【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風車の翼に氷が付着することを防止できる、風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は一般的な風車の構成を示す風車の側面図であり、風車1はタワー2の上端にナセル3を回動制御可能に搭載し、ナセル3には、ピッチ可変の翼4のロータ5を先端に取り付けた主軸6が回転自在に支持されている。ナセル3内において、主軸6には増速機7とその高速段に備えられた主軸ブレーキ8が接続し、さらに発電機9が接続して設けられている。
【0003】
また、ナセル3は常時、風車1が風向きに向き合うように、すなわち、主軸6の方向が風向きと水平面上で平行になるように回動制御される。
【0004】
図4は、図3中、A−A矢視による翼4の翼根元4aにおけるピッチ角度の説明図であり、(a)は、フェザリング(風の入力に対し回転方向の力が生じないように翼のピッチ角度を風向きに平行にすること)の状態を示す。
【0005】
上記のように、主軸6の方向は風向きと水平面上で平行になるように回動制御されているから、図4(a)において、フェザリング状態の翼のピッチ角度(α=)αf は通常90°(機種により幾らかの違いがあるが、本明細書ではαf =90°を例に以下説明する。)である。図4(b)は、回転時におけるピッチ角度α(0°<α<αf )の状態を示す。
【0006】
風車1は、起動前においては、図4(a)のように翼4のピッチ角度αをフェザリング状態(α=αf =90°)またはα≒αf としアイドリング状態とするか、またはさらに主軸ブレーキ8をかけて停止状態にあるが、例えば、風速V=0〜2m/secで、濃霧が発生し(湿度Wが高く)、気温Tが零下であるような場合、翼4の前縁4bに水蒸気が氷となり層状に付着する現象が生じることがある。
【0007】
そのような状態となると、翼4のプロファイルが変わってしまい、風車1を起動できない場合があった。翼4はGFRP(Glass Fiber Reinforced Prastics)等で製造され熱伝達率は高くなく、またその構造上加熱手段を組み込むことは困難であるため、一旦そのような状態となると、その氷が溶けるまで風車1の起動を待たざるを得ない、という問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような氷付着現象が発生するのは気象条件等が特定の地域ではあるが、地域を選ばず設置でき稼働の信頼性のある風車が求められており、本発明は、そのような氷付着を防止できる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法を提供することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その第1の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号aを発する比較回路A、湿度が所定の閾値以上のとき信号bを発する比較回路B、風速が所定の閾値以下のとき信号cを発する比較回路C、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号dを発する判別回路、上記信号aからdのAND条件が成立したとき信号fを発するAND回路、同信号fを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第1の所定のピッチ角度に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、前記第1の所定のピッチ角度への変更の指示後、翼のロータの回転速度が所定の閾値以上のとき信号gを発する比較回路G、同信号gを受けて前記ロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路を有してなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【0010】
第1の手段によれば、上記構成により、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第1の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、ロータ回転速度が閾値以上となったとき、主軸ブレーキ動作指示回路により主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させることができ、翼が加振される。
【0011】
(2)第2の手段としては、第1の手段の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記主軸ブレーキの作動指示後の所定の時間経過後信号eを発するタイマーを備え、同信号eを前記AND回路のAND条件として加わえてなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【0012】
第2の手段によれば、第1の手段の作用に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けることができる。
【0013】
(3)また、第3の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転方法において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第1の所定のピッチ角度に変更し、その後ロータ回転速度が予め設定した所定の閾値以上となったとき、前記主軸ブレーキを作動させ、ロータを停止させることを特徴とする風車の氷付着防止運転方法を提供する。
【0014】
第3の手段によれば、上記構成により、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第1の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、その後ロータ回転速度が予め設定した閾値以上となったとき、主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させるので、翼が加振される。
【0015】
(4)第4の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号aを発する比較回路A、湿度が所定の閾値以上のとき信号bを発する比較回路B、風速が所定の閾値以下のとき信号cを発する比較回路C、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号dを発する判別回路、上記信号aからdのAND条件が成立したとき信号fを発するAND回路、同信号fを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第2の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出し、翼のピッチ角度が同第2の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出すピッチ角度指示回路を有してなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【0016】
第4の手段によれば、上記構成により、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第2の所定のピッチ角度に急速に変更し、翼のピッチ角度が同第2の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更でき、そのため翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振される。
【0017】
(5)第5の手段として、第4の手段の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記ピッチ角度指示回路のいずれかのピッチ角度の変更の指示後の所定の時間経過後信号eを発するタイマーを備え、同信号eを前記AND回路のAND条件として加わえてなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【0018】
第5の手段によれば、第4の手段の作用に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けることができる。
【0019】
(6)第6の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第2の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更し、同翼のピッチ角度が同第2の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更することを特徴とする風車の氷付着防止運転方法を提供する。
【0020】
第6の手段によれば、上記構成により、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第2の所定のピッチ角度に急速に変更し、同翼のピッチ角度が同第2の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更するので、そのため翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振される。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1に基づき、本発明の実施の第1形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法を説明する。図1は本実施の形態の風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分を示すものである。なお、前述の図3、図4に示した一般的な風車の構成とピッチ角度は本実施の形態においても同様であり、説明を繰り返すことは省略して図3、図4も参照して述べる。
【0022】
図1において、11は図示しない検出器で検出された気温Tが所定の閾値の気温T0 以下のとき信号aを発する比較回路A、12は図示しない検出器で検出された湿度Wが所定の閾値の湿度W0 以上のとき信号bを発する比較回路B、13は図示しない検出器で検出された風速Vが所定の閾値の風速V0 以下のとき信号cを発する比較回路C、14は風車1の状態が風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号dを発する判別回路、15は後述の翼加振が開始されて後所定の時間、m分が経過した後に信号eを発するタイマーである。
