JP6768983B1 - Wind power generator - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、ブレードに設けたレセプターの導通確認やブレード表面の損傷の有無の確認が簡便に行える風力発電機を提供することを目的とする。【解決手段】タワー110と、タワー110の上部にタワー110の中心軸O1周りに回動可能に設けられたナセル120と、ナセル120の前方に中心軸O1に直交する軸周りに回転可能に設けられたハブ130と、ハブ130に設けられた少なくとも1本のブレード140と、を備え、タワー110の外側壁111に少なくとも1個の点検用開口部112が設けられている、風力発電機100。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind power generator capable of easily confirming the continuity of a receptor provided on a blade and the presence or absence of damage on the blade surface. SOLUTION: A tower 110, a nacelle 120 rotatably provided around a central axis O1 of the tower 110 on the upper part of the tower 110, and a nacelle 120 rotatably provided in front of the nacelle 120 around an axis orthogonal to the central axis O1. A wind power generator 100 comprising a hub 130 provided, at least one blade 140 provided on the hub 130, and at least one inspection opening 112 on the outer wall 111 of the tower 110. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、風力発電機に関する。 The present invention relates to a wind power generator.

再生可能エネルギーの主力電源化に向けて太陽光発電や風力発電の開発が促進されている。なかでも風力発電は、陸上から洋上へと開発エリアがシフトし、開発が加速されることが予想される。洋上での風力発電は、過酷な自然環境のなかでの運用であり、アクセスも困難であるため、合理的かつ効率的に風力発電機を運用及び保守することが求められる。 The development of solar power generation and wind power generation is being promoted toward the main power source of renewable energy. In particular, wind power generation is expected to accelerate development as the development area shifts from land to offshore. Wind power generation at sea is operated in a harsh natural environment and is difficult to access. Therefore, it is required to operate and maintain the wind power generator reasonably and efficiently.

一般に、風力発電機のFRP(繊維強化プラスチック)製のブレードには、落雷による損傷を抑制するため、先端部にレセプター(避雷器)が設けられ、内部にアース線が設けられている。しかし、レセプターからアースまでの導通に不具合がある場合や、ブレードのレセプター以外の部分に雷が落ちる場合、ブレードを貫通して内部のアース線へと地絡電流が流れブレードを損傷させることがある。運転中のブレードには振動等による繰り返し応力が掛かるため、これら損傷部はブレードの折損や破損の起点になるおそれがある。 In general, a blade made of FRP (fiber reinforced plastic) of a wind power generator is provided with a receptor (lightning arrester) at the tip and a ground wire inside in order to suppress damage due to a lightning strike. However, if there is a problem with the conduction from the receptor to the ground, or if lightning strikes a part other than the receptor of the blade, a ground fault current may flow through the blade to the internal ground wire and damage the blade. .. Since repeated stress is applied to the blade during operation due to vibration or the like, these damaged parts may become the starting point of the blade breakage or breakage.

そこで、風力発電機においては、レセプターからアースまでの導通や、ブレード表面の損傷の有無を確認するため、ブレードの点検が重要である。ブレードの点検方法としては、ナセルからロープワークでブレードへとアクセスした作業員によって導通確認やブレード表面の目視確認を行う方法、ドローンに搭載したカメラによってブレード表面を確認する方法等が知られている(例えば、特許文献1、2)。 Therefore, in a wind power generator, it is important to inspect the blade in order to confirm the continuity from the receptor to the ground and the presence or absence of damage to the blade surface. Known methods for inspecting the blade include a method of checking continuity and a visual check of the blade surface by a worker who has accessed the blade from a nacelle with a rope work, and a method of checking the blade surface with a camera mounted on a drone. (For example, Patent Documents 1 and 2).

特開2016−42087号公報JP-A-2016-42087 特開2017−151018号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-151018

しかし、作業員のロープワークやドローンによるブレードの点検は、特に洋上風力において強風時の確認が困難である。 However, it is difficult for workers to inspect blades with rope work or drones, especially in offshore wind power, in strong winds.

