JP2019520509A - 風力タービンを建設する方法および風力タービンのローターブレードを取り付けるための吊りビーム - Google Patents

Abstract

ローターブレード結合部（１１１）を有する空力ローター（１１０）を有する風力発電設備（１００）を建設する方法、を提供する。バラストユニット（３００）を有する吊りビーム（３００）を、クレーン（４００）のクレーンフック（４１０）に固定する。バラストユニット（３００）の下側における第２のクレーンフック（３４０）に、ローターブレード（２００）を吊りケーブル（３６０）を用いて固定する。ローターブレード結合部（１１１）の１つにおいてローターブレード（２００）を取り付けるため、吊りビーム（３００）およびローターブレード（２００）を、クレーン（４００）によって吊り上げる。【選択図】図２

Description

本発明は、風力発電設備を建設する方法と、風力発電設備のローターブレードを取り付けるための吊りビームとに関する。

風力発電設備のローターブレードを取り付けるとき、ローターブレードは保護されることなく気象条件にさらされる。ＥＮ １３０００によれば、風力発電設備のローターブレードの取付けは、所与の風速までのみ許可される。その風速を超える場合、ローターブレードを取り付けることはできない。

優先権を主張する本独国特許出願に関して、ドイツ特許商標庁は非特許文献１を調査した。

Prospekt Rotorblatttraverse Ematec, 1014

したがって本発明の目的は、たとえ高い風速時にも実施することのできる、風力発電設備を建設する方法、を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の、風力発電設備を建設する方法によって、及び、請求項４に記載の吊りビームによって、達成される。

したがって、ローターブレード結合部を有する空力ローターを有する風力発電設備を建設する方法、を提供する。吊りビームは、バラストユニット（ballast unit）を有し、クレーンのクレーンフックに固定される。ローターブレードは、バラストユニットの下側における第２のクレーンフックに吊りケーブルを用いて固定される。ローターブレード結合部の１つにおいてローターブレードを取り付けるため、吊りビームおよびローターブレードがクレーンによって吊り上げられる。バラストユニットは、たとえ高い風速時にもローターブレードを取り付けることができるように吊りビームの総重量を増やす役割を果たす。

本発明の一態様によれば、バラストユニットは少なくとも１つのバラストウェイトを有し、バラストウェイトは、ローターブレードの面積と、バラストウェイトおよびローターブレードの重量の合計との間の比率が１以下であるように選択される。

本発明の一態様によれば、風力発電設備のローターにウインチユニットが設けられる。取り付けられるローターブレードのローターブレード付根部が、ウインチユニットのフックに固定される。ウインチユニットおよびクレーンによってローターブレードが吊り上げられる。

さらに本発明は、風力発電設備のローターブレードを取り付けるための吊りビームに関する。吊りビームは、バラストユニットと、バラストユニットの上側におけるクレーンフックを受け入れる少なくとも１つの吊り点（suspension point）とを有する。吊りビームは、バラストユニットの下側におけるフックと、バラストウェイトとをさらに有する。

本発明の一態様によれば、風力発電設備のローターブレードは、その後にローターブレードを吊り上げる目的で、吊りビームを経由してクレーンフックに固定される。吊りビームは、少なくとも１つのバラストウェイトを有するバラストユニットを有する。ローターブレードを取り付けるときに吊りビームにおいてバラストウェイトを使用することは、総重量（ローターブレード＋吊りビーム）を増やす役割を果たす。クレーンによって運ばれる重量が増えることは、逆効果であるように思われるが、ローターブレードの荷重に対するローターブレードの面積の比率が大きくなるという利点を有する。

ローターブレードを取り付けるときの最大許容風速を計算するための式は、使用するクレーン車に依存し、ＥＮ １３０００に従って確認される。特に、取り付けられる構成部材の荷重に対する、構成部材の面積の比率が非常に重要である。最大許容風速においては、荷重に対する面積の比率は１を超えてはならない。しかしながら風力発電設備の最近のローターブレードでは、この比率が１より著しく大きいことがある。