【0023】
16は信号a〜eのAND条件が成立したとき信号fを発するAND回路、17は信号fを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼4のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αf から、αf より小さい(第1の)所定のピッチ角度α1 に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、18はその後図示しない検出器で検出されたロータ5の回転速度N(rpm)が所定の閾値のロータ回転速度N0 (rpm)以上のとき信号gを発する比較回路G、19は信号gを受けて主軸ブレーキ8の作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路である。主軸ブレーキの作動指示は、後述するが翼4の翼加振開始の指示でもあり、その時前記タイマー15がリセットされる。
【0024】
なお、信号fが発せられたとき、主軸ブレーキ8が作動した状態であれば、主軸ブレーキ動作指示回路19は主軸ブレーキ8の解除指示を出す。また、信号gが発せられると、ピッチ角度支持回路17は翼4のピッチ角度αを前記のα1 からフェザリングのピッチ角度αf に変更の指示を出す。
【0025】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置10は上記のような、比較回路A〜C11〜13、判別回路14、タイマー15、AND回路16、ピッチ角度指示回路17、比較回路G18、主軸ブレーキ動作指示回路19を有して構成されており、下記のように氷付着防止運転を行う。
【0026】
本発明は、風車1の翼4が通常、弾性体のGFRP等で製作されていることに着目し、よく撓み、振動する特性を積極的に利用することを見出したものであり、通常のオペレーションとは逆に、作為的にロータ回転速度の通常以上の急減速、または通常以上の急加速後の急減速を与え、翼4に弾性振動を起こさせるようにするものである。
【0027】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置10においては、氷付着現象を発生させる境界の気温T0 、湿度W0 、風速V0 を予め所定の閾値として設定してあり、例えばT0 ≒5°C、W0 ≒60%、V0 ≒3m/sec程度であるが、風車設置位置の個々の条件に合わせて適宜設定される。
【0028】
風車設置位置での気温TがT0 以下、湿度WがW0 以上、風速VがV0 以下のとき(信号a〜c有り)、風車1の状態が風車停止またはアイドリング待機中であれば(信号d有り)、氷付着現象を生ずる恐れがあり、タイマー15の信号eが出ている状態であれば、信号a〜eが揃いAND回路16が働き、ピッチ角度指示回路17によって風車停止またはアイドリング待機中の翼4のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αf から、αf より小さい予め設定した(第1の)所定のピッチ角度α1 に変更される。α1 は、例えば20〜45°程度である。
【0029】
このとき、主軸ブレーキ8が作動した状態であれば、主軸ブレーキ動作指示回路19により主軸ブレーキ8は解除される。
【0030】
翼4のピッチ角度αがαf より小さいα1 となったため、羽根4のロータ5が回転を始めるが、ロータ回転速度Nが、予め設定した閾値としてのN0 以上となったとき、比較回路18が信号gを発し、主軸ブレーキ動作指示回路19により主軸ブレーキ8が作動する。N0 は、例えば10rpm程度であるが、機種、翼4の長さ、翼4の特性等によって、適宜設定される。また主軸ブレーキ8の作動に合わせ、ピッチ角度指示回路17によって翼4のピッチ角度αはフェザリングのピッチ角度αf に戻される。
【0031】
このため、ロータ5は急速に停止し、翼4は加振されるので、もし翼4に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していれば、それらは振動によって翼4から振り落とされ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【0032】
タイマー15は、信号gで主軸ブレーキ動作指示回路19により主軸ブレーキ8が作動するとき、翼加振開始としてリセットされ信号eが停止するが、予め設定した所定の時間、m分経過後信号eを復活し次の氷付着防止運転を可能にする。
【0033】
なお、本実施の形態において、氷付着防止運転を連続繰り返し行う場合は必ずしもタイマー15を設け信号eをAND回路16のAND条件に加える必要はないが、氷付着防止運転が過剰の頻度で繰り返されることを防ぐためには、タイマー15を設けインターバルを設定することが好ましい。タイマー15の設定時間mは例えば10分程度に設定されるが、風車1の設置位置の気象条件等の諸条件によって適宜設定される。
【0034】
また、風車1の風車停止またはアイドリング待機中の状態において、翼4のピッチ角度αは、必ずしも本実施の形態のα=αf に限られず、α≒αf の場合を含んでよい。また前述のようにαf は90°に限られず、その機種のフェザリングのピッチ角度でよい。
【0035】
図2に基づき、本発明の実施の第2形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法を説明する。図2は本実施の形態の風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分を示すものである。なお、本実施の形態においても、実施の第1形態と同様に、図3、図4を併せ参照して述べる。
【0036】
図2において、21は図示しない検出器で検出された気温Tが所定の閾値の気温T0 以下のとき信号aを発する比較回路A、22は図示しない検出器で検出された湿度Wが所定の閾値の湿度W0 以上のとき信号bを発する比較回路B、23は図示しない検出器で検出された風速Vが所定の閾値の風速V0 以下のとき信号cを発する比較回路C、24は風車1の状態が風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号dを発する判別回路、25は後述の翼加振動作が発せられて後所定の時間、m分が経過した時に信号eを発するタイマーである。
【0037】
26は信号a〜eのAND条件が成立したとき信号fを発するAND回路、27は信号fを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼4のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αf から、0°側に最高の変更速度で(第2の)所定のピッチ角度α2 まで、ピッチ角度αを変更する指示を出し、α=α2 となった後、α2 から風車停止またはアイドリング待機中の翼4のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αf まで、最高の変更速度でピッチ角度αを変更する指示を出すピッチ角度指示回路である。ピッチ角度指示回路27がピッチ角度αの変更指示を出すことは、後述するが翼4の翼加振開始の指示でもあり、そのいずれか一方のピッチ角度αの変更指示の時に前記タイマー25がリセットするように設定する。
【0038】
なお、信号fが発せられたとき、主軸ブレーキ8が作動した状態であれば、主軸ブレーキ動作指示回路29は主軸ブレーキ8の解除指示を出す。また、ピッチ角度指示回路27によりピッチ角度αが、α2 からフェザリングのピッチ角度αf まで戻され停止した時点で、主軸ブレーキ動作指示回路29が主軸ブレーキ8の作動指示を出すようにしてもよい。
【0039】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置20は上記のような、比較回路A〜C21〜23、判別回路24、タイマー25、AND回路26、ピッチ角度指示回路27等を有して構成されており、下記のように氷付着防止運転を行う。
【0040】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置20においても、実施の第1形態と同様に気温T0 、湿度W0 、風速V0 を予め所定の閾値として設定してある。
【0041】
また、実施の第1形態と同様にAND回路26が働いたとき、本実施の形態においては信号fによりピッチ角度指示回路27によって風車停止またはアイドリング待機中の翼4のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αf から0°側の予め設定した(第2の)所定のピッチ角度α2 に最高の変更速度で急速に変更される。α2 は、例えば0°〜10°程度であるが、機種、翼4の長さ、翼の特性等によって、適宜設定される。
【0042】
このとき、主軸ブレーキ8が作動した状態であれば、信号fを受け主軸ブレーキ動作指示回路29により主軸ブレーキ8は併せ解除される。そして、ピッチ角度αの急変によって、翼4のロータ5は急速に回転を開始し加速される。
【0043】
翼4のピッチ角度αが所定のピッチ角度α2 となった後は、逆にピッチ角度指示回路27により、翼4のピッチ角度αはα2 からフェザリングのピッチ角度αf へと最高の変更速度で急速に変更される。ピッチ角度αの急変によって、翼4のロータ5はロータ回転速度を急速に減じ、フェザリングのピッチ角度αf において風車停止またはアイドリング待機中の状態に戻る。
【0044】
ここで、フェザリングのピッチ角度αf まで戻され停止した時点で、主軸ブレーキ動作指示回路29が主軸ブレーキ8の作動指示を出すようにしてもよい。
【0045】
このピッチ角度αの急変により、ロータ5は急加速し、また急減速するので、翼4は加振され、もし翼4に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していれば、それらは振動によって翼4から振り落とされ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【0046】
