JP6824914B2 - 風力タービンコンポーネントを移動させる方法、及び風力タービンコンポーネントを移動させる搬送システム - Google Patents

風力タービンコンポーネントを移動させる方法、及び風力タービンコンポーネントを移動させる搬送システム Download PDF

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本発明は、包括的には、風力タービンに関し、より詳細には、風力タービンコンポーネント(wind turbine components)を風力タービンタワー内に及び/又は風力タービンタワーから移動させる搬送システムと、かかる搬送システムを用いて、風力タービンコンポーネントを風力タービンタワー内に及び/又は風力タービンタワーから移動させる方法とに関する。
風力タービンは、再生可能資源を用いて、化石燃料を燃焼させることなく、電気エネルギーを生成するために使用される。一般に、風力タービンは、風からの運動エネルギーを電力に変換する。水平軸風力タービン(horizontal-axis wind turbine)は、タワーと、タワーの頂部に配置されるナセルと、複数のブレードを有するとともにシャフトによってナセルに支持されるローターとを備える。シャフトは、ローターを、ナセル内に収容されている発電機に直接又は間接的に結合する。したがって、風がブレードを回転させると、発電機によって電気エネルギーが生成される。
これらのコンポーネントに加えて、風力タービンは、風力タービンによって生成される電気エネルギーを調整するための複数のコンポーネントも備える。例えば、風力タービンは、多くの場合、電気エネルギーを或る特定の方式で電力網に供給することができるように、変圧器、変換器、及び電気エネルギーを調整する他の電気コンポーネントを備える。これらの電気コンポーネントは、比較的大型で重量の大きいものである場合があり、風力タービン及びその電力生産量が増加を続けるにつれて更に大型化及び大重量化することが予想される。これらの電気コンポーネントは、通常、例えば発電機に隣接してナセル内に配置される。しかしながら、これらのコンポーネントのサイズが増大することで、ナセル内の空間がより制限されることになるため、変圧器、変換器及び他のコンポーネントのための別の場所が検討されてきた。いくつかの風力タービン設計において、例えば、これらのコンポーネントは、タワー内に、より具体的にはタワーの基部に隣接して配置されてきた。
これらの電気コンポーネントのうちの多くの耐用寿命は、風力タービンの耐用寿命よりも短い。これに関して、風力タービンにおける電気変圧器の耐用寿命は、約12年であり得るのに対し、風力タービン自体(例えば、ブレード、タワー等)は、耐用寿命が約20年であるように設計され得る。したがって、風力タービンの設計者及び製造業者は、風力タービンの耐用寿命中に、これらの電気コンポーネントを撤去及び交換することを可能にする必要がある。しかしながら、これらの種々のコンポーネントを撤去及び交換することは、困難を伴い、時間及び費用がかかる場合がある。例えば、これらのコンポーネントがナセル内に配置されている場合、コンポーネントを撤去及び交換するには、通常、大型で高価なクレーンが使用される。これらのコンポーネントがタワーの底部に隣接して配置されている場合、タワーの基部に通常配置される出入口又は昇降口を通してコンポーネントを移動させることを可能にするために、高価で複雑な内部クレーンシステムをタワー内に備えなければならない。いずれの場合も、コンポーネントの撤去及び交換は、容易には達成できない。
国際公開第2014/082643号は、風力タービンコンポーネントを、風力タービンタワーの開口を通して風力タービン内に及び風力タービンから移動させるための、トラックとトラックに可動に結合されるキャリッジとを備える搬送システムを提供している。しかしながら、この開示の搬送システム及び関連の方法は、風力タービンが、風力タービンコンポーネントを風力タービンタワー内で垂直に下降及び/又は上昇させるための、通常タワーの内壁によって支持される内部ウィンチシステムを備えることを必要としている。
かかるシステムは、意図した目的に関しては成功しているが、風力タービンの設計者及び製造業者は、風力タービンの動作及び保守に関連する装置及び方法の改善に継続して努めている。本発明の態様は、風力タービンの保守に関連する現行のシステム及び方法に対して確実な改良をもたらすものである。
タワーの開口を閉鎖するドアを有するタワーを備える風力タービンに対して、風力タービンコンポーネントを移動させる方法は、搬送システムを風力タービンに対して取外し可能に配置することを含み、搬送システムは、トラックと、動力駆動装置(powered drive device)とを備え、トラックの第1の端部は、タワーの外側に配置され、トラックの第2の端部は、タワーの内側に配置され、トラックは、タワーの開口を通って延在する。搬送システムは、タワーの内側とタワーの外側との間での開口を通る風力タービンコンポーネントの移動を容易にするように構成されている。本方法は、搬送システムの動力駆動装置を用いて、トラックから離れる又はトラックに向かうように、風力タービンコンポーネントをタワー内で垂直に移動させることを更に含む。
例示的な一実施形態において、本方法は、タワーの開口の上方かつ風力タービンコンポーネントの上方に位置決めされた状態で、ホイスト組立体をタワーの支持構造体に取外し可能に結合することを更に含むことができる。ホイスト組立体は、複数のシーブを備える。また、本方法は、ホイスト組立体と動力駆動装置とを、1つ以上のフィードケーブル(feed cables)を介して作動的に結合することと、ホイスト組立体を風力タービンコンポーネントに作動的に結合することと、動力駆動装置を作動させて、風力タービンコンポーネントをタワー内で垂直に移動させることとを含む。1つの実施形態において、ホイスト組立体と動力駆動装置とを作動的に結合することは、1つ以上のフィードケーブルを、トラックの第2の端部における1つ以上のシーブに通して延ばすことを更に含む。
例示的な一実施形態において、風力タービンコンポーネントをトラックに沿ってタワーの開口を通して移動させるように、搬送システムの動力駆動装置を用いることもできる。これに関して、動力駆動装置は、第1の位置又は第2の位置において搬送システムに選択的に結合可能であり、本方法は、風力タービンコンポーネントをタワー内で垂直に移動させる場合に、動力駆動装置を第1の位置において搬送システムに結合することと、風力タービンコンポーネントを、開口を通して実質的に水平方向等においてトラックに沿って移動させる場合に、動力駆動装置を第2の位置において搬送システムに結合することとを更に含む。1つの実施形態において、トラックはその設計において組立式であり、本方法は、複数のトラックセグメントを、端部を合わせて結合することによって、トラックを組み立てることを更に含むことができる。
1つの実施形態において、本方法は、風力タービンコンポーネントを風力タービンから撤去するために使用することができる。これに関して、本方法は、タワーの開口の上方かつ風力タービンコンポーネントの上方で、複数のシーブを備えるホイスト組立体をタワーの支持構造体に取外し可能に結合することと、ホイスト組立体と動力駆動装置とを、1つ以上のフィードケーブルを介して作動的に結合することと、動力駆動装置を作動させて、コンポーネントを、タワー内でドアの上方に配置されるプラットフォームから垂直に上昇させることと、動力駆動装置を作動させて、コンポーネントをトラック上に垂直に下降させることと、風力タービンコンポーネントが完全にタワーの外側に配置されるように、風力タービンコンポーネントをトラックに沿ってタワーの内側からタワーの外側に移動させることと、風力タービンコンポーネントを搬送システムから取り外すこととを更に含む。1つの実施形態において、本方法は、風力タービンコンポーネントがプラットフォームを通過するのを可能にするように、プラットフォームの少なくとも一部を移動させることを更に含む。
本方法は、別の風力タービンコンポーネントを風力タービン内に設置することを更に含むことができる。これは、別の風力タービンコンポーネントをトラック上に配置することと、別の風力タービンコンポーネントをトラックに沿ってタワーの外側からタワーの内側に移動させることと、動力駆動装置を作動させて、別の風力タービンコンポーネントをトラックからプラットフォームの上方に垂直に上昇させることと、動力駆動装置を作動させて、別の風力タービンコンポーネントをプラットフォーム上に垂直に下降させることとを含む。1つの実施形態において、本方法は、別の風力タービンコンポーネントがプラットフォームを通過するのを防ぐように、プラットフォームの少なくとも一部を移動させることを更に含む。
1つの実施形態において、風力タービンコンポーネントをトラックに沿って移動させることは、動力駆動装置を風力タービンコンポーネントに作動的に結合することと、動力駆動装置を作動させて、風力タービンコンポーネントをトラックに沿って移動させることとを含むことができる。同様に、別の風力タービンコンポーネントをトラックに沿って移動させることは、動力駆動装置を別の風力タービンコンポーネントに作動的に結合することと、動力駆動装置を作動させて、別の風力タービンコンポーネントをトラックに沿って移動させることとを含むことができる。
