TWI602991B - Wind power equipment and wind power equipment maintenance methods - Google Patents
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Description
本發明,係與風力發電設備及風力發電設備之維護方法相關。
太陽光發電及風力發電等之可再生能源的導入擴大,從確保穩定的能源資源及防止地球暖化之觀點而言,被寄予很大的期待。持續針對風力發電系統之設計進行檢討,藉由提升發電效率、風力發電設備之大型化、建設工法之合理化、工期縮短、維護修理、以及檢查之簡易化來降低發電成本,進而使發電事業容易成立。
本技術領域的先前技術,例如,專利文獻1所記載之風力發電裝置,係將利用於重量零件之處理的臨時絞盤及捲線軸設置在機艙構架的技術。此外,技術文獻2則記載著一種風車用設備之更換方法,可以藉由將臨時絞盤設置在機艙並將捲線軸設置在地上,來設法降低機艙內之大型設備更換作業之成本。此外,專利文獻3則記載著,將臨時絞盤及捲線軸設置在地上之技術。
〔專利文獻1〕日本特表2009-528470號公報
〔專利文獻2〕日本特開2009-2175號公報
〔專利文獻3〕日本特開2009-2206號公報
導入風力發電的較大風險之一,是風力發電設備之大型零件的更換風險。使用在風力發電之風車,雖然有以維護作業為目的之小型工作吊車,但是較小的容量,不具有用以更換加速機及發電機之風車主要零件的能力,一般而言,係在風車的外部設置臨時吊車來執行風車之維護。此外,海上風力發電設備的情況,不但需要臨時吊車,還需要以配置臨時吊車為目的之SEP船(Self-Elevation-Platform船)等,零件更換時,發生零件費用以外之工程費用,成為事業上的重大風險。
第6圖,係設置在海洋上之一般風力發電設備及其維護補修用吊車。在設置在海底之基礎5上,配設平台6及做為支柱之塔台4。在塔台4上,配設著內建有發電機及加速機的機艙3。此外,在機艙3之其中一端,配設輪轂2及輪葉1。在機艙3,設置用以補強機艙之機艙構架12及簡易維護補修作業用的工作吊車13。SEP船9,介由SEP船之足10,以鄰接於海洋上之風力發電設備的方式,固定在海底,在SEP船9上,設置著吊車7。吊
車7,利用吊車之吊臂11,在機艙3旁邊將加速機及發電機之風車更換零件8吊起來執行維護補修作業。
未使用臨時吊車之發明,例如,有專利文獻1所記載之利用臨時絞盤的方法,然而,因為將臨時絞盤及臨時線軸設置在機艙,機艙之重量增加,支撐機艙之塔台,亦即,風力發電設備本身的倒塌風險提高。此外,因為絞盤為臨時性,機艙並不存在以設置絞盤為目的的空間,而必須開放機艙罩的一部分。就算將絞盤的一部分設置在風車外,雖然可以迴避設置空間的問題,在維護補修時,仍必須開放機艙罩的一部分。開放機艙罩之一部分的話,外氣將進入機艙內,進因增加引發內部機器之生鏽、腐蝕、絕緣破壞等的風險,應該避免。近年來,因為將風車設置在海洋上,因而增加了這種技術課題的重要性。
本發明之目的,係在提供一種不必增加機艙之無謂的重量,卻具有優良耐久性及維護補修性的風力發電設備。
此外,本發明之其他目的,係在提供一種不必增加機艙之無謂的重量,就可以低成本得到高可靠度之風力發電設備的維護方法。
