JP2003201952A - 風車のピッチアライメント調整方法 - Google Patents
風車のピッチアライメント調整方法Info
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 25
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 15
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/10—Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コストアップを招くことなくピッチアライメ
ントを簡単に調整できると共に、サブシステムの小型・
軽量化もしくは耐久性向上、及び設備事業費の低減化が
図れる風車のピッチアライメント調整方法を提供する。 【解決手段】 複数のブレード６ａ、６ｂ、６ｃのうち
の任意の１枚のブレード６ｃのピッチ角を固定した状態
で、ロータ４を定速回転させながら残りのブレード６
ａ、６ｂのピッチ角を対応するアクチュエータにより変
更して、その各ピッチ角におけるナセルの振動状態を測
定し、その振動状態の測定結果に基づいて複数のブレー
ド６ａ、６ｂ、６ｃの最適なピッチ角の組み合わせを決
定して、その決定された組み合わせのピッチ角となるよ
うに、対応するアクチュエータを介してピッチアライメ
ントを調整する。
ントを簡単に調整できると共に、サブシステムの小型・
軽量化もしくは耐久性向上、及び設備事業費の低減化が
図れる風車のピッチアライメント調整方法を提供する。 【解決手段】 複数のブレード６ａ、６ｂ、６ｃのうち
の任意の１枚のブレード６ｃのピッチ角を固定した状態
で、ロータ４を定速回転させながら残りのブレード６
ａ、６ｂのピッチ角を対応するアクチュエータにより変
更して、その各ピッチ角におけるナセルの振動状態を測
定し、その振動状態の測定結果に基づいて複数のブレー
ド６ａ、６ｂ、６ｃの最適なピッチ角の組み合わせを決
定して、その決定された組み合わせのピッチ角となるよ
うに、対応するアクチュエータを介してピッチアライメ
ントを調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は風車のピッチアライ
メント調整方法に関し、特に、複数のブレードの各ピッ
チ角を独立したアクチュエータにより各々制御するよう
にした風車のピッチアライメント調整方法に関する。
メント調整方法に関し、特に、複数のブレードの各ピッ
チ角を独立したアクチュエータにより各々制御するよう
にした風車のピッチアライメント調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、無公害な発電設備として風力発電
設備が普及しつつある。風力発電に使用される風車は、
一般にタワーの上端に発電機等を収容するナセルを回転
自在に取り付け、このナセルにハブ及び複数のブレード
を有するロータを回転自在に支承して構成されている。
設備が普及しつつある。風力発電に使用される風車は、
一般にタワーの上端に発電機等を収容するナセルを回転
自在に取り付け、このナセルにハブ及び複数のブレード
を有するロータを回転自在に支承して構成されている。
【０００３】また、特に大型の風車では、風速変動に応
じてブレードのピッチ角を変更するアクティブピッチ制
御により、起動トルクの増大が図られていると共に、風
速に応じたロータの回転数の制御が行なわれ、かつ強風
時にはブレードを風向と平行にするフェザリングにより
出力及び回転速度を常用範囲内に収める制御が行なわれ
ている。
じてブレードのピッチ角を変更するアクティブピッチ制
御により、起動トルクの増大が図られていると共に、風
速に応じたロータの回転数の制御が行なわれ、かつ強風
時にはブレードを風向と平行にするフェザリングにより
出力及び回転速度を常用範囲内に収める制御が行なわれ
ている。
【０００４】このようなアクティブピッチ制御によりピ
ッチ角を変更するピッチ可変機構としては、各ブレード
のピッチ角を共通のアクチュエータにより複数のリンク
を介して連動して制御する連動式のものと、各ブレード
のピッチ角を各々独立したアクチュエータにより独立し
て制御する独立式のものとが知られているが、連動式の
ものは複雑なリンク機構等を要し、ハブ内の構造が複雑
になることから、最近ではハブ内の構造が簡素化できる
独立式のものが比較的多く採用されている。
ッチ角を変更するピッチ可変機構としては、各ブレード
のピッチ角を共通のアクチュエータにより複数のリンク
を介して連動して制御する連動式のものと、各ブレード
のピッチ角を各々独立したアクチュエータにより独立し
て制御する独立式のものとが知られているが、連動式の
ものは複雑なリンク機構等を要し、ハブ内の構造が複雑
になることから、最近ではハブ内の構造が簡素化できる
独立式のものが比較的多く採用されている。
【０００５】ところで、上記のようにアクティブピッチ
制御によりブレードのピッチ角を変更する場合には、ブ
レードの形状誤差やピッチアライメント誤差により、各
ブレードが発生する空気力にアンバランスが生じ、これ
により主軸、ナセル、ヨー系統等のサブシステムに変動
荷重が作用して、耐用年数の低下などの悪影響を及ぼす
ことになる。
制御によりブレードのピッチ角を変更する場合には、ブ
レードの形状誤差やピッチアライメント誤差により、各
ブレードが発生する空気力にアンバランスが生じ、これ
により主軸、ナセル、ヨー系統等のサブシステムに変動
荷重が作用して、耐用年数の低下などの悪影響を及ぼす
ことになる。
【０００６】そこで、従来は、風車の設置にあたって、
各ブレードを形状誤差が極力小さくなるように高精度に
製造すると共に、各ブレードをハブの結合部に対して幾
何学的誤差が極力小さくなるように高精度にアライメン
ト調整して取り付けるようにしている。
各ブレードを形状誤差が極力小さくなるように高精度に
製造すると共に、各ブレードをハブの結合部に対して幾
何学的誤差が極力小さくなるように高精度にアライメン
ト調整して取り付けるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うに各ブレードを高精度に製造するには、製造・検査等