タイマー25は、上記のようにピッチ角度指示回路27によって翼4のピッチ角度αが、αf から所定のα2 に変更されるとき、あるいは所定のα2 からαf に変更されるときの何方か一方を、翼加振開始としてリセットされ信号eが停止するが、その後所定の時間、m分経過後に信号eを復活し次の氷付着防止運転を可能にする。
【0047】
なお、本実施の形態においても、実施の第1形態と同様に、氷付着防止運転を連続繰り返し行う場合は必ずしもタイマー25を設け信号eをAND回路26のAND条件に加える必要はないが、氷付着防止運転が過剰の頻度で繰り返されることを防ぐためには、タイマー25を設けインターバルを設定することが好ましい。
【0048】
また、ピッチ角度αの変更を、本実施の形態においては最高の変更速度で急速に変更することとしたが、本発明は必ずしもその風車1において可能な最高の変更速度によることに限られず、通常稼働時における通常の変更速度以上の変更速度で、翼4を振動させるに足るピッチ角度αの変更速度によることを含むものとする。
【0049】
風車1の風車停止またはアイドリング待機中の状態のピッチ角度αは必ずしも本実施の形態のα=αf に限られず、α≒αf の場合を含んでよい。また前述のようにαf は90°に限られず、その機種のフェザリングのピッチ角度でよい。
【0050】
以上本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造および構成に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【0051】
【発明の効果】
(1)請求項1の発明によれば、風車の氷付着防止運転制御装置を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号aを発する比較回路A、湿度が所定の閾値以上のとき信号bを発する比較回路B、風速が所定の閾値以下のとき信号cを発する比較回路C、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号dを発する判別回路、上記信号aからdのAND条件が成立したとき信号fを発するAND回路、同信号fを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第1の所定のピッチ角度に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、前記第1の所定のピッチ角度への変更の指示後、翼のロータの回転速度が所定の閾値以上のとき信号gを発する比較回路G、同信号gを受けて前記ロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路を有してなるように構成したので、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第1の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、ロータ回転速度が閾値以上となったとき、主軸ブレーキ動作指示回路により主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させることができ、翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができるため、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【0052】
(2)請求項2の発明によれば、請求項1に記載の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記主軸ブレーキの作動指示後の所定の時間経過後信号eを発するタイマーを備え、同信号eを前記AND回路のAND条件として加わえてなるように構成したので、請求項1の発明の効果作用に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けられ過剰の頻度で繰り返されることを防ぐことができる。
【0053】
(3)請求項3の発明によれば、風車の氷付着防止運転方法を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転方法において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第1の所定のピッチ角度に変更し、その後ロータ回転速度が予め設定した所定の閾値以上となったとき、前記主軸ブレーキを作動させ、ロータを停止させるように構成したので、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第1の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、その後ロータ回転速度が予め設定した閾値以上となったとき、主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させるので、翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【0054】
(4)請求項4の発明によれば、風車の氷付着防止運転制御装置を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号aを発する比較回路A、湿度が所定の閾値以上のとき信号bを発する比較回路B、風速が所定の閾値以下のとき信号cを発する比較回路C、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号dを発する判別回路、上記信号aからdのAND条件が成立したとき信号fを発するAND回路、同信号fを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第2の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出し、翼のピッチ角度が同第2の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出すピッチ角度指示回路を有してなるように構成したので、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第2の所定のピッチ角度に急速に変更し、翼のピッチ角度が同第2の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更できるため、そのため翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【0055】
(5)請求項5の発明によれば、請求項4に記載の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記ピッチ角度指示回路のいずれかのピッチ角度の変更の指示後の所定の時間経過後信号eを発するタイマーを備え、同信号eを前記AND回路のAND条件として加わえてなるように構成したので、請求項4の発明の効果に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けられ過剰の頻度で繰り返されることを防ぐことができる。
【0056】
(6)請求項6の発明によれば、風車の氷付着防止運転方法を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第2の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更し、同翼のピッチ角度が同第2の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更するように構成したので、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第2の所定のピッチ角度に急速に変更し、同翼のピッチ角度が同第2の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更するため、翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分の説明図である。
【図2】本発明の実施の第2形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分の説明図である。
【図3】一般的な風車の構成を示す風車の側面図である。
【図4】図3中、A−A矢視による翼根元におけるピッチ角度の説明図であり、(a)は、フェザリングの状態のピッチ角度α=αf 、(b)は回転時におけるピッチ角度αの状態を示す。
【符号の説明】
1 風車
2 タワー
3 ナセル
4 翼
4a 翼根元
4b 前縁
5 ロータ
6 主軸
7 増速機
8 主軸ブレーキ
9 発電機
10、20 氷付着防止運転制御装置
11、21 比較回路A
12、22 比較回路B
13、23 比較回路C
14、24 判別回路
15、25 タイマー
16、26 AND回路
17、27 ピッチ角度指示回路
18 比較回路G
19、29 主軸ブレーキ動作指示回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ice adhesion prevention operation control device and an ice adhesion prevention operation method for a wind turbine, which can prevent ice from adhering to blades of a wind turbine.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 is a side view of a wind turbine showing a configuration of a general wind turbine. A wind turbine 1 has a nacelle 3 mounted on an upper end of a tower 2 so as to be rotatable. The main shaft 6 having a front end is rotatably supported. In the nacelle 3, the main shaft 6 is connected to a speed-increasing gear 7 and a main shaft brake 8 provided at the high speed stage, and further connected to a generator 9.