本方法によれば、動力駆動装置は、第1の位置及び第2の位置において搬送システムに選択的に結合可能である。本方法は、風力タービンコンポーネントをタワー内で垂直に移動させる場合に、動力駆動装置を第1の位置において搬送システムに結合することと、風力タービンコンポーネントをトラックに沿って移動させる場合に、動力駆動装置を第2の位置において搬送システムに結合することとを更に含む。
1つの実施形態において、本方法は、風力タービンコンポーネントを風力タービン内に設置するために用いることができる。これに関して、本方法は、風力タービンコンポーネントをトラック上に配置することと、風力タービンコンポーネントをトラックに沿ってタワーの外側からタワーの内側に移動させることと、タワーの開口の上方かつ風力タービンコンポーネントの上方で、複数のシーブを備えるホイスト組立体をタワーの支持構造体に取外し可能に結合することと、ホイスト組立体及び動力駆動装置を、1つ以上のフィードケーブルを介して作動的に結合することと、動力駆動装置を作動させて、風力タービンコンポーネントをトラックからプラットフォームの上方に垂直に上昇させることと、動力駆動装置を作動させて、風力タービンコンポーネントをプラットフォーム上に垂直に下降させることとを含む。
別の実施形態によれば、タワーの開口を閉鎖するドアを有するタワーを備える風力タービン内に又は該風力タービンから、風力タービンコンポーネントを移動させる搬送システムは、タワーの開口を通って延在するように、タワーの外側に配置されるように構成された第1の端部と、タワーの内壁に結合されるように構成された第2の端部とを有するトラックを備える。キャリッジは、風力タービンコンポーネントを、開口を通して風力タービン内に又は風力タービンから移動させるために、トラックに可動に結合されるように構成されるとともに、風力タービンコンポーネントを上に受けるように更に構成されている。動力駆動装置は、トラックに結合されるように構成されている。さらに、ホイスト組立体は、タワーの開口の上方かつ風力タービンコンポーネントの上方で、タワーの支持構造体に結合されるように構成され、且つ複数のシーブを備える。動力駆動装置は、ホイスト組立体に1つ以上のフィードケーブルを介して作動的に結合されるように構成され、トラックから離れる又はトラックに向かうように、風力タービンコンポーネントをタワー内で垂直に移動させるように動作可能である。
例示的な一実施形態において、搬送システムは、1つ以上のフィードケーブルを動力駆動装置からホイスト組立体に案内するために、第2の端部に隣接してトラックに結合される1つ以上のシーブを備えることができる。搬送システムは、1つ以上のフィードケーブルを動力駆動装置からトラックの第2の端部に隣接する1つ以上のシーブに向かって案内するために、第1の端部に隣接してトラックに結合される1つ以上のシーブを備えることもできる。
一実施形態において、動力駆動装置は、1つ以上のフィードケーブルを介してキャリッジに作動的に結合されるように構成されるとともに、風力タービンコンポーネントをトラックに沿って移動させるように動作可能である。搬送システムは、1つ以上のフィードケーブルを動力駆動装置からキャリッジに案内するために、第2の端部に隣接してトラックに結合される1つ以上のシーブを備えることができる。搬送システムは、1つ以上のフィードケーブルを動力駆動装置からトラックの第2の端部に隣接する1つ以上のシーブに向かって案内するために、第1の端部に隣接してトラックに結合される1つ以上のシーブを備えることもできる。
例示的な一実施形態において、動力駆動装置は、第1の位置及び第2の位置においてトラックに選択的に結合可能である。動力駆動装置は、風力タービンコンポーネントをタワー内で垂直に移動させる場合に、第1の位置においてトラックに結合されるように構成されている。動力駆動装置は、風力タービンコンポーネントをトラックに沿って移動させる場合に、第2の位置においてトラックに結合されるように更に構成されている。
1つの実施形態において、トラックは、組立式設計であり、端部を合わせて結合されてトラックを形成するように構成された複数のトラックセグメントを含む。さらに、動力駆動装置は、1つ以上のウィンチシステムを含むことができる。
本明細書中に援用されるとともに本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の1つ以上の実施形態を示し、上記に示した本発明の概説及び下記に挙げる詳細な記載とともに、本発明を説明する機能を果たす。
本発明の実施形態を用いることができる風力タービンの斜視図である。 本発明の1つの実施形態に係る搬送システムの斜視図である。 図2の搬送システムの一部の組立図である。 搬送システムのトラックの組立式設計を示す、図2の搬送システムの一部の組立図である。 2つの隣接するトラックセグメント間の接続部を示す、図3Aの組立体の断面図である。 キャリッジを搬送システムに沿って移動させる上側位置に配置されている動力駆動装置を示す、図2の搬送システムの斜視図である。 風力タービンタワーの内側に存在する図4の搬送システムの一部の上面図である。 風力タービンタワーの外側に存在し、動力駆動装置が結合されていない、図2の搬送システムの一部の斜視図である。 キャリッジ及び動力駆動装置と搬送システムとの結合部を示す、図4Bと同様の斜視図である。 キャリッジをトラックに沿って移動させる動力駆動装置の動作を示す、図2の搬送システムの概略図である。 キャリッジをトラックに沿って移動させる動力駆動装置の動作を示す、図2の搬送システムの概略図である。 コンポーネントをタワー内で垂直に移動させるために下側位置に配置されている動力駆動装置を示す、図4と同様の斜視図である。 ホイスト組立体を示す、風力タービンタワーの内側に存在する図2の搬送システムの一部の別の斜視図である。 コンポーネントをタワー内で垂直に移動させる動力駆動装置の動作を示す、図6の搬送システムの一部の概略図である。 コンポーネントをタワー内で垂直に移動させる動力駆動装置の動作を示す、図6の搬送システムの一部の概略図である。 コンポーネントをタワー内で垂直に移動させる動力駆動装置の動作を示す、図6の搬送システムの一部の概略図である。 垂直上昇位置における風力タービンコンポーネントを示す、図2の搬送システムの一部の概略図である。 図7と同様であるが、風力タービンコンポーネントが垂直下降位置にある、搬送システムの一部の概略図である。 キャリッジ上へのコンポーネントの配置を示す、図2の搬送システムの一部の概略図である。 トラックに沿って移動する準備ができているコンポーネントを伴う、図2の搬送システムの一部の概略図である。 コンポーネントを風力タービンから移動させる動力駆動装置の動作を示す、図2の搬送システムの一部の概略図である。 風力タービンの外側におけるコンポーネントの位置を示す、図2の搬送システムの一部の斜視図である。
図1を参照すると、洋上風力タービン設備10は、全体として水塊14中に配置される基礎12と、基礎12にしっかりと固定される風力タービン16とを備える。風力タービン16を支持するために、例えば、海底によって支持されるモノパイル基礎又はトラス基礎及び種々の浮体式基礎設計を含む、複数の基礎設計を用いることができる。風力タービン16は、タワー18と、タワー18の頂部に配置されるナセル20と、ナセル20内に収容される発電機(図示せず)に作動的に結合されるローター22とを備える。タワー18は、ナセル20、ローター22、及びナセル20内に収容される風力タービン16の他のコンポーネントが呈する荷重を支持するとともに、ナセル20及びローター22を、乱流がより少なく、より高速の移動気流が通常存在する海抜に上げておくようにも機能する。洋上設備に典型的なことであるが、風力タービン16は、外部プラットフォーム24と、人員、ツール、器材等がタワー18の内部にアクセスするのを可能にする、タワー18の基部におけるハッチ又はドア26とを備える。これに関して、例えば、ボート又は他の海洋船舶内の人員がプラットフォーム24にアクセスするのを可能にするように、プラットフォーム24から下方に梯子28が延びていてもよい。
水平軸風力タービンとして示されている風力タービン16のローター22は、電気機械システムの原動機としての役割を果たす。最低レベルを超える風が、ローター22を作動させ、風方向に対して実質的に垂直の平面における回転を引き起こす。風力タービン16のローター22は、中央ハブ30と、中央ハブ30の周りで円周方向に分布した位置において中央ハブ30から外方に突出する少なくとも1つのブレード32とを備える。この代表的な実施形態において、ローター22は、3つのブレード32を備えているが、その数は変わり得る。ブレード32は、通過気流と相互作用して、中央ハブ30を長手軸34の周りに回転させる揚力を生成するように構成されている。
風力タービン16は、送電線によって三相交流(AC)電力網等の電力網と接続される発電プラントとしての役割を果たす洋上ウィンドファーム又はウィンドパークに属する同類の風力タービン群の中に含めることができる。電力網は、一般に、エンドユーザー及び電力会社の他の顧客の形の負荷側に送電する送電線ネットワークによって結合される、発電所、送電回線及び変電所のネットワークからなる。これに関して、風力タービン16は、発電機によって生成される電力の電力網への供給を促進する、変圧器、変換器等のような種々の電気コンポーネントを備えることができる。