に時間がかかり、コストアップになることが懸念され
る。また、各ブレードをハブの結合部に幾何学的に高精
度に位置合わせして取り付けるには、取り付け作業及び
検査に時間を要することが懸念される他、タワー上の高
所での長時間に亘る取り付け調整作業及び検査は安全性
の観点から好ましくない。
うに各ブレードを高精度に製造するには、製造・検査等
に時間がかかり、コストアップになることが懸念され
る。また、各ブレードをハブの結合部に幾何学的に高精
度に位置合わせして取り付けるには、取り付け作業及び
検査に時間を要することが懸念される他、タワー上の高
所での長時間に亘る取り付け調整作業及び検査は安全性
の観点から好ましくない。
【０００８】また、このようにブレードの形状誤差及び
ピッチアライメント誤差が各々設定範囲内に入るように
ブレードの製造及び取り付けを行なう場合には、両者の
誤差の組み合わせが最大となる場合の荷重アンバランス
にも対処できるように、主軸、ナセル、ヨー系統等のサ
ブシステムを設計する必要があるため、該サブシステム
が大型で重量が大きく、コストアップになることが懸念
される。
ピッチアライメント誤差が各々設定範囲内に入るように
ブレードの製造及び取り付けを行なう場合には、両者の
誤差の組み合わせが最大となる場合の荷重アンバランス
にも対処できるように、主軸、ナセル、ヨー系統等のサ
ブシステムを設計する必要があるため、該サブシステム
が大型で重量が大きく、コストアップになることが懸念
される。
【０００９】なお、ピッチアライメントに関しては、ハ
ブのブレード結合部をアライメント誤差が生じにくい形
状にすることも考えられるが、このようにするとコスト
アップを招くことになる。
ブのブレード結合部をアライメント誤差が生じにくい形
状にすることも考えられるが、このようにするとコスト
アップを招くことになる。
【００１０】従って、かかる点に鑑みてなされた本発明
の目的は、コストアップを招くことなくピッチアライメ
ントを簡単に調整できると共に、サブシステムの小型・
軽量化もしくは耐久性向上、及び設備事業費の低減化が
図れる風車のピッチアライメント調整方法を提供するこ
とにある。
の目的は、コストアップを招くことなくピッチアライメ
ントを簡単に調整できると共に、サブシステムの小型・
軽量化もしくは耐久性向上、及び設備事業費の低減化が
図れる風車のピッチアライメント調整方法を提供するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載の風車のピッチアライメント調整方法の発明
は、ナセルに回転自在に支持されたロータにハブを介し
て取り付けられた複数のブレードを有し、各ブレードの
ピッチ角を独立したアクチュエータにより制御するよう
にした風車のピッチアライメントを調整する風車のピッ
チアライメント調整方法において、上記複数のブレード
のうちの任意の１枚のブレードのピッチ角を固定した状
態で、上記ロータを定速回転させながら残りのブレード
のピッチ角を対応するアクチュエータにより変更して、
該各ピッチ角における上記ナセルの振動状態を測定し、
上記振動状態の測定結果に基づいて上記複数のブレード
の最適なピッチ角の組み合わせを決定して、上記複数の
ブレードのピッチ角を決定された組み合わせのピッチ角
となるように、対応するアクチュエータを介してピッチ
アライメントを調整することを特徴とする。
項１に記載の風車のピッチアライメント調整方法の発明
は、ナセルに回転自在に支持されたロータにハブを介し
て取り付けられた複数のブレードを有し、各ブレードの
ピッチ角を独立したアクチュエータにより制御するよう
にした風車のピッチアライメントを調整する風車のピッ
チアライメント調整方法において、上記複数のブレード
のうちの任意の１枚のブレードのピッチ角を固定した状
態で、上記ロータを定速回転させながら残りのブレード
のピッチ角を対応するアクチュエータにより変更して、
該各ピッチ角における上記ナセルの振動状態を測定し、
上記振動状態の測定結果に基づいて上記複数のブレード
の最適なピッチ角の組み合わせを決定して、上記複数の
ブレードのピッチ角を決定された組み合わせのピッチ角
となるように、対応するアクチュエータを介してピッチ
アライメントを調整することを特徴とする。
【００１２】請求項１の発明によると、任意の１枚のブ
レードのピッチ角を固定し、ロータを定速回転させなが
ら残りのブレードのピッチ角を対応するアクチュエータ
により変更して、その各ピッチ角におけるナセルの振動
状態を測定し、その振動状態の測定結果に基づいて複数
のブレードのピッチ角を対応するアクチュエータを介し
て最適なピッチ角の組み合わせに調整するので、空力
（トルク及びスラスト）アンバランスの要因となるブレ
ード形状誤差とピッチアライメント誤差とを区別するこ
となく、総合的なバランスが取れるようにピッチアライ
メントを簡単に調整することが可能になり、これにより
変動荷重を小さくすることが可能となる。
レードのピッチ角を固定し、ロータを定速回転させなが
ら残りのブレードのピッチ角を対応するアクチュエータ
により変更して、その各ピッチ角におけるナセルの振動
状態を測定し、その振動状態の測定結果に基づいて複数
のブレードのピッチ角を対応するアクチュエータを介し
て最適なピッチ角の組み合わせに調整するので、空力
（トルク及びスラスト）アンバランスの要因となるブレ
ード形状誤差とピッチアライメント誤差とを区別するこ
となく、総合的なバランスが取れるようにピッチアライ
メントを簡単に調整することが可能になり、これにより
変動荷重を小さくすることが可能となる。
【００１３】従って、各ブレードの製造及びハブ結合部
への取り付けに際しての幾何学的精度要求を緩くするこ
とが可能となるので、ブレードのコストダウンが図れる
と共に、ピッチ角のアライメント設定に対する要求値が
基本的に不要となるので、風車の設置が容易になり、そ
れに伴ってタワー上の高所での作業を簡略化でき、作業
の安全性及び設置期間の短縮化が図れる。
への取り付けに際しての幾何学的精度要求を緩くするこ
とが可能となるので、ブレードのコストダウンが図れる
と共に、ピッチ角のアライメント設定に対する要求値が