[0003]
Further, the nacelle 3 is always controlled so that the wind turbine 1 faces the wind direction, that is, the main shaft 6 is parallel to the wind direction on a horizontal plane.
[0004]
FIG. 4 is an explanatory view of the pitch angle at the blade root 4a of the blade 4 as viewed in the direction of arrows AA in FIG. 3, and FIG. 4 (a) illustrates feathering (so that a force in the rotation direction is not generated with respect to wind input). Fig. 3 shows the state in which the pitch angle of the wing is made parallel to the wind direction.
[0005]
As described above, since the rotation of the direction of the main shaft 6 is controlled so as to be parallel to the wind direction on the horizontal plane, the pitch angle (α =) α of the feathering blade in FIG. f Is usually 90 ° (although there is some difference depending on the model, in this specification, α f = 90 ° as an example. ). FIG. 4B shows a pitch angle α (0 ° <α <α) during rotation. f ).
[0006]
Before the wind turbine 1 is started, the pitch angle α of the blade 4 is changed to a feathering state (α = α) as shown in FIG. f = 90 °) or α ≒ α f In the idling state, or in the stopped state by further applying the spindle brake 8, for example, at a wind speed V = 0 to 2 m / sec, dense fog is generated (the humidity W is high) and the temperature T is below zero. In such a case, a phenomenon may occur in which water vapor becomes ice on the leading edge 4b of the wing 4 and adheres in a layered manner.
[0007]
In such a state, the profile of the wing 4 changes, and the windmill 1 cannot be started in some cases. Since the wing 4 is manufactured by GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics) or the like and has no high heat transfer coefficient, and it is difficult to incorporate a heating means due to its structure, once such a state is reached, the windmill is used until the ice melts. However, there is a problem that the user has to wait for the activation of No. 1.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Although the above-mentioned ice adhesion phenomenon occurs in a specific area where weather conditions and the like are present, a windmill that can be installed in any area and has a reliable operation is required. An object of the present invention is to provide an ice adhesion prevention operation control device and an ice adhesion prevention operation method for a wind turbine that can prevent adhesion.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(1) The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and as a first means, in an ice adhesion prevention operation control device for a windmill having a rotor with a variable-pitch wing, the temperature is controlled to a predetermined value. A comparison circuit A that emits a signal a when the humidity is equal to or less than a predetermined threshold, a comparison circuit B that emits a signal b when the humidity is equal to or higher than a predetermined threshold, a comparison circuit C that emits a signal c when the wind speed is equal to or lower than a predetermined threshold, windmill stop or idling standby A discriminating circuit that issues a signal d when the signal is in the middle, an AND circuit that issues a signal f when the AND condition of the signals a to d is satisfied, and a pitch angle of the blades that stop the windmill or wait idling in response to the signal f, A pitch angle instruction circuit for issuing an instruction to change to a smaller first predetermined pitch angle, and after the instruction to change to the first predetermined pitch angle, the rotation speed of the blade rotor is equal to or higher than a predetermined threshold value A control circuit for issuing a signal g, and a spindle brake operation instruction circuit for receiving the signal g and issuing an instruction for operating a spindle brake connected to the rotor. I will provide a.
[0010]
According to the first means, in the above-described configuration, in a situation where the adhesion of ice is likely to occur, the pitch angle of the blade is reduced by the pitch angle instruction circuit from the pitch angle of the blade while the windmill is stopped or idling is standby. Change the pitch angle to a predetermined pitch, rotate the rotor of the wing, and when the rotor rotation speed becomes equal to or higher than the threshold value, activate the spindle brake by the spindle brake operation instruction circuit, stop the rotor quickly, the wing Excited.
[0011]
(2) As a second means, in the wind turbine ice adhesion preventing operation control device of the first means, there is provided a timer which emits a signal e after a lapse of a predetermined time after the operation instruction of the spindle brake, and the signal e is generated. An operation control device for preventing ice adhesion of a windmill, which is added as an AND condition of the AND circuit.
[0012]
According to the second means, in addition to the operation of the first means, the next ice adhesion preventing operation cannot be performed unless a predetermined time has elapsed by the timer, and an interval can be provided in the ice adhesion preventing operation.
[0013]
(3) As a third means, in the ice adhesion preventing operation method for a windmill having a variable-pitch wing rotor, the temperature is equal to or lower than a predetermined threshold, the humidity is equal to or higher than a predetermined threshold, and the wind speed is increased. When the pitch is equal to or less than a predetermined threshold value and the wind turbine is stopped or idling, the pitch angle of the blade is changed from the pitch angle of stopping or idling to a smaller first predetermined pitch angle. Then, when the rotor rotation speed becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, the main shaft brake is actuated to stop the rotor, thereby providing an operation method for preventing the adhesion of ice to the wind turbine.