上述したように、風力タービン16の耐用寿命中に、種々の風力タービンコンポーネントを風力タービン16から撤去し、そのコンポーネントを新しい又は修復されたコンポーネントと交換することが必要となる場合がある。これに関して、図2は、例えば撤去手順中に風力タービンコンポーネント42を風力タービン16から移動させる、及び/又は、例えば設置手順若しくは交換手順中に風力タービンコンポーネントを風力タービン16内に移動させるための搬送システムの例示的な一実施形態を示しており、この搬送システムは、全体として40で示されている。例示的な一実施形態において、搬送システム40は、風力タービンコンポーネントを、タワー18の基部におけるドア26を介して風力タービンタワー18に/風力タービンタワー18から移動させるのに使用されるように構成されている。より詳細には、搬送システム40は、風力タービンコンポーネントを、比較的容易に、時間及び費用効率の良い方式で、ドア26を介して風力タービンタワー18内に及び/又は風力タービンタワー18から移動させることを可能にするように構成されており、これにより、大型で複雑かつ高価な(内部又は外部)クレーンが不要になる。また、例示的な一実施形態において、搬送システム40によって移動される風力タービンコンポーネント42は、本明細書では電気変圧器として記載されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、搬送システム40とともに使用される特定の風力タービンコンポーネントは、風力タービンの所有者の特定の用途又はニーズに応じて変わり得る。
図2及び図3に示すように、1つの実施形態において、搬送システム40は、トラック44と、トラック44に可動に結合されるキャリッジ46と、トラック44を風力タービン16に対して支持する1つ以上の支持フレーム48a、48bとを備える。1つの実施形態において、トラック44は、全体として長手軸54を規定する1対の離間した略平行なレール50、52を備える。図示の実施形態において、レール50は略弧状の形状を有し、レール52は略平坦な形状を有し、これらの異なる形状は、キャリッジ46がトラック44上にあるときに、キャリッジ46の意図しない横移動を制限するように構成されている。これらの形状のうちの一方又は双方は、レール50、52の頂部に取り付けられるキャップ又はカバーによって達成することができる。しかしながら、レールの他の形状が可能であることが理解されよう。1つの実施形態において、トラック44は、レール50、52の下方でレール50、52の間に配置されるとともに、1つ以上の支持フレームを介してレール50、52に結合される基部支持レール51を備えるトラス設計を有してもよい。レール50、51、52は、搬送システム40の使用中にかかる荷重に対処するのに十分な鋼又は他の好適な材料で作製することができる。
図2〜図3Bに示すように、例示的な一実施形態において、レール50、51、52のそれぞれは、端部を合わせて結合されて集合的にレール50、51、52を形成する複数のレールセグメントを含む、組立式設計を有することができる。より詳細には、トラック44は、端部を合わせてともに結合されて集合的にトラック44を形成する複数のトラックセグメント44a、44b、44c、44dを含む。トラック44をセグメントにして形成することにより、例えば、組立作業及び分解作業において、風力タービン設備10における作業員による操作がより容易になることが意図されている。この構成により、搬送システム40を風力タービンの現場により容易に格納するか又は風力タービン16に保守を提供する海洋船舶に積み込むことも可能になり得る。図示の実施形態において、トラック44は、4つのトラックセグメント44a、44b、44c、44dを含む。しかしながら、用途及び所望の長さに応じて、任意の数のトラックセグメントを使用することができる。
各トラックセグメント44a、44b、44c、44dは、1対の離間した略平行なレールセグメント50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52dと、基部支持レールセグメント51a、51b、51c、51dと、基部支持レールセグメント51a、51b、51c、51dをレールセグメント50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52dにそれぞれ結合するように構成された第1の筋交い支持フレーム53及び第2の筋交い支持フレーム55とを備え、それにより、各トラックセグメントは、略V字形の断面(図3A)を有し得る。1つの実施形態において、筋交い支持フレーム53、55は、(例えば、上端部及び下端部における)直線部材と、(直線部材間にある)斜材との双方を備えることができる。加えて又は代替的に、筋交い支持フレームは、X型材(図示せず)を備えてもよい。多くの他の構成も可能であり得る。図示のように、各トラックセグメント44a、44b、44c、44dは、平行なレールセグメント50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52d間に配置される支持パネル57をそれぞれ備えることができる。
各トラックセグメント44a、44b、44c、44dは、隣接するトラックセグメント(複数の場合もある)に結合されるように構成され、トラックセグメントがともに結合されると、レールセグメント50a、50b、50c、50d、51a、51b、51c、51d、52a、52b、52c、52dが集合的にトラック44を形成するようになっている。これに関して、各レールセグメント50a、50b、50c、50d、51a、51b、51c、51d、52a、52b、52c、52dは、雄カプラー59又は雌カプラー61を備えることができる。より具体的には、中間トラックセグメント44b、44cの各レールセグメント50b、50c、51b、51c、52b、52cは、一方の端部における雄カプラー59と、反対側の端部における雌カプラー61とを備えることができ、端部トラックセグメント44a、44dの各レールセグメント50a、50d、51a、51d、52a、52dは、一方の端部における雄カプラー59又は雌カプラー61のいずれかを適宜備えることができる。
図示のように、各雄カプラー59は、基部59aと、ネック部59bと、ネック部59bの断面よりも大きい断面を有するヘッド部59cとを備える。各雌カプラー61は、基部61aと、隣接する第1の略C字状レセプタクル61b及び第2の略C字状レセプタクル61cとを備え、第1のレセプタクル61bは、雄カプラー59のネック部59bを受けるようにサイズ決めされ、第2のレセプタクル61cは、雄カプラーのヘッド部59cを受けるようにサイズ決めされる。このようにして、雌カプラー61は、雄カプラー59上に配置されるとともに、雄カプラー59と係合することができる。次に、略C字状のロックカラー63を、雄カプラー59上に嵌め、例えば、ねじ63a、ワッシャ63b及びスリーブ63c等によって、雌カプラー61に取外し可能に結合することができる。しかしながら、カラー63は、任意の好適な締結具によって雌カプラー61に結合することができる。図示のように、カラー63は、雄カプラーを適所に保持するように雄カプラー59のネック部59b及びヘッド部59cに対応する、概ね段付きの形状を有することができる。
例示的な一実施形態は、トラック44の組立式構成を提供しているが、当業者であれば、本発明の範囲内で他の構成が企図されることを認識するであろう。これに関して、代替的な一実施形態において、トラックは、風力タービンへの配備の前の事前組立てがほとんど要求されないモノリシックシステム又は一体システムとして設けることもできる。したがって、本発明は、上述した組立式設計に必ずしも限定されない。
キャリッジ46は、トラック44に可動に結合されるように構成されるとともに、風力タービンコンポーネント42をキャリッジ46上に受けるように更に構成され、トラック44に沿って可動であるようになっている。これに関して、キャリッジ46は、上面72に風力タービンコンポーネント42を受けるように構成された略矩形の平坦なキャリッジプラットフォーム70と、キャリッジプラットフォーム70に結合されるとともにトラック44に結合されるように更に構成された結合部材74、76とを備える。キャリッジプラットフォーム70は、略中実な1つの部材とするか、又は代替的には、複数の構造フレーム部材の格子とすることができる。結合部材74、76は、例えば、トラック44に沿ったキャリッジ46の摺動を容易にするように低摩擦特性を有する複数の軸受パッドユニットを備えることができる。別の実施形態において、レール50、52は、潤滑することができるか、又は、キャリッジ上の軸受パッドユニットに係合し、それにより、トラック44に沿ったキャリッジ46の摩擦を伴う移動を更に低減するように構成された軸受パッドユニットを備えることもできる。更に別の実施形態において、結合部材74、76は、キャリッジプラットフォーム70に結合されるハブを有するとともに、キャリッジプラットフォームをレール50、52上で可動に支持する1つ以上のホイール又はローラーを更に含む、複数のローラーユニットを備えることができる。こうした代替形態は、国際公開第2014/082643号により完全に記載されているものとすることができ、その開示は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