為了解決上述課題,本發明係具有:設置在地上或海洋上,做為發電機之支柱的塔台;設置在前述塔台上,內建著前述發電機的機艙;以及設置在前述機艙之其中一端,由承受風力並轉換成旋轉動能之輪轂及輪葉所構成的轉子;的風力發電設備,其特徵為,在前述機艙
內,設置著用以在前述地上或海洋上、與前述機艙之間搬運前述發電機之更換零件的絞盤。
此外,本發明係具有:設置在地上或海洋上,做為發電機之支柱的塔台;設置在前述塔台上,內建著前述發電機的機艙;設置在前述機艙之其中一端,由承受風力並轉換成旋轉動能之輪轂及輪葉所構成的轉子;以及設置在前述塔台與前述機艙之連結部,對應風向來改變前述機艙之方向的擺動迴旋驅動手段;的風力發電設備,其特徵為,在前述機艙內,設置著用以在前述地上或海洋上、與前述機艙之間搬運前述發電機之更換零件的絞盤。
此外,本發明係具有:設置在地上或海洋上,做為發電機之支柱的塔台;設置在前述塔台上,內建著前述發電機的機艙;以及設置在前述機艙之其中一端,由承受風力並轉換成旋轉動能之輪轂及輪葉所構成的轉子之風力發電設備的維護方法,將各自個別地配設在前述機艙內之複數吊車之樑在前述轉子的旋轉軸方向上移動之後,以一定的間隔進行配置,將絞盤固定在前述複數吊車之樑,利用前述絞盤,在前述地上或海洋上、與前述機艙之間,搬運前述發電機之更換零件之風力發電設備的維護方法。
依據本發明,不必增加機艙之無謂的重量,就可實現優異的耐久性及維護補修性之風力發電設備。
此外,依據本發明,不必增加機艙之無謂的重量,就可以低成本進行高可靠度之風力發電設備的維護
補修。
上述以外之課題、構成及效果,由以下之實施方式的說明即可了解。
1‧‧‧輪葉
2‧‧‧輪轂
3‧‧‧機艙
4‧‧‧塔台
5‧‧‧基礎
6‧‧‧平台
7‧‧‧吊車
8‧‧‧更換零件
9‧‧‧SEP船
10‧‧‧SEP船之足
11‧‧‧吊車之吊臂
12‧‧‧機艙構架
13‧‧‧工作吊車
14‧‧‧絞盤
15‧‧‧機艙罩
16‧‧‧捲線軸
17‧‧‧絞盤之捲取部
18‧‧‧纜線
19‧‧‧滑輪
20‧‧‧機艙罩之下部艙口
21‧‧‧吊車樑
22‧‧‧擺動致動器
14a‧‧‧絞盤之馬達部
14b‧‧‧絞盤之軸承及軸承箱部
14c‧‧‧絞盤之轉軸部
14d‧‧‧絞盤之軸承及軸承箱部
14e‧‧‧纜線
14f‧‧‧絞盤之加速機部
14g‧‧‧絞盤之台座部
14h‧‧‧絞盤之制動部
22a‧‧‧擺動致動器之制動部
22b‧‧‧擺動致動器之馬達部
22c‧‧‧擺動致動器之減速機部
22d‧‧‧擺動致動器之小齒輪部
第1圖係本發明之一實施方式之風力發電設備的概略構成圖。
第2圖係本發明之一實施方式之絞盤圖。
第3A圖係本發明之一實施方式之機艙內的構成圖。
第3B圖係本發明之一實施方式之機艙內的構成圖。
第4A圖係本發明之一實施方式之機艙內的構成圖。
第4B圖係本發明之一實施方式之機艙內的構成圖。
第5圖係本發明之一實施方式之擺動致動器圖。
第6圖係風力發電設備之傳統之維護方法圖。
以下,利用圖式,說明本發明之實施例。
第1圖,係本實施例之風力發電設備的概略構成。此外,本實施例,因為設置在地上之風力發電設備及設置在海洋上之風力發電設備為相同構成,故未區別成地上及海洋上來進行說明。本實施例之風力發電設備,係
