JP6445679B2 - 風力発電装置にロータブレードを設置するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電装置にコンポーネント、とりわけロータブレードを設置するための方法に関するものである。本発明はまた、風力発電装置にコンポーネント、とりわけロータブレードを設置するための設置アセンブリに関するものである。さらに本発明は、風力発電装置にコンポーネント、とりわけロータブレードを設置するための方法および／または設置アセンブリで使用するための測定記録器に関するものである。さらに本発明は、衛星支援型の姿勢（配向）および位置表示器に関する。

本発明はとりわけ、通常は３つのロータブレードを備えるロータが実質的に水平の軸を中心に回転する水平軸型風力発電装置に関するものである。ここでロータブレードは対応のハブに固定されている。風力発電装置を建造するために、ロータハブとロータブレードを別個に、すなわち順番に設置することができる。したがってこの場合、それぞれ１つのロータブレードが、すでに設置された、または少なくとも前もって設置されたハブに固定される。したがってこの方法は、ブレードの取り外しも含めたブレード（複数）の交換のためにも適用可能である。しかし他のコンポーネント、とりわけ１トン超の重量のある重たいコンポーネント、例えば発電機、ナセル、機械支持体またはハブを設置することもできる。この点で風力発電装置での設置は、設置すべき対応のコンポーネント（複数）にまで組み立てられた風力発電装置に対しての設置に関するものである。

ここで論議されるようにロータブレードを水平に設置する場合、ロータブレードは設置箇所の地面に準備される。これはもちろん、例えば低床貨物車の上での準備も含む。これにはロータブレードをクレーンケーブルに固定することも含まれる。さらに、さらなる案内ケーブルをロータブレードに固定することができ、これによりロータブレードを案内し、または少なくとも案内するように介入することができる。

そしてロータブレードはクレーンにより引き上げられ、その水平位置でそのブレード根元によりハブに案内され、そこでハブに受け入れ、ねじ留めすることができる。

そのためにクレーン操縦者は、公知のようにブレードを高く引き上げ、次に正しい高さに移動し、ハブに移動する。案内ケーブルにより、簡単に言えば、ロータブレードとそのブレード根元はハブに向けられる。さらに場合によりロータブレードクロスメンバを設けることができ、このロータブレードクロスメンバは、例えば、ロータブレードがその長手軸を中心に回転することを可能にする。

その点でここでは比較的多くの手作業が必要である。通常、クレーンは手作業で操作され、その際に無線機器等を介してそのために命令または通信を行うことができる。ハブでのロータブレードの固定と事前の受け入れは、手作業で協調して実施される。ここで手作業の実施は、機械または工具が使用されないことを意味するものではない。同様のことが、地面からウィンチにより操作することのできる案内ケーブルを使用する場合にも生じる。

ここではそのようなロータブレードは現在では数トンの重量であり得ることに注意すべきである。最近のロータブレードの長さは５０メートル以上の範囲に及ぶ。ハブの高さも現在ではしばしば１００メートルを大きく超え、例えば１５０メートルもあり得る。

これらの過程の協調は、基本的に光学的検出によるロータブレードの位置と配向に基づいて行われる。熟練した建築作業員は、ロータブレードの高さと配向を識別し、持ち上げと配向を相応に制御する。ブレード根元がハブに対して正確に位置決めされると、ブレードハブに存在する保守要員は、手合図を介してまたは無線機器でこれを知ることができ、クレーン操縦者または地上にいる建設作業員に相応の合図または指示を無線で与えることができる。

ここで問題なのは、このような建造は良い天候を必要とすることである。嵐や視界の悪いときには、このような建造作業は現在のところ不可能である。ここでは中程度の霧であっても、目的とするハブ、すなわち１００から１５０メートルの設置高さは、ロータブレードの識別、ましてやその配向の識別を不可能にし得ることに注意すべきである。結果としてこのことは、特に高所領域に設置する際に雲が低く垂れ込めている場合も含む。

類似の問題は、嵐の場合に生じるが、風速が小さくても生じる。ロータブレードの設置が基本的に可能である程、風が十分に弱く、ロータブレードが例えば地面から起立する巻き上げウィンチにより十分に堅固に保持される場合であっても、高所での風の大きな変動はこのような建造過程を甚だしく困難にする。ここでは地面の風速は、数メートルの高さであっても、地上１００または１５０メートルの場合よりも格段に小さいことに注意すべきである。

結果としてそのようなブレード設置は、相応に良好な天候条件が存在する場合にだけ実施される。強風の地域および視界を妨げ得る濃い霧または雨の地域では、ロータブレードまたは他のコンポーネントを設置するための十分な天候条件を見つけることがますます困難になる。対応して天候条件がブレード設置を許容すると直ちにブレード設置を可及的速やかに実施できるようにするため、ブレード設置は可及的に良好に準備される。

時間的プレッシャーの下でのこのような設置は、もちろん安全性に対して問題であり、その他、設置の品質、すなわち瑕疵のない設置に対しても問題であり得る。

ドイツ特許商標庁は、本出願の優先出願において次の従来技術を調査した。DE 10 2009 056 245 A1

DE 10 2009 056 245 A1

本発明の課題は、上記問題の少なくとも１つに対処することである。とりわけ、不利な天候条件の下でこれまでよりもロータブレードの設置を可能にする解決策を提案することが望まれる。少なくともこれまで公知のものに対して代わる解決策を提案することが望まれる。

