JP6644571B2

JP6644571B2 - タワー頂部へのナセルの設置方法

Info

Publication number: JP6644571B2
Application number: JP2016021917A
Authority: JP
Inventors: 佳宏山本; 路加小川; 直久細田
Original assignee: 株式会社駒井ハルテック
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2016-02-08
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2036-02-08
Also published as: RU2017103896A3; RU2017103896A; JP2017141686A; RU2727300C2

Description

この発明は、地上に設置されたタワーの頂部に風力発電装置のナセル（発電機等を含む風力発電用重量部材）を設置する方法に関するものである。

このナセルをタワー頂部に設置する方法として、出願人は、特許文献１において下記の工程Ｉ〜ＩＶからなるタワー頂部へのナセルの設置方法を提案した。
「第Ｉ工程」
・タワー頂部に枠体をワイヤによって固定した後、ナセルに接続したワイヤを前記枠体の滑車に掛け回す。
「第ＩＩ工程」
・前記滑車に掛け回したワイヤを、地上の滑車に導き、そのワイヤの端をウインチで巻き取って、ナセルを前記枠体まで吊り上げてその枠体に引き渡すとともに、前記ワイヤをナセルから離す工程
「第ＩＩＩ工程」
・前記枠体を回転させてナセルをタワー頂部に導き、そのナセルをタワー頂部に設置する工程
「第ＩＶ工程」
・ナセルのタワー頂部設置後、前記枠体をタワー頂部から取り外す工程

特許第４７９６３９１号公報

前記提案の技術は、下記の問題点１〜３がある。
「第１問題点」
前記枠体は回転するため、その構造が複雑である上に、回転に耐える強度を有する構造とする必要があり、重量が増加すると共に、枠体の各構成部材の接続用ピンに高強度の物を使用する必要がある等から、コスト的に高いものとなる。
「第２問題点」
前記枠体を回転させる作用が必要であり、そのためのワイヤ操作が必要である。
「第３問題点」
枠体の回転によってタワー頂部にナセルを設置するため、その際、横方向の微調節が困難であり、ナセルのタワー頂部に対する位置決め設置が煩雑である。

この発明は、以上の実状の下、第１〜第３の問題点を解決することを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、以下の工程１〜１１からなる構成のタワー頂部へのナセルの設置方法としたのである。
「第１工程」
・地上への鉛直方向の設置が完了したタワー頂部に、前記鉛直方向に対し水平の横方向（以下、単に「横方向」という。）に張り出し、その張り出し部の下方が開放した四角箱枠状枠体を設置する。
「第２工程」
・前記枠体の横方向に向かって前後に地上に固定したワイヤを係止して枠体をタワー頂部に固定する。
「第３工程」
・前記枠体の横方向に向かって前後の滑車に前記ナセルからのワイヤを掛け回す。
「第４工程」
・そのワイヤの前記滑車からの端を地上の滑車に掛け回してクレーンの吊り上げフックに接続する。
「第５工程」
・前記クレーンによって前記フックを上昇させ、前記ワイヤを前記各滑車を介して引き込んで前記ナセルを吊り上げる。
「第６工程」
・前記ナセルの吊り上げ時、その吊り上げ途中のワイヤの移動（走行）を固定し、その固定した状態で、前記クレーンのフックをワイヤの引き込み方向後側に接続し直す。
「第７工程」
・前記接続をし直した後、前記ワイヤの移動固定を開放し、その後、クレーンによって前記フックを上昇させ、前記ワイヤを前記各滑車を介して引き込んで前記ナセルをさらに吊り上げる。
「第８工程」
・前記接続し直しする第６工程とその後にナセルをさらに吊り上げる第７工程を繰り返してナセルを前記枠体内に前記張り出し部の下方開放部を通過させて導く。
「第９工程」
・前記枠体内に導かれたナセルをその枠体内に吊り下げるとともに前記ワイヤから取り外す。
「第１０工程」
・前記枠体に吊り下げられたナセルを前記タワーの頂部に移動させてそのタワー頂部に設置する。
「第１１工程」
・前記枠体の固定用ワイヤを取り外すとともに枠体をタワー頂部から取り外す。

この構成において、前記枠体は、一辺が水平となって横方向に傾斜した平行四辺形を呈してその上側の張り出し部が下方に開放したものとすれば、合理的な軽量枠体（フレーム）とすることができる。
また、その枠体は、ナセルの吊り上げ位置からタワーも頂部に至る横方向のレールを有し、そのレールに吊り下げ機をその長さ方向に移動可能に設けたものとすれば、その吊り下げ機により、前記第９工程のナセルを吊り下げるとともに第１０工程のタワー頂部に移動させる作用を行うことができ、従来の枠体の回転作用も無くなり、ナセルの横方向及び上下方向の微調整も容易となって作業性が向上する。