[0014]
According to the third means, with the above configuration, the temperature is equal to or less than a predetermined threshold, the humidity is equal to or greater than a predetermined threshold, the wind speed is equal to or less than a predetermined threshold, and the windmill is stopped or idling. In a situation where ice sticking is likely to occur, the pitch angle of the blade is changed from the pitch angle of the blade while the windmill is stopped or idling to a smaller first predetermined pitch angle, and the rotor of the blade is rotated. Then, when the rotor rotation speed becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, the main shaft brake is operated to rapidly stop the rotor, so that the blade is vibrated.
[0015]
(4) As a fourth means, in an operation control device for preventing ice adhesion of a windmill having a rotor with a variable pitch blade, a comparison circuit A which emits a signal a when the temperature is equal to or lower than a predetermined threshold, and a humidity in which the humidity is equal to or higher than the predetermined threshold A comparison circuit B that emits a signal b, a comparison circuit C that emits a signal c when the wind speed is equal to or lower than a predetermined threshold, a discrimination circuit that emits a signal d when the wind turbine is stopped or idling, and an AND condition of the signals a to d An AND circuit that issues a signal f when the condition is satisfied, and instructs to change the pitch angle of the wing while the windmill is stopped or idling standby to the smaller second predetermined pitch angle at a change speed higher than usual by receiving the signal f. After the pitch angle of the blade is changed to the second predetermined pitch angle, the pitch angle of the blade is changed at a speed higher than usual to the pitch angle of the blade while the windmill is stopped or idling is waiting. Providing ice adhesion prevention operation control device for a wind turbine characterized by comprising a pitch angle indication circuit issuing a shown.
[0016]
According to the fourth means, in the above-described configuration, in a situation where the adhesion of ice is likely to occur, the pitch angle instruction circuit reduces the pitch angle of the blade from the pitch angle of the blade while the wind turbine is stopped or idling standby by the second pitch angle. After the pitch angle of the blade is changed to the second predetermined pitch angle, the pitch angle of the blade can be rapidly changed to the pitch angle of the blade while the windmill is stopped or idling is stopped. The rotor is rapidly accelerated and decelerated to vibrate the wing.
[0017]
(5) As a fifth means, in the wind turbine ice adhesion preventing operation control device of the fourth means, a signal e is issued after a lapse of a predetermined time after an instruction to change one of the pitch angles by the pitch angle instruction circuit. An operation control apparatus for a wind turbine for preventing ice adhesion is provided, comprising a timer and adding the signal e as an AND condition of the AND circuit.
[0018]
According to the fifth means, in addition to the operation of the fourth means, the next ice adhesion preventing operation cannot be performed unless a predetermined time has elapsed by the timer, and an interval can be provided for the ice adhesion preventing operation.
[0019]
(6) As a sixth means, in an ice adhesion prevention operation control device for a windmill having a variable-pitch wing rotor, the temperature is lower than a predetermined threshold, the humidity is higher than a predetermined threshold, and the wind speed is lower than a predetermined threshold. When the wind turbine is stopped or idling standby, the pitch angle of the blades is stopped or idling standby, and when the wind turbine is stopped or idling standby, the pitch angle is set to a smaller second predetermined pitch angle which is higher than normal. After the pitch angle of the blade is changed to the second predetermined pitch angle, the pitch angle of the blade is changed to the pitch angle of the blade while the wind turbine is stopped or idling is standby at a change speed higher than normal. The present invention provides a method for driving a wind turbine to prevent ice adhesion.
[0020]
According to the sixth means, with the above-described configuration, the temperature is equal to or less than a predetermined threshold, the humidity is equal to or more than a predetermined threshold, the wind speed is equal to or less than a predetermined threshold, and the windmill is stopped or is idling. In a situation in which the adhesion of ice is likely to occur, the pitch angle of the wing is rapidly changed from the pitch angle of the wing while the windmill is stopped or idling to a smaller second predetermined pitch angle. After the pitch angle is changed to the second predetermined pitch angle, the pitch angle is rapidly changed to the pitch angle of the wing while the windmill is stopped or idling, so that the wing rotor is rapidly accelerated and decelerated, and the wing is rotated. Excited.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
With reference to FIG. 1, a description will be given of an ice adhesion prevention operation control device and an ice adhesion prevention operation method for a wind turbine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a control flow of an ice adhesion preventing operation control device of a wind turbine according to the present embodiment, and a portion of the ice adhesion prevention operation control device corresponding thereto. The configuration and pitch angle of the general wind turbine shown in FIGS. 3 and 4 are the same in the present embodiment, and the description thereof will not be repeated, and will be described with reference to FIGS. .
[0022]
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes an air temperature T detected by a detector (not shown) when the air temperature T has a predetermined threshold value. 0 In the following cases, the comparison circuits A and 12 that generate the signal a are adapted to detect the humidity W detected by a detector (not shown) as a predetermined threshold humidity W 0 In the above case, the comparison circuits B and 13 that generate the signal b indicate that the wind speed V detected by the detector (not shown) is a predetermined threshold wind speed V 0 A comparison circuit C that issues a signal c at the following time is a discrimination circuit that issues a signal d when the state of the wind turbine 1 is stopped or idling standby, and 15 is a predetermined time after the blade excitation described later is started. , M after the elapse of m minutes.
[0023]
Reference numeral 16 denotes an AND circuit that issues a signal f when the AND condition of the signals a to e is satisfied. Reference numeral 17 denotes a pitch angle α of the blade 4 that receives the signal f and stops the windmill or waits for idling, that is, a pitch angle α of feathering. f From α f Smaller (first) predetermined pitch angle α 1 A pitch angle instructing circuit 18 for instructing a change in the rotational speed N (rpm) of the rotor 5 detected by a detector (not shown) thereafter has a predetermined threshold value. 0 The comparison circuits G and 19, which generate a signal g when the rotation speed is equal to or more than (rpm), are a spindle brake operation instruction circuit that receives the signal g and issues an operation instruction of the spindle brake 8. The operation instruction of the main shaft brake is also an instruction to start the blade vibration of the blade 4 as will be described later, and at that time, the timer 15 is reset.
[0024]
If the main shaft brake 8 is in operation when the signal f is issued, the main shaft brake operation instruction circuit 19 issues an instruction to release the main shaft brake 8. Further, when the signal g is issued, the pitch angle support circuit 17 sets the pitch angle α of the wing 4 to the above α 1 To feathering pitch angle α f Instruct the change.