本発明によれば請求項１による方法が提案される。
即ち本発明の第１の視点により、風力発電装置のコンポーネントを風力発電装置に設置するための方法であって、前記コンポーネントは長手軸を有しており、前記風力発電装置の前記コンポーネントはロータブレードとして構成されており、該ロータブレードは、該ロータブレードをハブに固定するためのブレード根元と、該ブレード根元とは反対の側のブレード先端とを有し、前記長手軸は前記ブレード根元から前記ブレード先端に延在し、当該方法は、前記コンポーネントをクレーンにより引き上げる工程、当該引き上げの間に、前記コンポーネントの高さ位置を含む位置、および配向に関する測定データを少なくとも１つの測定手段により記録する工程、但し、測定データの少なくとも一部を記録するために、少なくとも１つの前記測定手段は、前記コンポーネントに配置されており、測定データを記録すること、前記測定データを、引き上げを監視するための少なくとも１つの監視ステーションに、および前記コンポーネントの位置および／または配向を制御するための少なくとも１つの制御装置に通知する工程、を含む方法が提供される。
更に本発明の第２の視点により、風力発電装置のコンポーネントを風力発電装置に設置するための設置アセンブリであって、前記コンポーネントは長手軸を有しており、前記風力発電装置の前記コンポーネントはロータブレードとして構成されており、該ロータブレードは、該ロータブレードをハブに固定するためのブレード根元と、該ブレード根元とは反対の側のブレード先端と、該ブレード根元から該ブレード先端に延在する長手軸とを含み、当該設置アセンブリは、前記コンポーネントを持ち上げ、引き上げるためのクレーンと、前記コンポーネントの高さ位置を含む位置、および配向に関する測定データを記録するための少なくとも１つの測定記録器とを含み、前記測定記録器は、測定手段を有し、該測定手段は、前記コンポーネントに配置されており、該測定手段は、測定データを記録するように構成されており、前記測定記録器は、測定データを、少なくとも１つの監視ステーションおよび前記コンポーネントの位置および／または配向を制御するための少なくとも１つの制御装置に通知するよう構成されている、設置アセンブリが提供される。
本発明による前記方法について、以下とりわけ、ロータブレードの例で説明する。しかしこの方法ステップと必要な設置手段は、他のコンポーネントの設置にも有意に適用することができる。これには発電機、ナセル、ハブ、すなわちロータブレードが固定されるロータハブおよび機械支持体が含まれる。したがってロータブレードでもあり得るコンポーネントは、風力発電装置がすでに建立されているならばその風力発電装置に設置される。いずれにしろコンポーネントは、少なくとも１つの建立されたタワーを有する部分的に建造された風力発電装置に設置され、このコンポーネントはタワーまたはタワーの上部に設置される。設置とは取り付けも含み、したがって本発明は同様に取り付けにも関するものである。設置に該当する各請求項、実施形態および説明は、取り付けに該当する請求項、実施形態および説明でもある。

本発明では以下の形態が可能である。
（形態１）風力発電装置のコンポーネントを風力発電装置に設置するための方法であって、前記コンポーネントは長手軸を有しており、当該方法は、該コンポーネントをクレーンにより引き上げる工程、当該引き上げの間に、該コンポーネントの位置および／または配向に関しての測定データを少なくとも１つの測定手段により記録する工程、および前記測定データを、引き上げを監視するための少なくとも１つの監視ステーションに、および／または前記コンポーネントの位置および／または配向を制御するための少なくとも１つの制御装置に通知する工程、を含む方法が提供される。
（形態２）風力発電装置の前記コンポーネントはロータブレードとして構成されており、該ロータブレードは、当該ロータブレードをハブに固定するためのブレード根元と、該ブレード根元とは反対の側のブレード先端とを有し、前記長手軸はブレード根元からブレード先端に延在する、ことが好ましい。
（形態３）測定データの少なくとも一部を記録するために測定手段または少なくとも１つの測定手段が前記コンポーネントまたはその近傍に配置されており、測定データは、前記コンポーネントの高さ位置、前記長手軸の傾斜、水平面における前記長手軸の配向、前記長手軸を中心にするコンポーネントの回転位置、温度、測定手段の領域における風速または風力、および測定手段の領域における風向、のパラメータの少なくとも1つを含む、ことが好ましい。
（形態４）測定データの少なくとも一部は測定センサを介して記録され、該測定センサは以下のもの：コンポーネントの前方固定点と接続された測定センサ、コンポーネントの後方固定点と接続された測定センサ、ロータブレードのブレード先端と接続された測定センサ、およびロータブレードのブレード根元と接続された測定センサ、から選択され、前記測定センサはそれぞれ１つの引張センサまたは他のセンサである、ことが好ましい。
（形態５）測定データは監視ステーションで評価され、評価に応じてコンポーネントの配向が変更される、ことが好ましい。
（形態６）コンポーネントの前方固定点ないしブレード根元およびコンポーネントの後方固定点ないしブレード先端にそれぞれ少なくとも１つの案内ケーブルが固定されており、該案内ケーブルは地面に向かって下方に案内され、通知および／または評価された測定データに応じて水平面における傾斜および／または配向が、当該案内ケーブルの少なくとも１つを介して設定される、ことが好ましい。
（形態７）コンポーネントの位置および／または配向は監視ステーションでグラフィックに表示され、および／または風力、風向および／または温度のような周辺条件が表示される、ことが好ましい。
（形態８）測定データは、クレーンに、地上に、および／またはコンポーネントの配向に影響を与えるための、例えば少なくとも１つのウィンチのような制御装置に伝送されることが好ましい。
（形態９）クレーンおよび／または少なくとも１つのウィンチは、通知された測定データに基づいて自動的に位置および／または配向を変更する、ことが好ましい。
（形態１０）風力発電装置のコンポーネントを風力発電装置に設置するための設置アセンブリであって、前記コンポーネントは長手軸を有しており、該設置アセンブリは、前記コンポーネントを持ち上げ、引き上げるためのクレーンと、該コンポーネントの位置および／または配向に関する測定データを記録するための少なくとも１つの測定記録器とを含み、前記測定記録器は、測定データを少なくとも１つの監視ステーションおよび／または制御装置に、コンポーネントの位置および／または配向を制御するために通知するよう構成されている、設置アセンブリが提供される。
（形態１１）風力発電装置のコンポーネントはロータブレードとして構成されており、該ロータブレードは、ロータブレードをハブに固定するためのブレード根元と、該ブレード根元とは反対の側のブレード先端と、ブレード根元からブレード先端に延在する長手軸とを含む、ことが好ましい。
（形態１２）形態１から９のいずれか一に記載の方法を実施するように構成された、形態１０または１１に記載の設置アセンブリが提供される。
（形態１３）少なくとも１つの測定記録器は、以下から選択される測定手段を含む：コンポーネントに固定され、該コンポーネントの高さ位置を検出するための、大気圧センサとして構成された測定手段、コンポーネントに固定され、該コンポーネントの長手軸の傾斜を検出するための、傾斜センサとして構成された測定手段、コンポーネントに固定され、長手軸を中心にするコンポーネントの回転位置を検出するための、傾斜センサとして構成された測定手段、コンポーネントに固定され、水平面におけるコンポーネントの配向を検出するための、ＧＰＳ受信器として構成された測定手段、ロータブレードのブレード先端と接続された測定手段、とりわけ引張力センサ、およびロータブレードのブレード根元と接続された測定手段、とりわけ引張力センサ：ことが好ましい。
（形態１４）測定データを評価し、表示し、さらなる表示および／または制御機器に測定データを転送するための評価装置が好ましい。
（形態１５）測定データをロータブレードから受信装置に伝送するための無線伝送装置が好ましい。
（形態１６）コンポーネントの配向および／または位置を表示するための衛星支援型の配向および位置表示器を含む、ことが好ましい。
（形態１７）風力発電装置のコンポーネントの配向および／または位置を表示するための装置であって、衛星支援型の配向および／また配置を記録するためのセンサと、ただし、該センサは前記コンポーネントに固定するために準備されており、前記コンポーネントの配向および／または位置を表示するための表示器と、前記コンポーネントから記録された配向および／または位置のデータを表示装置に伝送するための伝送手段と、を含む装置が提供される。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
提案された方法は、最終的に建造されると直ちに少なくとも１つのロータブレードを有する風力発電装置を基礎とする。このようなロータブレードは、ハブ、すなわちロータハブに固定するためのブレード根元と、ブレード先端、すなわちロータブレード先端と、ブレード根元とブレード先端との間の長手軸とを有する。他のコンポーネントも、配向のために固定することのできる長手軸を有する。発電機、ナセル、ハブおよび機械支持体に対しても、好ましくは、発電機の回転軸が長手軸として選択される。ロータブレード以外の他のコンポーネントに対しては、前方固定点と後方固定点をブレード根元ないしブレード先端の箇所に設けることができる。