在介由基礎設置在地上或海洋上之塔台上,配設內建有發電機及加速機之機艙。在機艙之其中一端,配設著由承受地上或海洋上之風力並轉換成旋轉動能之輪轂及輪葉所構成的轉子。在機艙,設置有用以補強機艙之機艙構架12及簡易維護補修作業用工作吊車13。機艙內,具備絞盤14及纜線18,於風力發電設備之維護補修時,用以將加速機及發電機之風力發電設備之主要零件的更換零件8,從地上或海洋上吊昇至機艙。絞盤14,設置在機艙內部,纜線18,則從絞盤14通過配設在機艙壁之貫通口朝地上或海洋上沿伸。機艙,在纜線18通過之貫通口以外,為極力避免外氣或風雨侵入機艙內部之實質密閉狀態的構造。
本實施例之風力發電設備,因為將用以搬運維護補修所必要之更換零件8的絞盤14配設在機艙內,而無需鄰接於風力發電設備來設置臨時吊車,可以抑制維護補修作業所花費的費用。此外,機艙,因為係供纜線18通過之貫通口以外為實質密閉狀態的構造,可以防止外氣及風雨侵入機艙內,進而可以抑制發電機及加速機等之內部機器的生鏽、腐蝕、及絕緣破壞等。
第2圖,係本實施例之絞盤14例。絞盤14,係由:絞盤之馬達部14a、絞盤之軸承及軸承箱部14b、絞盤之轉軸部14c、絞盤之軸承及軸承箱部14d、纜線14e、絞盤之加速機部14f、絞盤之台座部14g、以及絞盤之制動部14h等所構成。此處,也可以將構成絞盤14之
該等零件的一部分與機艙內之零件共用化的方式來設置。換言之,也可以將絞盤14之一部分與機艙內之零件共用化,來將絞盤14常設在機艙內。例如,可以藉由將絞盤之台座部14g、絞盤之馬達部14a、絞盤之加速機部14f、絞盤之軸承及軸承箱部14b、絞盤之軸承及軸承箱部14d、以及絞盤之轉軸部14c之其中任一或全部與機艙內之其他零件共用化,在不必增加機艙之無謂的重量下,將絞盤14配設在機艙內。此外,藉由將絞盤14的一部分與機艙內零件之共用化,來將絞盤14設置在機艙內,就無需開放機艙罩。
第3A圖及第3B圖,係本實施例之風力發電設備之機艙內的構成例。第3A圖,係維護補修時以外之機艙內的狀態,亦即,為風力發電設備之運轉時及待機時之機艙內的狀態。在機艙內,配設著1台或複數之工作吊車13。此處,係設置著2台工作吊車13之例。工作吊車13,係固定在吊車之樑,亦即,係固定在吊車樑21。第3B圖,係維護補修時之機艙內的狀態。第3A圖之吊車之樑,亦即,吊車樑21,如第3B圖所示,係以維護補修時在輪葉1及輪轂2之旋轉軸方向,亦即,在轉子之旋轉軸方向移動的方式,以一定間隔進行配置。吊車樑21,具有在搭載工作吊車13之狀態使機艙構架12在機艙之前後方向,亦即,在輪葉1及輪轂2之旋轉軸方向移動的機
能。其係為了擴大機艙內之以維護為目的之工作吊車13的可動範圍。在以一定間隔配置之吊車樑21,固定著預先內建在機艙內之絞盤14,介由纜線執行更換零件8之搬運。換言之,吊車樑21,具有絞盤14之台座的機能。此時,絞盤14之纜線,係通過配設在機艙罩15之纜線貫通口,亦即,係通過機艙罩之下部艙口20,固定在地上或海洋上之更換零件8,而在地上或海洋上、與機艙之間,搬運更換零件8。