本発明は、ブレードに設けたレセプターの導通確認やブレード表面の損傷の有無の確認が簡便に行える風力発電機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a wind power generator that can easily confirm the continuity of a receptor provided on a blade and the presence or absence of damage on the blade surface.

本発明は、以下の態様を有する。
[1]タワーと、前記タワーの上部に前記タワーの中心軸周りに回動可能に設けられたナセルと、前記ナセルの前方に前記中心軸に直交する軸周りに回転可能に設けられたハブと、前記ハブに設けられた少なくとも1本のブレードと、を備え、
前記タワーの外側壁に少なくとも1個の点検用開口部が設けられている、風力発電機。
[2]鉛直方向において、前記点検用開口部が、先端が最下端の位置にある状態の前記ブレードに設けられたレセプターと同じ高さとなるように設けられている、[1]に記載の風力発電機。
[3]前記点検用開口部に、開閉可能な窓が設けられている、[2]に記載の風力発電機。
[4]前記タワー内に、前記点検用開口部を通じて前記タワーの外部を監視する監視カメラが設けられている、[1]〜[3]のいずれかに記載の風力発電機。
The present invention has the following aspects.
[1] A tower, a nacelle rotatably provided on the upper part of the tower around the central axis of the tower, and a hub rotatably provided in front of the nacelle around an axis orthogonal to the central axis. , With at least one blade provided on the hub.
A wind power generator having at least one inspection opening on the outer wall of the tower.
[2] The wind power according to [1], wherein the inspection opening is provided so as to be at the same height as a receptor provided on the blade in a state where the tip is at the lowermost position in the vertical direction. Generator.
[3] The wind power generator according to [2], wherein an openable / closable window is provided in the inspection opening.
[4] The wind power generator according to any one of [1] to [3], wherein a surveillance camera for monitoring the outside of the tower through the inspection opening is provided in the tower.

本発明によれば、ブレードに設けたレセプターの導通確認やブレード表面の損傷の有無の確認が簡便に行える風力発電機を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a wind power generator that can easily confirm the continuity of a receptor provided on a blade and the presence or absence of damage on the blade surface.

本発明の風力発電機の一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed an example of the wind power generator of this invention. 本発明の風力発電機の他の例のタワーを中心軸に垂直な方向に切断した断面図である。It is sectional drawing which cut the tower of another example of the wind power generator of this invention in the direction perpendicular to the central axis.

以下、本発明の風力発電機の一例について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, an example of the wind power generator of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions and the like of the figures exemplified in the following description are examples, and the present invention is not necessarily limited to them, and the present invention can be appropriately modified without changing the gist thereof. ..

図1に示すように、本実施形態の風力発電機100は、タワー110と、ナセル120と、ハブ130と、少なくとも1本のブレード140と、を備えている。
タワー110は、陸上又は洋上に立設される。ナセル120は、タワー110の上部にタワー110の中心軸O1周りに回動可能に設けられている。ハブ130は、ナセル120の前方に、中心軸O1に直交する軸周りに回転可能に設けられている。ハブ130には少なくとも1本のブレード140が設けられている。タワー110の中心軸O1は、鉛直方向と一致している。
As shown in FIG. 1, the wind power generator 100 of the present embodiment includes a tower 110, a nacelle 120, a hub 130, and at least one blade 140.
The tower 110 is erected on land or offshore. The nacelle 120 is rotatably provided above the tower 110 around the central axis O1 of the tower 110. The hub 130 is rotatably provided in front of the nacelle 120 around an axis orthogonal to the central axis O1. The hub 130 is provided with at least one blade 140. The central axis O1 of the tower 110 coincides with the vertical direction.

ナセル120の態様は、タワー110の上部で回動させることができる範囲であれば特に限定されない。ハブ130の態様は、ナセル120の前方で回転させることができる範囲であれば特に限定されない。 The aspect of the nacelle 120 is not particularly limited as long as it can be rotated at the upper part of the tower 110. The aspect of the hub 130 is not particularly limited as long as it can be rotated in front of the nacelle 120.