前記ロータブレードに対しては以下の方法ステップが提案される。まずロータブレードをクレーンにより引き上げる。引き上げている間に位置決めのための測定データと、それに加えて、またはその代わりにロータブレードを配向するための測定データを記録する。そのために少なくとも１つの測定手段が設けられている。そして測定データは監視ステーションまたは制御装置に伝送される。

監視ステーションは例えば得られた測定データを可視化するように変換することができ、ディスプレイ上にロータブレードの姿勢（ないし配向）および位置を表示する。

制御装置は自動的にこれら測定データから制御動作を初期化し、実行することができる。例えばロータブレードのブレード根元がブレードを固定すべきロータハブに向いていないことが測定される場合、対応のアクチュエータがブレード根元に直接的に対抗作用することができる。このことを以下、詳細に基づきさらに説明する。

したがってここでは、ロータブレードの配向および位置決めを、配向および位置決めのために必要な情報を含む測定値を記録することによって可視的に置換または補充することが提案される。

これにより少なくとも、ロータブレードまたは設置すべき他のコンポーネントを、基本的に目の眩むような高さでクレーンに吊り下げられていても、目視せずに配向できることを達成することができる。これによりロータブレードの設置を、視界の悪いときでも実施することができる。これにより暗闇でのロータブレードの設置も改善または可能にすることができる。

好ましくは測定データの少なくとも一部を記録するために測定記録器がロータブレードに、あるいは設置すべき風力発電装置のコンポーネントに配置されている。この測定記録器は、以下のパラメータの少なくとも１つを記録する：
・ロータブレードないしは他の設置すべきコンポーネントの高さ位置、
・ロータブレードないしは他の設置すべきコンポーネントの長手軸の傾斜、
・水平面における長手軸の配向、
・長手軸を中心にするロータブレードないしは他の設置すべきコンポーネントの回転位置、
・温度、すなわちとりわけ環境温度、
・測定記録器の領域における風速または風力および測定記録器の領域における風向。

したがって測定記録器は、１つまたは複数の測定手段からの値を記録し、例えば制御装置または表示装置のような評価装置にさらに伝送することができる。好ましくは測定記録器は測定手段を含む。測定手段は測定センサとすることができる。または１つまたは複数の測定センサを含むことができる。

測定記録器はとりわけ、長手方向においても横方向においてもロータブレードのほぼ中央に配置することができる。あるいは測定記録器は、ロータブレードまたは他の設置すべきコンポーネントのほぼ重心の領域に配置することができ、その際好ましくはクレーンと固定する領域に配置することができる。ロータブレードクロスメンバまたは他のクロスメンバを使用する場合、すなわちロータブレードがロータブレードクロスメンバによって支持される場合、測定記録器はロータブレードクロスメンバまたは他のクロスメンバに固定することもできる。好ましくはそこに測定記録器の測定手段または少なくともその一部も配置される。

そこで記録された測定データにより、ロータブレードないし他の設置すべきコンポーネントの位置と配向を、ロータブレードで直接または少なくともその近傍で確定することができる。ロータブレードの高さ位置の検出により、ロータブレードの位置を確定し、とりわけクレーンないしクレーン操縦者に通知することができる。同時に高さ位置を中央制御部に、そしてそれに加えてまたはその代わりにロータブレードの設置過程を調整する作業主任者（Einsatzleiter）に通知することができる。そのために測定手段として例えば圧力センサを使用することができ、この圧力センサは大気圧ないし大気圧低下を介して標高を決定することができる。地面に対する無線測定のような他の変形例も考えられる。

ロータブレードまたは他のコンポーネントの長手軸の傾斜を検出することにより、水平方向に対する傾斜を識別することができ、場合により対抗措置を開始することができる。ロータブレードの長手軸の配向の検出、すなわち水平面におけるロータブレードの配向を検出することは、ブレード根元を、当該ブレード根元を固定すべきハブに向けて配向することも特に可能にする。あるいは他の設置すべきコンポーネントの固定フランジが、コンポーネントを設置すべき対応のフランジに配向される。したがって水平面における長手軸のこの配向は、方位の一つという意味での配向に、ないしはその間の配向に関連する。水平面における長手軸の配向とは、４つの方位（東西南北）の意味でその１つの配向であるとも理解すべきであり、長手軸の水平の配向が好ましいものではあるが、長手軸自体が水平に配向されているわけではなく、および／または水平面に存在するものではない。

