆われ、それによってブレードの空気力学的特性は、運転時、デバイスによって最小限の影響しか受けない。アタッチメント・デバイス１０３は、ラインとワイヤ１０６の両方、ならびにその他さまざまの種類のバーおよびレールなどの取り付けのために構成されることが考えられる。そのようなアタッチメント手段の種々の実施例が、図９〜１６に示される。

図２は、風力タービン（図示せず）上に搭載されたブレード１０２であって、その上に被覆用テント２０１が配置されたブレード１０２を示す。テントはアタッチメント・デバイス１０３によってブレードに取り付けられ、それによって、一方では作業員についての改善された作業条件（シェルタおよびカバー）、他方では所与の修理について大きなエリアにわたって最適条件を、例えば特定の温度、制限された湿度などを確保するのに役立つ。同様に、テントは、例えばブレードの下に構成されるある種の特別な底部によってブレードを囲むような構成とすることができ、そしてテントはまた作業中の作業員用の安全ネットとしても役立つ。

本発明によるアタッチメント・デバイス１０３はまた、輸送および風力タービン上へのブレードの搭載において有利である場合がある。図３に示すように、アタッチメント・デバイス１０３でブレードを完全にまたは部分的に吊り上げることによって、ブレードの周りに装着した数個のストラップでブレードが吊り上げられるシナリオと比較して、ブレードに対する負荷のより均一な分布が達成される。同様に、ブレード移動のチェックおよび制御の改善が達成される。

以下の図４〜６では、作業用プラットフォーム４０１または他の保守機材が、本発明に従ってアタッチメント・デバイス１０３に取り付けられることができる種々の方法が示される。図の全てにおいて、ブレード１０２は、断面図の部分であり、ブレードの長手方向軸線を中心に種々の角度に回転する。

図４は、本発明の一実施例による作業用プラットフォーム４０１がブレード１０２の下に配置されることができ、それによってブレードの底部面に関する保守作業を可能にする方法を概説する。図示した実施例では、作業用プラットフォーム４０１はブレードの上部面でアタッチメント・デバイス１０３に取り付けられる。同様に、アタッチメント・デバイスがブレードの底部面に、または両面に配置されることが考えられる。ブレードの底部面を修理または検査するための代替のオプションは、長手方向軸線を中心にブレードを半回転させることによって、ブレードを上から点検することである。図４では、作業用プラットフォームはワイヤ４０２で懸垂保持されるものとして略記されるが、作業用プラットフォームがバーによって懸垂保持されること、または足場などとして構築されることも選択肢の１つである。

図５および図６は、ブレードの後縁５０１および前縁６０１が、本発明の実施例に従って保守作業されることができる方法を示す。長手方向軸線を中心にしたブレード１０２の回転によって、ブレードは前縁または後縁が下を向くように配置されることができ、それによって作業用プラットフォーム４０１またはフレームは、検査または修理されるブレードのエリアの上または下に達するように構築されることができる。図５は、ブレードの後縁５０１の下に懸垂保持され、且つブレード１０２上の多くのアタッチメント・デバイス１０３から懸垂保持された作業用プラットフォームを示す。

図６は、ブレード６０１の前縁の上方に構築されたプラットフォームまたは足場を示す。同様に、ブレード上のどのエリアに最適にアクセスすることが望ましいかに応じて、長手方向軸線を中心に大幅にまたはわずかにブレードを回転することが考えられる。

上述したように、ブレードは図７に示すようにブレードに沿って多くのアタッチメント・デバイス１０３を備えることができ、ここでアタッチメント・デバイスは、前縁および後縁５０１、６０１に沿って２列７０１に配置される。一実施例によれば、デバイスは、ブレードの根元７０２の近くでは互いに接近し、またブレード先端７０３に向かって外方向により大きな間隔で配置されており、それによって、ブレードがアタッチメント・デバイスで吊り上げられる場合に、より均一な負荷分布が達成される。一実施例によれば、アタッチメント・デバイスは直線列で配置され、アタッチメント・デバイスにレールを搭載することが可能になっている。そのようなレールは、機材がレール上を輸送される場合に有利であり、または任意選択で、命綱を背後で引っ張ることができる作業員の摺動式固定を可能にするために有利である場合がある。したがって多くの安全デバイスを使用して、ケーブルがその間に延びるようにすること、安全ワイヤなどをそこに取り付けることが可能である。アタッチメント・デバイスは、さらにいくつかの機能を果たしてもよく、また、例えば光を備えること、避雷のためのマルチレセプタとして働くこと、広告バナー用の懸垂具として働くこと、またはスポイラまたはフラップなどの空気力学的機構についての固定点としてなど、多くのタスクに対して有利に使用されてもよい。