風力発電機100は、ハブ130及びナセル120の内部に、ブレード140及びハブ130の回転エネルギーを用いて発電を行うように構成された発電機(不図示)を備えている。発電機は、特に限定されず、公知のものを採用できる。発電機には、油圧トランスミッションを用いてもよく、ギヤ式の増速機を用いてもよい。 The wind power generator 100 includes a generator (not shown) configured inside the hub 130 and the nacelle 120 to generate electricity using the rotational energy of the blades 140 and the hub 130. The generator is not particularly limited, and a known generator can be adopted. A hydraulic transmission may be used as the generator, or a gear type speed increaser may be used.

風力発電機100では、タワー110の上部でナセル120を回動させることで、ブレード140が設けられた前方のハブ130を風上に向けることができる。ブレード140が風を受けると、ブレード140とともにハブ130が回転し、その回転エネルギーによって発電機で発電される。 In the wind power generator 100, by rotating the nacelle 120 at the upper part of the tower 110, the front hub 130 provided with the blade 140 can be directed upwind. When the blade 140 receives the wind, the hub 130 rotates together with the blade 140, and the rotational energy generates electricity in the generator.

ハブ130に取り付けられるブレード140の数は、特に限定されず、例えば、3本とすることができる。ハブ130に複数のブレード140が取り付けられる場合、それら複数のブレード140は、ハブ130を正面視したときに等角度間隔で放射状に取り付けられることが好ましい。 The number of blades 140 attached to the hub 130 is not particularly limited, and may be, for example, three. When a plurality of blades 140 are attached to the hub 130, it is preferable that the plurality of blades 140 are radially attached at equal angular intervals when the hub 130 is viewed from the front.

この例では、各々のブレード140の先端部に、落雷による損傷を抑制するためのレセプター(避雷器)141が設けられている。レセプター141は、ブレード140の内部に設けられたアース線142によってナセル120及びタワー110を通じてアース棒143まで繋がっている。
ブレード140の形状及び寸法は、特に限定されず、適宜設定できる。
In this example, a receptor (lightning arrester) 141 for suppressing damage due to a lightning strike is provided at the tip of each blade 140. The receptor 141 is connected to the ground rod 143 through the nacelle 120 and the tower 110 by a ground wire 142 provided inside the blade 140.
The shape and dimensions of the blade 140 are not particularly limited and can be set as appropriate.

風力発電機100では、タワー110の外側壁111に点検用開口部112が設けられている。図1に示すように、点検用開口部112は、鉛直方向において、先端が最下端の位置にある状態のブレード140に設けられたレセプター141と同じ高さとなるように設けられている。これにより、作業員がナセルからロープワークによってブレードへとアクセスしなくても、点検用開口部112を通じてタワー110の内部からレセプター141の導通確認や、ブレード140の表面の目視確認を行うことができる。例えば、アース棒143に第1リード線201を繋いだテスター200を持った作業員がタワー110内に入り、点検用開口部112を通じて第2リード線202の端子をレセプター141に接触させて閉回路を形成することで、レセプター141の導通を確認できる。
このように、風力発電機100は、風が強い場所でもレセプター141の導通確認やブレード140の表面の確認が簡便に行えるため、特に洋上での風力発電において有利である。
In the wind power generator 100, an inspection opening 112 is provided in the outer wall 111 of the tower 110. As shown in FIG. 1, the inspection opening 112 is provided so as to have the same height as the receptor 141 provided on the blade 140 in the state where the tip is at the lowermost position in the vertical direction. As a result, even if the worker does not access the blade from the nacelle by rope work, the continuity of the receptor 141 can be confirmed from the inside of the tower 110 through the inspection opening 112, and the surface of the blade 140 can be visually confirmed. .. For example, a worker having a tester 200 having the first lead wire 201 connected to the ground rod 143 enters the tower 110 and brings the terminal of the second lead wire 202 into contact with the receptor 141 through the inspection opening 112 to close the circuit. By forming the above, the continuity of the receptor 141 can be confirmed.
As described above, the wind power generator 100 is particularly advantageous for wind power generation at sea because the continuity of the receptor 141 and the surface of the blade 140 can be easily confirmed even in a windy place.