長手軸を中心にするロータブレードまたは他のコンポーネントの回転位置は、好ましくはロータブレードをこの観点でロータハブに向けて配向するために記録される。しかしロータブレードを風に応じて、風に対してできるだけ小さな風向き面（当たり面）を与えるという観点で配向することも役立ち得る。

とりわけロータブレードの長手軸の傾斜の検出および長手軸を中心にするロータブレードまたは他のコンポーネントの回転位置の検出は、傾斜センサ、とりわけいわゆるＸ−Ｙ傾斜センサにより行うことができる。

水平面での配向に対しては、好ましくはサテライトコンパスが使用される。この場合、基本的にロータブレードないしは他のコンポーネントの３つすべての角度を検出することができる。すなわち、長手軸の傾斜、水平における長手軸の配向、および長手軸を中心にするロータブレードないしは他のコンポーネントの回転位置を検出することができる。

ロータブレードの領域に少なくとも１つの測定手段、この場合は温度センサを含むこの測定記録器による温度検出は、とりわけ氷点前後の冬期の天候状況において重要であり得る。ここで例えば地上１００ｍの温度は地面の温度と異なっていることがあり得る。とりわけ氷点の近傍でこのことは、地面での温度状況では推測できないような着氷の恐れに繋がり、またはその反対もあり得る。

同様のことがロータブレードの領域での風速または風力にも生じ、これらは約１００から１５０メートルの範囲の高度では地面とはまったく異なり得る。ここで風速は、地面の場合よりも特に大きくなり得る。対応してロータブレードにある測定記録器により、ロータブレードの領域における環境条件に関してより良い情報を提供することができる。

同様のことが風向の測定に対して当てはまる。風向も高所では地面におけるのとは異なって形成されることがある。ここでロータブレードの領域における状態は、このロータブレードが特にハブの高さにまで持ち上げられた場合、地面におけるよりも重要である。

さらなる一実施形態は、測定データの少なくとも一部を、ブレード先端および／またはブレード根元と接続されている測定センサにより記録することを提案する。このような測定センサは力センサ、とりわけ引張力センサとすることができ、ブレード根元と案内ケーブル、ないしブレード先端と他の案内ケーブルとの間の力または引張力を検出する。とりわけそれぞれの案内ケーブルが地面でウィンチと接続されており、そこである程度の張力により保持できる場合、力センサないし引張力センサはブレード根元と案内ケーブルないしウィンチとの間の相応の引張力を記録することができる。同じようにしてブレード先端と案内ケーブルないしウィンチとの間の相応の引張力を記録することができる。これによりロータブレードないし他のコンポーネントの運動を検出することができる。しかし、そのような案内ケーブルを介するロータブレードの案内も改善することができる。一例で分かり易く表現すると、案内ケーブルにあるこのようなセンサを介して、ロータブレードの長手軸が強く傾斜している場合、低く垂れ下がった箇所では案内ケーブルによって緩めた方が良いか、またはロータブレードの相対的により高く懸架した箇所ではそこに固定された案内ケーブルにより引張力を及ぼした（引っ張る）方が良いのかをより良く判断することができる。

測定帯材（Messlaschen）とも称することのできるそのような力記録器によって、案内ケーブル内の力を追跡調査することができる。これにより設置の監視を改善することができる。

好ましくはそれぞれのセンサ、すなわちとりわけブレード中央に固定された測定記録器と案内ケーブルまたは類似の位置に配置された力記録器とは統一的な出力インタフェースを有する。例えば４から２０ｍＡの測定信号出力を備える出力インタフェースを使用することができる。これによりさらなる処理を公知の機器によって容易にすることができる。それに加えてまたはその代わりに、標準データプロトコルによる無線伝送を行うことができる。それにより一つには汎用性が達成され、もう一つには複数の地点、位置および／または機器において検出および評価を同時に行うことができる。したがってクレーン操縦者も地上の作業主任者もその状況の同じ画像を得ることができる。同時にデータは少なくとも一部を制御装置に、とりわけ案内ケーブルを案内するためのウィンチに伝送することができる。対応のリフトクロスメンバを使用する場合、この直接的データも得ることができ、制御部に影響を及ぼすことができる。

好ましくは測定データまたは少なくともその一部は監視ステーションで評価され、それに応じてロータブレードの配向が行われる。

好ましくはロータブレードに配置された複数のセンサの測定値は共通のノード点、とりわけ共通の無線伝送手段に供給される。とりわけＧＰＳコンパスとも称することのできるサテライトコンパス、Ｘ−Ｙ傾斜センサおよび高度センサの値は、そのような共通のノード、とりわけ無線伝送手段に、４から２０ｍＡの標準電流信号を介して例えば有線で伝送することができる。引張力センサないし力センサの値もそこに伝送することができ、その際にブレード先端およびブレード根元にあるセンサまでの距離が大きいため無線伝送を行うことができる。好ましくはブレードの中央、すなわち幾何学的中央または重心に配置された測定記録器は、そのような無線伝送ノードを有する。

この場合さらなる伝送は、これら記録されたデータが無線伝送ノードによりまとめられ、対応の受信ノードに送信されるようにして行われる。このような受信ノードは好ましくは地面に定置された監視ステーション内に配置されている。そこでは評価および／またはさらなる伝送を例えばＷＬＡＮを介して行うことができ、これによりデータまたはその一部をさらなる機器、例えばラップトップまたはスマートフォンのような端末機器に伝送する。

したがって好ましい一実施形態は、ブレード根元およびブレード先端、または他のコンポーネントの対応の固定点にそれぞれ少なくとも１つの案内ケーブルが固定されており、地面に向かって下方に案内され、通知および／または評価された測定データに応じて、水平面における傾斜および／または配向をこれら案内ケーブルの少なくとも１つを介して設定することを提案する。

