目次 1. はじめに 1 2. ワーキンググループの目的 1 3. ワーキンググループにおける検討 1 4. ワーキンググループの検討結果 1 5. まとめ 3 別添一覧別添 1. 経済産業省の要請 ( 経済産業省ホームページより抜粋 ) 別添 2. ウインドパーク笠取発電所 CK-19 号機風車

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うのすけのたけ
5 years ago
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1 洋上風力発電等技術研究開発委員会平成 25 年度風車事故対策ワーキンググループ洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の運転に向けて報告書 2013 年 6 月 20 日風車事故対策ワーキンググループ

2 目次 1. はじめに 1 2. ワーキンググループの目的 1 3. ワーキンググループにおける検討 1 4. ワーキンググループの検討結果 1 5. まとめ 3 別添一覧別添 1. 経済産業省の要請 ( 経済産業省ホームページより抜粋 ) 別添 2. ウインドパーク笠取発電所 CK-19 号機風車ナセル脱落事故について ( 最終報告 )( 経済産業省ホームページより抜粋 ) 別添 3. 洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の事業実施者報告

3 1. はじめに平成 25 年 4 月 7 日にウインドパーク笠取風力発電所において風車の落下事故が発生した洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) は同風力発電所の事故機と基本的に同一機種であるため同事故の原因を踏まえ風車の安全対策に万全を期するとともに今後の風力発電技術開発に活かしていく必要があるそこで洋上風力発電等技術研究開発委員会に技術専門家からなる風車事故対策ワーキンググループ ( 以下ワーキンググループ ) を設置し洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) における風車の安全対策の妥当性について評価を行った 2. ワーキンググループの目的技術専門家からなるワーキンググループを設置し洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) における洋上風車の安全対策の妥当性について以下の二項目を検討することを目的とした <ワーキンググループの目的 > 1ウインドパーク笠取風力発電所の風車事故を踏まえ洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) に必要となる安全対策について技術的見地から評価を行うとともに安全性の確認を行った 2その他風車の安全性確認に必要な事項について検討を行った <ワーキンググループの委員 > ワーキンググループの委員は以下の通りである氏名所属役職勝呂幸男 ( 主査 ) 一般社団法人日本風力エネルギー学会会長石原孟東京大学大学院工学系研究科社会基盤学専攻教授前田太佳夫三重大学大学院工学研究科機械工学専攻教授注 1) 主査を除き委員は五十音順注 2) 敬称略 3. ワーキンググループにおける検討ワーキンググループでは別添 1 の経済産業省の要請及び別添 2 に示すウインドパーク笠取風力発電所において発生したナセル脱落事故報告の結果を参照しその事故原因を精査すると共に洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の安全対策の検討を行った加えて別添 3 に示す洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の事業実施者から現況を聴取すると共に技術的な検討を行いその結果を報告書にまとめた 4. ワーキンググループにおける検討結果洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車はウインドパーク笠取風力発電所事故機と同機種の日本製鋼所社製を使用しているが事故原因と 1

4 なったピッチモータブレーキを構成するスプラインについては別添のとおり不適切とされる材質は使われていないしたがってワーキンググループでは洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) と同じピッチモータブレーキを使用し運転実績がある既設風力発電所データとの比較を基に以下の検討を行った洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車 ( ピッチモータブレーキ ) の設計製作の妥当性について洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車の基本的な構造は現状のと同様にドイツの認証機関である () のプロトタイプの設計認証を受けているピッチモータブレーキの設計に関しては風車メーカーが必要な保持トルクを解析によって求めこれをピッチモータメーカーへの要求仕様としているこのピッチモータブレーキのスプライン材質は製品証明書に示された鋼材を使用しており本材質はウインドパーク笠取風力発電所の事故機と異なった材料である風車の設計と製造は審査登録されたにて品質管理されていることからピッチモータブレーキの設計製作については妥当と判断したブレーキライニングの磨耗量及びスプラインの材質についてウインドパーク笠取風力発電所事故機の場合にはアルミ合金製のスプラインを採用していたためスプラインの接触部に摩耗が発生しその摩耗粉によりブレーキライニングが摩耗して必要な保持力が保たれなくなったことが原因とされている同発電所の風車においては対策の一環としてステンレス製の材料に変更するとの報告である洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車は他の陸上サイトで年を超える発電実績を有する既設風力発電所のスプライン構成と同じ鋼鋼 ( オスメス ) を採用していることからブレーキライニングの摩耗の発生について既設風力発電所における摩耗の実測値及びピッチモータメーカーから提供された製品証明書を用いて評価を行った既設風力発電所のピッチモータブレーキのギャップ測定結果から過去年ヶ月の間に発生した摩耗量は ~ であり鋼製のスプラインを採用したピッチモータブレーキにおけるブレーキライニング摩耗の発生は最大約年と推定されたまた ~ の磨耗量はピッチモータメーカーから提供された製品証明書に示される管理値内に収まっている以上のことから鋼製のスプラインを用いたピッチモータブレーキは適切なメンテナンス下にあっては十分なブレーキ保持力が確保されるものであると評価した洋上風車におけるピッチモータブレーキのスプライン材質は ( オスメス ) でありこれはの ( 機械構造用炭素鋼 ) に相当するものでオ 2