図2及び図3に示すように、搬送システム40は、例えば搬送システム40の使用中に、トラック44だけでなくキャリッジ46及び風力タービンコンポーネント42を支持するための1つ以上の支持フレーム48a、48bを更に備える。これに関して、例示的な一実施形態において、搬送システム40は、トラック44の第1の端部78に隣接する第1の支持フレーム48aと、トラック44の第2の端部80に隣接する第2の支持フレーム48bとを備える。図2に見て取ることができるように、搬送システム40の使用中、第1の端部78は、風力タービンタワー18の外側に配置することができ、第1の支持フレーム48aは、支持体82、84(仮想線で示す)に係合してトラック44を支持する。支持体82、84は、例えば、プラットフォーム24の上面又は任意の他の好適な表面上に配置することができる。代替的には、第1の支持フレーム48aは、プラットフォーム24の上面に係合してトラック44を支持することができる。
第1の支持フレーム48aは、それぞれのブラケット89によってトラック44にそれぞれ接続される、1対の離間した脚部86、88を備えることができる。1つの実施形態において、脚部86、88を中間フレーム部材によって互いに接続することができる。加えて又は代替的に、支持柱82、84を中間フレーム部材によって互いに接続することができる。第1の支持フレーム48aは、搬送システム40を使用する間にかかる荷重に対処するのに十分な鋼又は他の好適な材料で作製することができる。
1つの実施形態において、第1の支持フレーム48aは、特定の用途に関するニーズを満たすために、トラック44を支持柱82、84又はプラットフォーム24に対して昇降させるよう、高さ調節可能とすることができる。例えば、第1の支持フレーム48aの高さは、トラック44が実質的に水平であるとともに柱82、84又はプラットフォーム24の上面に略平行であるように構成することができる。代替的には、第1の支持フレーム48aは、トラック44が上方又は下方に傾斜されるように構成することができる。例として、トラック44は、風力タービンコンポーネント42が風力タービンタワー18から移動されているのか又は風力タービンタワー18内に移動されているのかに応じて傾斜させることができる。これに関して、脚部86、88のそれぞれは、ハウジング又はシュラウド内で移動することができ、脚部の対応するボアに係合する1つ以上のロックピンと、脚部86、88の相対位置をロックするためのハウジング(図示せず)とを備える。上記ボアは、これらの異なるボアが第1の支持フレーム48aの異なる高さをもたらすように構成されている。代替的には、各脚部86、88は、所望の高さをもたらすために脚部86、88を伸縮させるための油圧アクチュエーター(図示せず)等のアクチュエーターを備えることができる。
さらに、軸54によって規定される長手方向においても、第1の支持フレーム48aの位置を変化させることができる。これは、例えば、風力タービンタワー18から又は風力タービンタワー18内に移動される風力タービンコンポーネント42のサイズ又は重量に基づいて変わり得る。コンポーネントが搬送システム40から撤去されることになる、搬送システム40上での風力タービンコンポーネント42の最終的な配置も、第1の支持フレーム48aの位置に影響を与え得る。また、図示の実施形態において、トラック44は、好適な締結具等によって第1の支持フレーム48aにしっかりと結合することができる。しかしながら、代替的には、トラック44は、第1の支持フレーム48aに当接するだけであって、第1の支持フレーム48aにしっかりと結合されなくてもよい。
図2〜図4において更に見て取ることができるように、使用時、トラック44は、トラック44の第2の端部80が風力タービンタワー18の内側に配置されるように、通常はドア26によって閉鎖されるタワー壁の開口90を通って延在する。1つの実施形態において、第2の支持フレーム48bは、搬送システム40をタワー18の内壁又は内面92に結合するように構成されたブラケットを備えることができ、このブラケットは、例えば、開口90の略反対側に位置することができる。このようにして、トラック44の一部がタワー18の内部横寸法(例えば、内径)を横切る。この目的は、以下でより詳細に記載する。例として、第2の支持フレーム48bは、溶接、ボルト留め、磁石等によってタワー18の内面92に固定し、トラック44に結合するように構成することができる。1つの実施形態において、レール50、52は、第2の支持フレーム48bに当接してトラック44を支持することができる。しかしながら、別の実施形態において、レール50、52は、レール50、52のタワー壁から離れる方向への不所望な移動を防止するように、第2の支持フレーム48bにしっかりと結合してもよい。
例示的な一実施形態において、レール50、52は、ナット及びボルト、種々のロックピン又は他の締結具を用いて第2の支持フレーム48bに結合することができる。図示の実施形態において、第2の支持フレーム48bは、基部プレート94と、中央ブラケット部材96と、第1のブラケットプレート98及び第2のブラケットプレート100とを備える。中央ブラケット部材96と、第1のブラケットプレート98及び第2のブラケットプレート100とは、トラック44の第2の端部から延びる対応するトラックブラケット102、104を受け入れるように離間している。中央ブラケット部材96と、第1のブラケットプレート98及び第2のブラケットプレート100と、トラックブラケット102、104とは、スプリットボルト106、108を中に受け入れるように位置合わせすることができる穴をそれぞれ有する。1つの実施形態において、スプリットボルト106、108上にスリーブ106a、108aを設けることができ、スプリットボルト106、108は、レール50、52を第2の支持フレーム48bに係止するために、関連するスピリットピン110、112によって適所に保持することができる。図示のように、第1のブラケットプレート98及び第2のブラケットプレート100は、トラックブラケット102、104を第1のブラケットプレート98と第2のブラケットプレート100との間に案内するのを容易にするように、外方に屈曲又は傾斜することができる。
図示の実施形態において、トラック44に更なる支持及び安定性を与えるために、通常はドア26によって閉鎖される開口90の底部内にドアフレーム支持ブラケット114を配置することができる。ドアフレーム支持ブラケット114は、ドアフレーム支持ブラケット114を開口90に関連するドアフレームの一部に固定するために、このドアフレームの一部の上に受けられるようなサイズ及び形状とすることができる。ドアフレーム支持ブラケット114は、例えば、平坦とするか、又は、支持レール51等のトラック44の一部を受けるような形状とすることができるトラック支持面116を有することができる。1つの実施形態において、支持レール51は、ドアフレーム支持ブラケット114に係合して、トラック44を支持するとともに隣接するタワー壁を保護することができる。しかしながら、別の実施形態において、支持レール51は、開口90内でのレール50、52の不所望な移動を防止するように、ドアフレーム支持ブラケット114にしっかりと結合することができる。
例示的な一実施形態において、搬送システム40は、動力駆動装置118を更に備えることができる。本発明の1つの態様によれば、搬送システム40の動力駆動装置118は、風力タービンコンポーネント42を風力タービンタワー18内で垂直に移動させるのに使用することができる。上記で説明したように、風力タービンタワー内でのコンポーネントの垂直移動は、従来、風力タービンの内壁に結合され、本質的に風力タービンの永久構成要素をなす内部ウィンチシステムによって達成されてきた。これは、本発明の態様とは対照的である。本発明の態様では、搬送システム40の動力駆動装置118が、例えばトラック44に対して(離れる又は向かうように)等、風力タービンコンポーネント42を風力タービンタワー18内で垂直に移動させるために使用される。これにより、全ての風力タービンが内部ウィンチシステムを備える必要性をなくし、ひいては費用を削減する。さらに、内部ウィンチシステムの接続部位における風力タービン壁の高い局所応力集中の問題も、本発明の態様によって対処される。
以下でより完全に記載される例示的な一実施形態において、動力駆動装置118は、風力タービンコンポーネント42を風力タービンタワー18内で垂直に移動させるのに使用することができるだけでなく、コンポーネント42をトラック44に沿って、風力タービン16のドア開口90を通して等、風力タービン16内に及び/又は風力タービン16から移動させるのにも使用することができる。しかしながら、トラック44に沿ったこうした移動は、例えば手動等で別のプロセスによって達成することもでき、また、動力駆動装置118は、風力タービンタワー18内でのコンポーネントの垂直移動のみを実行してもよいことが理解されるべきである。