好ましくはロータブレードの位置データはウィンチに、案内ケーブルの制御のために供給される。好ましくはウィンチは、このような位置データに基づいて自動的に動作する。さらに対応のデータをウィンチで、または前もって中央評価ユニットにより評価することができる。とりわけ既存の位置と達成しようとする目標位置と間の差を計算するように評価することが考えられる。高度に関するデータもロータブレードの配向もウィンチの対応の制御部に供給することができる。ここで風速または風向さえも付加的に使用することができる。例えば風が強い場合、ウィンチがそれぞれ比較的大きな力をロータブレードに及ぼし、これによりブレードを風中でより強く固定し、または少なくとも静止させることが提案される。風が弱い場合、相応に比較的小さな引張力により作業することができる。

ブレードまたは他のコンポーネントの位置および／または配向が監視ステーションにグラフィックに図示される場合、および／または風力、風向および／または温度のような周辺条件が表示される場合も有利である。とりわけブレード配向の３つの角度、すなわち長手軸の傾斜、水平面における長手軸の配向（方位）、および長手軸を中心にするロータブレードの回転位置を相応にグラフィックに図示することができる。このことは、一つにはブレードの実際に直線状に存在する位置および配向の監視と識別を容易にする。さらに通信も簡素化することができ、その際に、場合による後調整を直接量的に検出する可能性が創出される。

温度、風向および風力のような周辺条件は数字として、またはグラフィックに処理して図示することができる。とりわけ風向は有利には水平面におけるロータブレードの配向を基準にして図示することができ、例えばブレードの固定のために達成しようと努める長手軸の配向に対して相対的に図示することができる。

引張力センサにより記録された力も、それぞれ数字としてまたはグラフィックに例えば棒グラフとして図示することができる。棒グラフとしての図示または他のアナログ表示は、とりわけブレード根元とブレード先端における２つの力を対比するために有利であり得る。補充的に色により警告のための表示を利用することができる。例えば過度に大きな力または過度に大きな傾斜は赤または他の強調カラー（Signalfarbe）により強調することができる。

したがって有利には測定データはクレーンに、地上に、および／または制御装置に、例えば配向に影響を与えるための少なくとも１つのウィンチに伝送される。クレーンおよび／または少なくとも１つのウィンチが、通知された測定データに基づいて自動的に位置および／または配向を変更すると有利である。とりわけロータブレードに直接配置された測定記録器および／または測定手段により測定データを提案されたように記録することによって、制御または制御の一部の信頼性のある自動化を可能にするデータが提供される。水平面における傾斜または配向は、２つの案内ケーブルを調整するケーブルウィンチの対応の動作を直接的に引き起こすことができる。同様のことがブレードの傾斜のような他の配向に対しても当てはまる。ロータブレードを適切な高さに持ち上げることも、これにより自動化することができる。

好ましくはこの測定記録器および／または測定手段は、ロータブレードまたは他のコンポーネントに着脱可能に固定される。これにより所望の測定データを検出するための有利なシステムを設けることができ、このシステムは各ブレードに対して脱着可能であることにより再使用することができる。固定は、解離可能な接着、ねじ留めまたは１つあるいは複数の吸盤を介して行うことができる。取り外しはクレーンによって行うことができ、それに加えてまたはその代わりに対応の自動取り外し装置により実行することができる。

本発明によれば、コンポーネント、とりわけロータブレードを設置するための設置アセンブリも請求項９により提案される。このような設置アセンブリは、ロータブレードないし他のコンポーネントを持ち上げ、吊り上げるためのクレーンと、ロータブレードの位置および／または配向に関する測定データを記録するための少なくとも１つの測定記録器とを含んでおり、前記測定記録器は、測定データを少なくとも１つの監視ステーションおよび／または制御装置に、ロータブレードの位置および／または配向を制御するために通知するように構成されている。とりわけこの設置アセンブリは、前に説明した実施形態の少なくとも１つによるロータブレードの設置方法を実施するように構成されている。その点で、個々の測定手段および評価ユニット並びに伝送ユニットの説明については、上記方法の個別の実施形態の説明が参照される。

好ましくは測定記録器は、以下のリストからの少なくとも１つの測定手段を含む：
・ロータブレードまたは他のコンポーネントに固定され、大気圧センサとして構成された、ロータブレードないし他のコンポーネントの高さ位置を検出するための測定手段、
・ロータブレードまたは他のコンポーネントに固定され、傾斜センサとして構成された、ロータブレードないし他のコンポーネントの長手軸の傾斜を検出するための測定手段、
・ロータブレードまたは他のコンポーネントに固定され、傾斜センサとして構成された、長手軸を中心にするロータブレードの回転位置を検出するための測定手段、
・ロータブレードまたは他のコンポーネントに固定され、ＧＰＳ受信器として構成された、水平面におけるロータブレードの配向を検出するための測定手段、
・ロータブレードのブレード先端または他のコンポーネントの第１の固定点と接続された、とりわけ引張力センサである測定手段、および
・ロータブレードのブレード根元または他のコンポーネントの第２の固定点と接続された、とりわけ引張力センサである測定手段。

さらに好ましくは、測定データを評価し、表示し、さらなる表示および／または制御機器に転送するための評価装置が設けられている。設置アセンブリに対する中央ユニットであり得るこの評価装置によって、測定データを中央で処理し、場合により表示することもできる。転送することにより、制御のために考慮すること、または直接的に使用することが可能になる。ここでは情報の一部だけを転送することも考えられる。とりわけ、制御装置にそのために必要なデータだけを転送すること、または制御ユニットが制御信号を直接受け取るように測定データを前もって処理または評価することが考えられる。

好ましくは、測定データをロータブレードから受信装置に無線で伝送する無線伝送装置が設けられている。これにより、伝送すべきデータを束ねる（多重化する）こともできる無線伝送が選択的に行われる。これによりデータ処理を簡素化することができる。したがって無線伝送は、送信装置と受信装置を含む。送信装置では、好ましくは複数のセンサの伝送すべきデータが束ねられ、共通に伝送される。対応してデータは受信装置で再び分離および／または転送される。

請求項９から１２のいずれか一項による設置アセンブリは、衛星支援型の配向および位置表示器を、ロータブレードまたは他のコンポーネントの配向（Lage）および／または位置を表示するために含む。