5 スメス共に鋼製であることからウインドパーク笠取風力発電所事故機で発生したスプラインの異常摩耗の可能性は極めて少ないの違いは炭素量の差であるが製鋼上からはその差異は小さく現実的に材質の差異はほとんどないの硬度差がほとんどないことからスプラインの摩耗は少なくウインドパーク笠取風力発電所で発生した材質差異による摩耗の問題は発生しないものと考えられるなお鋼製の硬度がであるのに対しステンレスはであり硬度は鋼製の方がステンレスより高く摩耗は硬度に依存することから鋼鋼の組合せは鋼ステンレスに比べて同等以上の寿命と考えられるピッチモータブレーキのメンテナンスについてピッチモータブレーキのメンテナンスについてはメーカー推奨期間が 3 年間となっている 2 年以上運転を行っている既設風力発電所の運転実績から求められる安全側である最大の摩耗量年を想定して計算した結果 3 年間のギャップ進行予想値は初期のギャップ値を安全側に取った場合でも十分管理値内におさまることが認められたそこでメンテナンス間隔は十分な間隔である 1 年を原則とし更なる安全を考慮して当初は 6 ヶ月で点検することとしその後状況により 3 ヶ月ずつ延長することとしたブレーキ保持力のチェック機能と過回転対策の強化について過回転対策についてはこれまで空力ブレーキを独立する保安装置が採用されている洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車ではこれに加えピッチモータブレーキのブレーキ保持力のチェック機能や回転数制御を追加することにより更なる安全を図る 5. まとめワーキンググループにおいて洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車における安全性について検討した結果以下の項目について安全性は妥当であると判断され運転を開始するに必要な安全性が確保されていることが確認された 1) 洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) 洋上風車 ( ピッチモータブレーキ ) の設計製作の妥当性について 2) ブレーキライニングの磨耗量及びスプラインの材質について 3) ピッチモータブレーキのメンテナンスについて 4) ブレーキ保持力のチェック機能と過回転対策の強化について 3

6 経済産業省 2013FY004 平成 25 年 5 月 2 日九州産業保安監督部部長守屋猛殿経済産業省商務流通保安グループ電力安全課長村上博之発電用風力設備の安全確認について平成 25 年 4 月 7 日にウインドパーク笠取風力発電所において発生した風車の落下及び支持物折損事故については事故調査の結果別紙のとおり風車の一部材料において不適切な材質で製造されたものを使用していたことが判明しています本事故については引き続き調査を実施し再発防止対策の実施が必要となりますが上記の状況に鑑み公共の安全の確保の観点から発電用風力設備の安全管理に万全を期すため管内の発電用風力設備の設置者に対し下記の措置を講じるよう要請をお願いします記 1. 風車の製造事業者が同発電所と同じ設備である場合には下記の措置を講じること 1 風車の安全な状態の確保に係る保安点検及び必要に応じ補修等の対策を実施することその際には通常実施する点検に加えピッチモータブレーキなど制御装置を中心に運転開始以降当該部位における事故故障修理履歴等を調査し当該部位における摩耗等が発生している又はその恐れがある場合は速やかに当該部位を取り替えるなどの対策を講じた上でこれらの結果を評価すること 2 点検終了までの間一般公衆の接近防止措置を強化又は必要に応じ運転停止等の適切な安全確保措置を講じること 3 1 及び2の対策を講じた結果を 5 月 23 日を目途に報告すること 2. 風車の製造事業者が同発電所と同じ設備でない場合には今般の事故に係る調査状況に鑑み速やかに点検等保守管理を確実に実施すること