本発明のさらなる配置構成は、添付の請求項の主題である。

以下では、本発明の利点および一例としての実施形態について、図面を参照しながらさらに詳しく説明する。

本発明に係る風力発電設備の線図を示している。 本発明の第１の実施形態に係る、ローターブレードを取り付けるときの風力発電設備の線図を示している。 本発明に係る吊りビームの線図を示している。 本発明の第２の実施形態に係る、風力発電設備の一部の線図を示している。

図１は、風力発電設備の線図を示している。図１は、パイロン１０２およびポッド１０４を有する風力発電設備１００を示している。３枚のローターブレード２００およびスピナー１１０を有するローター１０６が、ポッド１０４に配置されている。ローター１０６は、運転時に風によって回転し、これによりポッド１０４内の発電機を駆動する。

図２は、本発明の実施形態に係る、ローターブレードを取り付けるときの風力発電設備の線図を示している。風力発電設備１００は、パイロン１０２、ポッド１０４、およびスピナー１１０を有する。スピナーにはローターブレード結合部１１１が設けられている。ローターブレード２００は、ローターブレード付根部２１０およびローターブレード先端部２２０を有する。風力発電設備１００のスピナー１１０にローターブレード２００を固定するため、クレーン４００および第１のフック（クレーンフック）４１０によって、第２のフック３４０を有する吊りビーム３００がローターブレード２００を吊り上げる。クレーンフック４１０は、第２のクレーンフック３４０を有する吊りビーム３００に結合されており、ローターブレード２００はこの吊りビーム３００を経由して吊りケーブル３６０を用いて吊り上げられる。したがってクレーン４００は、ローターブレード２００と、さらにバラストユニットまたは吊りビーム３００の両方を吊り上げなければならない。

本発明によれば、クレーン４００によって吊り上げられる重量を増やすため、バラストユニット３００を有する吊りビームが使用される。本発明は次の発想に基づいており、すなわち、吊り上げられる重量がバラストユニット３００のバラストウェイトによって増大するため、クレーン４００によって吊り上げられる重量を増やすことによって、取り付けられる構成部材（ここではローターブレード）の重量に対する、構成部材の面積の比率が小さくなる。この方法では、たとえ高い風速時にもローターブレードを取り付けることができるようにすることが可能である。

図３は、本発明に係る吊りビームの線図を示している。吊りビーム３００は、その上側に少なくとも１つ、好ましくは２つの吊り点を有し、この吊り点によって吊りビームがクレーンフック４１０に固定される。吊りビーム３００は、オプションとして、バラストウェイト３３０を受け入れるフレーム３２０を有することができる。吊りビーム３００の下側には第２のクレーンフック３４０が設けられており、この第２のクレーンフック３４０にローターブレード２００のための吊りケーブル３６０を固定することができる。この第２のクレーンフック３４０は、回転可能とすることができる。フレーム３２０には、ガイドケーブルのための接合点（abutment point）３２１を設けることができる。本発明の一態様によれば、取り付けられた状態にバラストウェイト３３０を固定する固定ユニット（security unit）３５０を設けることができる。

バラストウェイト３３０は、フレーム内に固定することができる。

本発明の一態様によれば、パーキング手段（parking means）またはパーキングユニット３２２を設けることができ、これによって、たとえ第２のクレーンフック３４０が取り付けられているときにも吊りビームを地面に降ろすことができる。