さらにロータブレードまたは他のコンポーネントの配向および／または位置を表示するための装置が提案される。この装置は衛星支援型の配向および／または位置を記録するためのセンサを含み、このセンサは、ロータブレードまたは他のコンポーネントに固定するように構成されている。さらにこの装置は、ロータブレードないしは他のコンポーネントの配向および／または位置を表示するための表示器、およびロータブレードないしは他のコンポーネントから記録された配向および／または位置のデータを表示装置に伝送するための伝送手段を含む。

これによりユーザは、ロータブレードないしは他のコンポーネントの目下の配向および／または位置を設置の際に見ることができ、設置をより良く制御することができる。

ロータブレードまたは他のコンポーネントの配向および／また配置を表示するためのこの装置は、ロータブレードまたは他のコンポーネントを設置するための方法で使用するように、および／またはロータブレードまたは他のコンポーネントを設置するための設置アセンブリで使用するように前記実施形態の少なくとも１つにより構成されている。ロータブレードまたは他のコンポーネントの配向および／また配置を表示するための装置は、位置および／または配向データを検出、通知および／または処理するための前記実施形態の少なくとも１つに関連して説明した特徴の１つまたは複数を有することもできる。

以下、本発明を一実施形態に基づき、添付図面を参照して例として詳細に説明する。

一風力発電装置の斜視図である。 ロータブレードを設置するための一設置アセンブリの概略図である。 設置アセンブリで使用されるセンサ、およびそれらの間にある監視ステーションおよび通信の構造を示す図である。 評価された測定データに基づくロータブレードの配向および配向を表示する可能な一形式を示す図である。

図１は、タワー１０２とナセル１０４を備える風力発電装置１００を示す。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８とスピナ１１０を備えるロータ１０６が配置されている。ロータ１０６は、運転時に風により回転運動され、これによりナセル１０４内の発電機を駆動する。

図２は、設置装置１と、ロータハブに設置（取り付け）するためにすでに持ち上げられたロータブレード２を概略的に示す。ロータブレードは実質的に水平に吊り下がっており、これは図示の実施形態に限らず一般的に所望の配向である。ここでロータブレードはブレード根元４とブレード先端６を有するが、これらはここでは概略的にのみ図示されている。ロータブレード２の中央領域８ではロータブレード２が２つの固定点（吊下点）１０で吊り下げられており、実質的にクレーンケーブル１２に吊り下がっている。

ブレード先端６には第１の案内ケーブル１４が、ブレード根元４には第２の案内ケーブル１６が配置されており、これによりロータブレード２を地面１８からとりわけその配向を案内することができる。

各案内ケーブル１４ないし１６は、力センサ２０ないし２２を有する。第１ないし第２の力センサ２０，２２を介して、第１ないし第２の案内ケーブル１４，１６とブレード先端ないしブレード根元６，４との間のそれぞれの引張力を記録することができる。

ロータブレード２の中央領域８にはセンサステーション２４が配置されており、このセンサステーションはここでは測定記録器を形成する。センサステーションは、測定手段としてＧＰＳコンパス２６，Ｘ−Ｙ傾斜センサ２８および高度センサ３０を含み、図３に構造が示されている。

ＧＰＳコンパス２６は、水平面におけるロータブレード２の配向を検出することができ、すなわち分かり易く表現すると、４つの方位（東西南北）を基準にする配向を検出することができる。

Ｘ−Ｙ傾斜センサ２８は、ロータブレードないしその長手軸の傾斜を検出することができ、このセンサは同様にロータブレードの長手軸を中心にするロータブレードの回転ないし小さな回転角を検出することができる。傾斜センサ２８から見るとこれは、とりわけ互いに直角である２つの回転座標である。したがってＧＰＳコンパス２６と共に、とりわけ３つのデカルト座標を基準にしたロータブレードの配向角度を検出することができる。これはさらに図４の表示器５０に、３つの傾斜ないし回転軸ｘ、ｙ、ｚを示す配向シンボル５２として示されている。

さらにセンサステーション２４は、２つの力センサ２０と２２からの値を受信するという役目を有する。そのために２つの力センサ２０と２２は、それぞれ1つの無線伝送器２１ないし２３を有する。図３はそれに関する構造を示し、図２は、力センサ２０ないし２２とセンサステーション２４との間の距離を示す。

センサステーション２４は、そのデータを地面１８に配置された地上ステーション３２にさらに伝送する。ロータブレード２およびセンサステーション２４は、例えば地面１８の上空１５０ｍの高さに存在することができる。

図３は、さらに無線伝送器（トランシーバ）３４を有するセンサステーション２４の内部構造を示す。その機能から集合型無線伝送器（Sammelfunkuebertrager）３４とも称することのできる無線伝送器３４は、いずれにせよ図３の実施形態によればＧＰＳコンパス２６、Ｘ−Ｙ傾斜センサ２８および高度センサ３０から有線で信号を受け取る。これら３つのセンサは、複数のデータを、例えば４から２０ｍＡの範囲の信号をそれぞれ介して無線伝送器３４に提供する。無線伝送器２１と２３は、自身でそれらの情報を無線伝送器３４に送信する。したがって無線伝送器３４は測定データを５つのセンサから受信し、少なくとも傾斜センサ２８は２つパラメータ、すなわちブレード軸の傾斜およびブレード軸を中心にするロータブレードの回転に関するデータを送信する。

したがってこれらのデータは無線伝送器３４でまず受信され、場合により予備処理され、しかしいずれにしろさらなる無線接続を介して監視ステーション３２’に伝送される。監視ステーション３２’は、図２の地上ステーション３２に相当することができる。

監視ステーション３２’は、図３が示すように、ベース無線伝送器３６と称することもできる無線伝送器（トランシーバ）３６を含み、この無線伝送器はまず第一に無線で伝送するデータをセンサステーション２４の無線伝送器３４から受け取る。しかし監視ステーション３２’のベース無線伝送器３６は、無線伝送または他のプロトコルデータに問題があるとき、信号、例えばエラー信号をセンサステーション２４にフィードバック伝送することもできる。

