(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増速機と発電機とを具備して風力発電を行うナセルと、前記増速機と機械的に連結されるブレードと、前記ナセルをその上端に支持するタワーとを具備する風力タービン設備のメンテナンスシステムにおいて、
前記ナセルの内部の上側に配置され、前記ナセルの長さ方向に移動可能な台車ユニットと、
前記台車ユニット上に設けられ、前記ナセルの幅方向に移動可能なトロリーと、
前記トロリーに回転可能に設けられるプーリと、
前記プーリにワイヤを介して連結されるウインチユニットと、
前記ナセルの内部の整備を要する装置が前記ナセルの内外部に出入りできるように前記ナセルの下端部に設けられる開閉可能なドアとを含み、
前記台車ユニットは、複数の第１の固定プーリと複数の第１のガイドワイヤとを備え、複数の第１の固定プーリの各々は、ナセルフレームの上部の各終端部に設けられ、複数の第１のガイドワイヤの各々は、第１の固定プーリ間をつなぎ、前記ナセルフレーム上にて移動する前記台車ユニットをガイドするようになっており、
前記トロリーは、複数の第２の固定プーリと複数の第２のガイドワイヤとを備え、複数の第２の固定プーリの各々は、前記台車ユニットの各隅に設けられており、複数の第２のガイドワイヤの各々は、前記トロリーの移動方向に沿うように第２の固定プーリ間をつないでいることを特徴とする風力タービン設備のメンテナンスシステム。
【請求項２】
前記プーリの下部には、前記整備を要する装置を固定できる専用ジグがさらに具備されることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン設備のメンテナンスシステム。
【請求項３】
前記ウインチユニットは、前記タワーに固定設置されるか地盤に固定されることを特徴とする請求項２に記載の風力タービン設備のメンテナンスシステム。
【請求項４】
前記プーリは、前記ウインチユニットと連結される駆動プーリと、前記専用ジグがその下部に連結固定される従動プーリから構成され、
前記駆動プーリと従動プーリとは、それぞれ複数であることを特徴とする請求項２に記載の風力タービン設備のメンテナンスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービン設備のメンテナンスシステムに関するものであって、特に風力タービン設備においてナセル(nacelle)内部の大型部品の整備が必要な場合に容易且つ効率的な整備を可能にする風力タービン設備のメンテナンスシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、風力発電システムは、風による運動エネルギーを電気的エネルギーに変換できるように構成されるシステムであって、設けられる環境条件に応じて陸上用(onshore)と海上用(offshore)に区分され得る。
【０００３】
典型的に、このような風力発電システムは、地盤に固定されるタワーと、タワーの上端に設けられるナセルと、ナセルの全面部に結合されるブレードから構成される。前記ナセルには、増速機(gear box)、発電機(generator)、インバータなどのような様々な装置が設けられて電力生成を行うようにする。風力発電システムは、風による運動エネルギーを、ブレード増速機を介して、１５００ｒｐｍ以上の分当たり回転数を有した高速の運動エネルギーに変換させる。前記増速機に連結された発電機は、運動エネルギーを電気エネルギーに変化させる。発電機で生産された電気は、インバータで整流されて転送される。
【０００４】
ここで、前記ナセルの内部に設けられる電子部品などは、一定の使用年限になると、性能が低下して入れ替えが必要な時点が到来することになる。特に、海上で使用される風力発電システムの場合においては、塩分などの影響によって予期できない故障症状が発生して緊急整備が必要になることがある。
【０００５】
例えば、ナセルのメンテナンスまたは整備が必要な場合、別の大型クレーンを使用するか、クレーンを設けるためにナセルの上部を全面開放した後に、故障部品を入れ替えることができる。一方、タワーやナセルに機械構造物を使用して整備が要求される場合にも別のメカニズムが必要であり、また、十分な空間確保が成り立たなければならない。
【０００６】