基本的に不要となるので、風車の設置が容易になり、そ
れに伴ってタワー上の高所での作業を簡略化でき、作業
の安全性及び設置期間の短縮化が図れる。
【００１４】更に、変動荷重を小さくできることから、
主軸、ナセル、ヨー系統等のサブシステムの小型・軽量
化もしくは耐久性向上が図れ、風車の設備事業費（風車
本体、設置、保守の各費用）の低減化が図れる。
主軸、ナセル、ヨー系統等のサブシステムの小型・軽量
化もしくは耐久性向上が図れ、風車の設備事業費（風車
本体、設置、保守の各費用）の低減化が図れる。
【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１のピッ
チアライメント調整方法において、上記振動状態として
振動加速度を測定し、該振動加速度が最小となるピッチ
角の組み合わせを、上記最適なピッチ角の組み合わせと
して決定することを特徴とする。
チアライメント調整方法において、上記振動状態として
振動加速度を測定し、該振動加速度が最小となるピッチ
角の組み合わせを、上記最適なピッチ角の組み合わせと
して決定することを特徴とする。
【００１６】請求項２の発明によると、ナセルの振動加
速度が最小となるようにピッチアライメントを簡単に調
整することが可能となる。
速度が最小となるようにピッチアライメントを簡単に調
整することが可能となる。
【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１のピッ
チアライメント調整方法において、上記振動状態として
振動加速度のパワースペクトラム密度を測定し、該パワ
ースペクトラム密度に基づいて上記ナセルの振動バラン
スが最良となる組み合わせを、上記最適なピッチ角の組
み合わせとして決定することを特徴とする。
チアライメント調整方法において、上記振動状態として
振動加速度のパワースペクトラム密度を測定し、該パワ
ースペクトラム密度に基づいて上記ナセルの振動バラン
スが最良となる組み合わせを、上記最適なピッチ角の組
み合わせとして決定することを特徴とする。
【００１８】請求項３の発明によると、ナセルの振動バ
ランスが最良となるようにピッチアライメントを簡単に
調整することが可能となる。
ランスが最良となるようにピッチアライメントを簡単に
調整することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明による風車のピッチ
アライメント調整方法の実施の形態について、図１乃至
図６を参照して説明する。
アライメント調整方法の実施の形態について、図１乃至
図６を参照して説明する。
【００２０】（第１実施の形態）図１は本発明によるピ
ッチアライメント調整方法を実施し得る水平軸型風車の
概要を示す全体斜視図である。この水平軸型風車１は、
タワー２の上端に回転自在に取り付けられた発電機等を
収容するナセル３を有しており、このナセル３に略水平
方向に延在して回転自在に支持された主軸（図示せず）
によって、ハブ５及び複数枚のブレード、本実施の形態
では３枚のブレード６ａ、６ｂ、６ｃを有するロータ４
が回転自在に支持されている。
ッチアライメント調整方法を実施し得る水平軸型風車の
概要を示す全体斜視図である。この水平軸型風車１は、
タワー２の上端に回転自在に取り付けられた発電機等を
収容するナセル３を有しており、このナセル３に略水平
方向に延在して回転自在に支持された主軸（図示せず）
によって、ハブ５及び複数枚のブレード、本実施の形態
では３枚のブレード６ａ、６ｂ、６ｃを有するロータ４
が回転自在に支持されている。
【００２１】各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃは、ハブ５内
に搭載されている対応する公知のアクチュエータにより
各々独立してピッチ角を調整できるようにハブ５に回動
自在に取り付けられ、風速変動に応じて各ブレード６
ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角を変更するアクティブピッチ
制御により、起動トルクの増大が図られると共に、風速
に応じた回転数の制御が行なわれ、かつ強風時には各ブ
レード６ａ、６ｂ、６ｃを風向と平行にするフェザリン
グにより出力及び回転速度が常用範囲内に収まるように
制御されるようになっている。
に搭載されている対応する公知のアクチュエータにより
各々独立してピッチ角を調整できるようにハブ５に回動
自在に取り付けられ、風速変動に応じて各ブレード６
ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角を変更するアクティブピッチ
制御により、起動トルクの増大が図られると共に、風速
に応じた回転数の制御が行なわれ、かつ強風時には各ブ
レード６ａ、６ｂ、６ｃを風向と平行にするフェザリン
グにより出力及び回転速度が常用範囲内に収まるように
制御されるようになっている。
【００２２】本発明の第１実施の形態では、図１に示し
た水平軸型風車１の設置或いはメンテナンスにあたっ
て、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃを、ナセル３の振動が最
も小さくなるピッチ角の組み合わせにアライメント調整
する。
た水平軸型風車１の設置或いはメンテナンスにあたっ
て、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃを、ナセル３の振動が最
も小さくなるピッチ角の組み合わせにアライメント調整
する。
【００２３】図２は第１実施の形態におけるピッチアラ
イメント調整方法を実施する調整システムの概略構成図
である。この調整システムは、各ブレード６ａ、６ｂ、
６ｃのピッチ角を独立して可変するアクチュエータ１０
ａ、１０ｂ、１０ｃと、ロータ４を定速回転させるモー
タ１１と、アクチュエータ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び
モータ１１の駆動を制御する制御器１２と、ナセル３の
振動加速度を測定する振動測定器１３と、制御器１２か
ら出力される各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角情