そして監視ステーション３２’では、データのさらなる伝送を有線で入出力モジュール３８に対して行うことができ、この入出力モジュールはデータのさらなる処理および分配を開始することができる。ＳＰＳモジュール４０、すなわち記憶プログラミング可能制御部を備えるモジュールを介して、操作フィールド（パネル）４２へのデータの伝送またはデータの選択を実行することができる。さらにデータまたはその一部をネットワークモジュール（ＷＬＡＮ）４４に伝送することができる。ネットワークモジュール４４は、とりわけ無線ネットワークモジュールとして無線ネットワークを形成することができ、ラップトップ、インタフェース機器または他の機器のようなさらなる端末機器に伝送することができる。

有利には図３の構造は、３つの伝送形式、すなわち有線接続伝送４６、ＷＬＡＮ４７による伝送、および無線による伝送４８、すなわちＷＬＡＮとして公知の技術以外の他の無線による伝送を使用する。ＷＬＡＮ４７による伝送は、とりわけ象徴的に図示された端末機器４９に対して行われる。

図４の表示器５０は、配向シンボル５２の他に風力発電装置シンボル５４を示し、これはとりわけ到達すべき高さ、例えば１３６ｍを示す。風力発電装置シンボル５４の他に２つの棒グラフ５６と５８が示されており、これらの棒グラフは、図２の第１ないし第２の力センサ２０，２２の記録された力を棒グラフに示すと共に、それぞれ測定された値を数字として出力する。

風力発電装置シンボル５４の上方には状態（Status）表示と、その横にセンサを較正する可能性が示されており、このことはキャリブレーションフィールド６０により示されている。

較正はとりわけ大気圧センサに対して考えられ得る。大気圧センサは、付加的にさらなる測定手段としてセンサステーション２４に格納することができ、またはこれと接続することができ、これによりとりわけ天候条件による大気圧変動を補償することができる。較正ないし調整は、ロータブレードがまだ持ち上げられておらず、実質的にまだ地面にあるときに行うことができる。この較正ないし調整は、設置場所の標高を基準にして行うこともでき、あるいはそれにより必要になり得る。

配向シンボル５２の下方には、３つの座標ｘ、ｙ、ｚの配向の具体的な値が個別に対応のグラフにより示されており、これらのグラフはそれぞれの角度の正確な記載をアナログ表示でもデジタル表示でも提供する。これらは、水平面における長手軸の配向を示すＺ角度表示、ロータブレードの傾斜ないしロータブレードの長手軸の傾斜を示すＸ角度表示６４、およびその固有軸を中心にするロータブレードの回転角を示すＹ角度表示６６である。

これによりロータブレードを取り付けのための建造補助手段が提案される。これにより、自由な視界がなくてもロータブレードを高所に持ち上げ、取り付けることができる。さらに測定データを基礎とするロータブレード配向および位置の表示も提供される。

したがってサテライトコンパスとＸ−Ｙ傾斜センサにより、ロータブレードの３つすべての回転角、すなわちとりわけ可能な３つすべてのデカルト回転角が検出される。高度検出、すなわちロータブレードの垂直方向の位置検出は大気圧センサによって行われる。測定帯材（Messlasche）とも称することのできる力記録器によって、案内ケーブル内の力を追跡調査することができる。とりわけセンサステーション２４にある無線伝送器３４と有線で接続されたセンサは、例えば４から２０ｍＡの測定信号を介してそれらの情報をこの無線伝送器３４ないし集合型無線伝送器３４に転送する。さらに例えばセンサステーション２４は、大気圧センサも含むことができる。大気圧センサの値は、高度表示を介して、または直接、大気圧値としてさらに使用することができる。

案内ケーブル１４ないし１６の力センサ２０ないし２２は、それらの値を無線伝送によってセンサステーション２４に送信する。そこからすべての測定値、図３の場合は６つの測定値ないし６つの測定信号が、さらなる無線伝送器により地上ステーション３２ないし監視ステーション３２’に送信される。そこで測定値は記憶プログラミング可能制御部で評価され、表示のために操作フィールド（ディスプレイパネル）にもたらされる。

ＷＬＡＮ伝送モジュール４７により示されるＷＬＡＮおよびＦＴＰサーバを介してデータは地上ステーション３２ないし監視ステーション３２’からさらに送信される。この場合、例えばラップトップまたは他のＷＬＡＮ機能のある機器により、とりわけ通常のインターネットブラウザにより、地上ステーション３２ないし監視ステーション３２’の操作パネル４２の上と同じ画像を表示することができる。これによりさらに他の地上作業員も設置過程の経過を追跡調査することができる。

１ 設置アセンブリ（設置装置）
２ ロータブレード（コンポーネント）
４ ブレード根元
６ ブレード先端
８ 中央領域
１０ 固定点（吊下点）
１２ クレーンケーブル
１４ 第１の案内ケーブル
１６ 第２の案内ケーブル
１８ 地面
２０，２２ 力センサ
２１，２３ 無線伝送器（トランシーバ）
２４ センサステーション（測定記録器）
２６ ＧＰＳコンパス
２８ Ｘ−Ｙ傾斜センサ
３０ 高度センサ
３２ 地上ステーション（評価装置）
３２’ 監視ステーション
３４ 無線伝送器（集合型無線伝送器）（トランシーバ）
３６ 無線伝送器（ベース無線伝送器）（トランシーバ）
３８ 入出力モジュール
４０ ＳＰＳモジュール
４２ 操作パネル
４４ ネットワークモジュール
４６ 有線接続伝送
４７ ＷＬＡＮ（ＷＬＡＮ伝送モジュール）
４８ 無線による伝送（経路）
４９ 端末機器
５０ ブレード方向表示器（ディスプレイパネル）
５２ 配向シンボル
５４ 風力発電装置シンボル
５６，５８ 棒グラフ
６０ キャリブレーションフィールド
６４ Ｘ角度表示
６６ Ｙ角度表示
１００ 風力発電装置
１０２ タワー
１０４ ナセル
１０６ ロータ
１０８ ロータブレード
１１０ スピナ

Claims (13)