点検用開口部112には、開閉可能な窓が設けられていることが好ましい。これにより、検査時のみ点検用開口部112を開いてレセプター141の導通確認やブレード140の表面の確認を行うことができる。
なお、点検用開口部112に設けられる窓は、開閉可能なものには限定されない。例えば、点検用開口部112の目的がブレード140を目視確認だけの場合には、点検用開口部112に設けられる窓は開閉できないものであってもよい。
It is preferable that the inspection opening 112 is provided with a window that can be opened and closed. As a result, the inspection opening 112 can be opened only during the inspection to confirm the continuity of the receptor 141 and the surface of the blade 140.
The window provided in the inspection opening 112 is not limited to the one that can be opened and closed. For example, when the purpose of the inspection opening 112 is only to visually check the blade 140, the window provided in the inspection opening 112 may not be openable or closable.

点検用開口部112の正面視したときの形状は、特に限定されず、例えば、円形、矩形を例示できる。
点検用開口部112の寸法は、特に限定されず、タワー110の強度及び点検目的に応じて適宜設定することができる。
The shape of the inspection opening 112 when viewed from the front is not particularly limited, and examples thereof include a circle and a rectangle.
The size of the inspection opening 112 is not particularly limited, and can be appropriately set according to the strength of the tower 110 and the purpose of inspection.

風の影響を受けやすいタワー110外での作業を避ける配慮から、作業員が点検用開口部112から身を乗り出せないことが望ましく、例えば点検用開口部112が円形の場合、点検用開口部112の直径は50mm以上300mm以下とすることができる。
点検用開口部112を通じてブレード140を目視確認することが目的であれば、例えば点検用開口部112が円形の場合、点検用開口部112の直径は10mm以上100mm以下とすることができる。
In consideration of avoiding work outside the tower 110, which is easily affected by the wind, it is desirable that the worker cannot lean out from the inspection opening 112. For example, when the inspection opening 112 is circular, the inspection opening The diameter of 112 can be 50 mm or more and 300 mm or less.
If the purpose is to visually check the blade 140 through the inspection opening 112, for example, when the inspection opening 112 is circular, the diameter of the inspection opening 112 can be 10 mm or more and 100 mm or less.

点検用開口部112は、タワー110の外側壁111に少なくとも1個設けられていればよい。点検用開口部112の数は、1個には限定されず、2個以上であってもよい。
例えば、タワー110の中心軸O1周りに複数の点検用開口部112が間隔をあけて設けられることで、ナセル120を回動させてハブ130及びブレード140を風上に向けた状態で、レセプター141の導通確認やブレード140の表面の確認を行うことが容易になる。この場合、タワー110の中心軸O1周りに設けられる複数の点検用開口部112の間隔は、特に限定されず、例えば、等角度間隔に設けることができる。
タワー110の中心軸O1周りに設けられる点検用開口部112の数は、例えば、4個以上16個以下とすることができる。
At least one inspection opening 112 may be provided on the outer wall 111 of the tower 110. The number of inspection openings 112 is not limited to one, and may be two or more.
For example, by providing a plurality of inspection openings 112 at intervals around the central axis O1 of the tower 110, the receptor 141 is in a state where the nacelle 120 is rotated and the hub 130 and the blade 140 are directed upwind. It becomes easy to confirm the continuity of the blade 140 and the surface of the blade 140. In this case, the distance between the plurality of inspection openings 112 provided around the central axis O1 of the tower 110 is not particularly limited, and may be provided at equal angle intervals, for example.
The number of inspection openings 112 provided around the central axis O1 of the tower 110 can be, for example, 4 or more and 16 or less.

