KR101847415B1 - 표면파센서를 이용한 풍력발전기 블레이드 상태측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면파센서를 이용한 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블레이드의 양측에 밀착되어 표면파를 송수신하는 표면파센서부를 통해 블레이드의 상태 측정이 가능하도록 하면서, 표면파센서부는 블레이드를 따라 이동할 수 있도록 하여, 블레이드의 상태 진단이 정확하고 용이하며 경제적으로 이루어질 수 있도록 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 관한 것이다.

Description

표면파센서를 이용한 풍력발전기 블레이드 상태측정장치{A Diagnostic Device for Wind Power Generator Using Surface Wave Sensor}

본 발명은 표면파센서를 이용한 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블레이드의 양측에 밀착되어 표면파를 송수신하는 표면파센서부를 통해 블레이드의 상태 측정이 가능하도록 하면서, 표면파센서부는 블레이드를 따라 이동할 수 있도록 하여, 블레이드의 상태 진단이 정확하고 용이하며 경제적으로 이루어질 수 있도록 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 관한 것이다.

풍력발전기는 바람의 운동에너지를 기계적인 에너지로 변환해 전기를 생산하는 장치로, 크게 육상이나 해상에 설치된 타워(tower)와, 타워의 상부에 회전하도록 설치되며 발전기를 내장한 나셀(nacelle)과, 발전기의 구동을 위해 나셀에 회전하도록 설치되며 복수의 블레이드(blade)를 갖춘 로터(rotor) 등을 포함하는데, 이중 블레이드는 고장빈도가 가장 높고 발전효율에 직접적인 영향을 미치는 풍력발전기의 가장 핵심적인 구성요소이다. 따라서, 블레이드의 오염 및 파손으로 인한 발전효율 저하를 방지하기 위하여 청소, 보수 등과 같은 작업을 수행하여야 하며, 위와 같은 작업을 수행하기 전에 블레이드의 정확한 상태 진단이 필요하다. 하지만, 풍력발전기는 거대 구조물이기 때문에 블레이드의 상태 진단에 어려움이 많아, 최근에는 하기 특허문헌처럼 자동으로 블레이드의 상태를 진단할 수 있는 시스템이 개발되고 있다.

<특허문헌>

공개특허 제10-2014-0038149호(2014. 03. 28. 공개) "전도성 나노물질이 포함된 섬유강화복합체의 구조 건전성 감시장치, 그의 감시 방법 및 제조방법, 그리고 전도성 나노물질이 포함된 풍력 발전용 블레이드의 구조 건전성 감시장치 및 그의 제조방법"