報と共に振動測定器１３による振動加速度の測定値を記
録する記録装置１４とを有している。
イメント調整方法を実施する調整システムの概略構成図
である。この調整システムは、各ブレード６ａ、６ｂ、
６ｃのピッチ角を独立して可変するアクチュエータ１０
ａ、１０ｂ、１０ｃと、ロータ４を定速回転させるモー
タ１１と、アクチュエータ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び
モータ１１の駆動を制御する制御器１２と、ナセル３の
振動加速度を測定する振動測定器１３と、制御器１２か
ら出力される各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角情
報と共に振動測定器１３による振動加速度の測定値を記
録する記録装置１４とを有している。
【００２４】各アクチュエータ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
は、上述したように各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッ
チ角を独立して制御するためにハブ５内に搭載されてい
るもので、各々油圧シリンダや電動モータ等の駆動源を
有している。
は、上述したように各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッ
チ角を独立して制御するためにハブ５内に搭載されてい
るもので、各々油圧シリンダや電動モータ等の駆動源を
有している。
【００２５】制御器１２は、ピッチアライメント調整専
用に構成することもできるが、図１に示した水平軸型風
車１には、風向を検出してナセル３をヨー軸を中心に回
動制御したり、強風時にロータ４が過回転するのを防止
する制御を行なったりする制御器が搭載されているの
で、本実施の形態ではこの水平軸型風車１に本来搭載さ
れている制御器を共用し、この制御器に運転モードの他
にアライメント設定モードを設定してピッチアライメン
ト調整時の運転手順をプログラムしておく。
用に構成することもできるが、図１に示した水平軸型風
車１には、風向を検出してナセル３をヨー軸を中心に回
動制御したり、強風時にロータ４が過回転するのを防止
する制御を行なったりする制御器が搭載されているの
で、本実施の形態ではこの水平軸型風車１に本来搭載さ
れている制御器を共用し、この制御器に運転モードの他
にアライメント設定モードを設定してピッチアライメン
ト調整時の運転手順をプログラムしておく。
【００２６】振動測定器１３は、例えばナセル３の任意
の箇所に加速度センサを取り付けてナセル３の振動加速
度を直接測定するよう構成するか、加速度センサの代わ
りに歪みセンサを接着してナセル３の振動加速度を間接
的に測定するよう構成する。
の箇所に加速度センサを取り付けてナセル３の振動加速
度を直接測定するよう構成するか、加速度センサの代わ
りに歪みセンサを接着してナセル３の振動加速度を間接
的に測定するよう構成する。
【００２７】また、記録装置１４は、一般的な公知の記
録装置を用いる。
録装置を用いる。
【００２８】本実施の形態では、アライメント設定モー
ドにおいて、先ず、３枚のブレード６ａ、６ｂ、６ｃの
うちの任意のブレード、例えばブレード６ｃのピッチ角
を制御器１２によりアクチュエータ１０ｃを介して所定
の角度θ３に固定し、その状態で制御器１２によりモー
タ１１を駆動してロータ４を定速回転、例えば６０ｒｐ
ｍで回転させながら、他の２枚のブレード６ａ及び６ｂ
のピッチ角θ１、θ２を制御器１２により対応するアク
チュエータ１０ａ、１０ｂを介して所定の角度範囲で微
小角度ずつ自動的に変角させ、その各ピッチ角における
ナセル３の振動加速度を振動測定器１３で測定して記録
装置１４に記録する。
ドにおいて、先ず、３枚のブレード６ａ、６ｂ、６ｃの
うちの任意のブレード、例えばブレード６ｃのピッチ角
を制御器１２によりアクチュエータ１０ｃを介して所定
の角度θ３に固定し、その状態で制御器１２によりモー
タ１１を駆動してロータ４を定速回転、例えば６０ｒｐ
ｍで回転させながら、他の２枚のブレード６ａ及び６ｂ
のピッチ角θ１、θ２を制御器１２により対応するアク
チュエータ１０ａ、１０ｂを介して所定の角度範囲で微
小角度ずつ自動的に変角させ、その各ピッチ角における
ナセル３の振動加速度を振動測定器１３で測定して記録
装置１４に記録する。
【００２９】なお、ブレード６ｃのピッチ角θ３は、好
ましくはブレード６ｃがハブ５の結合部に対して幾何学
的原点（ピッチ角が幾何学的に一致している点）にほぼ
位置する角度に設定する。また、ブレード６ａ、６ｂ
は、例えば各々の幾何学的原点から±５度の範囲で変角
させる。
ましくはブレード６ｃがハブ５の結合部に対して幾何学
的原点（ピッチ角が幾何学的に一致している点）にほぼ
位置する角度に設定する。また、ブレード６ａ、６ｂ
は、例えば各々の幾何学的原点から±５度の範囲で変角
させる。
【００３０】その後、記録装置１４に記録された振動加
速度の測定結果を解析して、ナセル３の振動が最も小さ
くなるブレード６ａ、６ｂ、６ｃの最適なピッチ角の組
み合わせを求め、その求めた最適なピッチ角の組み合わ
せとなるように、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ
角を制御器１２により対応するアクチュエータ１０ａ、
１０ｂ、１０ｃを介してアライメント調整する。
速度の測定結果を解析して、ナセル３の振動が最も小さ
くなるブレード６ａ、６ｂ、６ｃの最適なピッチ角の組
み合わせを求め、その求めた最適なピッチ角の組み合わ
せとなるように、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ
角を制御器１２により対応するアクチュエータ１０ａ、
１０ｂ、１０ｃを介してアライメント調整する。
【００３１】即ち、記録装置１４に記録された測定結果
を解析すると、例えば図３に模式的に示すような振動加
速度等高線を得ることができるので、この解析結果から
ブレード６ｃのピッチ角θ３に対して最適、即ち振動が
最小となるブレード６ａ及び６ｂのピッチ角θ１opt及