[0025]
The ice adhesion preventing operation control device 10 according to the present embodiment includes the comparison circuits A to C11 to 13, the determination circuit 14, the timer 15, the AND circuit 16, the pitch angle instruction circuit 17, the comparison circuit G18, and the spindle brake operation as described above. It is configured to include an instruction circuit 19, and performs an ice adhesion prevention operation as described below.
[0026]
The present invention pays attention to the fact that the blades 4 of the wind turbine 1 are usually made of an elastic material such as GFRP, and finds that the characteristics of flexing and vibrating are positively utilized, and the normal operation is performed. On the contrary, the rotor rotational speed is artificially decelerated more rapidly than usual or suddenly decelerated after sudden acceleration more than usual to cause the blades 4 to generate elastic vibration.
[0027]
In the ice adhesion preventing operation control device 10 according to the present embodiment, the temperature T at the boundary where the ice adhesion phenomenon occurs occurs. 0 , Humidity W 0 , Wind speed V 0 Is set in advance as a predetermined threshold. 0 ≒ 5 ° C, W 0 $ 60%, V 0 Although it is about 3 m / sec, it is appropriately set according to the individual conditions of the wind turbine installation position.
[0028]
The temperature T at the windmill installation position is T 0 Hereinafter, when the humidity W is W 0 When the wind speed V is V 0 In the following cases (signals a to c are present), if the state of the wind turbine 1 is stopped or idling standby (signal d is present), there is a possibility that an ice adhesion phenomenon may occur, and the signal e of the timer 15 is output. In this case, the signals a to e are aligned, the AND circuit 16 operates, and the pitch angle instruction circuit 17 stops the windmill or idles the blade 4 at the pitch angle α, ie, the feathering pitch angle α. f From α f Smaller (predetermined) (first) predetermined pitch angle α 1 Is changed to α 1 Is, for example, about 20 to 45 °.
[0029]
At this time, if the spindle brake 8 is operated, the spindle brake 8 is released by the spindle brake operation instruction circuit 19.
[0030]
The pitch angle α of the wing 4 is α f Smaller α 1 Therefore, the rotor 5 of the blade 4 starts rotating, but the rotor rotation speed N becomes N as a preset threshold value. 0 At this time, the comparison circuit 18 issues a signal g, and the spindle brake operation instruction circuit 19 activates the spindle brake 8. N 0 Is, for example, about 10 rpm, but is appropriately set according to the model, the length of the blade 4, the characteristics of the blade 4, and the like. In accordance with the operation of the main shaft brake 8, the pitch angle α of the wing 4 is changed by the pitch angle instruction circuit 17 to the feathering pitch angle α. f Is returned to.
[0031]
For this reason, the rotor 5 stops rapidly and the blade 4 is vibrated, so if the blade 4 has initial icing or water near freezing has adhered, it will be displaced from the blade 4 by vibration. It is shaken off, and ice is prevented from adhering to the wing surface, and further, it is prevented from growing in a layered manner.
[0032]
When the spindle brake 8 is actuated by the spindle brake operation instructing circuit 19 with the signal g, the timer 15 is reset as the blade vibration starts and the signal e is stopped, but the signal e is stopped after elapse of a predetermined time, m minutes. It will recover and enable the next ice adhesion prevention operation.
[0033]
In this embodiment, when the anti-icing operation is repeatedly performed continuously, it is not always necessary to provide the timer 15 and add the signal e to the AND condition of the AND circuit 16, but the anti-icing operation is repeated at an excessive frequency. In order to prevent this, it is preferable to provide the timer 15 and set the interval. The set time m of the timer 15 is set to, for example, about 10 minutes, but is set as appropriate according to various conditions such as weather conditions at the installation position of the wind turbine 1.
[0034]
Further, when the wind turbine 1 is stopped or idling, the pitch angle α of the blade 4 is not necessarily α = α in the present embodiment. f Α ≒ α f May be included. Also, as described above, α f Is not limited to 90 °, but may be a feathering pitch angle of the model.
[0035]
A description will be given of an ice adhesion prevention operation control device and an ice adhesion prevention operation method for a windmill according to a second embodiment of the present invention with reference to FIG. FIG. 2 shows a control flow of the operation control device for preventing ice adhesion of the wind turbine according to the present embodiment, and a portion of the operation control device for preventing ice adhesion of the wind turbine corresponding thereto. Note that, in the present embodiment, as in the first embodiment, a description will be given with reference to FIGS.
[0036]
In FIG. 2, reference numeral 21 denotes an air temperature T detected by a detector (not shown) when the air temperature T has a predetermined threshold value. 0 In the following cases, the comparison circuits A and 22 that generate the signal a are provided with a humidity W detected by a detector (not shown) and a humidity W having a predetermined threshold. 0 In the above case, the comparison circuits B and 23 that generate the signal b indicate that the wind speed V detected by the detector (not shown) is a predetermined threshold wind speed V 0 A comparison circuit C, 24 that issues a signal c at the following times, a discrimination circuit that issues a signal d when the state of the windmill 1 is in a windmill stop or idling standby state, and 25 is a predetermined circuit after a blade excitation operation described later is issued. It is a timer that emits a signal e when time and m minutes have elapsed.
[0037]
26 is an AND circuit that issues a signal f when the AND condition of the signals a to e is satisfied, and 27 is a pitch angle α of the blade 4 that receives the signal f and stops the windmill or waits for idling, that is, a pitch angle α of feathering f From the (second) predetermined pitch angle α on the 0 ° side at the highest change speed. 2 Till the pitch angle α is changed, α = α 2 And then α 2 Pitch angle α of the wing 4 during the stop of the windmill or idling standby, that is, the pitch angle α of feathering f The pitch angle instructing circuit issues an instruction to change the pitch angle α at the highest change speed. The pitch angle instructing circuit 27 issuing the change instruction of the pitch angle α is also an instruction to start the blade vibration of the blade 4 as described later, and the timer 25 is reset when any one of the pitch angle α is instructed to be changed. Set to
[0038]
If the main shaft brake 8 is in operation when the signal f is issued, the main shaft brake operation instruction circuit 29 issues a release instruction of the main shaft brake 8. Further, the pitch angle α is set to α 2 To feathering pitch angle α f The spindle brake operation instruction circuit 29 may issue an operation instruction for the spindle brake 8 at the time when the spindle brake 8 is stopped.