例示的な一実施形態によれば、搬送システム40は、キャリッジ46を、長手軸54に沿って等、トラック44に沿って好ましい方向に移動させる動力駆動装置118を備えることができる。図2に示すように、1つの実施形態において、動力駆動装置118は、それぞれのフィードケーブル124a、126aが巻回される1つ以上の回転可能なドラムを備える、第1のウィンチシステム120及び第2のウィンチシステム122を備えることができる。フィードケーブル124a、126aは、ケーブルスプール(図示せず)からケーブルガイド120a、120b、122a、122bを介してウィンチシステム120、122内に繰り出すことができる。1つの実施形態において、動力駆動装置118は、TIRAK(商標)の商標で販売されている1つ以上のウィンチを含むことができる。しかしながら、他のワイヤ式ウィンチを動力駆動装置118において使用してもよいことが認識されるべきである。ウィンチシステム120、122は、ウィンチプラットフォーム128上にそれぞれ配置することができ、ウィンチプラットフォーム128は、第1の端部78に隣接して、好適な締結具とともに第1の端部プレート78aを用いてトラック44に選択的に結合することができる。より具体的には、ウィンチプラットフォーム128は、ウィンチシステム120、122のケーブルガイド120b、122bが、端部プレート78a上に設けられる上側シーブ146、148に隣接することができるように、第1の上側位置において端部プレート78aに結合することができるか、又は、ウィンチプラットフォーム128は、ケーブルガイド120b、122bが、端部プレート78a上に設けられる下側シーブ150、152に隣接することができるように、第2の下側位置において端部プレート78aに結合することができる。動力駆動装置118のこうした二位置結合の目的は、以下でより完全に論述される。リフトアイ128a、128bをウィンチプラットフォーム128上に設けて、上側位置と下側位置との間でのウィンチプラットフォーム128の上昇及び/又は下降を容易にすることができる。
ウィンチプラットフォーム128が上側位置にある場合、フィードケーブル124a、126aは、上側シーブ146、148にそれぞれ掛け回すことができる。この位置において、フィードケーブル124a、126aは、ウィンチシステム120、122のうちの一方又は双方の作動によってキャリッジ46がトラック44に沿って所望の方向に移動するように、キャリッジ46に結合することができる。例えば、キャリッジ46を第2の端部80から第1の端部78に向かう方向に(例えば、タワーの内側からタワーの外側に)移動させるために、フィードケーブル124a、126aは、キャリッジ46の第1の端部134に配置されるケーブルソケット130、132に結合することができる(図9及び図10)。キャリッジ46を第1の端部78から第2の端部80に向かう方向に(例えば、タワーの外側からタワーの内側に)移動させるために、フィードケーブル124a、126aは、キャリッジ46の第2の端部140に配置されるケーブルソケット136、138に結合することができる。これに関して、フィードケーブル124a、126aは、キャリッジ46の下に繰り出すことができ、また、トラック44の第2の端部80は、フィードケーブル124a、126aが掛け回される上側シーブ142、144を備えることができ、それにより、フィードケーブル124a、126aに張力を与える(例えば、引き込む)ことでキャリッジ46における所望の移動が生じるようになっている。シーブ142、144は、第1の端部プレート78aの上側シーブ146、148と略位置合わせされるように、トラック44の第1の端部プレート78aとは反対側の第2の端部プレート80aに配置することができる。
上述したように、キャリッジ46をトラック44に沿って移動させることに加えて、例示的な一実施形態において、動力駆動装置118は、風力タービンコンポーネント42をタワー18内で垂直方向に移動させるように構成することができ、それにより、別個の内部ウィンチシステムの必要性をなくす。これに関して、図6に示すように、ウィンチプラットフォーム128は、フィードケーブル124b、126bを下側シーブ150、152にそれぞれ掛け回すことができるように、下側位置において第1の端部プレート78aに結合することができる。図4Aに示すように、1つの実施形態において、対応する垂直に向いたシーブ156、158は、第1の端部プレート78aの下側シーブ150、152と位置合わせされるように、第2の端部プレート80aの外面に配置することができる。このようにして、図6A〜図6Dに示すように、フィードケーブル124b、126bは、下側シーブ150、152を通して、タワー18内で風力タービンコンポーネント42の上方に配置されるホイスト組立体160まで掛け回すことができる。
ホイスト組立体160は、ホイストシーブ162、164を備えることができ、フィードケーブル124b、126bは、ホイストシーブ162、164を通してそれぞれのテークル166、168に掛け回すことができるようになっている。ホイストシーブ162、164は、例えばI字ビーム170等の任意の好適な既存の支持ビーム又はトラス構造上に、ブラケット162a、164aをそれぞれ用いて配置することができる。ホイスト組立体160のためのこうした支持ビームは、風力タービンのパワーエレクトロニクスのための構造骨組の一部としてもよい。図示のように、テークル166、168は、上側シーブブロック166a、168a及び下側シーブブロック166b、168bをそれぞれ備えることができる。ホイストシーブ162、164と同様に、上側シーブブロック166a、168aは、例えばI字ビーム172等の任意の好適な既存の支持ビーム又はトラス構造上に、ブラケット166c、168cをそれぞれ用いて配置することができる。ホイストシーブ162、164及び上側シーブブロック166a、168aを既存の支持ビーム又はトラス構造上に配置することにより、例えば、風力タービンコンポーネント42等の積載物の重量を、タワー壁の様々な部分にわたって分散させ、それにより、タワー壁の任意の一部分における応力集中を低減することができる。
上側シーブブロック166a、168aは、関連するフィードケーブル124b、126bを結合するためのケーブルソケット166d、168dをそれぞれ備えることができる。上側シーブブロック166a、168a及び下側シーブブロック166b、168bのそれぞれは、それぞれのフィードケーブル124b、126bを掛け回すための、リフトビームに沿って並んで配置される複数のシーブ174を備える。シーブ174は、それぞれ均一なサイズ及び/又は形状としてもよいし、サイズ及び形状を用途に応じて変えてもよい。下側シーブブロック166b、168bは、フィードケーブル124b、126bによって上側シーブブロック166a、168aの下方に吊り下げられ、風力タービンコンポーネント42に結合するためのリフトブラケット176、178を備える。図示の実施形態において、リフトブラケット176、178は、風力タービンコンポーネント42に結合することができるスリング182を受けるリフトアイ180をそれぞれ備える。
1つの実施形態において、テークル166、168のうちの一方又は双方は、上側シーブブロック166a、168aに結合されるセンサープレート194と、下側シーブブロック166b、168bに結合されるブレーカープレート196とを備えることができる。センサープレート194は、例えば、ブレーカープレート196の存在を検出する光センサー等の1つ以上のセンサーを備えることができる。下側シーブブロック166b、168bが、上側シーブブロック166aの十分近くまで上昇された場合、ブレーカープレート196をセンサーによって検出することができ、センサーが動力駆動装置118と通信して、ウィンチシステム120、122を停止させるか、又は代替的には、下側シーブブロック166b、168bの緊急下降を開始させることができる。
以下、図4〜図10を参照しながら搬送システム40の使用を記載する。洋上風力タービン16の風力タービンコンポーネント42を撤去又は交換することが望まれる場合、通常、撤去又は交換を助けるように海洋船舶が派遣される。風力タービン設備10の現場に到着すると、人員は、プラットフォーム24にアクセスし、タワー18の基部におけるドア26を開ける。これに関して、ドア26は、ヒンジ式とすることができ、開位置まで単に回動させることで、タワー壁を通る開口90をもたらすことができる。代替的には、ドア26は、タワー18から完全に除去してもよい。またさらに、タワー壁を通る開口90を最大化するように、ドア26とドア26を支持するフレームとをタワーから除去してもよい。また、人員は、第1の支持フレーム48aをプラットフォーム24上の所望又は既定の位置に配置することができる。これに関して、船舶に搭載されたクレーンを用いて、第1の支持フレーム48aをその所望又は既定の位置へと移動させることができる。代替的には、プラットフォーム24上の比較的小さい移動クレーンを用いて、第1の支持フレーム48aを配置してもよい。第1の支持フレーム48aをプラットフォーム24上に配置する前又は配置した後に、特定の用途に適うように、脚部86、88の高さを適切に調節することができる。また、第2の支持フレーム48bがタワー18の内壁92に(例えば、タワー設備の一部として)まだ取り付けられていない場合、第2の支持フレーム48bをそのように配置することができる。