しかも、ナセルの内部に設けられた部品に故障が発生した場合、迅速且つ便利に整備が成り立つべきである。しかし、上述したように、従来は、別の大型クレーンが整備作業を行うか、ナセルの内部で別のクレーン設置作業が必要になって効率性が落ち、タワーへの十分な空間確保が必要になる短所がある。また、整備のためにナセルの上部を全部開閉しなければならない。言い換えれば、ナセルの屋根(roof)を開けねばならず、修理作業が不便で複雑になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のような問題点を解決するための本発明の目的は、風力タービン設備のナセルの内部に設けられる台車システム、およびナセルの外部にウインチユニットを具備して、整備が必要な部品が発生した場合に迅速且つ簡易に整備を行える風力タービン設備のメンテナンスシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明による風力タービン設備のメンテナンスシステムは、前記ナセルの内部上側に配置され、前記ナセルの長さ方向に移動可能な台車ユニット、前記台車ユニット上に設けられ、前記ナセルの幅方向に移動可能なトロリー、前記トロリーに配置されるプーリ、前記プーリにワイヤを介して連結されるウインチユニット、および前記ナセル内部の整備を要する装置が前記ナセルの内外部で出入りすることができるように前記ナセルの下端部に設けられるドアを含む。
【０００９】
前記メンテナンスシステムは、前記プーリの下部に前記整備を要する装置を固定できる専用ジグをさらに含む。
【００１０】
前記ウインチユニットは、前記タワーに固定設置されるか、地盤に固定され得る。
【００１１】
前記プーリは、前記ウインチユニットと連結される駆動プーリと、前記専用ジグがその下部に連結固定される従動プーリを含む。前記駆動プーリと従動プーリは、それぞれ複数であり得る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による風力タービン設備のためのメンテナンスシステムにおいて、台車ユニットは、前記風力タービン設備の前記ナセルの内部に移動可能に提供され、そして、前記台車ユニットに連結されるユニットは、前記ナセルの外部に提供される。前記ナセル内の要素のメンテナンスまたは整備が要求される場合、それは別の外部クレーンを使用せず、迅速且つ便利に連結される。
【００１３】
さらに、開閉可能なドアは、前記ナセルの前記下部表面に提供され、そのために、メンテナンスまたは整備される前記要素は、前記ドアを介して前記ナセルから取り出すかまたは挿入され得る。したがって、前記ナセルの内部に空間活用を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による風力タービン設備のメンテナンスシステムを示すために風力タービン設備を側面から見た構成図である。
【図２】図１の風力タービン設備のメンテナンスシステムをさらに詳細に説明するためにナセルを上部から見た平面図である。
【図３】台車ユニットと前記台車ユニット上のトロリーとの関係を示した斜視図である。
【図４】プーリと専用ジグとの間の連結関係を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の前記のような目的、特徴および他のメリットなどは、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明することによって、更に明らかになるだろう。以下、添付された図面を参照して本発明の実施例による風力タービン設備のメンテナンスシステムを詳細に説明することにする。
【００１６】
図１は、本発明による風力タービン設備のメンテナンスシステムを示すために風力タービン設備を側面から見た構成図であり、図２は、図１の風力タービン設備のメンテナンスシステムをさらに詳細に説明するためにナセルを上部から見た平面図である。
【００１７】
以下、図１および図２を参照して本発明の一実施例による風力タービン設備のメンテナンスシステムに対して説明する。
【００１８】
図面に図示されたように、風力タービン設備１００は、地盤１０２に固定されるタワー１０５、ナセル１０４、ブレード１０６を具備する。ナセル１０４は、タワー１０５の上端に配置されて固定される。タワー１０５は、鋼材中空型式で形成されることができ、多段になった円筒形の部材を、クレーンを用いて高く築造することができる。ブレード１０６は、外部空気の流れによって回転するが、ブレード１０６の回転速度は、ナセル１０４内部の増速機１１０によって増速され、ブレード１０６に発生する運動エネルギーは、増速機１１０に連結された発電機１１４によって電気的なエネルギーに変換される。