[0039]
The ice adhesion prevention operation control device 20 of the present embodiment is configured to include the comparison circuits A to C21 to 23, the determination circuit 24, the timer 25, the AND circuit 26, the pitch angle instruction circuit 27, and the like as described above. And perform the operation to prevent ice adhesion as described below.
[0040]
In the ice adhesion prevention operation control device 20 of the present embodiment, the temperature T 0 , Humidity W 0 , Wind speed V 0 Is set in advance as a predetermined threshold.
[0041]
Also, when the AND circuit 26 operates in the same manner as in the first embodiment, in this embodiment, the pitch angle α of the blade 4 during the wind turbine stop or idling standby by the pitch angle instruction circuit 27 by the signal f, that is, feathering. Pitch angle α f A predetermined (second) predetermined pitch angle α on the 0 ° side from 2 Be changed rapidly at the highest change speed. α 2 Is, for example, about 0 ° to 10 °, but is appropriately set depending on the model, the length of the blade 4 and the characteristics of the blade.
[0042]
At this time, if the main shaft brake 8 is in operation, the main shaft brake 8 is released by the main shaft brake operation instruction circuit 29 upon receiving the signal f. Then, the rotor 5 of the blade 4 starts rotating rapidly and is accelerated by the sudden change of the pitch angle α.
[0043]
The pitch angle α of the wing 4 is a predetermined pitch angle α 2 Then, the pitch angle α of the blade 4 is changed to α 2 To feathering pitch angle α f It changes rapidly at the fastest change speed. Due to the sudden change in the pitch angle α, the rotor 5 of the wing 4 rapidly reduces the rotor rotation speed, and the pitch angle α of the feathering f At the time of the windmill stop or idling standby.
[0044]
Here, the feathering pitch angle α f The spindle brake operation instruction circuit 29 may issue an operation instruction for the spindle brake 8 at the time when the spindle brake 8 is stopped.
[0045]
Due to the sudden change of the pitch angle α, the rotor 5 rapidly accelerates and decelerates rapidly, so that the wing 4 is vibrated. If the wing 4 has an initial icing or water near freezing is attached. They are shaken off the wings 4 by the vibration, so that ice is prevented from adhering on the wing surface and furthermore, it is prevented from growing in layers.
[0046]
As described above, the timer 25 determines that the pitch angle α of the blade 4 is α f From the given α 2 When it is changed to 2 From α f Is reset as the start of the blade excitation and the signal e is stopped, but after a predetermined time and m minutes have passed, the signal e is restored to enable the next ice adhesion prevention operation.
[0047]
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, when the ice adhesion preventing operation is continuously repeated, it is not always necessary to provide the timer 25 and add the signal e to the AND condition of the AND circuit 26. In order to prevent the adhesion prevention operation from being repeated at an excessive frequency, it is preferable to provide a timer 25 and set an interval.
[0048]
Further, in the present embodiment, the change of the pitch angle α is rapidly changed at the highest change speed, but the present invention is not necessarily limited to the highest change speed possible in the wind turbine 1, This includes a change speed of the pitch angle α sufficient to vibrate the blade 4 at a change speed higher than the normal change speed during operation.
[0049]
The pitch angle α in the state where the wind turbine 1 is stopped or idling is not necessarily α = α in the present embodiment. f Α ≒ α f May be included. Also, as described above, α f Is not limited to 90 °, but may be a feathering pitch angle of the model.
[0050]
Although the embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes may be made to the specific structure and configuration within the scope of the present invention.
[0051]
【The invention's effect】
(1) According to the first aspect of the present invention, the operation control device for preventing ice adhesion of a wind turbine is controlled by the signal a when the air temperature is equal to or lower than a predetermined threshold value. A, a comparison circuit B that emits a signal b when the humidity is equal to or higher than a predetermined threshold, a comparison circuit C that emits a signal c when the wind speed is equal to or lower than a predetermined threshold, and a signal d when the windmill is stopped or idling is in standby. A determination circuit that generates a signal f when the AND condition of the signals a to d is satisfied, and a first predetermined smaller value based on the pitch angle of the blades that receive the signal f and stop the windmill or wait for idling. A pitch angle instructing circuit for issuing an instruction to change the pitch angle, a comparison for issuing a signal g when the rotation speed of the rotor of the blade is equal to or higher than a predetermined threshold value after the instruction to change to the first predetermined pitch angle; Path G, a main shaft brake operation instruction circuit for receiving an operation signal of the main shaft brake connected to the rotor in response to the same signal g. When the pitch angle of the wing is changed from the pitch angle of the wing while the wind turbine is stopped or idling is standby to a smaller first predetermined pitch angle, the rotor of the wing is rotated, and the rotor rotation speed becomes equal to or higher than the threshold value. By operating the spindle brake by the spindle brake operation instruction circuit, the rotor can be stopped quickly, the wings are vibrated, even if there is initial icing on the wings or water near freezing has adhered, Since they can be shaken off the wing by vibration, ice is prevented from adhering to the wing surface and further preventing the ice from growing in layers.
[0052]
(2) According to the second aspect of the present invention, in the wind turbine ice adhesion preventing operation control apparatus according to the first aspect, the timer is provided which emits a signal e after a predetermined time has elapsed after the operation instruction of the spindle brake. Since the signal e is added as the AND condition of the AND circuit, in addition to the effect of the invention of claim 1, the next ice adhesion preventing operation cannot be performed unless a predetermined time has elapsed by the timer. An interval is provided for the ice adhesion prevention operation, and the operation can be prevented from being repeated at an excessive frequency.