此處,將絞盤14固定在吊車樑21之理由,(1)因為以絞盤14吊起之更換零件8為重量物,為了防止機艙構架12容易因為自重或搬運物之擺動而變形,使機艙構架12無法保持水平,進而使吊車樑21之位置產生移動的情形,(2)因為吊起之更換零件8的重量增加,機艙構架12之荷重更大,為了增加穩定性,而以吊車樑21做為機艙構架12之構造材的一部分。藉此,吊車樑21,平時雖然是以工作吊車13之支撐及移動用為目的者,然而,在絞盤使用時,則轉換成具有絞盤之台座及機艙構架構造材的機能而為共用之物。
固定在吊車樑21之絞盤14,也可以預先分割之狀態,保存在機艙內、塔台4內、或基礎5內等,在維護補修時,再進行連結並當作絞盤來利用。或者,也可以將預先內建在機艙之加速機當作絞盤之驅動手段來使用。
本實施例,因為將絞盤14之基座亦即支撐部與工作吊車13之樑亦即吊車樑21共用化,不必增加機艙
之無謂的重量,即可將絞盤14設置在機艙內。
如上面所述,無需設置鄰接於風力發電設備之臨時吊車,故可抑制維護補修作業所花費的費用。此外,機艙,因為纜線通過之貫通口,亦即,機艙罩之下部艙口20以外的部分,實質上,為密閉構造,故可防止外氣及風雨侵入機艙內,進而可以抑制發電機及加速機等之內部機器的生鏽、腐蝕、及絕緣破壞等。
第4A圖及第4B圖,係本實施例之風力發電設備之機艙內的構成例。第4A圖,係維護補修時以外之機艙內的狀態,亦即,係風力發電設備之運轉時及待機時的機艙內狀態。在塔台4與機艙之連結部,亦即,在塔台4之頂部旁邊,配設著複數擺動迴旋驅動手段之擺動致動器22。該擺動致動器22,在風力發電設備之運轉時,係被當作以有效率地使輪葉1承受到風力來使機艙相對於塔台4進行旋迴驅動之裝置來利用,通常,針對1台風力發電設備,搭載著4台以上。第4B圖,係維護補修時之機艙內狀態。在風力發電設備之維護補修時,使擺動致動器22發揮絞盤14之機能。第5圖,係擺動致動器22的概要。擺動致動器22,係由擺動致動器之制動部22a、擺動致動器之馬達部22b、擺動致動器之減速機部22c、以及擺動致動器之小齒輪部22d等所構成。本實施例,也與實施例2相同,連結在發揮絞盤之機能之擺動致動器22的
纜線,係通過配設在機艙罩15之纜線的貫通口,亦即,通過機艙罩之下部艙口20,固定在地上或海洋上之更換零件8,而在地上或海洋上、與機艙之間,進行更換零件8的搬運。
本實施例,因為將絞盤14與擺動致動器22共用化,不必增加機艙之無謂的重量,即可將絞盤14設置在機艙內。
再加上將本實施例所說明之絞盤14與擺動致動器22共用化,如實施例2之說明所示,也可以將工作吊車13之吊車樑21當作發揮絞盤14機能之擺動致動器22的台座來使用,亦即,當作支撐部來使用。藉此,可以進一步實現機艙內之零件及絞盤14之構成零件的共用化,而更進一步地抑制機艙之重量增加。
如上面所述,無需設置鄰接於風力發電設備之臨時吊車,故可抑制維護補修作業所花費的費用。此外,機艙,因為纜線通過之貫通口,亦即,機艙罩之下部艙口20以外的部分,實質上,為密閉構造,故可防止外氣及風雨侵入機艙內,進而可以抑制發電機及加速機等之內部機器的生鏽、腐蝕、及絕緣破壞等。
另外,本發明,並未受限於上述實施例,而包含了各式各樣的變形例在內。例如,上述實施例,係以容易了解之方式來說明本發明為目的,所實施的詳細說明,並未限定必須具備所說明之全部構成者。此外,可以將其中一實施例之構成的一部分置換成其他實施例之構
成,此外,也可以在其中一實施例之構成追加其他實施例之構成。此外,可以針對各實施例之構成的一部分,實施其他構成之追加、刪除、置換。