この時点で、タワー壁の開口90はアクセス可能であり、第1の支持フレーム48aがプラットフォーム24上に配置され、第2の支持フレーム48bがタワー18の内壁92に結合されているので、トラックセグメント44a、44b、44c、44dを船舶から荷降ろしすることができる。これに関して、船舶に搭載されたクレーンは、トラックセグメント44a、44b、44c、44dを順次持ち上げて、トラック44の第2の端部80が開口90を通ってタワー18の内部に延びるように、これらのセグメントを風力タービン16に対して配置することができる。トラック44は、第1の端部78がタワー18の外側に位置するような長さを有する。これに関して、プラットフォーム24は、プラットフォーム24の一部がトラック44の第1の端部78の下に延びるようなサイズとすることができる。例えば、典型的な洋上プラットフォームは、タワー18の周り及びドア26に隣接して配置される略環状の構造体である。1つの実施形態において、プラットフォーム24は、環状部と、ドア26に隣接する領域において環状部から外方に延びる延長部とを有することができる。この延長部により、ドア26の領域における空間が増大し、以下に記載するように、風力タービンコンポーネント42を完全にタワー18の外側に配置して、風力タービン16から撤去することを可能にすることができる。
1つの実施形態において、トラックセグメント44a、44b、44c、44dをともに結合する前に、第2の端部トラックセグメント44dは、タワー18の内壁92上の第2の支持フレーム48bに結合されるように配置することができる。上述したように、各トラックセグメント44a、44b、44c、44dは、次に、カラー63とともに関連する雄カプラー59及び雌カプラー61を用いて結合し、トラック44を形成することができる。必要であれば、トラック44をプラットフォーム26上に支持するために、第1の支持フレーム48aの高さを変えてもよい。1つの実施形態において、ドア支持ブラケット114は、タワー壁の開口90の底縁部上に配置することができ、支持レール51は、ドア支持ブラケット114に係合して、トラック44を更に支持するように構成することができる。しかしながら、代替的な一実施形態において、支持レール51は、開口90の縁部から離間されるように構成してもよい。また更なる一実施形態において、支持レール51は、開口90の縁部に直接係合するように構成してもよい。
搬送システム40を更に組み立てるために、キャリッジ46をレール50、52に対して配置することができる。例えば、キャリッジ46は、上述した軸受パッド又はローラーがレール50、52に係合するようにして、レール50、52の第1の端部78上に通すことができる。こうして、キャリッジ46は、レール50、52に結合され、長手軸54に略平行な方向においてレール50、52に沿って移動することができる。次に、動力駆動装置118を搬送システム40に結合することができる。上述したように、特定の実施形態に応じて、これはウィンチプラットフォーム128を上側位置又は下側位置のいずれかにおいて第1の端部78に隣接して結合することを含むことができる。さらに、フィードケーブル124a、126aの端部を、トラック44に沿ったキャリッジ46の移動を容易にするように、適切なシーブに掛け回すとともにキャリッジ46に結合することができる。
上記の代替として、搬送システム40の大部分は、プラットフォーム24上へと持ち上げる前に、例えば船舶上で、予め組み立てられてもよい。これに関して、トラックセグメント44a、44b、44c、44dは、風力タービン10に対して配置される前に、ともに結合することができる。さらに、キャリッジ46及びウィンチプラットフォーム128をレール50、52に結合して組立体を形成し、次に、クレーンを用いて、この組立体をプラットフォーム24上へと持ち上げるようにしてもよい。搬送システム40をタワー18に対して配置するために、船舶クレーンは、レール50、52の第2の端部80がタワー18の内側に配置されるように上記組立体を配置することができる。次に、上述したように、トラック44をタワー18の内壁92に結合することができる。当業者であれば、搬送システム40の組立て及び風力タービン16に対する搬送システム40の配置について、更なる又は代替的な組合せを認識することができる。
図4に示すように、撤去手順として、キャリッジ46は、まず、タワー18の外側に、例えば、第1の端部78に隣接する等して配置することができる。図示のように、ウィンチシステム120、122のフィードケーブル124a、126aを、ウィンチシステムの作動によってキャリッジ46がタワー18の外側からタワー18の内側に移動するように、キャリッジ46に結合することができる。上述したように、これは、ウィンチプラットフォーム128を上側位置において結合するとともに、フィードケーブル124a、126aをトラック44の第1の端部78に隣接する上側シーブ146、148及びトラックの第2の端部80に隣接する上側シーブ142、144の周りに掛け回すことと、フィードケーブルをケーブルソケット136、138にそれぞれ結合することとを含むことができる。
図5Aに示すように、次に、フィードケーブル124a、126aが矢印T1及びT2で示す方向にそれぞれ張力を受け、それにより、キャリッジ46が矢印D1で示す方向においてトラック44に沿って移動するように、ウィンチシステム120、122を作動させることができる。このようにして、キャリッジ46は、タワー18の外側からトラック44の第2の端部80に向かって、タワー壁の開口90を通ってタワー18の内側へ移動させることができる。図5Bに示すように、ウィンチシステム120、122は、キャリッジ46が第2の端部80に隣接して配置されたときに又はタワー18の内側の別の望ましい位置に配置されたときに停止させることができる。図6に示すように、バンパー又は終端停止部184、186をレール50、52の第2の端部80に又はその付近に設けて、キャリッジ46のための確実な停止部を提供することができる。1つの実施形態において、終端停止部184、186は、キャリッジ46を上記の風力タービンコンポーネント42と略位置合わせするように配置することができる。
キャリッジ46が第2の端部80に隣接して配置されると、ウィンチプラットフォーム128は、上側位置において第1の端部プレート78aから取り外し、図6に示すように、下側位置において第1の端部プレート78aに結合することができる。図示のように、フィードケーブル124a、126aは、キャリッジ46に結合したままとすることができ、追加のフィードケーブル124b、126bをウィンチシステム120、122に導入することができる。このようにして、フィードケーブル124a、126aの少なくとも一部は、キャリッジ46を適所に係止するように、ロッククランプ(図示せず)によって張力を維持することができる。代替的には、フィードケーブル124a、126aをキャリッジ46から取り外して、追加のフィードケーブル124b、126bの代わりに使用し、フィードケーブルの必要数を低減することができる。
いずれの場合も、フィードケーブル124b、126bは、ウィンチシステム120、122の作動によって下側シーブブロックが垂直方向に移動するように、テークル166、168に結合することができる。上述したように、これは、フィードケーブル124b、126bをトラック44の第1の端部78に隣接する下側シーブ150、152、トラックの第2の端部80に隣接する下側シーブ156、158、ホイストシーブ162、164及びシーブ174の周りに掛け回すことと、フィードケーブルをケーブルソケット166d、168dにそれぞれ結合することとを含むことができる。このようにして、次に、フィードケーブル124b、126bの繰出し又は巻取りのいずれかをそれぞれ行うように、ウィンチシステム120、122を作動させることができる。
フィードケーブル124b、126bを繰り出すことにより、下側シーブブロック166b、168bが、図6Cに示す位置から、図7に示す位置のような風力タービンコンポーネント42に近接する位置まで、制御された方式で下降される。上述したように、スリング182は、例えば、コンポーネントの頂面に配置されるシャックル(図示せず)等によって、風力タービンコンポーネント42に結合することができる。また、下側シーブブロック166b、168bが風力タービンコンポーネント42に近接すると、スリング182は、図7に示すように、リフトアイ180によってシーブブロックのリフトブラケット176、178に結合することができる。このようにして、風力タービンコンポーネント42は、ウィンチシステム120、122の動作によって、コンポーネント42を制御された方式で上昇及び/又は下降させることができるように、ホイスト組立体160に結合することができる。しかしながら、風力タービンコンポーネント42は、任意の好適な方式でホイスト組立体160に結合することができることが理解されよう。
1つの実施形態において、風力タービンコンポーネント42は、タワー18内で概ねドア開口90の上方に配置されるプラットフォーム(図示せず)上に配置することができる。ウィンチシステム120、122を作動させて、風力タービンコンポーネント42をプラットフォームから持ち上げることができる。コンポーネント42がプラットフォームから持ち上げられると、プラットフォームの少なくとも一部を移動させて、コンポーネント42のプラットフォームの通過及びタワー壁の開口90を含むプラットフォーム下の領域へのアクセスを可能にする開口(図示せず)をもたらすことができる。例えば、プラットフォームの開口は、パネル、ドア、ハッチ等の閉鎖具の摺動、ヒンジ運動又は除去によって形成することができる。開口(及びひいては閉鎖具)のサイズは、風力タービンコンポーネント42が開口を通ることができるようなサイズでなければならない。当業者であれば、風力タービンコンポーネント42の通過を可能にするためのプラットフォームの他の移動方法又は構成方法を認識することができる。