タワー110の中心軸O1方向、すなわち鉛直方向に複数の点検用開口部112が間隔をあけて設けられることで、先端が最下端の位置にある状態のブレード140の表面を長さ方向に全体的に確認することが容易になる。この場合、タワー110の中心軸O1方向に設けられる複数の点検用開口部112の間隔は、特に限定されず、例えば、等間隔に設けることができる。
タワー110の中心軸O1方向に設けられる点検用開口部112の数は、特に限定されず、例えば、45度毎に1個とすることができる。
By providing a plurality of inspection openings 112 at intervals in the central axis O1 direction of the tower 110, that is, in the vertical direction, the surface of the blade 140 with the tip at the lowermost position is generally provided in the length direction. It will be easier to check. In this case, the distance between the plurality of inspection openings 112 provided in the direction of the central axis O1 of the tower 110 is not particularly limited, and may be provided at equal intervals, for example.
The number of inspection openings 112 provided in the direction of the central axis O1 of the tower 110 is not particularly limited, and may be, for example, one every 45 degrees.

複数の点検用開口部112を設ける場合、レセプター141の導通確認を行うための点検用開口部112と、ブレード140を確認するための点検用開口部112とを別々に設けてもよい。 When a plurality of inspection openings 112 are provided, the inspection opening 112 for confirming the continuity of the receptor 141 and the inspection opening 112 for confirming the blade 140 may be provided separately.

点検用開口部112を通じてブレード140を確認する場合、タワー110内に、点検用開口部112を通じてタワー110の外部を監視する監視カメラを設けてもよい。これにより、洋上の風力発電機100であってもブレード140の状態を遠隔から常時監視できるため、点検をより合理化でき、設備稼働率を向上させることができる。 When the blade 140 is confirmed through the inspection opening 112, a surveillance camera for monitoring the outside of the tower 110 through the inspection opening 112 may be provided in the tower 110. As a result, even in the wind power generator 100 at sea, the state of the blade 140 can be constantly monitored remotely, so that the inspection can be further rationalized and the equipment operating rate can be improved.

以上説明したように、本発明の風力発電機においては、タワーの外側壁に少なくとも1個の点検用開口部が設けられている。これにより、作業員がナセルからロープワークによってブレードへとアクセスしたり、ドローンを飛ばしたりしなくても、点検用開口部を通じてタワーの内部からレセプターの導通確認や、ブレード表面の目視確認を行うことができる。このように、本発明の風力発電機は、風が強い場所でもレセプターの導通確認やブレード表面の確認が風の影響をあまり受けずに簡便に行えるため、特に洋上での風力発電において有利である。 As described above, in the wind power generator of the present invention, at least one inspection opening is provided on the outer wall of the tower. This allows workers to check the continuity of the receptors and visually check the blade surface from inside the tower through the inspection opening without having to access the blade from the nacelle with ropework or fly the drone. Can be done. As described above, the wind power generator of the present invention is particularly advantageous in offshore wind power generation because the continuity of the receptor and the blade surface can be easily confirmed without being affected by the wind even in a windy place. ..

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図2に示すように、タワー110の外側壁111に、中心軸O1周りに4つの点検用開口部112Aが等角度間隔に設けられ、4つの点検用開口部112Bが等角度間隔に設けられている風力発電機100Aであってもよい。4つの点検用開口部112Aと4つの点検用開口部112Bは交互に中心軸O1周りに等角度間隔に設けられている。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, as shown in FIG. 2, four inspection openings 112A are provided at equal intervals around the central axis O1 on the outer wall 111 of the tower 110, and four inspection openings 112B are provided at equal intervals. It may be a wind power generator 100A. The four inspection openings 112A and the four inspection openings 112B are alternately provided around the central axis O1 at equal angular intervals.