びθ２optを選択して、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピ
ッチ角の組み合わせを（θ１opt，θ２opt，θ３）のよ
うに決定し、その決定されたピッチ角の組み合わせとな
るように、各ブレード６ａ，６ｂ，６ｃのピッチ角をア
ライメント調整する。なお、これらのピッチ角は、ブレ
ード６ａ、６ｂ、６ｃの各形状誤差を吸収するので、通
常は幾何学的原点とは若干異なる角度を取る。
を解析すると、例えば図３に模式的に示すような振動加
速度等高線を得ることができるので、この解析結果から
ブレード６ｃのピッチ角θ３に対して最適、即ち振動が
最小となるブレード６ａ及び６ｂのピッチ角θ１opt及
びθ２optを選択して、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピ
ッチ角の組み合わせを（θ１opt，θ２opt，θ３）のよ
うに決定し、その決定されたピッチ角の組み合わせとな
るように、各ブレード６ａ，６ｂ，６ｃのピッチ角をア
ライメント調整する。なお、これらのピッチ角は、ブレ
ード６ａ、６ｂ、６ｃの各形状誤差を吸収するので、通
常は幾何学的原点とは若干異なる角度を取る。
【００３２】以上のようにして、アライメント調整した
後、以後の通常の運転モードでは、そのアライメント調
整されたピッチ角をピッチ角制御の基準点として、風速
変動に応じて制御器１２により各ブレード６ａ、６ｂ、
６ｃのピッチ角を対応するアクチュエータ１０ａ、１０
ｂ、１０ｃを介してアクティブ制御する。
後、以後の通常の運転モードでは、そのアライメント調
整されたピッチ角をピッチ角制御の基準点として、風速
変動に応じて制御器１２により各ブレード６ａ、６ｂ、
６ｃのピッチ角を対応するアクチュエータ１０ａ、１０
ｂ、１０ｃを介してアクティブ制御する。
【００３３】このように、本実施の形態では、１枚のブ
レード６ｃのピッチ角をθ３に固定し、ロータ４を定速
回転させながら他の２枚のブレード６ａ，６ｂのピッチ
角θ１、θ２を可変して、その各ピッチ角におけるナセ
ル３の振動加速度を測定し、その測定結果に基づいてナ
セル３の振動が最も小さくなるブレード６ａ、６ｂ、６
ｃの最適なピッチ角の組み合わせを決定して、その決定
した最適なピッチ角の組み合わせとなるようにブレード
６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角を対応する各アクチュエー
タ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを介して調整するようにした
ので、空力アンバランスの要因となるブレード形状誤差
とピッチアライメント誤差とを区別することなく、総合
的なバランスが取れるようにピッチアライメントを簡単
に調整でき、変動荷重を小さくすることができる。
レード６ｃのピッチ角をθ３に固定し、ロータ４を定速
回転させながら他の２枚のブレード６ａ，６ｂのピッチ
角θ１、θ２を可変して、その各ピッチ角におけるナセ
ル３の振動加速度を測定し、その測定結果に基づいてナ
セル３の振動が最も小さくなるブレード６ａ、６ｂ、６
ｃの最適なピッチ角の組み合わせを決定して、その決定
した最適なピッチ角の組み合わせとなるようにブレード
６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角を対応する各アクチュエー
タ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを介して調整するようにした
ので、空力アンバランスの要因となるブレード形状誤差
とピッチアライメント誤差とを区別することなく、総合
的なバランスが取れるようにピッチアライメントを簡単
に調整でき、変動荷重を小さくすることができる。
【００３４】従って、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃの製造
及び検査等を容易にでき、コストダウンを図ることがで
きると共に、ピッチ角のアライメント設定に対する要求
値が基本的に不要となるので風車１の設置が容易にな
り、それに伴いタワー２上の高所での作業を簡略化でき
るので、作業の安全性及び設置期間の短縮化を図ること
ができる。更に、変動荷重を小さくできることから、主
軸、ナセル３、ヨー系統等のサブシステムの小型・軽量
化若しくは高耐久性を図ることができ、風力発電の設備
事業費を低減することができる。
及び検査等を容易にでき、コストダウンを図ることがで
きると共に、ピッチ角のアライメント設定に対する要求
値が基本的に不要となるので風車１の設置が容易にな
り、それに伴いタワー２上の高所での作業を簡略化でき
るので、作業の安全性及び設置期間の短縮化を図ること
ができる。更に、変動荷重を小さくできることから、主
軸、ナセル３、ヨー系統等のサブシステムの小型・軽量
化若しくは高耐久性を図ることができ、風力発電の設備
事業費を低減することができる。
【００３５】（第２実施の形態）本発明の第２実施の形
態では、図１に示した水平軸型風車１の設置或いはメン
テナンスにあたって、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃを、ナ
セル３の振動バランスが最も良くなるピッチ角の組み合
わせにアライメント調整する。
態では、図１に示した水平軸型風車１の設置或いはメン
テナンスにあたって、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃを、ナ
セル３の振動バランスが最も良くなるピッチ角の組み合
わせにアライメント調整する。
【００３６】このため、本実施の形態では、図４に調整
システムの概略構成図を示すように、図２に示した調整
システムの構成に、振動測定器１３から出力される振動
加速度のパワースペクトラム密度を演算する高速フーリ
エ変換器（ＦＦＴ）２１を付加し、このＦＦＴ２１で演
算したパワースペクトラム密度を制御器１２から出力さ
れる各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角情報と共に
記録装置１４に記録するようにする。
