JP2010270733A - 水平軸風車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハブ1とブレード2とを有するロータと、ロータを緊急停止するためにブレードを一時にフェザーの角度まで変角させる強制フェザー動作を発動する強制フェザー手段とを有して構成される水平軸風車において、限定されたピッチ角範囲(例えば10〜30〔deg〕)でブレードのピッチ角変角運動に抵抗力を与える変角速度抑制機構を備える。変角速度抑制機構としては、ブレーキ5及びカム6による機構、ロータリダンパ9及びギア10による機構を適用できる。
【効果】ブレードの強制フェザー動作の初期における低すぎる変角速度と、中期、後期における高すぎる変角速度を解消し、ブレードの強制フェザー時の変角過程において風車に負荷される荷重を低減することができる。
【選択図】図8
Description
ピッチ可変式の水平軸風車としては、全てのブレードのピッチ角がリンク機構で互いに機械的に連結されていて一斉に操作される連動式のほか、近年では、ブレード毎にピッチ駆動制御システムを有していて、ブレード毎に独立してピッチ角を制御可能な独立ピッチ可変式の水平軸風車も利用されている。
独立ピッチ可変式の水平軸風車にあっては、暴風時にいずれかのブレードのピッチ駆動装置が故障した場合でも、他のブレードをフェザーにすることでロータの過回転を防止し安全性を確保することができる。
また、ピッチ駆動制御システムの異常時や停電時などのピッチ駆動制御システムが動作不能に陥った時、緊急停止が必要なときには、油圧アキュミュレータやバッテリ等のパワーを利用して強制フェザーを行う強制フェザー手段を備えた水平軸風車もある。この強制フェザー手段は、ピッチ角を変角制御する制御装置を介さず、フラットからフェザーに強制するだけの動力を発生、伝達するだけなので、ピッチ角の変角速度は制御できない。
特許文献1にあっては、強制フェザー時の動力としてゼンマイを適用している。
ピッチ駆動制御システムの不能時に、変角速度制御が不能な強制フェザーシステムによりブレードをフェザーにして緊急停止する時に、ピッチ角の変角速度が制御できない。
これにより、ピッチ角の変角速度が低すぎる場合には風力によりロータの回転速度の上昇を招き、ブレードやタワーに大きな荷重が負荷されるおそれがある。
また、ピッチ角の変角速度が高すぎる場合には、ロータの回転速度が十分低下する前にピッチ角が大きくなりすぎ、ブレードやタワーに大きな荷重が負荷されるおそれがある。
限定されたピッチ角範囲で前記ブレードのピッチ角変角運動に抵抗力を与える変角速度抑制機構を備える水平軸風車である。
したがって、変角速度抑制機構が作用するピッチ角範囲及び作用させる抵抗力を適切に設定することにより、ブレードの強制フェザー動作の初期における低すぎる変角速度と、中期、後期における高すぎる変角速度を解消し、ブレードの強制フェザー時の変角過程において風車に負荷される荷重を低減することができる。
まず、本発明の第1実施形態につき説明する。
図1に示すように本実施形態の水平軸風車は、ハブ1とブレード2とを有するロータを備える。ブレード2は、ハブ1にピッチ回転可能にベアリング装置3を介して取り付けられる。ブレード2は、1枚又は2枚以上設けられる。
ベアリングに対してブレード2側には内歯のリングギア4が固定される。図2に示すようにモータ7の本体はハブ1に固定され、モータ7の出力軸7aに装着されたピニオンギア7bが、リングギア4と噛合する。リングギア4とモータ7によりブレード2のピッチ駆動装置が構成される。図3に示すように、モータ7のほか、ピッチ角センサ8が設けられる。ピッチ角センサ8はロータリエンコーダで、その入力軸に装着されたピニオンギアがリングギア4と噛合する。制御装置(図示せず)は、ピッチ角センサ8の検出値に基づき、モータ7をサーボ制御し、ブレード2のピッチ角を制御する。
ブレーキ5とカム6とが限定されたピッチ角範囲において互いに摩擦擦動する。ブレーキ5とカム6とが摩擦擦動するピッチ角範囲は、ロータ回転面に対して10〜30〔deg〕とする。
強制フェザー手段としては、停電をきっかけにバッテリに蓄電された電力をモータ7に給電してブレード2のピッチ角をフェザーの角度まで駆動するものが適用できる。また、ピッチ角の駆動に油圧駆動システムを採用している場合は、停電をきっかけに油圧アキュミュレータを解放してその油圧エネルギーをブレード2のピッチ角を駆動する油圧シリンダ等に伝達し、ブレード2のピッチ角をフェザーの角度まで駆動するものが適用できる。強制フェザー動作を発動させるきっかけは、上記制御装置の異常が検出されたこととしてもよい。