1. 風力発電装置のコンポーネントを風力発電装置に設置するための方法であって、
   前記コンポーネント（２）は長手軸を有しており、
   前記風力発電装置（１００）の前記コンポーネントはロータブレード（２）として構成されており、該ロータブレード（２）は、該ロータブレード（２）をハブに固定するためのブレード根元（４）と、該ブレード根元（４）とは反対の側のブレード先端（６）とを有し、前記長手軸は前記ブレード根元（４）から前記ブレード先端（６）に延在し、
   当該方法は、
   前記コンポーネント（２）をクレーンにより引き上げる工程、
   当該引き上げの間に、前記コンポーネント（２）の高さ位置を含む位置、および配向に関する測定データを少なくとも１つの測定手段（２０，２２，２６，２８，３０）により記録する工程、但し、
   測定データの少なくとも一部を記録するために、少なくとも１つの前記測定手段（２０，２２，２６，２８，３０）は、前記コンポーネント（２）に配置されており、測定データを記録すること、
   前記測定データを、引き上げを監視するための少なくとも１つの監視ステーション（３２’）に、および前記コンポーネント（２）の位置および／または配向を制御するための少なくとも１つの制御装置に通知する工程、
   を含む方法。
2. 少なくとも１つの前記測定手段は、測定データを記録し、
   該測定データは、
   前記コンポーネント（２）の高さ位置を検出するための大気圧、
   前記長手軸の傾斜、
   水平面における前記長手軸の配向、
   前記長手軸を中心にする前記コンポーネント（２）の回転位置、
   温度、
   前記測定手段の領域における風速または風力、および
   前記測定手段の領域における風向、
   のパラメータの少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 測定データの少なくとも一部は測定センサを介して記録され、該測定センサは以下のもの：
   前記コンポーネントの前方固定点と接続された測定センサ（２０，２２）、
   前記コンポーネントの後方固定点と接続された測定センサ（２０，２２）、
   前記ロータブレード（２）の前記ブレード先端（６）と接続された測定センサ（２０，２２）、および
   前記ロータブレード（２）の前記ブレード根元（４）と接続された測定センサ（２０，２２）、
   から選択され、
   前記測定センサはそれぞれ１つの引張センサである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 測定データは前記監視ステーション（３２’）で評価され、評価に応じて前記コンポーネント（２）の配向が変更される、
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記コンポーネント（２）の前記前方固定点ないし前記ブレード根元（４）および前記コンポーネント（２）の前記後方固定点ないし前記ブレード先端（６）にそれぞれ少なくとも１つの案内ケーブル（１４，１６）が固定されており、該案内ケーブルは地面（１８）に向かって下方に案内され、通知および／または評価された測定データに応じて、少なくとも水平面における傾斜および配向が、該案内ケーブル（１４，１６）の少なくとも１つを介して設定される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 少なくとも前記コンポーネント（２）の位置および配向は、前記監視ステーション（３２’）でグラフィックに表示され、および／または、風力、風向および／または温度のような周辺条件が表示される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 測定データは、少なくともクレーンに伝送され、地面（１８）の方に伝送され、および前記コンポーネント（２）の配向に影響を与えるための制御装置あるいは少なくとも１つのウィンチに伝送される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 少なくとも前記クレーンおよび少なくとも１つの前記ウィンチは、通知された測定データに基づいて自動的に位置または配向を変更する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 風力発電装置のコンポーネントを風力発電装置に設置するための設置アセンブリであって、
   前記コンポーネント（２）は長手軸を有しており、
   前記風力発電装置（１００）の前記コンポーネントはロータブレード（２）として構成されており、該ロータブレード（２）は、該ロータブレード（２）をハブに固定するためのブレード根元（４）と、該ブレード根元（４）とは反対の側のブレード先端（６）と、該ブレード根元（４）から該ブレード先端（６）に延在する長手軸とを含み、
   当該設置アセンブリ（１）は、
   前記コンポーネント（２）を持ち上げ、引き上げるためのクレーンと、
   前記コンポーネント（２）の高さ位置を含む位置、および配向に関する測定データを記録するための少なくとも１つの測定記録器（２４）とを含み、
   前記測定記録器（２４）は、測定手段（２０，２２，２６，２８，３０）を有し、該測定手段は、前記コンポーネント（２）に配置されており、該測定手段（２０，２２，２６，２８，３０）は、測定データを記録するように構成されており、
   前記測定記録器（２４）は、測定データを、少なくとも１つの監視ステーション（３２’）および前記コンポーネント（２）の位置および／または配向を制御するための少なくとも１つの制御装置に通知するよう構成されている、設置アセンブリ。
10. 少なくとも１つの前記測定記録器（２４）は、以下から選択される測定手段を含む：
    前記コンポーネント（２）に固定され、前記コンポーネント（２）の高さ位置を検出するための、大気圧センサである測定手段、
    前記コンポーネント（２）に固定され、前記コンポーネント（２）の長手軸の傾斜（ｘ）を検出するための、傾斜センサ（２８）である測定手段、
    前記コンポーネント（２）に固定され、長手軸を中心にする前記コンポーネント（２）の回転位置（ｙ）を検出するための、傾斜センサ（２８）である測定手段、
    前記コンポーネント（２）に固定され、水平面（ｚ）における前記コンポーネント（２）の配向を検出するための、ＧＰＳ受信器である測定手段、
    前記ロータブレード（２）の前記ブレード先端（６）と接続された、引張力センサ（２０）である測定手段、および
    前記ロータブレード（２）の前記ブレード根元（４）と接続された、引張力センサ（２０）である測定手段；
    ことを特徴とする請求項９に記載の設置アセンブリ。
11. 当該設置アセンブリ（１）は、さらに、測定データを、少なくとも評価するため、表示するため、およびさらなる表示機器および／または制御機器に転送するための評価装置（３２）を有する、
    請求項９に記載の設置アセンブリ。
12. 当該設置アセンブリ（１）は、さらに、測定データを前記ロータブレード（２）から受信装置（３６）に伝送するための無線伝送装置（３４）を有する、
    請求項９に記載の設置アセンブリ。
13. 前記コンポーネント（２）の少なくとも配向および位置を表示するための衛星支援型の配向および位置表示器を含む、
    請求項９に記載の設置アセンブリ。

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