この発明は、以上の第１〜第１１工程によってナセルをタワー頂部に設置するので、ウインチが不要な従来にない設置方法となり、中型のクレーンによってその作用を行うことができる。

この発明に係る風力発電設備の設置説明図同設置説明図同設置説明図同設置説明図同設置説明図同設置説明図同設置説明図同設置説明図同風力発電設備における枠体のタワー頂部への設置説明図同設置説明図同設置説明図同設置説明図同設置説明図同風力発電設備におけるナセルのタワー頂部への設置説明図同設置説明図同設置説明図同設置説明図図２Ｄの一部省略拡大図図２Ｅの一部省略拡大図（Ａ）は図３Ａの一部拡大図、（Ｂ）は作用説明図、（Ｃ）は締結具の斜視図タワー頂部へのナセル設置説明用拡大正面図図７Ａの側面図

以下、この発明に係る風力発電設備の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１Ａ〜図１Ｈにその風力発電設備の構築態様の概略を示し、図２Ａ〜図２Ｅに、その構築態様において、地上Ｇへの鉛直方向に設置したタワー１頂部への枠体１０の設置態様を示し、図３Ａ〜図３Ｄに、その枠体１０を使用したタワー１へのナセルＭの設置態様を示す。

その風力発電設備の構築態様の概略を図１Ａ〜図１Ｈに基づき説明すると、まず、図１Ａに示すように、風力発電設備の構築地盤（地上）に基礎Ｇを作る。その基礎Ｇに、トラックＴで運ばれたタワー１の基台２を、図示鎖線から実線のように、例えば２５ｔ（＝２５トン）ラフテレーンクレーン (rough terrain crane)Ｃ_１で吊り上げて設置する。
その後、図１Ｂから図１Ｃに示すように、トラックＴで運ばれたタワー１の部材３、部材４、部材５、部材６を、前記ラフテレーンクレーンＣ_１とそれより大型の例えば６０ｔのラフテレーンクレーンＣ_２によって吊り上げ、前記基台２にそれらを積み重ねて接続する。その基台２及び各タワー部材３〜６は、例えば５〜１２ｔであって、従来と同様に、対向する各タワー部材２〜６の端のフランジをボルト止め等することによって接続する。なお、前記ラフテレーンクレーンＣ_１、Ｃ_２は、中型クレーンに属し、以下、適宜に「クレーンＣ_１、Ｃ_２」と言う。

つぎに、図１Ｄに示すように、そのタワー１の頂部に枠体１０を設置し、その枠体１０の横方向に向かって前後に地上に固定したワイヤ１９を係止して枠体１０をタワー１頂部に固定する。つづいて、同図から図１Ｅに示すように、その枠体１０を利用してクレーンＣ_２によって、図１Ｅに示すように、タワー１にナセルＭを設置する。さらに、図１Ｆ〜図１Ｇに示すように、枠体１０の固定用ワイヤ１９を取り外すとともに枠体１０をタワー頂部から取り外した後、そのナセルＭにロータ（羽根）Ｒを取り付ける。その後、クレーンＣ_２を退去させて、図１Ｈに示す風力発電設備の風車部分の構築を完了する。

図１Ｄで示すタワー１の頂部に設置される枠体１０は、図７Ａ、図７Ｂに示すように、タワー１の頂部に固定の基板１１と、その基板１１の両側対の横方向に傾斜した平行四辺形の枠材１２と、その両枠材１２の上下の対向点を連結した中央鉛直方向の２本の補強材１３等とからなる。この構成の枠体１０は、四角箱枠状を呈して２つの直角三角形の組み合わせの単純トラス骨組となったフレームである。

この枠体１０には、さらに、上記両側の両枠材１２の上杆材に設けた作業足場１４と、ナセルＭの吊り下げ位置からタワー１の頂部に至る水平横方向（図７Ａにおいて左右方向）のレール（軌条）１５と、そのレール１５に移動可能に設けたチェーンブロック等からなる吊り下げ機１６等が設けられている。吊り下げ機１６は、手動により、レール１５にその長さ方向にコロ（車輪）を介しトロリ式で移動可能となっている。
また、枠材１２の上部両側前後（図７Ａにおいて、左側が前、右側が後）及び下部両側後には滑車１７ａ、１７ｂ、１７ｃを設ける（図７Ａ参照）。

その枠体１０の設置作業の詳細を図２Ａ〜図２Ｅに基づき説明すると、まず、図２Ａに示すように、クレーンＣ_２によって枠体１０の基板１１をタワー１の頂部に吊り上げ、高所作業車Ｅの作業籠に載った作業者によってその基板１１をタワー１の頂部にボルト止めや溶接等によって取り付ける。
この後、その基板１１を基礎として、図２Ｂ〜図２Ｅに示すように、前記枠材１２、補強材１３、作業足場１４、レール１５、吊り下げ機１６を、適宜に分割又は組み立てて、クレーンＣ_２により順々に吊り上げて、枠体１０を構築する。その構築は、基板１１等にいる作業者が行う。
この構築された枠体１０は、タワー１の頂部から横方向（図７Ａにおいて左右方向）に張り出し（同図において右方向）、その上側の張り出し部が下方に開放したものとなる。

