風力タービンの発電能力は、基本的にブレードが風を「捉える」ことに依存しています。ただし、風の状態は常に一定ではなく、-強さや利用可能性が異なる-ため、発電効率を最大化するには、ブレードの角度をリアルタイムで調整する必要があります。-この調整はピッチ制御システムによって行われます。
ピッチシステムのパワーはどこから来るのでしょうか?油圧作動油。この流体は、漏れたり流れを中断したりすることなく、固定ナセルから回転ハブまで輸送されなければなりません。また、この輸送を扱うコンポーネントは磨耗することなく数万回の回転に耐える必要があります。それがロータリーユニオンの役割です。
ナセルとハブの間に取り付けられたロータリー ユニオンにより、作動油が一方の端から入ってもう一方の端から出ることができると同時に、流体回路を中断することなく連続 360 度回転が可能になります。基本的に、これはタービン内の「動的パイプ」として機能します。一方の端はナセルとともに静止し、もう一方の端はハブとともに回転し、シールを使用して流体をしっかりと封じ込めます。
ピッチ システムの背後にあるロジックは単純です。主制御システムは風速と風向に基づいて最適なブレード角度を計算し、ロータリー ユニオンを介してハブ上の油圧シリンダーにコマンドを送信し、ブレードを必要な角度に押します。正しい角度であれば高い風力エネルギー変換効率が保証されますが、角度が正しくないと出力の低下につながります。その結果、ロータリーユニオンの故障は効率の低下からブレードの制御不能にまで及ぶ可能性があり、タービン全体の緊急停止を余儀なくされる可能性があります。
洋上風力発電はさらに厳しい要求を課しますロータリーユニオン。海洋環境には高塩分、高湿度、強い腐食性要素があり、さらに波や風による絶え間ない振動が加わり、標準的なシールでは長期間耐えられません。{1}}風力タービン用の最新の油圧ロータリー ユニオンでは、多くの場合、炭化ケイ素シール リングやフッ素ゴム シールなどの多段階シール構造と材料が採用されています。-最大 35 MPa の動作圧力に耐え、-20 度から 200 度の範囲の温度に耐え、最大 20 年の設計寿命を提供します。目標は、ユニットの設置後は最小限のメンテナンスで済むようにすることです。
市場データによると、風力タービン用油圧ロータリー ユニオンの世界売上高は 2024 年に 8 億 7,700 万ドルに達し、市場は成長し続けています。これらの製品には、シングル チャネル、デュアル チャネル、マルチ チャネル構成があります。-大規模ユニットでは通常、油圧流体、潤滑油、電気信号の同時伝送を可能にするマルチチャンネル バージョンが使用されます。-
もう 1 つの注目すべき傾向は、信号伝送に物理的接触に依存しており、信号の安定性を損なう可能性がある磨耗や破片が発生しやすい従来のロータリー ジョイント-から、非接触伝送テクノロジーへの移行です。-たとえば、光ファイバー ロータリー ジョイントは機械的摩擦や破片の発生を排除し、メンテナンス コストが非常に高いオフショア サイトのような環境において明確な利点をもたらします。{4}
風力タービンは 20 年間稼働するように設計されており、ロータリー ジョイントも同じくらい長持ちする必要があります。見落とされがちですが、これは不可欠です。これがないとブレードのピッチを調整できず、風の強さに関係なくタービンが発電できなくなります。