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公開番号2025063003
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-15
出願番号2024161574
出願日2024-09-19
発明の名称風力タービンのピッチ軸受の潤滑方法
出願人ゼネラルエレクトリックレノバブレスエスパーニャ, エセ.エレ.
代理人個人,個人
主分類F03D 7/04 20060101AFI20250408BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】本開示は、風力タービン(10)のブレード(22)とハブ(20)とを連結するピッチ軸受(72)を潤滑するための方法(100、200)を提供する。
【解決手段】方法(100)は、ピッチ軸受(72)の潤滑が実施されることを決定すること(110)と、スラスト勾配の上限を決定すること(120)であって、スラスト勾配は、時間に関するスラストの微分である、ことと、スラスト勾配の上限に少なくとも部分的に基づいて、ピッチ軸受(72)を潤滑するためのピッチ速度を決定すること(130)と、スラスト勾配の上限を超えないように、ピッチ軸受(72)を潤滑するための決定されたピッチ速度で風力タービンのブレード(22)をピッチングすること(140)と、を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
風力タービン（１０）の風力タービンブレード（２２）とハブ（２０）とを連結するピッチ軸受（７２）を潤滑するための方法（１００）であって、
ピッチ軸受（７２）の潤滑が実行されるべきことを決定するステップ（１１０）と、
負荷勾配の上限を決定（１２０）するステップであって、負荷勾配は時間に対する負荷の微分である、前記ステップと、
負荷勾配の上限に少なくとも部分的に基づいて、ピッチ軸受（７２）を潤滑するためのピッチ速度を決定するステップ（１３０）と、
負荷勾配の上限を超えないようにピッチ軸受（７２）を潤滑するために、決定されたピッチ速度で風力タービンブレード（２２）をピッチング（１４０）するステップと、を含む、方法。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
負荷勾配の上限が、予め定義される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ピッチ速度が、卓越風の状態に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
卓越風の状態は、卓越風速を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
卓越風の状態が、乱流強度、風向、ウィンドシア、および／またはウィンドベアのうちの１つ以上をさらに含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
ピッチ速度を決定するステップが、決定された卓越風条件に対するピッチ角に対する負荷の変動を決定するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ピッチ速度を決定するステップは、負荷勾配の上限を、卓越風速に対するピッチ角に対する負荷の決定された変動で除算するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ピッチ角の関数としての負荷および風速の関数としての負荷のデータが既知である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
負荷が風力タービンのロータの空力推力である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ピッチ軸受（７２）を潤滑するための完全なピッチング動作の間、決定されたピッチ速度を一定に維持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、風力タービンのピッチ軸受を潤滑するための方法に関する。本開示はさらに、風力タービンコントローラ、およびそのような方法を実行するように構成された風力タービンに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
現代の風力タービンは、電力網に電力を供給するために一般的に使用されている。この種の風力タービンは一般に、タワーと、タワー上に配置されたロータとを含む。ロータは通常、ハブと複数のブレードから構成され、ブレードへの風の影響を受けて回転する。この回転によりトルクが発生し、通常、ロータシャフトを介して発電機に直接（「直接駆動」または「ギアレス」）またはギアボックスを使用して伝達される。このようにして発電機は電力を生成し、送電網に供給することができる。
【０００３】
風力タービンハブは、ナセルの前部に回転可能に連結される場合がある。風力タービンハブはロータシャフトに連結され、ロータシャフトは、ナセル内のフレームに配置された１つまたは複数のロータシャフト軸受を使用してナセルに回転可能に取り付けられる。ナセルは、風力タービンタワーの上に配置されるハウジングであり、（ナセルの外側に配置されていない場合は）ギアボックスと発電機、さらに風力タービンによっては電力変換器や補助システムなどの構成要素（コンポーネント）を格納し、保護することができる。
【０００４】
風力タービンブレードは、一般にピッチ軸受によってハブに結合されている。ピッチ軸受は通常、内側リングと外側リングとを含み、内側リングと外側リングの間には通常、複数の転動要素またはローラ要素（a plurality of rolling or roller elements）が配置されている。風力タービンブレードは、内側リングまたは外側リングの一方に取り付けることができ、ハブは内側リングと外側リングの他方に取り付けることができる。取り付けは、例えばナットとボルトで行うことができる。
【０００５】
ピッチ軸受リングがもう一方の軸受リングに対して、例えば電気式または油圧式のピッチアクチュエータで回転させられると、ブレードはその長手方向軸を中心にハブに対して回転することがある。例えば、軸受内側リングに取り付けられたブレードはハブに対して回転する。このように風力タービンのブレードを回転させることは、一般にブレードの「ピッチング：pitching」と呼ばれる。（電気）機械式ピッチシステム（(electro)mechanical pitch systems）では、風力タービンブレードを回転させるために、ピニオンは、ブレードが接合される軸受リングに通常設けられる環状歯車と噛み合うことができる。油圧式ピッチシステムでは、油圧ピストンがブレードを動かす。
【０００６】
ピッチ軸受は、一般に高い荷重と振動にさらされる。このため、ピッチ軸受内に潤滑剤が均一に分散されていないと、軸受リングおよび／またはその間のローラ要素の摩耗や損傷につながる可能性がある。一般的にはグリース潤滑剤が使用される。潤滑剤は十分に分散され、軸受の関連するすべての部分や要素に行き届く必要がある。特に、ブレードのピッチ角が長期間変化していない場合や、ピッチ角が少量、例えば１°（度）未満で何度も変化する場合は、潤滑剤の均一な分布を促進するためにブレードのピッチングが必要になることがある。
【０００７】
公称風速以下、例えば１１～１３ｍ／ｓでは、発生出力は公称（すなわち定格、最大：rated, maximum）出力以下であり、ピッチ角は一般に、同じかその付近の既定位置、典型的には０゜または０゜に近い位置に維持される。公称風速以下で運転する場合、または潤滑剤を分配するのに不十分な動きで運転する場合、ピッチ角は一定であっても長時間にわたって少量ずつ変化する可能性があるため、潤滑剤を特に分配するためにブレードをピッチングさせる必要がある場合がある。例えば、風力タービンの主制御装置（メインコントローラ）は、ブレードがＹ時間ごとにＸ゜ピッチングされることを示すように構成される。
【０００８】
公称風速以上では、発電電力は公称電力であり（通常、カットアウト風速（cut-out wind speed）に達するまで）、ブレードと風力タービンに作用する負荷を制御するために、ブレードのピッチ角は一般に変化させられる。ブレードは頻繁に、あるいは連続的にピッチングされるため、ピッチ軸受を潤滑する潤滑油はこの領域で十分に分散される傾向がある。潤滑剤が十分に行き渡っていないと判断された場合、この領域で潤滑剤を特に再分配するためにブレードをピッチングさせる例もある。
【０００９】
ピッチングを行う速度は重要である。ピッチ軸受の潤滑のためのピッチングが速すぎると、ブレードに作用する負荷（loads：荷重）が高くなりすぎる可能性がある。しかし、ピッチ軸受の潤滑のためのピッチングが比較的ゆっくり行われると、発電量が著しく低下する可能性がある。
【００１０】
本開示は、ピッチ軸受を潤滑するために、ブレードに作用する負荷とピッチング中のエネルギー生成とのバランスを最適化することを目的としている。
【発明の概要】
（【００１１】以降は省略されています）

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