8‧‧‧更換零件
12‧‧‧機艙構架
13‧‧‧工作吊車
14‧‧‧絞盤
18‧‧‧纜線
Claims (9)
- 一種風力發電設備,係具有:塔台,其係設置在地上或海洋上,做為發電機之支柱;機艙,其係設置在前述塔台上,內建著前述發電機;以及轉子,其係設置在前述機艙之其中一端,由承受風力並轉換成旋轉動能之輪轂及輪葉所構成;該風力發電設備,其特徵為:在前述機艙內,配設著:在前述地上或海洋上、與前述機艙之間進行前述發電機之更換零件之搬運的絞盤;以及吊車之樑,前述絞盤之運轉時,將配設在前述機艙內之前述吊車之樑當作前述絞盤之台座部來使用。
- 一種風力發電設備,係具有:塔台,其係設置在地上或海洋上,做為發電機之支柱;機艙,其係設置在前述塔台上,內建著前述發電機;以及轉子,其係設置在前述機艙之其中一端,由承受風力並轉換成旋轉動能之輪轂及輪葉所構成;該風力發電設備,其特徵為:在前述機艙內,配設著在前述地上或海洋上、與前述機艙之間進行前述發電機之更換零件之搬運的絞盤;吊車 之樑;以及擺動致動器,前述絞盤,係具備馬達部、纜線、及台座部,該等零件係與內建在前述機艙之前述吊車之樑、及前述擺動致動器共用。
- 如申請專利範圍第1項所記載之風力發電設備,其中前述絞盤之運轉時,將配設在前述機艙內之加速機當作前述絞盤之加速機部來使用。
- 如申請專利範圍第1項所記載之風力發電設備,其中前述機艙,除了前述絞盤之纜線貫通前述機艙之部分以外,為實質密閉狀態。
- 一種風力發電設備,係具有:塔台,其係設置在地上或海洋上,做為發電機之支柱;機艙,其係設置在前述塔台上,內建著前述發電機;轉子,其係設置在前述機艙之其中一端,由承受風力並轉換成旋轉動能之輪轂及輪葉所構成;以及擺動迴旋驅動手段,其係設置在前述塔台與前述機艙之連結部,用以對應風向來改變前述機艙之方向;該風力發電設備,其特徵為:在前述機艙內,配設著在前述地上或海洋上、與前述機艙之間進行前述發電機之更換零件之搬運的絞盤,前述絞盤之運轉時,將配設在前述機艙內之吊車之樑 當作前述絞盤之台座部來使用。
- 如申請專利範圍第5項所記載之風力發電設備,其中前述絞盤之運轉時,將前述擺動迴旋驅動手段當作前述絞盤之加速機部來使用。
- 如申請專利範圍第5項所記載之風力發電設備,其中前述機艙,除了前述絞盤之纜線貫通前述機艙之部分以外,為實質密閉狀態。
- 一種風力發電設備之維護方法,係具有:塔台,其係設置在地上或海洋上,做為發電機之支柱;機艙,其係設置在前述塔台上,內建著前述發電機;以及轉子,其係設置在前述機艙之其中一端,由承受風力並轉換成旋轉動能之輪轂及輪葉所構成;之風力發電設備的維護方法,其特徵為含有:將各自個別地配設在前述機艙內之複數吊車之樑,在前述轉子的旋轉軸方向上移動之後,以一定的間隔進行配置的步驟;將絞盤固定在前述複數吊車之樑的步驟;使配設在前述塔台與前述機艙之連結部的擺動迴旋驅動手段,移動至前述複數吊車之樑旁邊,當作前述絞盤來利用的步驟; 使用前述絞盤,在前述地上或海洋上、與前述機艙之間,執行前述發電機之更換零件的搬運的步驟。
- 如申請專利範圍第8項所記載之風力發電設備的維護方法,其中前述絞盤,係預先內建在前述機艙。
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