この枠体１０の前後両側からは地上に４本以上のワイヤ１９を導いて前後に傾かないようにする（図２Ｅ参照）。このワイヤ１９はその効果が得られる適宜な時に設ければ良い。また、そのワイヤ１９は１条でも２条等の複数でもよい。例えば、ワイヤ１９は、図４、図５に示すように、枠体１０の下端から地上（地盤Ｇ）に、シャックル１９ａ、滑車１９ｂ、レバーブロック１９ｃ、ロードセル１９ｄ等を介して設ける。レバーブロック１９ｃは、従来周知の構造のものであって、本体に対してレバーを矢印のように回動させることによってチェーンを繰り出し（巻き出し）又は巻き取る（巻き上げる）ものである（図５参照）。ロードセル１９ｄは、枠体１０の各部材１２、１３・・やナセルＭ等の吊り上げ時の反力を測定して、その各作業ステップにおいて、枠体１０に過大な荷重が作用していないかを判定し、安全な作業管理を行うためのものである。

図１Ｅに示すナセルＭのタワー１の頂部への設置作業の詳細は、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、枠体１０からナセルＭに至るワイヤ２１を、ナセルＭの吊り上げ環に接続したフック付滑車２２に掛け回して枠体１０に導く（前記第３工程）。その導かれたワイヤ２１は枠体１０の各滑車１７ａ、１７ｂ、１７ｃ（総称符号：１７）に掛け回してタワー１の下方に導く（同第４工程の前段）。そのワイヤ２１は、さらに、図３Ａ、図６（Ａ）に示すように、地盤Ｇに固定の滑車２３ａ、２３ｂに掛け回された後、クレーンＣ_２の吊り上げフック２４に接続する（同第４工程の後段）。その接続（係止）は、ワイヤ２１の端をフック２４に掛け回し（輪を作り）、その端を締結具２６で締結することによる。この締結具２６は、図６（Ｃ）の締結具２６のような係止環２７の無いものでも良く、また、図６（Ｃ）に示す特殊な態様でなくても、汎用のワイヤクリップを使用することもできる。

この状態において、クレーンＣ_２のフック２４を上昇させ、ワイヤ２１を各滑車１７を介し引き込んでナセルを吊り上げる（同第５工程）。
このとき、図３Ｂに示すように、ナセルＭを所要高さに吊り上げると、図６（Ｂ）に示すように、滑車２３ａの手前において、ワイヤ２１に締結具２６を締結する。その締結具２６は、図６（Ｃ）に示すように、２枚の板材２６ａ、２６ｂからなり、その間にワイヤ２１を挟んでボルト・ナットを孔２６ｃに通し締め付けることによってワイヤ２１に強固に固定される。この締結具２６は、少なくとも一方の板材２６ａに係止環２７が設けられており、この係止環２７にレバーブロック２８からのワイヤ２９が係止される。このため、ワイヤ２１は、引き戻しが防止されてナセルＭの上昇位置は維持される。係止環２７にレバーブロック２８のフックを掛けても良い。

この状態において、クレーンＣ_２のフック２４をワイヤ２１から外し、図６（Ａ）に示す滑車２３ｂの真上での係止作業を行う。すなわち、ナセルＭの吊り上げ時、その途中で、地上の滑車２３ａの手前でワイヤ２１の移動を固定し、その固定した状態で、クレーンＣ_２のフック２４をワイヤの引き込み方向後側に接続し直す（同第６工程）。
以後、そのワイヤ２１のレバーブロック２８による移動固定を開放し、再度、クレーンＣ_２によってフック２４を上昇させ、ナセルＭを吊り上げる（同第７工程）。その接続し直しする第６工程と、その後にナセルをさらに吊り上げる第７工程を繰り返してナセルを枠体１０内にその下方開放部から導く（同第８工程）。
その第６、７工程の繰り返し数は、クレーンＣ_２の吊り上げ能力等を考慮して適宜に設定すれば良い。この実施形態においては、ナセルＭ＝２０．０ｔ、上昇高さ（ワイヤ２１の巻き上げ高さ：４１ｍ）から、前記繰り返しを６回行い、クレーンＣ_２の巻き上げ長さは、４１×６＝２４６ｍとした。