하지만, 종래의 블레이드 진단 시스템은 블레이드 내부에 센서를 위치시키고 블레이드의 물리적 변화를 센싱하여 블레이드 상태를 진단하므로, 블레이드에 일정 이상의 변형이 생긴 후에만 진단이 가능하여 불량발생 초기에 상태진단이 어렵고, 블레이드의 물리적 변형과 무관하게 블레이드 표면에 생긴 부식, 이물부착 등을 진단할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 블레이드의 상태 진단이 정확하고 용이하며 경제적으로 이루어질 수 있도록 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 용이한 이동이 가능하도록 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 블레이드의 두께가 얇아지는 블레이드 말단에서도 표면파센서부의 이동에 의한 상태 측정이 가능하도록 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 표면파의 정확한 송수신이 가능하도록 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 표면파센서부의 이동이 원활하게 이루어지도록 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치는 풍력발전기 블레이드에 지지되어 블레이드를 따라 이동하는 센서이동부와; 상기 센서이동부와 함께 이동하며, 블레이드의 양측에 밀착되어 표면파를 송수신하는 표면파센서부와; 상기 센서이동부의 작동을 제어하며, 상기 표면파센서부에 의해 송수신되는 표면파를 통해 블레이드의 상태를 진단하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 있어서, 상기 센서이동부는 블레이드에 지지되는 원형의 이동롤을 갖는 주이동부를 포함하여, 상기 이동롤의 회전에 의해 블레이드를 따라 이동하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 있어서, 상기 센서이동부는 상기 주이동부를 고정시킨 상태에서 상기 표면파센서부가 블레이드를 따라 이동하도록 하는 부이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 있어서, 상기 부이동부는 상기 주이동부에 고정되어 부이동하우징을 가이드하는 부이동가이드부재와; 상기 부이동가이드부재에 가이드되어 주이동부와 동일한 방향으로 이동하며, 상기 표면파센서부와 연결되어 함께 이동하도록 하는 부이동하우징과; 상기 부이동하우징을 이동시키는 구동력을 제공하는 부이동수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치는 상기 표면파센서부를 블레이드에 밀착시키는 센서압착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 있어서, 상기 센서압착부는 상기 표면파센서부의 이동시에는 블레이드로부터 압착이 해제되며, 표면파센서부에 의한 표면파송수신시에만 블레이드에 압착되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 있어서, 상기 표면파센서부는 블레이드의 양측에 한 쌍의 표면파센서가 형성되도록 하여, 표면파의 송신 및 수신이 이루어지도록 하고, 상기 센서압착부는 상기 센서이동부의 양측에 형성되어 한 쌍의 표면파센서를 블레이드의 양측에서 압착되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 있어서, 상기 센서압착부는 상기 표면파센서부를 압착시키는 압축공기를 제공하는 압착펌프와; 상기 압착펌프에 의해 제공되는 압축공기를 상기 표면파센서부로 공급하는 압착관과; 상기 압착관을 둘러싸며, 상기 표면파센서부와 센서이동부를 연결하는 연결하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 있어서, 상기 압착관 및 연결하우징은 '∩' 형상으로 형성되어 상기 표면파센서부가 블레이드에 압착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치에 있어서, 상기 표면파센서부는 상기 센서압착부와 연결되어 블레이드 방향으로 압착되며, 블레이드를 향하는 방향으로 표면파센서가 삽입되어 고정되는 센서지지부를 포함하고, 상기 센서지지부는 표면파센서와의 사이 공간이 일정 탄성을 갖는 탄성부재로 채워지도록 하여, 다양한 굴곡의 블레이드에 표면파센서가 압착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 블레이드의 양측에 밀착되어 표면파를 송수신하는 표면파센서부를 통해 블레이드의 상태 측정이 가능하도록 하면서, 표면파센서부는 블레이드를 따라 이동할 수 있도록 하여, 블레이드의 상태 진단이 정확하고 용이하며 경제적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 원형의 이동롤에 의해 블레이드에 지지되어 이동하도록 함으로써 장치의 용이한 이동이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 이동롤과는 별도로 부이동부에 의해 표면파센서부의 이동이 가능하도록 함으로써 블레이드의 두께가 얇아지는 블레이드 말단에서도 표면파센서부의 이동에 의한 상태 측정이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 표면파센서부를 블레이드에 밀착시키도록 함으로써 표면파의 정확한 송수신이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 표면파센서부의 이동시 블레이드에 대한 압착을 해제하도록 함으로써 표면파센서부의 이동이 원활하게 이루어지도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치의 측단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치의 평면도
도 3은 도 1의 부이동부의 동작을 설명하기 위해 블레이드를 정면에서 바라본 참고도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치의 작동상태를 설명하기 위한 참고도
도 5는 도 1의 표면파센서의 구성을 나타내는 블럭도
도 6은 도 1의 표면파발생부 및 표면파수신부를 설명하기 위한 참고도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면파발생부 및 표면파수신부를 설명하기 위한 참고도
도 8은 및 도 9는 도 7에 의하여 블레이드에 생긴 크랙의 진단과정을 설명하기 위한 참고도
도 10은 도 1의 컨트롤러의 구성을 나타내는 블럭도
도 11은 도 10의 결함분석부의 구성을 나타내는 블럭도
도 12는 도 10의 화면표시부의 구성을 나타내는 블럭도
도 13은 도 1의 풍력발전기 블레이드 상태측정장치를 이용한 상태측정시스템의 측면도
도 14는 도 13의 작동상태를 설명하기 위해 블레이드를 정면에서 바라본 참고도
도 15는 도 13의 결합지지장치의 사시도
도 16은 결합지지장치의 작동상태를 설명하기 위해 정면에서 바라본 참고도