点検用開口部112Aは、図1に示すブレード140のレセプター141の導通を確認するための点検用開口部である。点検用開口部112Bは、ブレード140の表面を確認するための点検用開口部である。風力発電機100Aでは、タワー110内に各々の点検用開口部112Bを通じてブレード140を確認できる監視カメラ150が設けられている。 The inspection opening 112A is an inspection opening for confirming the continuity of the receptor 141 of the blade 140 shown in FIG. The inspection opening 112B is an inspection opening for checking the surface of the blade 140. In the wind power generator 100A, a surveillance camera 150 capable of confirming the blade 140 through each inspection opening 112B is provided in the tower 110.

本発明の風力発電機は、レセプターがブレードの先端部以外の部分に設けられていてもよい。また、レセプターの導通確認やブレード表面の確認が可能な範囲であれば、鉛直方向において、先端が最下端の位置にある状態のブレードに設けられたレセプターと点検用開口部が異なる高さになっていてもよい。
本発明の風力発電機には監視カメラが設けられていなくてもよい。
In the wind power generator of the present invention, the receptor may be provided at a portion other than the tip of the blade. In addition, as long as the continuity of the receptor and the surface of the blade can be confirmed, the height of the inspection opening is different from that of the receptor provided on the blade with the tip at the lowermost position in the vertical direction. May be.
The wind power generator of the present invention may not be provided with a surveillance camera.

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to replace the constituent elements in the above-described embodiment with well-known constituent elements as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-mentioned modified examples may be appropriately combined.

100,100A…風力発電機、110…タワー、111…外側壁、112…点検用開口部、120…ナセル、130…ハブ、140…ブレード、150…監視カメラ、O1…中心軸。 100, 100A ... Wind power generator, 110 ... Tower, 111 ... Outer wall, 112 ... Inspection opening, 120 ... Nacelle, 130 ... Hub, 140 ... Blade, 150 ... Surveillance camera, O1 ... Central axis.

Claims (4)

タワーと、前記タワーの上部に前記タワーの中心軸周りに回動可能に設けられたナセルと、前記ナセルの前方に前記中心軸に直交する軸周りに回転可能に設けられたハブと、前記ハブに設けられた少なくとも1本のブレードと、を備え、
前記タワーの外側壁に少なくとも1個の点検用開口部が設けられており、
前記タワーの外側壁の鉛直方向において、先端が最下端の位置にある状態の前記ブレードに設けられたレセプターと同じ高さとなる位置に、開閉可能な窓が設けられた前記点検用開口部が設けられ、
前記タワー内に前記点検用開口部を通じて前記ブレードの状態を監視する監視カメラが設けられている、風力発電機。
A tower, a nacelle rotatably provided on the upper part of the tower around the central axis of the tower, a hub rotatably provided in front of the nacelle around an axis orthogonal to the central axis, and the hub. With at least one blade provided in
At least one inspection opening is provided on the outer wall of the tower.
In the vertical direction of the outer wall of the tower, the inspection opening provided with an openable / closable window is provided at a position at the same height as the receptor provided on the blade with the tip at the lowermost position. Be,
A wind power generator in which a surveillance camera for monitoring the state of the blade is provided in the tower through the inspection opening.
前記タワーが洋上に立設されており、前記監視カメラが前記ブレードの状態の遠隔監視用である、請求項1に記載の風力発電機。 The wind power generator according to claim 1, wherein the tower is erected on the ocean and the surveillance camera is for remote monitoring of the state of the blade. 前記タワーの外側壁に、複数の前記点検用開口部が鉛直方向に間隔をあけて設けられている、請求項1又は2に記載の風力発電機。 The wind power generator according to claim 1 or 2, wherein a plurality of inspection openings are provided on the outer wall of the tower at intervals in the vertical direction. 前記タワーの外側壁に、複数の前記点検用開口部が前記タワーの中心軸周りに間隔をあけて設けられている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の風力発電機。 The wind power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of inspection openings are provided on the outer wall of the tower at intervals around the central axis of the tower.
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