[0053]
(3) According to the third aspect of the present invention, in the method for preventing ice adhesion of a windmill, the method for preventing ice adhesion of a windmill provided with a rotor having a variable-pitch wing, wherein the temperature is equal to or less than a predetermined threshold value and the humidity is less When the wind speed is equal to or higher than a predetermined threshold value, the wind speed is equal to or lower than a predetermined threshold value, and the wind turbine is stopped or idling standby, the pitch angle of the wing is stopped or idling standby, and a smaller preset angle is set. The first predetermined pitch angle is changed to a predetermined threshold value, and when the rotor rotation speed becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, the spindle brake is operated and the rotor is stopped. Is below a predetermined threshold, the humidity is above a predetermined threshold, the wind speed is below a predetermined threshold, and the windmill is stopped or idling is in standby. In a situation where the adhesion is likely to occur, the pitch angle of the blade is changed from the pitch angle of the blade while the wind turbine is stopped or idling is standby to a smaller first predetermined pitch angle, and the rotor of the blade is rotated. Thereafter, when the rotor rotation speed becomes equal to or higher than a preset threshold value, the main shaft brake is actuated and the rotor is rapidly stopped, so that the wings are vibrated, and there is initial icing on the wings, or water near freezing is discharged. Even if they are attached, they can be shaken off the wing by vibration, and ice is prevented from being attached to the wing surface, and furthermore, it is prevented from growing in layers.
[0054]
(4) According to the fourth aspect of the present invention, the operation control device for preventing ice adhesion of the wind turbine is controlled by the signal a when the air temperature is equal to or less than the predetermined threshold value. A, a comparison circuit B that emits a signal b when the humidity is equal to or higher than a predetermined threshold, a comparison circuit C that emits a signal c when the wind speed is equal to or lower than a predetermined threshold, and a signal d when the windmill is stopped or idling is in standby. A determination circuit that generates a signal f when the AND condition of the signals a to d is satisfied, and a second predetermined smaller value based on the pitch angle of the blade that receives the signal f and stops the windmill or waits for idling. An instruction to change the pitch angle at a speed higher than usual is issued, and after the pitch angle of the blade is changed to the second predetermined pitch angle, the wind turbine is stopped or idling is stopped. Since it is configured to have a pitch angle instruction circuit that issues an instruction to change the hitch angle at a change speed higher than normal, in a situation where ice sticks easily, the pitch angle instruction circuit allows the pitch angle of the blade to be changed. After the wind turbine is stopped or idling, the pitch angle of the blade is rapidly changed to a smaller second predetermined pitch angle, and after the pitch angle of the blade is changed to the second predetermined pitch angle, the wind turbine is stopped. Alternatively, the pitch angle of the wings can be changed quickly during idling, so the wing rotors are rapidly accelerated and decelerated, causing the wings to vibrate, causing initial icing on the wings and water near freezing Even if they do, they can be shaken off the wings by vibration, preventing ice from adhering to the wing surface and further growing in layers.
[0055]
(5) According to the fifth aspect of the present invention, in the wind turbine ice adhesion preventing operation control device according to the fourth aspect, after a lapse of a predetermined time after any one of the pitch angle instruction circuits is instructed to change the pitch angle. Since a timer for generating a signal e is provided and the signal e is added as an AND condition of the AND circuit, in addition to the effect of the invention according to claim 4, unless the predetermined time has elapsed by the timer, The ice adhesion preventing operation cannot be performed, and the ice adhesion preventing operation is provided with an interval to prevent the operation from being repeated with excessive frequency.
[0056]
(6) According to a sixth aspect of the present invention, an ice adhesion prevention operation method for a windmill having a rotor with variable-pitch blades is provided, wherein the air temperature is equal to or less than a predetermined threshold value and the humidity is reduced. When the wind speed is equal to or higher than a predetermined threshold value, the wind speed is equal to or lower than a predetermined threshold value, and the wind turbine is stopped or idling standby, the pitch angle of the blades is stopped or the idling standby pitch angle is reduced to a smaller value. After the pitch is changed to the set second predetermined pitch angle at a change speed higher than normal, and the pitch angle of the wing is changed to the second predetermined pitch angle, the pitch of the wing while the windmill is stopped or idling is standby. Since the angle is changed at a change speed higher than normal, the temperature is lower than a predetermined threshold, the humidity is higher than a predetermined threshold, and the wind speed is higher than a predetermined threshold. Is smaller than the threshold value, and in a situation where the adhesion of ice is likely to occur while the wind turbine is stopped or idling, the pitch angle of the blade is set to a smaller second predetermined value from the pitch angle of the blade while the wind turbine is stopped or idling. After the pitch angle of the wing is rapidly changed to the second predetermined pitch angle, and then rapidly changed to the pitch angle of the wing while the wind turbine is stopped or idling, the wing Even if the rotor is rapidly accelerated and decelerated, the wings are vibrated and even if there is initial icing on the wings or water near freezing has adhered, they can be shaken off the wings by vibration and the wing surface Ice is prevented from adhering on it and growing further in layers.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a control flow of an ice adhesion preventing operation control device of a wind turbine according to a first embodiment of the present invention, and a portion of the ice adhesion prevention operation control device corresponding thereto.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a control flow of an ice adhesion prevention operation control device of a wind turbine according to a second embodiment of the present invention, and a portion of the ice adhesion prevention operation control device corresponding thereto.
FIG. 3 is a side view of a windmill showing a configuration of a general windmill.
FIG. 4 is an explanatory view of a pitch angle at a blade root as viewed in the direction of arrows AA in FIG. 3; (a) is a pitch angle α = α in a feathering state; f , (B) shows the state of the pitch angle α during rotation.
[Explanation of symbols]
1 windmill
2 tower
3 Nasser
4 wings
4a Wing root
4b Leading edge
5 Rotor
6 spindle
7 Gearbox
8 Spindle brake
9 Generator
10,20 Ice adhesion prevention operation control device
11, 21 Comparison circuit A
12, 22 Comparison circuit B
13, 23 Comparison circuit C
14, 24 discrimination circuit
15, 25 timer
16, 26 AND circuit
17, 27 Pitch angle indicating circuit
18 Comparison circuit G
19, 29 Spindle brake operation instruction circuit