이하에서는 본 발명에 따른 표면파센서를 이용한 풍력발전기 블레이드 상태측정장치 및 이를 이용한 상태측정시스템의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하고, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표면파센서를 이용한 풍력발전기 블레이드 상태측정장치를 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명하면, 상기 풍력발전기 블레이드 상태측정장치(1)는 블레이드(B)에 지지되어 블레이드(B)를 따라 이동하는 센서이동부(31)와; 표면파센서부(13)를 블레이드(B)에 밀착시키는 센서압착부(12)와; 상기 센서이동부(31)와 함께 이동하며, 블레이드(B)의 양측에 밀착되어 표면파를 송수신하는 표면파센서부(13)와; 상기 센서이동부(31)의 작동을 제어하며, 상기 표면파센서부(13)에 의해 송수신되는 표면파를 통해 블레이드의 상태를 진단하는 컨트롤러(14);를 포함한다.

본 발명에 따른 상태측정장치(1)는 표면파를 이용하여 블레이드의 상태를 측정하고, 크랙, 이물, 부식 등의 결함을 검출하기 위한 것으로, 표면파센서부(13)에 의해 표면파를 송수신하여 블레이드 상태를 측정하도록 하며, 더욱 정확하게는 후술할 표면파발생부(132a)에서 표면파를 발생시키고, 표면파수신부(132b)에서 표면파발생부(132a)에 의해 발생된 표면파를 수신하여 이에 따라 생성되는 전기신호를 분석하도록 함으로써 블레이드의 결함을 검출할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명은 표면파센서부(13)가 블레이드(B)를 따라 이동할 수 있도록 하여, 블레이드(B) 전체에 표면파센서부(13)를 설치하는 시간과 비용의 소모 없이도 용이하고 신속하고 경제적인 블레이드의 상태 측정이 가능하도록 한다.

상기 센서이동부(31)는 상기 표면파센서부(13)를 블레이드(B)를 따라 이동시키는 구성으로, 블레이드(B)에 지지되어 이동하도록 하며, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 블레이드(B)를 지면과 수평 방향이 되도록 하고, 블레이드(B)를 따라 좌우로 이동하며 표면파센서(132)에 의해 블레이드의 상태를 측정하도록 한다. 상기 센서이동부(31)는 원형의 이동롤(111a)을 갖는 주이동부(111)를 포함하여 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 블레이드(B)의 끝단에 이동롤(111a)이 지지되어 이동할 수 있도록 하며, 이동롤(111a)의 회전에 따라 표면파센서부(13)를 이동시키도록 한다. 다만, 너셀(N)에서 멀어지는 블레이드(B)의 끝단은 도 3에 도시된 바와 같이 두께가 얇아 이동롤(111a)이 지지되기 어려우므로, 상기 센서이동부(31)는 주이동부(111)와는 별도로 표면파센서부(13)를 이동시킬 수 있는 부이동부(112)를 추가적으로 포함하도록 한다.

상기 주이동부(111)는 원형의 이동롤(111a)에 의해 블레이드(B)에 지지되어 이동하는 구성으로, 롤구동모터(111b)에 의해 이동롤(111a)을 회전시켜 블레이드(B)를 따라 이동하도록 하며, 너셀(N)에서 멀어지는 방향으로 이동하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 주이동부(111)는 블레이드(B)에 지지되는 반대측으로 부이동부(112)가 형성되며, 상기 부이동부(112)에는 상하측으로 표면파센서부(13)가 연결되도록 형성되어 주이동부(111)의 이동에 따라 표면파센서부(13)도 함께 이동하도록 한다. 상기 주이동부(111)는 블레이드에 지지되어 회전하는 원형의 이동롤(111a), 이동롤(111a)을 회전시키는 롤구동모터(111b), 상기 이동롤(111a) 및 롤구동모터(111b)를 지지하는 주이동부하우징(111c), 상기 주이동부하우징(111c)에 지지되어 주이동부(111)가 이동하는 경로를 형성하는 주이동가이드부재(111d)를 포함한다.

상기 이동롤(111a)은 블레이드(B)에 지지되어 회전하는 구성으로, 원형으로 형성되어 블레이드(B)를 따라 이동하도록 한다. 상기 이동롤(111a)은 상기 롤구동모터(111b)의 작동에 의해 회전하며, 블레이드의 전연부(L)를 따라 이동하도록 할 수 있다.