ナセルＭが、図３Ｂ、図７Ａに示すように、枠体１０内に至ると、図７Ａ、図７Ｂに示すように、吊り下げ機１６によってそのナセルＭを吊る。この吊り下げが完了すれば、ナセルＭからワイヤ２１を取り外す（同第９工程）。そのワイヤ２１の取り外しは、支障がない限り、後であっても良い。
その後、図７Ａの実線から鎖線で示すように、吊り下げ機１６をレール１５に沿って横方向に手動によって移動し、ナセルＭをタワー１の頂部に移動させるとともに下降させて、その頂部に取り付ける（同第１０工程）。

ナセルＭのタワー頂部への設置が完了すれば、前記枠体１０の構築と逆の作用によってその枠体１０をタワー頂部から取り外し（同第１１工程）、図３Ｄに示す、タワー１にナセルＭが設置された状態となる。その枠体１０の取り外し時、ワイヤ１９は適宜に取り外す。この後、前記のように、そのナセルＭにロータＲを取り付け、図１Ｈに示す風力発電設備の風車部分の構築を完了する。

上記実施形態の枠体１０は、傾斜する平行四辺形として横方向に張り出し、その張り出し部の下方が開放した構成としたが、横方向に張り出し、そのナセルの吊り込み位置側の張り出し部の下方が開放していれば、平行四辺形以外、例えば長方形等の他の構造でも良いことは勿論である。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｃ、Ｃ_１、Ｃ_２クレーン（ラフテレーンクレーン）
Ｅ高所作業車
Ｇ地上（基礎）
Ｍナセル
Ｒロータ（羽根）
Ｔトラック
１タワー
２タワーの基台
３、４、５、６タワー用部材
１０枠体
１１枠体の基板
１２枠体の枠材
１３同補強材
１４同作業足場
１５同レール
１６同吊り下げ機
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、２３ａ、２３ｂ滑車
１９、２１ワイヤ
２６締結具

Claims

地上への鉛直方向の設置が完了したタワー（１）頂部に、前記鉛直方向に対し水平の横方向に張り出し、その張り出し部の下方が開放した四角箱枠状枠体（１０）を設置する第１工程と、
前記枠体（１０）の前記横方向に向かって前後に地上に固定したワイヤ（１９）を係止して枠体（１０）をタワー（１）頂部に固定する第２工程と、
その枠体（１０）の前記横方向に向かって前後の滑車（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）に、地上のナセル（Ｍ）からのワイヤ（２１）を掛け回す第３工程と、
そのワイヤ（２１）の前記滑車からの端を地上の滑車（２３ａ、２３ｂ）に掛け回してクレーン（Ｃ_２）の吊り上げフック（２４）に接続する第４工程と、
そのクレーン（Ｃ_２）によって前記フック（２４）を上昇させ、前記ワイヤ（２１）を前記各滑車（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、２３ａ、２３ｂ）を介して引き込んで前記ナセル（Ｍ）を吊り上げる第５工程と、
そのナセル（Ｍ）の吊り上げ時、その吊り上げ途中のワイヤ（２１）の移動を固定し、その固定した状態で、前記クレーン（Ｃ_２）のフック（２４）をワイヤ（２１）の引き込み方向後側に接続し直す第６工程と、
その接続をし直した後、前記ワイヤ（２１）の移動固定を開放し、その後、クレーン（Ｃ_２）によって前記フック（２４）を上昇させ、前記ワイヤ（２１）を前記各滑車（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、２３ａ、２３ｂ）を介し引き込んで前記ナセル（Ｍ）をさらに吊り上げる第７工程と、
その接続し直しする工程とその後にナセルをさらに吊り上げる工程を繰り返してナセル（Ｍ）を前記枠体（１０）内に前記張り出し部の下方開放部を通過させて導く第８工程と、
その枠体（１０）内に導かれたナセル（Ｍ）をその枠体（１０）内に吊り下げるとともに前記ワイヤ（２１）から取り外す第９工程と、
前記枠体（１０）に吊り下げられたナセル（Ｍ）を前記タワー（１）の頂部に移動させてそのタワー頂部に設置する第１０工程と、
前記枠体（１０）の固定用ワイヤ（１９）を取り外すとともに枠体（１０）をタワー頂部から取り外す第１１工程と、
からなるタワーの頂部にナセルを設置する方法。
前記枠体（１０）は、一辺が水平となって前記横方向に傾斜した平行四辺形を呈してその上側の張り出し部が下方に開放したものであることを特徴とする請求項１に記載のタワーの頂部にナセルを設置する方法。
前記枠体（１０）は、ナセル（Ｍ）の吊り下げ位置からタワーの頂部に至る前記横方向のレール（１５）を有し、そのレール（１５）に吊り下げ機（１６）をその長さ方向に移動可能に設けて、その吊り下げ機（１６）により、前記第９工程のナセル（Ｍ）を吊り下げるとともに第１０工程のタワー（１）の頂部に移動させる作用を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のタワーの頂部にナセルを設置する方法。