10から30〔deg〕においては、ブレーキ5とカム6との摩擦力によって、ブレード2のピッチ角変角運動に抵抗力が与えられる。その結果、ピッチ角の変角速度A2は、ブレーキ5とカム6との摩擦力がない場合の変角速度に対して低く抑えられる。但し、変角速度A2がゼロにならないようにする。また、変角速度A2は、0から10〔deg〕のときの変角速度A1より低いことを要件とされない。
ピッチ角が30〔deg〕を越えると、ブレーキ5とカム6との摩擦力が無くなり、再び高い率で変角速度が上昇する。
図4に示すように、本発明例にあっては、10から30〔deg〕のピッチ角範囲においてブレーキによる摩擦力約4〔Nm〕が作用し、比較例にあっては、そのような摩擦力が作用しない。
図5に示すように比較例にあっては、ピッチ角0から80〔deg〕に亘ってピッチ角変角速度が滑らかに上昇する。
これに対し本発明例にあっては、ピッチ角0から10〔deg〕では比較例と同様に変化するが、ピッチ角10から30〔deg〕においてピッチ角変角速度が僅かに上昇するものの、比較例に対してピッチ角変角速度の上昇率が低いレートに抑えられており、ピッチ角30から80〔deg〕において比較例と同程度のピッチ角変角速度の上昇率に回復するものの、ピッチ角変角速度それ自体は比較例より低いものとなっている。
図6には、時間を横軸にして、本発明例と比較例とのピッチ角変角速度の変化を比較したグラフ、図7には、時間を横軸にして、本発明例と比較例とのピッチ角の変化を比較したグラフが示される。
したがって、風速ベクトルWと速度ベクトルR1〜R5を合成した速度ベクトルC1〜C5がブレード2に対する風の相対風速ベクトルとなる。
t=t2時点においては、比較例の方が本発明例よりピッチ角が僅かに大きくなるものの状況はほぼ同一であり、比較例における揚力L2と本発明例における揚力L4とはその方向及び大きさがほぼ等しい。
t=t3時点においては、比較例及び本発明例の両者において、ロータ回転数の低下に伴う速度ベクトルR3,R5の低下により相対風速ベクトルC3,C5の方向がロータ回転面Dに対して起き上がってきている。
このような状況において、比較例にあっては、ピッチ角が大きくなり過ぎて、揚力L1,L2に対して逆方向で大きい揚力L3が生じると計算される。
これに対し本発明例にあっては、ピッチ角が大きくなり過ぎず、生じる揚力L5は比較例の揚力L3に対して小さく抑えられると計算される。
これに対し本発明例にあっては、強制フェザー動作の後期において大きな揚力が生じず、大きな揚力変動が生じないので、風車に負荷される荷重が軽減され、風車破壊のおそれが低くなる。
したがって、ブレードの強制フェザー時の変角過程において風車に負荷される荷重を効果的に低減するために、すなわち、強制フェザー動作の初期(t=t1)においてピッチ角変角速度が低くなり過ぎず、強制フェザー動作の中期(t=t2)、後期(t=t3)においてピッチ角変角速度が高くなり過ぎないようにするために、本発明を適用することが有効である。
次に、本発明の第2実施形態につき説明する。
本実施形態の水平軸風車は、上記第1の実施形態に対してブレーキ5及びカム6による変角速度抑制機構に代え、図9に示すようにロータリダンパ9及びギア10による変角速度抑制機構を採用したものであり、その他は同様の構成を有する。上記第1実施形態と同一の要素に同一の符号を付する。
ギア10とロータリダンパ9とが連動するピッチ角範囲は、ロータ回転面に対して10〜30〔deg〕とし、上記第1実施形態と同様に作用させる。
10から30〔deg〕においては、ギア10とロータリダンパ9との連動による回転抵抗によって、ブレード2のピッチ角変角運動に抵抗力が与えられる。その結果、ピッチ角の変角速度B2は、ロータリダンパ9による回転抵抗力がない場合の変角速度に対して低く抑えられる。但し、変角速度B2がゼロにならないようにする。また、変角速度B2は、0から10〔deg〕のときの変角速度B1より低いことを要件とされない。
ピッチ角が30〔deg〕を越えると、ロータリダンパ9による回転抵抗力が無くなり、再び高い率で変角速度が上昇する。
2 ブレード
3 ベアリング装置
4 リングギア
5 ブレーキ
6 カム
7 モータ
8 ピッチ角センサ
9 ロータリダンパ
10 ギア
12 ハブ
D ロータ回転面
W 風速ベクトル
Claims (4)
- ハブと1枚又は2枚以上のブレードとを有するロータと、前記ロータを緊急停止するために前記ブレードを一時にフェザーの角度まで変角させる強制フェザー動作を発動する強制フェザー手段とを有して構成される水平軸風車において、