【００１９】
ブレード１０６は、ハブ１０７に終端が嵌合されて結合され、ハブ１０７は、主軸１０８に連結される。主軸は、ナセル１０４内部の増速機１１０に回転可能に締結されることによって、ブレード１０６と増速機１１０の連結構造が完成される。
【００２０】
ナセル１０４は、増速機１１０、発電機１１４、インバータ１１６および１１７、コントロールキャビネット１１８を具備する。増速機１１０は、伝動軸１１２を介して発電機１１４に高速の回転運動エネルギーを伝達する。発電機１１４は、その内部に伝動軸１１２に連結固定されたロータ（図示せず）およびステータ（図示せず）が具備され、前記ロータがステータの周りで高速回転することによって、電気を発生させる。インバータ１１６および１１７は、発電機１１４に誘導された電気エネルギーから不純なノイズなどを除去することができる。
【００２１】
以下、風力タービン設備のメンテナンスシステムを詳細に説明する。
【００２２】
メンテナンスシステムは、前記ナセル１０４内部の上側に配置され、前記ナセル１０４の長さ方向に移動可能な台車ユニット１３０を具備する。すなわち、台車ユニット１３０は、主軸１０８の軸方向に沿ってナセル１０４内部を動くようになっている。台車ユニット１３０は、ナセル１０４内部の上側に堅固に設けられたナセルフレーム１２０上で移動可能であるが、前記ナセルフレーム１２０の上面には、ガイドレール（図示せず）が形成され、台車ユニット１３０がナセルフレーム１２０上でスムーズに往復運動ができる。台車ユニット１３０は、一対の縦棒１３１と前記縦棒１３１を互いに繋ぐ横棒１３２および縦棒１３１の両側部下端に設けられる駆動輪１３３からなるが、駆動輪１３３は、台車ユニット１３０がナセルフレーム１２０上でスムーズに移動できるようにローリング運動をする。
【００２３】
メンテナンスシステムは、台車ユニット１３０上に設けられ、ナセル１０４の幅方向に移動可能なトロリー１４０と、トロリー１４０に配置される駆動プーリ１４４、および駆動プーリ１４４にワイヤ１５６を介して連結されるウインチユニット１５０を具備する。
【００２４】
トロリー１４０は、外側フレーム１４１と、内側フレーム１４２、および駆動輪１４５からなる。外側フレーム１４１と内側フレーム１４２との間には、駆動プーリ１４４が回転可能に設けられる。前記駆動輪１４５は、トロリー１４０が台車ユニット１３０上でスムーズに移動できるように台車ユニット１３０の縦棒１３１上でローリング運動をする。前記縦棒１３１の上面には、駆動輪１４５が離脱することなく移動可能にガイド溝（図示せず）が形成され得る。
【００２５】
ウインチユニット１５０は、ナセル１０４の外部に配置されるものであって、地盤１０２に設けられるウインチ１５４と、タワー１０５に設けられるウインチ１５２があり得るが、前記ウインチ１５０は、その内部に巻かれるワイヤ１５６を調節することによって、前記ワイヤ１５６に連結される専用ジグ１４７を上下に移動可能にすることができる。前記地盤１０２は、陸地や海上の場合のいずれも適用可能な概念として、海上の場合には、ＳＥＰバージ(a self elevated platform barge)を用いて固定することができる。
【００２６】
一方、小さい重量の装置などに対しては、トロリー１４０に簡易ウインチを設けて整備作業を行うことができる。例えば、１トン未満の小型部品などに対しては、外部のウインチユニットを使用せずに整備ができる。前記場合には、専用ジグは不要である。
【００２７】
ナセル１０４の下段部には、開閉可能なドア１６０が形成される。ドア１５０は、ナセル１０４内の整備を要する部品などがナセル１０４の内外部に移動できる通路を提供する。すなわち、従来は、ナセル１０４の上部を全部開閉しなければならない困難さがあったが、整備に必要な空間に該当する一部分のみを切開して出入り口を形成することによって、好ましい空間活用を行うようにする。
【００２８】
図３は、台車ユニットと、前記台車ユニット上のトロリーとの関係を示す斜視図であり、図４は、プーリと専用ジグとの間の連結関係を説明するための斜視図である。以下、図３を参照して台車ユニット１３０とトロリー１４０と間の関係に対して詳細に説明する。
【００２９】
台車ユニット１３０は、ナセルフレーム１２０上部の終端に設けられる４つの第１の固定プーリ１２１と、前記第１の固定プーリ１２１と連結されて台車ユニット１３０がナセルフレーム１２０上で移動する時にガイドできる第１のガイドワイヤ１２２がさらに提供され得る。