7 ( 別紙 ) 平成 25 年 4 月 7 日にウインドパーク笠取風力発電所で発生した風車落下及び支持物折損事故の概要について 1. 設置者 : 株式会社シーテック 2. 発電所の概要 (1) 発電所名 : ウインドパーク笠取風力発電所 (2) 住所 : 三重県津市美里町及び伊賀市上阿波地内 (3) 運転開始年月 : 平成 22 年 2 月 ( 第 1 期 ) 12 月 ( 第 2 期 ) (4) 出力 :38,000kW 2,000kW 風車 10 基 ( 第 1 期 ) 2,000kW 風車 9 基 ( 第 2 期 ) 3. 事故発生概要 : (1) 事故発生日時 : 平成 25 年 4 月 7 日 ( 日 )16 時 37 分 ~16 時 55 分の間 ( 推定日時 ) (2) 事故事象 :19 号の風車上部 ( 地上 65m) から風車 ( ブレードナセル ) が地上に落下更にタワーが中央付近で折損 (5 度傾斜 ) (3) 事故原因 : ピッチモータブレーキを構成するスプラインが耐摩耗性の低い不適切な材質で製造されたため異常摩耗が発生し 3 枚のブレードのピッチ制御が出来なくなるとともに過回転が発生また過回転時にブレードがタワーに接触し風車が地上に落下引き続き調査を実施し再発防止対策を検討 4. 風車の製造事業者 : 株式会社日本製鋼所 ( 同社の2,000kW 級同型機は現在国内に約 110 基設置され運転中 )

1. (1) CK-19 38MW(2,000kW19 ) 1 22 2 22 (2) 2 22 12 15 C CK-19 2 (JSW) 2,000kW 19rpm 83.3m 65m (3) 25 4 7 16 37 16 55 CK-19 1 2 0 90 1 別添 2 ( () 2.

10 1. (1) CK-19 38MW(2,000kW19 ) (2) C CK-19 2 (JSW) 2,000kW 19rpm 83.3m 65m (3) CK 別添 2 ( () 2. (1) m/s 15 25m/s m/s ( ( ))CK m/s m/s (2) 3 15:15:23 (3s 30m/s) 12:28:45 15:40:27 (10min 25m/s) 12:28:45 15:56:47 (3s 40m/s) (16:02 (0.5de eg/s) ) 16:01:43 1 ( 27.99m/s 0.31rpm 87deg) 16:06:22 3 ( 32.04m/s 1.22rpm 93deg) 16:07:27 2 ( 37.45m/s 0.4rpm 93deg) 16:14:09 (3rpm ) 16:36:26 ( 24rpm ) 16:36:28 ( 26rp pm ) 16:36:34 ( )(16:36:29 ) 16:36:38 (( )(: 0.2G)) 16:37:3033 () 1 (16:01:43)16:13 26deg -187deg 2 (16:07:27)16:15 175deg 3 (16:06:22) 92deg 176deg 16:36: :36:28 26rpm 57 16:37: rpm16:37: rpm 15:56:47 () 16:36: :37: CK-19 出典 : 経済産業省電力安全課ホームページ

11 ( 30.6m m38.3 ) 2 () ) 5deg () (80deg~90 0deg) ( ) 37/108 ( 1/3)( ) 71/108 ( 2/3) () 1.5 () 37/108 1/3 () 2.4mm 2.2mm 24Nm Nm Nm 34.5Nm ,800rpm 1,800rpm 20.5Nm 22.5Nm 2.0mm 200Nm 100Nm 0.15mm0.35mm 2.23mm 2.29mm m 2.30mm 2..0mm 71/1082/ (1) () 3 3 () () 8 ( (0.5deg/s)) 3 ( 19rpm) 1/32/3 260m(370m) (2) 34.5Nm 3 200Nm 3 3 ( ) () ( ) 2.0mm2.4mmm 3 (0.15mm0.35mm) 3 100Nm () ( 0.05mm) () () () ( ) 4 () -2-

(3) SEM (#82) () (#19) () () SEM(Scanning Electron

5Nm) 163733 21m/s 1 3 267deg2 299deg1-3 -32deg 1-187deg1

19rpm1 60rpm 1 1 2 3 16:36:28 62 5 16:37:33 5 1 13.