システムの概略構成図を示すように、図２に示した調整
システムの構成に、振動測定器１３から出力される振動
加速度のパワースペクトラム密度を演算する高速フーリ
エ変換器（ＦＦＴ）２１を付加し、このＦＦＴ２１で演
算したパワースペクトラム密度を制御器１２から出力さ
れる各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角情報と共に
記録装置１４に記録するようにする。
【００３７】このようにして、アライメント設定モード
においては、第１実施の形態と同様にして、先ず、３枚
のブレード６ａ、６ｂ、６ｃのうちの任意のブレード、
例えばブレード６ｃのピッチ角をθ３に固定し、その状
態で制御器１２によりモータ１１を駆動してロータ４を
定速回転、例えば６０ｒｐｍで回転させながら、他の２
枚のブレード６ａ及び６ｂの各ピッチ角θ１、θ２を制
御器１２により対応するアクチュエータ１０ａ、１０ｂ
を介して所定の角度範囲で微小角度ずつ自動的に変角さ
せ、その各ピッチ角におけるナセル３の振動加速度を振
動測定器１３で測定する。
においては、第１実施の形態と同様にして、先ず、３枚
のブレード６ａ、６ｂ、６ｃのうちの任意のブレード、
例えばブレード６ｃのピッチ角をθ３に固定し、その状
態で制御器１２によりモータ１１を駆動してロータ４を
定速回転、例えば６０ｒｐｍで回転させながら、他の２
枚のブレード６ａ及び６ｂの各ピッチ角θ１、θ２を制
御器１２により対応するアクチュエータ１０ａ、１０ｂ
を介して所定の角度範囲で微小角度ずつ自動的に変角さ
せ、その各ピッチ角におけるナセル３の振動加速度を振
動測定器１３で測定する。
【００３８】本実施の形態では、振動測定器１３から出
力される振動加速度をＦＦＴ２１に供給してそのパワー
スペクトラム密度を求め、そのパワースペクトラム密度
を制御器１２からの各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッ
チ角情報とともに記録装置１４に記録する。
力される振動加速度をＦＦＴ２１に供給してそのパワー
スペクトラム密度を求め、そのパワースペクトラム密度
を制御器１２からの各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッ
チ角情報とともに記録装置１４に記録する。
【００３９】その後、記録装置１４に記録された測定結
果を解析して、ナセル３の振動バランスが最も良くなる
ブレード６ａ、６ｂ、６ｃの最適なピッチ角の組み合わ
せを決定し、その決定された最適なピッチ角の組み合わ
せとなるように、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ
角を制御器１２により対応するアクチュエータ１０ａ、
１０ｂ、１０ｃを介してアライメント調整する。
果を解析して、ナセル３の振動バランスが最も良くなる
ブレード６ａ、６ｂ、６ｃの最適なピッチ角の組み合わ
せを決定し、その決定された最適なピッチ角の組み合わ
せとなるように、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ
角を制御器１２により対応するアクチュエータ１０ａ、
１０ｂ、１０ｃを介してアライメント調整する。
【００４０】ここで、ＦＦＴ２１により振動測定器１３
で測定された振動加速度のパワースペクトラム密度を求
めると、図５に示すように、アライメント誤差が大きい
場合には、ロータ４の回転速度と同一周期の１Ｐ成分の
パワースペクトル強度が大きくなって支配的となり、振
動バランスが良い場合には（ｎｂ×Ｐ）成分のパワース
ペクトル強度が大きくなって支配的となることが知られ
ている。なお、ｎｂはブレード枚数を示す。
で測定された振動加速度のパワースペクトラム密度を求
めると、図５に示すように、アライメント誤差が大きい
場合には、ロータ４の回転速度と同一周期の１Ｐ成分の
パワースペクトル強度が大きくなって支配的となり、振
動バランスが良い場合には（ｎｂ×Ｐ）成分のパワース
ペクトル強度が大きくなって支配的となることが知られ
ている。なお、ｎｂはブレード枚数を示す。
【００４１】従って、本実施の形態のように、３枚のブ
レード６ａ、６ｂ、６ｃを有するロータ４を例えば６０
ｒｐｍで定速回転させると、アライメント誤差が大きい
場合には１Ｐ（１Ｈｚ）成分が支配的となり、振動バラ
ンスが良くなるに従って３Ｐ（３Ｈｚ）成分が支配的と
なる。
レード６ａ、６ｂ、６ｃを有するロータ４を例えば６０
ｒｐｍで定速回転させると、アライメント誤差が大きい
場合には１Ｐ（１Ｈｚ）成分が支配的となり、振動バラ
ンスが良くなるに従って３Ｐ（３Ｈｚ）成分が支配的と
なる。
【００４２】そこで、記録装置１４に記録された測定結
果を、例えば３Ｐ成分と１Ｐ成分との比を評定パラメー
タとして解析すると、例えば図６に模式的に示すような
振動加速度等高線を得ることができるので、この解析結
果からブレード６ｃのピッチ角θ３に対して最適、即ち
振動バランスが最も良いブレード６ａ及び６ｂのピッチ
角θ１opt及びθ２optを求めて、ブレード６ａ、６ｂ、
６ｃの最適なピッチ角の組み合わせを（θ１opt、θ２o
pt、θ３）のように決定し、その決定された最適なピッ
チ角の組み合わせとなるように、各ブレード６ａ、６
ｂ、６ｃのピッチ角をアライメント調整する。なお、こ
れらのピッチ角は、第１実施の形態の場合と同様に、ブ
レード６ａ、６ｂ、６ｃの各形状誤差を吸収するので、
通常は幾何学的原点とは若干異なる角度を取る。
果を、例えば３Ｐ成分と１Ｐ成分との比を評定パラメー
タとして解析すると、例えば図６に模式的に示すような
振動加速度等高線を得ることができるので、この解析結
果からブレード６ｃのピッチ角θ３に対して最適、即ち
振動バランスが最も良いブレード６ａ及び６ｂのピッチ
角θ１opt及びθ２optを求めて、ブレード６ａ、６ｂ、
６ｃの最適なピッチ角の組み合わせを（θ１opt、θ２o
pt、θ３）のように決定し、その決定された最適なピッ
チ角の組み合わせとなるように、各ブレード６ａ、６
ｂ、６ｃのピッチ角をアライメント調整する。なお、こ
れらのピッチ角は、第１実施の形態の場合と同様に、ブ