以下では、ローターブレードを吊り上げるための許容風速の計算を説明する。

ローターブレードを吊り上げるための許容風速の計算と、取付け用クレーンのバラストウェイトを有する追加の吊りビームを使用することによる質量の増大は、以下のように行われる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る、風力発電設備の一部の線図を示している。図４は、風力発電設備１００のスピナー１１０をウインチユニット５００と一緒に示している。ウインチユニット５００は、スピナー１１０に固定することができ、フレーム５１０と、ウインチ５２０と、２個の方向変換ローラー５３１，５３２とを有する。ウインチユニット５００は、フック５４０をさらに有する。取り付けられるローターブレード２００のローターブレード根本部２１０を、例えば吊り具（sling）５５０を用いてフック５４０に固定することができる。クレーンフック４１０を有するクレーンが、第１の実施形態に従って吊りビーム３００を吊り上げることができ、吊りビーム３００は、吊りケーブルを用いてローターブレード２００、特に吊り上げ点（pick-up point）２０１に結合される。したがってローターブレード２００は、クレーンとウインチユニット５００とによって吊り上げられる。これは有利であり、なぜならこの方法ではケーブルウインチを有するガイド手段を省くことが可能であるためである。これは、森林地域の場合に特に有利であることが判明している。

ローターブレードを吊り上げるための許容風速の計算と、取り付け用クレーンのバラストウェイトを有する追加の吊りビームを使用することによる質量の増大と、補助装置と取付け用クレーンとの間での荷重の分散の考慮は、以下のように行われる。

本発明によれば、ローターブレードを取り付けるとき、吊りビームを用いて最大許容風速を相当に大きくすることができる。バラストユニットを有する吊りビームを使用することによって、最大許容風速を４．４ｍ^２から７．２ｍ^２に高めることができる。本発明の一態様に従ってウインチユニットが使用される場合、最大許容風速を８．５ｍ／ｓに高めることができる。これは特に有利であり、なぜならこの方法では、たとえ比較的高い風速時にもローターブレードを取り付けることができるためである。

本発明によれば、ローターブレードを取り付けるとき、吊りビームを用いて最大許容風速を相当に大きくすることができる。バラストユニットを有する吊りビームを使用することによって、最大許容風速を４．４ｍ／ｓから７．２ｍ／ｓに高めることができる。本発明の一態様に従ってウインチユニットが使用される場合、最大許容風速を８．５ｍ／ｓに高めることができる。これは特に有利であり、なぜならこの方法では、たとえ比較的高い風速時にもローターブレードを取り付けることができるためである。

Claims (4)

1. ローターブレード結合部（１１１）を有する空力ローターブレード（１１０）を有する風力発電設備（１００）を建設する方法であって、
   バラストユニット（３００）を吊りビーム（３００）に固定するステップと、
   前記バラストユニット（３００）を有する前記吊りビーム（３００）を、クレーン（４００）のクレーンフック（４１０）に固定するステップと、
   前記バラストユニット（３００）の下側における第２のクレーンフック（３４０）に、ローターブレード（２００）を吊りケーブル（３６０）を用いて固定するステップと、
   前記ローターブレード結合部（１１１）の１つにおいて前記ローターブレード（２００）を取り付けるため、前記バラストユニットを有する前記吊りビーム（３００）およびローターブレード（２００）を、クレーン（４００）によって吊り上げるステップと、
   を含む、方法。
2. 前記バラストユニット（３００）が少なくとも１つのバラストウェイト（３３０）を有し、前記バラストウェイトが、前記ローターブレード（２００）の面積と、前記バラストウェイト（３３０）および前記ローターブレード（２００）の重量の合計との間の比率が１以下であるように、選択される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記風力発電設備（１００）の前記ローター（１１０）にウインチユニット（５００）を設けるステップと、
   取り付けられる前記ローターブレード（２００）のローターブレード付根部（２１０）を、前記ウインチユニット（５００）のフック（５４０）に固定するステップと、
   前記ウインチユニット（５００）および前記クレーン（４００）によって前記ローターブレード（２００）を吊り上げるステップと、
   をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 風力発電設備（１００）のローターブレード（２００）を取り付けるための吊りビーム（３００）であって、
   バラストユニット（３００）であって、前記バラストユニット（３００）の上側におけるクレーンフック（４１０）を受け入れる少なくとも１つの吊り点（３１０）と、前記バラストユニット（３００）の下側におけるフック（３４０）と、バラストウェイト（３３０）と、を有する前記バラストユニット（３００）、
   を備えている、吊りビーム（３００）。

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