限定されたピッチ角範囲で前記ブレードのピッチ角変角運動に抵抗力を与える変角速度抑制機構を備える水平軸風車。 - 前記変角速度抑制機構が、前記ブレードに対して固定され当該ブレードとともに回転する部材と、前記ハブに対して固定された部材とを備え、前記2つの部材が互いに前記ピッチ角範囲において摩擦擦動するように構成された請求項1に記載の水平軸風車。
- 前記変角速度抑制機構が、前記ピッチ角範囲において前記ブレードのピッチ角変角運動に回転抵抗力を与えるロータリダンパにより構成された請求項1に記載の水平軸風車。
- 前記ピッチ角範囲が、ロータ回転面に対して10〜30〔deg〕である請求項1に記載の水平軸風車。
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
CN103415699A (zh) * | 2011-02-16 | 2013-11-27 | 阿雷瓦风力公司 | 用于风力涡轮机叶片的桨距角调节装置 |
KR101610047B1 (ko) | 2014-11-12 | 2016-04-07 | 주식회사서영테크 | 댐퍼부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 |
CN109737007A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-05-10 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 一种风力发电机组偏航超限ipc变速率停机方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003056448A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-02-26 | Fuji Heavy Ind Ltd | 水平軸型風車のピッチ制御機構 |
JP2004011543A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Fuji Heavy Ind Ltd | 水平軸型風車 |
JP2007198167A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Fuji Heavy Ind Ltd | 水平軸風車 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003056448A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-02-26 | Fuji Heavy Ind Ltd | 水平軸型風車のピッチ制御機構 |
JP2004011543A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Fuji Heavy Ind Ltd | 水平軸型風車 |
JP2007198167A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Fuji Heavy Ind Ltd | 水平軸風車 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103415699A (zh) * | 2011-02-16 | 2013-11-27 | 阿雷瓦风力公司 | 用于风力涡轮机叶片的桨距角调节装置 |
US9644607B2 (en) | 2011-02-16 | 2017-05-09 | Areva Wind Gmbh | Blade pitch angle adjusting apparatus for a wind turbine |
KR101610047B1 (ko) | 2014-11-12 | 2016-04-07 | 주식회사서영테크 | 댐퍼부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 |
CN109737007A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-05-10 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 一种风力发电机组偏航超限ipc变速率停机方法 |
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