レード６ａ、６ｂ、６ｃの各形状誤差を吸収するので、
通常は幾何学的原点とは若干異なる角度を取る。
【００４３】このように、本実施の形態では、１枚のブ
レード６ｃのピッチ角をθ３に固定し、ロータ４を定速
回転させながら他の２枚のブレード６ａ、６ｂのピッチ
角θ１、θ２を変更して、その各ピッチ角におけるナセ
ル３の振動加速度のパワースペクトラム密度を測定し、
その測定結果に基づいてナセル３の振動バランスが最も
良くなるブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角の組み合
わせを求めて、その組み合わせとなるようにブレード６
ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角を調整するようにしたので、
第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。
レード６ｃのピッチ角をθ３に固定し、ロータ４を定速
回転させながら他の２枚のブレード６ａ、６ｂのピッチ
角θ１、θ２を変更して、その各ピッチ角におけるナセ
ル３の振動加速度のパワースペクトラム密度を測定し、
その測定結果に基づいてナセル３の振動バランスが最も
良くなるブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角の組み合
わせを求めて、その組み合わせとなるようにブレード６
ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角を調整するようにしたので、
第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能である。例えばブレード枚数は３枚に限らず、２枚ま
たは４枚以上の風車のアライメント調整にも適用できる
と共に、水平軸型風車に限らず、風速変動に応じて各ブ
レードのピッチ角を各々独立したアクチュエータで独立
してアクティブ制御する種々の形式の風車に適用するこ
とができる。
ることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能である。例えばブレード枚数は３枚に限らず、２枚ま
たは４枚以上の風車のアライメント調整にも適用できる
と共に、水平軸型風車に限らず、風速変動に応じて各ブ
レードのピッチ角を各々独立したアクチュエータで独立
してアクティブ制御する種々の形式の風車に適用するこ
とができる。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、任意の
１枚のブレードのピッチ角を固定し、ロータを定速回転
させながら残りのブレードのピッチ角を対応するアクチ
ュエータにより変更して、その各ピッチ角におけるナセ
ルの振動状態を測定し、その振動状態の測定結果に基づ
いて複数のブレードのピッチ角を対応するアクチュエー
タを介して最適なピッチ角の組み合わせとなるようにピ
ッチアライメントを調整するようにしたので、ブレード
形状誤差とピッチアライメント誤差とを区別することな
く、総合的なバランスが取れるようにピッチアライメン
トを簡単に調整することができ、変動荷重を小さくする
ことができる。
１枚のブレードのピッチ角を固定し、ロータを定速回転
させながら残りのブレードのピッチ角を対応するアクチ
ュエータにより変更して、その各ピッチ角におけるナセ
ルの振動状態を測定し、その振動状態の測定結果に基づ
いて複数のブレードのピッチ角を対応するアクチュエー
タを介して最適なピッチ角の組み合わせとなるようにピ
ッチアライメントを調整するようにしたので、ブレード
形状誤差とピッチアライメント誤差とを区別することな
く、総合的なバランスが取れるようにピッチアライメン
トを簡単に調整することができ、変動荷重を小さくする
ことができる。
【００４６】従って、各ブレードの製造及びハブ結合部
への取り付けに際しての幾何学的精度を緩くすることが
できるので、ブレードのコストダウンが図れると共に、
ピッチ角のアライメント設定に対する要求値が基本的に
不要となるので、風車の設置が容易になり、それに伴っ
てタワー上の高所での作業を簡略化できるので、作業の
安全性及び設置期間の短縮化が図れる。更に、変動荷重
を小さくできることから、主軸、ナセル、ヨー系統等の
サブシステムの小型・軽量化もしくは耐久性向上が図れ
るので、風車の設備事業費を低減することができる。
への取り付けに際しての幾何学的精度を緩くすることが
できるので、ブレードのコストダウンが図れると共に、
ピッチ角のアライメント設定に対する要求値が基本的に
不要となるので、風車の設置が容易になり、それに伴っ
てタワー上の高所での作業を簡略化できるので、作業の
安全性及び設置期間の短縮化が図れる。更に、変動荷重
を小さくできることから、主軸、ナセル、ヨー系統等の
サブシステムの小型・軽量化もしくは耐久性向上が図れ
るので、風車の設備事業費を低減することができる。
【図１】本発明によるピッチアライメント調整方法を実
施し得る水平軸型風車の概要を示す全体斜視図である。
施し得る水平軸型風車の概要を示す全体斜視図である。
【図２】本発明の第１実施の形態におけるピッチアライ
メント調整方法を実施する調整システムの概略構成図で
ある。
メント調整方法を実施する調整システムの概略構成図で
ある。
【図３】第１実施の形態による振動加速度の解析結果を
模式的に示す図である。
模式的に示す図である。
【図４】本発明の第２実施の形態におけるピッチアライ
メント調整方法を実施する調整システムの概略構成図で
ある。
メント調整方法を実施する調整システムの概略構成図で
ある。
【図５】第２実施の形態による振動加速度のパワースペ
クトラム密度を説明するための図である。
クトラム密度を説明するための図である。
【図６】第２実施の形態によるパワースペクトラム密度
の解析結果を模式的に示す図である。
の解析結果を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 水平軸型風車
２ タワー
３ ナセル
４ ロータ
５ ハブ
６ａ、６ｂ、６ｃ ブレード
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ アクチュエータ