閉鎖具が開位置にある状態で、ウィンチシステム120、122を作動させて、図7Aに示すように、風力タービンコンポーネント42を、プラットフォームの開口を通して、開口と位置合わせされるように配置されたキャリッジ46上に下降させることができる。1つの実施形態において、風力タービンコンポーネント42は、コンポーネント42のキャリッジ46からの落下又はキャリッジ46に対する別様な移動を防止するように、キャリッジ46に結合することができる。例えば、風力タービンコンポーネント42は、コンポーネント42のサイズ及び特定の用途に応じて、ボルト留め及び/又は種々のサイドクランプ198及びガイドシュー200によってキャリッジ46に機械的に係止することができる。
風力タービンコンポーネント42がキャリッジ48上に配置されると、ホイスト組立体160は、コンポーネント42から係脱させることができる。例えば、スリング182をコンポーネント42から取り外すことができ、ウィンチシステム120、122を作動させて、コンポーネント42上にクリアランスをもたらすように下側シーブブロック166b、168bを上昇させることができる。交換作業中、交換用のコンポーネント(図示せず)に結合しやすい位置にホイスト組立体160を維持することが有利であり得る。したがって、図8に示すように、フィードケーブル124b、126bに沿ってロッククランプ188を配置して、フィードケーブル124b、126bの少なくとも一部の張力を維持するようにフィードケーブル124b、126b上に固定し、それにより、ホイスト組立体160を適所に係止することができる。次に、フィードケーブル124b、126bをウィンチシステム120、122から取り除き、ホイスト組立体160を妨害することなくウィンチプラットフォームを下側位置から除去することができる。
次に、図9に示すように、フィードケーブル124a、126aは、ケーブルソケット130、132と、上側位置において第1の端部プレート78aに結合されるウィンチプラットフォームとに結合することができる。フィードケーブルが矢印T1及びT2で示す方向にそれぞれ張力を受け、それにより、キャリッジ46がトラック44に沿って矢印D2で示す方向に移動するように、ウィンチシステム120、122を作動させることができる。このようにして、風力タービンコンポーネント42を搬送するキャリッジ46は、トラック44に沿ってタワー18の内側からトラック44の第1の端部78に向かって、タワー壁の開口90を通してタワー18の外側に移動する。上述したように、トラック44及びプラットフォーム24は、風力タービンコンポーネント42を完全にタワー18の外側に配置することができるように構成されている。図10に示すように、バンパー又は終端停止部190、192をレール50、52の第1の端部78に又はその付近に設けて、キャリッジ46のための確実な停止部を提供することができる。風力タービンコンポーネント42が完全にタワー18の外側に配置されると、コンポーネント42は、キャリッジ46から取り外すことができる。船舶上のクレーンを用いて、コンポーネント42を、例えば矢印Cで示す方向等において、キャリッジ46から持ち上げて風力タービン16から離すことができる。
交換用の変圧器又は他の交換用のコンポーネント(図示せず)等の別の風力タービンコンポーネントは、船舶によって輸送し、船舶クレーンに結合してプラットフォーム24まで持ち上げることができる。より具体的には、船舶クレーンを用いて、交換用のコンポーネントを、タワー18の外側に配置されたキャリッジ46上に配置することができる。交換用のコンポーネントがキャリッジ46上に配置される前又は配置された後のいずれかにおいて、上述したように、ウィンチシステム120、122のフィードケーブル124a、126aを、ウィンチシステムの作動によってキャリッジ46がタワーの外側からタワーの内側に移動するように、キャリッジ46のケーブルソケット136、138に結合することができる。ウィンチシステム120、122は、交換用のコンポーネントを搬送するキャリッジ46が、トラック44に沿ってタワー18の外側からトラック44の第2の端部80に向かって、タワー壁の開口90を通してタワー18の内側に移動するように作動させることができる。キャリッジ46は、上述したプラットフォームの開口と略位置合わせされるように配置することができる。
ここから、ホイスト組立体160を、例えば交換前のコンポーネント42に関して上述したのと同様の方式等で、交換用のコンポーネントに結合することができる。ウィンチプラットフォーム128を下側位置に移動させることができ、ウィンチシステム120、122を作動させて、交換用のコンポーネントがプラットフォームの上方に位置するように、交換用のコンポーネントをキャリッジ46からプラットフォームの開口を通して垂直に持ち上げることができる。次に、閉鎖具を開口上の閉鎖位置に戻し、ウィンチシステム120、122を作動させて、交換用のコンポーネントをプラットフォーム上に下降させることができる。次に、ホイスト組立体160を交換用のコンポーネントから係脱させることができる。物理的な配置が終わると、次に、様々な人員が、交換用のコンポーネントを風力タービン16との動作に組み込むために必要な工程を行うことができる。このプロセスは本発明の一部をなさないので、本明細書では更に詳細には記載しない。
交換前の風力タービンコンポーネント42が撤去され、交換用のコンポーネントが風力タービン16内に配置されると、搬送システム40を分解することができる。これに関して、フィードケーブル126a、126bをキャリッジ46から係脱させることができ、ウィンチプラットフォーム128を第1の端部プレート78aから取り外すことができる。次に、キャリッジ46を第1の端部78等においてトラック44から取り外すことができる。次に、トラックセグメント44a、44b、44c、44dを互いに取り外すとともに、第2の支持フレーム48b及びドアフレーム支持ブラケット118等の任意の他の構成部品から取り外し、船舶クレーンを用いて風力タービン16から撤去することができる。第2の支持フレーム48bがタワー18の内壁92から取外し可能である場合、第2の支持フレーム48bは、プラットフォーム24からも撤去することができる。第2の支持フレーム48bが取り外されるように意図されていない場合、第2の支持フレーム48bは、後日使用されるようにタワー18の内壁92の適所に留置される。代替的には、上記と同様に、レール50、52、キャリッジ46及び動力駆動装置118は、例えばクレーンを用いて、1つの組立体として撤去することができる。
本発明を種々の好ましい実施形態の記載によって例示し、これらの実施形態をいくらか詳細に記載したが、添付の特許請求の範囲の範囲をこうした詳細に制限又はいかなる形でも限定することは、本発明者らの意図ではない。当業者には、更なる利益及び変更形態が容易に明らかとなるであろう。例えば、上記の搬送システムは、洋上風力タービン設備との使用について記載したが、これらの搬送システムは、陸上風力タービン設備に対しても同様に使用することができる。これに関して、基礎又は風力タービンタワーを囲む地面が、上述したプラットフォームと同じ機能を果たすことができる。したがって、本発明の種々の特徴は、ユーザーのニーズ及び選好に応じて、単独で又は任意の組合せで使用することができる。

Claims (21)

  1. 風力タービンコンポーネントを、タワーを備える風力タービンに対して移動させる方法であって、前記タワーは、前記タワーの開口を閉鎖するドアを有し、該方法は、
    第1の端部と第2の端部を有するトラックと、前記第1の端部と前記第2の端部に結合された動力駆動装置とを備える送システム及び前記動力駆動装置に結合された1つ以上のフィードケーブルを提供することと、
    前記トラックの前記第1の端部は、前記タワーの外側に配置され、前記トラックの前記第2の端部は、前記タワーの内側に配置され、前記トラックは、前記タワーの前記開口を通って延在し、前記搬送システムは、前記タワーの内側と前記タワーの外側との間で、前記開口を通る前記風力タービンコンポーネントの移動を容易にするように、搬送システムを前記風力タービンに対して取外し可能に配置することと、
    前記1つ以上のフィードケーブルを前記風力タービンコンポーネントに作動的に結合することと、
    前記搬送システムの前記動力駆動装置を用いて、前記トラックから離れる又は前記トラックに向かうように、前記風力タービンコンポーネントを前記タワー内で垂直に移動させることと、を含む方法。
  2. 前記タワーの前記開口の上方かつ前記風力タービンコンポーネントの上方で、複数のシーブを備えるホイスト組立体を前記タワーの支持構造体に取外し可能に結合することと、
    前記ホイスト組立体と前記動力駆動装置とを、前記1つ以上のフィードケーブルを介して作動的に結合することと、
    前記ホイスト組立体を前記風力タービンコンポーネントに作動的に結合することと、
    前記風力タービンコンポーネントを前記タワー内で垂直に移動させるように前記動力駆動装置を作動させることと、を更に含む請求項1に記載の方法。