【００３０】
台車ユニット１３０上で縦棒１３１と横棒１３２が接する各隅には、４つの第２の固定プーリ１２４と、前記第２の固定プーリ１２４をトロリー１４０の移動方向に沿って相互連結する第２のガイドワイヤ１２５が設けられることによって、トロリー１４０が台車ユニット１３０の上面に沿って安定に移動可能になる。第１の固定プーリ１２１と第２の固定プーリ１２４とは、必要により４つ以上または以下に増減が可能である。
【００３１】
台車ユニット１３０は、ナセル１０４内で縦方向に移動し、トロリー１４０は、台車ユニット１３０上で横方向に移動するようになり、ナセル１０４を上部から見る時形成される座標からすべての地点へ移動できるため、ナセル１０４の内部に設けられるすべての装置の上部に位置できる。
【００３２】
以下、図４を参照してプーリと専用ジグとの間の連結関係を詳細に説明する。プーリは、前述した駆動プーリ１４４および従動プーリ１４６からなるが、駆動プーリ１４４と従動プーリ１４６とは、ワイヤ１４９で連結される。
【００３３】
トロリー１４０の下部では、専用ジグ１４７が配置され得る。専用ジグ１４７は、ナセル１０４の内部で整備を要する部品などを移送する場合に前記部品などを掛けられるように掛けロッド１４８が装着され得る。専用ジグ１４７の内側に従動プーリ１４６が回転可能に固定設置されるが、専用ジグ１４７に加えられる荷重を減らすために、プーリ１４４、１４６は、それぞれ複数個あり、また、動プーリの原理によってワイヤ１４９にかかる荷重を減らすことができる。
【００３４】
以下、図１ないし図４を再び参照して風力タービン設備のメンテナンスシステムの全体の作動状態に対して詳細に説明する。
【００３５】
ナセル１０４内の装置のうちで故障が発生すると、整備を要するが、先ず、台車ユニット１３０がナセルフレーム１２０上でナセル１０４の長さ側に沿って縦方向に移動した後、トロリー１４０がナセル１０４の幅側に沿って横方向に移動して、トロリー１４０が整備を必要とする装置の上部に位置できるようになる。台車ユニット１３０とトロリー１４０との移動は、別の駆動手段によって行えるが、一般的にユーザーによって正確な位置に移動しなければならないので、手動装置を使用して行うことができる。前記手動装置は、チェーンブロックを用いた閉ループシステムで構成され得る。前記駆動手段は、一般的な公知の技術範囲であるので、詳細な説明は省略することにする。
【００３６】
整備を必要とする部品を交換するために、トロリー１４０の下部に位置した専用ジグ１４７を移動させたいときには、ウインチユニット１５０を稼働させる。ワイヤ１５６がウインチユニット１５０に巻き取られ、あるいはウインチユニット１５０から引き出される。ワイヤ１５６は、ナセル１０４の内部に位置された方向転換プーリ１２７によってワイヤの張力が支持されると同時に力の方向が転換される。前記のように専用ジグ１４７が上下に移動して部品と適切な距離に位置すると、専用ジグ１４７に部品を固定させた後、再びウインチユニット１５０を稼働させることによって、前記専用ジグ１４７を適切な高さに持ち上げる。
【００３７】
以後、ナセル１０４下端のドア１６０が開放され、部品がナセル１０４の外部に排出される事前準備がなされる。専用ジグ１４７は、台車ユニット１３０とトロリー１４０との水平移動によって前記ドア１６０の上部に位置するようになり、以後には、再びウインチユニット１５０の駆動で、部品が掛けられた専用ジグ１４７がドア１６０を介してナセル１０４の外部に排出される。
【００３８】
交替部品をナセルの内部に入れる過程は、前記故障部品排出過程を逆に行えばよいので、以下、詳細な説明は省略することにする。
【００３９】
以上で説明した内容を介して当業者ならば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で様々な変更および修正が可能であることが分かるだろう。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容で限定されるものではなく、特許請求の範囲によって決められなければならないだろう。
【図１】
0005331207.tif 000002
【図２】
0005331207.tif 000003
【図３】
0005331207.tif 000004
【図４】
0005331207.tif 000005