3m ) 5-3- (1) 3 3 (2) (3) () (1) () AC () 100 7 7 (1 6 )

12 (3) SEM (#82) () (#19) () () SEM(Scanning Electron Microscope )#82 #19 (4) 3 ( ) 12Nm 47Nm 27Nm (20.5Nm34.5Nm) m/s deg2 299deg deg 1-187deg deg deg1 3-45rpm rpm1 60rpm :36: :37: m m 3 5.5m 1 2 ( 5.3m ) 5-3- (1) 3 3 (2) (3) () (1) () AC () (1 6 ) 10 6 (2) () ( 1 ) 1 () (3) (3rpm) 1-1. (4/27) (5/31) ( 1 ) (3m/s ) 1 6 () 3. 3 (3rpm) 6/ WP SEM 3 3 3

13 別添 3 洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の事業実施者報告ピッチモータブレーキの設計製造の妥当性洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車は現状の市場機と同様にのプロトタイプの認証を受けまた風車の設計と製造は審査登録されたにて品質管理されているまた洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車のピッチモータブレーキのスプラインのオス材質及びメス材質共に鋼製でありこれはウィンドパーク笠取風力発電所号機のオス材質の鋼メス材質のアルミと異なり更に硬度が高いものである洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車同様スプラインのオス材質及びメス材質共に鋼製である風車については事業実施者が発電事業を行っている既設風力発電所においてこれまで年か月の運転実績がありこの間にピッチモータブレーキのスプラインに関する問題は発生していない表設計条件等の比較地点製作モータ仕様ブレーキ容量ブレーキ仕様型式ブレーキギャップスプライン仕様メス / オス乱流強度 (H=40m) 笠取 A 社 11kw/230V 誘導電動機 200Nm BXW mm A2017/S45C 既設風力 B 社 11kw/230V 誘導電動機 150Nm FD mm C43/C 洋上同上同上同上同上同上同上また洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車及び既設風力発電所にピッチモータブレーキを供給している社のピッチモータブレーキは世界の風車市場で十分な実績があり ( シェア調査報告 ) 重大な故障事故の発生も無く洋上風車の納入実績もあるそのためこれまでの設計や運転実績から洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車に採用されているピッチモータブレーキは安全面で問題は無いと考えられるピッチモータブレーキ ( ディスクブレーキ ) の摩耗量の妥当性ピッチモータブレーキ ( ディスクブレーキ ) の摩耗量 ( ギャップ ) について洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車と同じ材質を使っている 1

14 既設風力発電所の実績を調査した結果表に示す通り全てメーカーのギャップ管理値である ~ 内にあった運転開始時のギャップ測定記録が無いため管理値の最小を初期値と仮定すると年ヶ月の運転で ~ 摩耗したことになるさらにこの結果を基に洋上風力発電システム実証研究 ( 北九州市沖 ) の洋上風車の摩耗量を推定すると表に示す通り最大でも約年程度の小さな値になることがわかる表. 既設風力発電所におけるギャップ測定値 2

15 表. 既設風力発電所におけるプレーキ摩耗量ピッチモータブレーキのメンテナンスの妥当性ピッチモータブレーキのメンテナンスについてはメーカー推奨期間が年間であるがピッチモータブレーキのブレーキライニングの最大摩耗量を想定し 1 mm 年で計算した場合でも年間の摩耗であれば十分な管理値内におさまることが認められたこれよりメンテナンスは原則年とし更なる安全を考慮し当初はヶ月で点検しその後状況によりヶ月ずつ延長を判断することとする 3

PRESS RELEASE (2016/11/29) 九州大学広報室福岡市西区元岡 744 TEL: FAX: URL:

PRESS RELEASE (2016/11/29) 九州大学広報室 819-0395 福岡市西区元岡 744 TEL:092-802-2130 FAX:092-802-2139 MAIL:koho@jimu.kyushu-u.ac.jp URL:http://www.kyushu-u.ac.jp 地形起因の大気乱流が大型風車の構造強度に与える影響の評価に成功 - 大規模風力発電の普及拡大に期待