  3. 前記ホイスト組立体と前記動力駆動装置とを作動的に結合することは、前記フィードケーブルのうちの前記1つ以上を、前記トラックの前記第2の端部における1つ以上のシーブに通して延ばすことを更に含む、請求項2に記載の方法。
  4. 前記搬送システムの前記動力駆動装置を用いて、前記風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って前記タワーの前記開口を通して移動させることを更に含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記動力駆動装置は、第1の位置又は第2の位置において前記搬送システムに選択的に結合可能であり、前記方法は、
    前記風力タービンコンポーネントを前記タワー内で垂直に移動させる場合に、前記動力駆動装置を前記第1の位置において前記搬送システムに結合することと、
    前記風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って移動させる場合に、前記動力駆動装置を前記第2の位置において前記搬送システムに結合することと、を更に含む、請求項4に記載の方法。
  6. 前記トラックは組立式であり、前記方法は、複数のトラックセグメントを、端部を合わせて結合することによって、前記トラックを組み立てることを更に含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記方法は、前記風力タービンコンポーネントを前記風力タービンから撤去するために使用され、前記方法は、
    前記タワーの前記開口の上方かつ前記風力タービンコンポーネントの上方で、複数のシーブを備えるホイスト組立体を前記タワーの支持構造体に取外し可能に結合することと、
    前記ホイスト組立体と前記動力駆動装置とを、前記1つ以上のフィードケーブルを介して作動的に結合することと、
    前記風力タービンコンポーネントを、前記タワー内で前記ドアの上方に配置されるプラットフォームから垂直に上昇させるために、前記動力駆動装置を作動させることと、
    前記風力タービンコンポーネントを前記トラック上に垂直に下降させるために、前記動力駆動装置を作動させることと、
    前記風力タービンコンポーネントが完全に前記タワーの外側に配置されるように、前記風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って前記タワーの内側から前記タワーの外側に移動させることと、
    前記風力タービンコンポーネントを前記トラックから取り外すことと、を更に含む、請求項1に記載の方法。
  8. 別の風力タービンコンポーネントを前記ワー内に設置することを更に含み、該設置することは、
    前記別の風力タービンコンポーネントを前記トラック上に配置することと、
    前記別の風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って前記タワーの外側から前記タワーの内側に移動させることと、
    前記別の風力タービンコンポーネントを前記トラックから前記プラットフォームの上方に垂直に上昇させるために前記動力駆動装置を作動させることと、
    前記別の風力タービンコンポーネントを前記プラットフォーム上に垂直に下降させるために前記動力駆動装置を作動させることと、
    を含む、請求項7に記載の方法。
  9. 前記風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って移動させることは、
    前記動力駆動装置を前記1つ以上のフィードケーブルを介して前記風力タービンコンポーネントに作動的に結合することと、
    前記風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って移動させるために前記動力駆動装置を作動させることと、
    を更に含む、請求項7又は8に記載の方法。
  10. 前記別の風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って移動させることは、
    前記動力駆動装置を前記1つ以上のフィードケーブルを介して前記別の風力タービンコンポーネントに作動的に結合することと、
    前記別の風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って移動させるために前記動力駆動装置を作動させることと、
    を更に含む、請求項に記載の方法。
  11. 前記動力駆動装置は、第1の位置又は第2の位置において前記搬送システムに選択的に結合可能であり、前記方法は、
    風力タービンコンポーネントを前記タワー内で垂直に移動させる場合に、前記動力駆動装置を前記第1の位置において前記搬送システムに結合することと、
    風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って移動させる場合に、前記動力駆動装置を前記第2の位置において前記搬送システムに結合することと、を更に含む、請求項7〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 風力タービンコンポーネントを、タワーを備える風力タービン内に又は前記風力タービンから移動させる搬送システムであって、前記タワーは、前記タワーの開口を閉鎖するドアを有し、前記搬送システムは、
    前記タワーの前記開口を通って延在するように、前記タワーの外側に配置されるように構成された第1の端部と、前記タワーの内壁に結合されるように構成された第2の端部とを有するトラックと、
    前記風力タービンコンポーネントを、前記開口を通して前記風力タービン内に又は前記風力タービンから移動させるために、前記トラックに可動に結合されるように構成され且つ前記風力タービンコンポーネントを上に受けるように更に構成されたキャリッジと、
    前記トラックの前記第1の端部に結合されるように構成された動力駆動装置と、
    前記動力駆動装置に結合された1つ以上のフィードケーブルと、
    前記タワーの前記開口の上方かつ前記風力タービンコンポーネントの上方で、前記タワーの支持構造体に結合されるように構成され、且つ複数のシーブを備えるホイスト組立体と、を備え、
    前記搬送システムが前記風力タービンに対して組み立て及び設置される際に、前記動力駆動装置は、前記風力タービンコンポーネントに前記ホイスト組立体と前記1つ以上のフィードケーブルとを介して作動的に結合されるように構成され、且つ前記トラックから離れる又は前記トラックに向かうように、前記風力タービンコンポーネントを前記タワー内で垂直に移動させるように動作可能である、搬送システム。
  13. 前記1つ以上のフィードケーブルを前記動力駆動装置から前記ホイスト組立体に案内するために、前記第2の端部に隣接して前記トラックに結合される1つ以上のシーブを更に備える、請求項12に記載の搬送システム。
  14. 前記1つ以上のフィードケーブルを、前記動力駆動装置から前記トラックの前記第2の端部における前記1つ以上のシーブに向かって案内するために、前記第1の端部に隣接して前記トラックに結合される1つ以上のシーブを更に備える、請求項13に記載の搬送システム。
  15. 前記動力駆動装置は、前記1つ以上のフィードケーブルを介して前記キャリッジに作動的に結合されるように構成され、且つ前記風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って移動させるように動作可能である、請求項12〜14のいずれか1項に記載の搬送システム。
  16. 前記1つ以上のフィードケーブルを、前記動力駆動装置から前記キャリッジに案内するために、前記第2の端部に隣接して前記トラックに結合される1つ以上のシーブを更に備える、請求項15に記載の搬送システム。
  17. 前記1つ以上のフィードケーブルを、前記動力駆動装置から前記トラックの前記第2の端部における前記1つ以上のシーブに向かって案内するために、前記第1の端部に隣接して前記トラックに結合される1つ以上のシーブを更に備える、請求項16に記載の搬送システム。
  18. 前記動力駆動装置は、第1の位置及び第2の位置において前記トラックに選択的に結合可能であり、前記動力駆動装置は、前記風力タービンコンポーネントを前記タワー内で垂直に移動させる場合に前記第1の位置において前記トラックに結合されるように構成され、且つ前記風力タービンコンポーネントを前記トラックに沿って移動させる場合に前記第2の位置において前記トラックに結合されるように構成されている、請求項15〜17のいずれか1項に記載の搬送システム。
  19. 前記トラックは、端部を合わせて結合されて前記トラックを形成するように構成された複数のトラックセグメントを含む、請求項12〜18のいずれか1項に記載の搬送システム。
  20. 前記動力駆動装置は、少なくとも1つのウィンチシステムを含む、請求項12〜19のいずれか1項に記載の搬送システム。
  21. 前記トラックに沿って且つ前記ドアの前記開口を通って前記風力タービンを手動で移動することを含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
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