図８は、ブレード・シェル８０１内のまたはブレード・シェル８０１におけるアタッチメント・デバイス１０３の種々の配置構成の断面図である。アタッチメント手段は、以下に続く図でより詳細に示される。非常に多くの場合、ブレードは、２つ以上のブレード・シェル８０１から作られ、これらは接合部を前縁および後縁５０１、６０１に有し、また内部支持ビーム８０２を有している。アタッチメント・デバイス１０３は、ブレード外部から作業員によってアクセス可能であるように搭載される。アタッチメント・デバイスは、ブレード表面に全く届かないか、またはブレード表面の上に最低限の程度だけ到達するように構成および配置されることが、ブレードの空気力学的特性にとって重要である。アタッチメント・デバイスが、考えられる最大強度を有することを得るために、アタッチメント・デバイスは、ブレードの底部面と上部面の両方で、ブレード・シェルの主要薄板（ｍａｉｎ ｌａｍｉｎａｔｅ）８０４内、すなわち薄板が最も厚く、最大の強度と剛性を有する支持ビーム８０２の両端のエリアに配置されることができる。ブレードの前縁および後縁５０１、６０１に、より近接して配置されたデバイスが、ブレード１０２の大きなエリア上で誰かをまたは何かを留めることを可能にするのに有利である場合もある。

図９〜１６は、本発明によるアタッチメント手段の種々の実施例を示す。しかし、これらの図は具体的な実施例を例示するのに役立つに過ぎず、本発明はそのような図に決して限定されない。

図９は、ライン１０６などが引っ掛けられ、あるいは任意の他の方法で取り付けられることができるアイ９０１を有するアタッチメント・デバイスの断面図である。この実施例では、アイ表面９０２がブレード表面９０３と同一平面にあり、結果として、ほぼ連続した外観を呈している。繊維強化薄板でできたブレード・シェルの場合、アタッチメント・デバイスは、有利には、薄板と一体成形されてもよい。その場合、図に示すように、デバイスは、有利には、デバイス上に外向きにテーパが付いた表面９０５を備え、それによって薄板９０６内への最適な固定が達成される。さらに、アタッチメント・デバイスが、ボルト、ねじなどでブレードに取り付けられることは選択肢の１つである。

図１０は、上から斜めの視線で見た、図９に示すものと同じアタッチメント・デバイスを略記したものである。アタッチメント・デバイスは、ブレード内に埋め込まれており、それによって、デバイスが使用中でないとき、アイ９０１の周りの空洞は覆われることができ、したがってブレード表面９０３は平坦なままである。アイ９０１へとつながる開口の特定の形状は、全く異なるものであってもよく、本発明にとって重要ではない。

図１１はまた、保守用機材（ここでは、ライン１０６）を取り付けることができるアイ９０１を備えるアタッチメント・デバイス１０３の断面図である。図９と同様にアタッチメント・デバイス１０３はブレード１０２内に埋め込まれ、それによって表面９０３は、デバイス１０３が使用中でないとき、一様でほぼ連続した状態のままである。この実施例では、アイ９０１はヒンジ１１によって回転可能に搭載され、デバイスが使用されるときに外に傾けられる。使用に続いて、アイは、ごく単純に所定場所に押し戻される。

同様に、アタッチメント・デバイスは、図１２および図１３に示すようにねじ山１２１を持つように構成されてもよい。図１２では、アタッチメント・デバイス上のねじ山１２１は内部にあり、ボルト１２２などの深いねじ込みを可能にする。図１３では、アタッチメント・デバイスは、ボルト１３１が取り付けられる空洞１３２を有している。

図１４〜１６は、アタッチメント手段１０３を完全にまたは部分的に覆う種々の方法を示す。図示する実施例では、覆われた状態においてデバイスの表面がブレード表面９０３と同一平面内にあるという趣旨で、デバイスは全てブレード１０２内に埋め込まれている。アタッチメント・デバイスが、アイまたはねじ山などを有していようといなかろうと、空洞１３２が１つまたは複数のフラップ１４１によって覆われることは選択肢の１つである。フラップ１４１は、図１４に示すように、ヒンジ１４２によって搭載され、アタッチメント・デバイスへの確認されたアクセスに対して上に傾けられることまたは中に押し込まれることを意図されてもよい。同様に、フラップは、例えばゴムなどの弾性材料１５１または柔軟プラスチック材料でできていてもよい。これは、図１５に示される。さらなる実施例が図１６に示され、フラップ１４１は、ばね１６１によって取り付けられ、空洞内に押し下げられることができる。

本発明の一実施例によれば、空洞は、ブレードの成形中に、例えば発泡体などを充填され、そしてブレードの他の部分と同様に、ゲルコートをコーティングされる（その位置は、しかしながら何らかの方法で示されている）。アタッチメント手段へアクセスする必要が生じたとき、またはもし生じたら、表面を割る（破壊する）ことによって、アタッチメント・デバイスへのアクセスが容易に行われる。使用後、空洞は再び充填され、表面はトップコートの塗布によって平坦にされる。