１１ モータ
１２ 制御器
１３ 振動測定器
１４ 記録装置
２１ 高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）
Claims (3)
- 【請求項１】 ナセルに回転自在に支持されたロータに
ハブを介して取り付けられた複数のブレードを有し、各
ブレードのピッチ角を独立したアクチュエータにより制
御するようにした風車のピッチアライメントを調整する
風車のピッチアライメント調整方法において、 上記複数のブレードのうちの任意の１枚のブレードのピ
ッチ角を固定した状態で、上記ロータを定速回転させな
がら残りのブレードのピッチ角を対応するアクチュエー
タにより変更して、該各ピッチ角における上記ナセルの
振動状態を測定し、 上記振動状態の測定結果に基づいて上記複数のブレード
の最適なピッチ角の組み合わせを決定して、上記複数の
ブレードのピッチ角を決定された組み合わせのピッチ角
となるように、対応するアクチュエータを介してピッチ
アライメントを調整することを特徴とする風車のピッチ
アライメント調整方法。 - 【請求項２】 上記振動状態として振動加速度を測定
し、該振動加速度が最小となるピッチ角の組み合わせ
を、上記最適なピッチ角の組み合わせとして決定するこ
とを特徴とする請求項１に記載の風車のピッチアライメ
ント調整方法。 - 【請求項３】 上記振動状態として振動加速度のパワー
スペクトラム密度を測定し、該パワースペクトラム密度
に基づいて上記ナセルの振動バランスが最良となる組み
合わせを、上記最適なピッチ角の組み合わせとして決定
することを特徴とする請求項１に記載の風車のピッチア
ライメント調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002000645A JP4076123B2 (ja) | 2002-01-07 | 2002-01-07 | 風車のピッチアライメント調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002000645A JP4076123B2 (ja) | 2002-01-07 | 2002-01-07 | 風車のピッチアライメント調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003201952A true JP2003201952A (ja) | 2003-07-18 |
| JP4076123B2 JP4076123B2 (ja) | 2008-04-16 |
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ID=27640973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002000645A Expired - Fee Related JP4076123B2 (ja) | 2002-01-07 | 2002-01-07 | 風車のピッチアライメント調整方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP4076123B2 (ja) |
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| JP2013231409A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | Tokyo Institute Of Technology | 風力発電装置 |
| KR20140025716A (ko) * | 2012-08-22 | 2014-03-05 | 현대중공업 주식회사 | 풍력발전기 제어 시스템 |
| KR101375266B1 (ko) | 2012-02-10 | 2014-03-17 | 삼성중공업 주식회사 | 풍력발전기의 독립 피치 제어 시스템 및 그 방법 |
| CN107701376A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-02-16 | 西南交通大学 | 风机单叶片安装桨距调节方法 |
| CN112855453A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-05-28 | 中国三峡新能源(集团)股份有限公司东北分公司 | 750kW定桨距风机改造为变浆距风机的改造方法 |
| CN113404639A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-09-17 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | 一种风电机组载荷友好型卡桨停机方法及系统 |
| CN114687928A (zh) * | 2020-12-25 | 2022-07-01 | 新疆金风科技股份有限公司 | 风力发电机组待风启动控制方法、装置、控制器及介质 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK201770358A1 (en) | 2017-05-19 | 2018-11-23 | Vestas Wind Systems A/S | POSITION BASED VIBRATION REDUCTION OF NACELLE MOVEMENT |
| IT202300013038A1 (it) * | 2023-06-23 | 2024-12-23 | Milano Politecnico | Sistema e metodo per la rilevazione di disallineamenti nel passo di una o più pale di una turbina eolica |
-
2002
- 2002-01-07 JP JP2002000645A patent/JP4076123B2/ja not_active Expired - Fee Related
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