本明細書および図面に開示された発明は、添付の特許請求の範囲によって与えられる保護範囲によって包含されたまま、修正または変更されることができることが理解されよう。

本発明による風力タービンのブレード上での保守を示す図である。 風力タービン用のブレードに取り付けられた被覆用テントを示す図である。 本発明による多数のアタッチメント・デバイスによる風力タービン上へのブレードの搭載を示す図である。 本発明によるアタッチメント・デバイスによって風力タービンのブレードに作業用プラットフォームを固定するための１つのオプションを示す図である。 本発明によるアタッチメント・デバイスによって風力タービンのブレードに作業用プラットフォームを固定するための１つのオプションを示す図である。 本発明によるアタッチメント・デバイスによって風力タービンのブレードに作業用プラットフォームを固定するための１つのオプションを示す図である。 ブレード上でのアタッチメント・デバイスの考えられる位置を示す図である。 本発明によるアタッチメント手段用の種々のロケーションを有するブレードの断面図である。 ブレード上のアタッチメント・デバイスの実施例の断面図である。 上から斜めの視線で見た、ブレード上のアタッチメント・デバイスのさらなる実施例を示す図である。 本発明によるアタッチメント手段の一実施例を示す図である。 本発明によるアタッチメント手段の一実施例を示す図である。 本発明によるアタッチメント手段の一実施例を示す図である。 本発明によるアタッチメント・デバイスを覆うための１つのオプションの断面図である。 本発明によるアタッチメント・デバイスを覆うための１つのオプションの断面図である。 本発明によるアタッチメント・デバイスを覆うための１つのオプションの断面図である。

Claims (14)

1. 作業員用の命綱、安全ネット、作業用プラットフォームなどの保守用機材の取り付けのための少なくとも１つのアタッチメント・デバイスを有する風力タービン用ブレードであって、前記保守用機材は、前記ブレードを風力タービン上に本質的に水平姿勢に搭載したまま前記ブレードの保守および修理をするためのものであり、前記アタッチメント・デバイスは、ブレード外部に取り付けられ、またブレード外部からアクセス可能である風力タービン用ブレードにおいて、
   前記アタッチメント・デバイスは、前記アタッチメント・デバイスが使用中でないときにもブレード表面が本質的に平坦であるように配置されていることを特徴とする風力タービン用ブレード。
2. 前記アタッチメント・デバイスの上部面は、前記アタッチメント・デバイスが使用中でないときに前記ブレード表面と同一平面にある請求項１に記載の風力タービン用ブレード。
3. 前記アタッチメント・デバイスは、前記アタッチメント・デバイスが使用中でないときにフラップによって少なくとも部分的に覆われている請求項１に記載の風力タービン用ブレード。
4. 前記ブレードの前縁および後縁に沿って配置される多数のアタッチメント・デバイスを有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の風力タービン用ブレード。
5. 前記ブレードの両側に多数のアタッチメント・デバイスを有する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の風力タービン用ブレード。
6. 主要薄板内に前記ブレードに沿って配置される多数のアタッチメント・デバイスを有する請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の風力タービン用ブレード。
7. 前記アタッチメント・デバイスがねじ山を有する請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の風力タービン用ブレード。
8. 前記アタッチメント・デバイスがアイを有する請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の風力タービン用ブレード。
9. 前記アタッチメント・デバイスが光源を有する請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の風力タービン用ブレード。
10. 前記アタッチメント・デバイスが避雷手段を有する請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の風力タービン用ブレード。
11. 請求項１から請求項１０までの１または複数に記載の少なくとも１つのブレードを有する風力タービン。
12. 請求項１から請求項１１までの１または複数に記載の風力タービン上に搭載されたブレードの保守を行う方法であって、作業員用の命綱、安全ネット、作業用プラットフォームなどの保守用機材を取り付けることを含み、前記保守用機材は、前記ブレードを風力タービン上に本質的に水平姿勢に搭載したまま前記ブレードの保守および修理をするためのものであり、前記保守用機材は、前記ブレードの少なくとも１つのアタッチメント・デバイスに取り付けられ、前記アタッチメント・デバイスは、前記ブレード外部に取り付けられ、且つ前記ブレード外部からアクセス可能であり、また前記アタッチメント・デバイスは、前記アタッチメント・デバイスが使用中でないときにもブレード表面が本質的に平坦であるように配置されている、ブレードの保守を行う方法。
13. 前記ブレードを前記ブレードの長手方向軸線を中心に回転させることをさらに含む請求項１２に記載のブレードの保守を行う方法。
14. 前記ブレードの少なくとも１つのアタッチメント・デバイスに被覆用テントを取り付けることをさらに含む請求項１２または請求項１３に記載のブレードの保守を行う方法。

Images