상기 롤구동모터(111b)는 상기 이동롤(111a)을 회전시키는 구성으로, 일반적인 모터가 적용될 수 있으며, 상기 주이동부하우징(111c) 내에 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 주이동부하우징(111c)은 상기 주이동부(111)의 외형 본체를 형성하는 구성으로, 일단에는 상기 이동롤(111a)이 회전가능하도록 결합되어 블레이드(B)를 따라 이동하며, 내부에는 롤구동모터(111b)가 형성된다. 또한, 상기 주이동부하우징(111c)은 일 지점에 상기 주이동가이드부재(111d)가 관통 삽입되도록 하여, 주이동부하우징(111c)이 주이동가이드부재(111d)를 따라 이동하도록 한다. 따라서, 상기 주이동부(111)는 블레이드의 전연부(L)를 따라 일정 경로를 형성하며 이동할 수 있게 된다. 상기 주이동부하우징(111c)은 상기 주이동가이드부재(111d)가 관통 삽입되는 내측으로 가이드돌기(111c-1)를 형성하여 상기 주이동가이드부재(111d)에 안정적으로 지지되어 이동할 수 있도록 한다. 또한, 상기 주이동부하우징(111c)은 이동롤(111a)의 반대측으로 상기 부이동부(112), 더욱 정확하게는 부이동가이드부재(112a)가 고정된다.

상기 주이동가이드부재(111d)는 상기 주이동부(111)가 이동하는 방향으로 형성되어 상기 주이동부하우징(111c)에 관통 삽입되는 구성으로, 상기 주이동부(111)의 이동 경로를 형성하도록 한다. 상기 주이동가이드부재(111d)는 별도의 고정장치에 지지되도록 형성될 수 있으며, 예를 들어 후술하는 바와 같이 결합지지장치(3)에 지지되어 블레이드(B)와 수평을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 주이동가이드부재(111d)는 이동 경로를 따라 가이드홈(111d-1)이 함입되어 형성되도록 할 수 있으며, 상기 주이동부하우징(111c)의 가이드돌기(111c-1)가 삽입되어 안정적으로 이동할 수 있도록 한다.

상기 부이동부(112)는 상기 주이동부(111)의 이동롤(111a)을 고정시킨 상태에서 표면파센서부(13)를 이동시킬 수 있도록 하는 구성으로, 도 3에 도시된 바와 같이 블레이드(B)의 두께가 얇아지는 말단에서 주이동부(111)의 이동롤(111a)은 블레이드(B)에 안정적으로 지지되어 이동하기 어려우므로, 부이동부(112)에 의해 표면파센서부(13)가 블레이드(B) 끝단까지 이동할 수 있도록 한다. 상기 부이동부(112)는 주이동부(111)의 이동롤(111a) 반대측에 연결되어 주이동부(111)와 함께 이동하며, 주이동부(111)가 고정된 상태에서 별개로 작동할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 부이동부(112)는 상기 주이동부(111)에 고정되어 부이동하우징(112b)을 가이드하는 부이동가이드부재(112a)와; 상기 부이동가이드부재(112a)에 가이드되어 주이동부(111)와 동일한 방향으로 이동하며, 상기 표면파센서부(13)와 연결되어 함께 이동하도록 하는 부이동하우징(112b)과; 상기 부이동하우징(112b)을 이동시키는 구동력을 제공하는 부이동수단(112c);을 포함한다.

상기 부이동가이드부재(112a)는 상기 부이동하우징(112b)이 이동하는 경로를 형성하는 구성으로, 상기 부이동하우징(112b)의 양측에 레일 형태로 형성되어 부이동하우징(112b)이 부이동가이드부재(112a)를 따라 이동할 수 있도록 한다. 상기 부이동가이드부재(112a)는 상기 주이동부(111)의 주이동부하우징(111c)에 고정되어 주이동부(111)의 이동에 따라 함께 움직이며, 주이동부(111)와 동일한 방향으로 경로를 형성하여 두께가 얇아지는 블레이드(B)의 끝단에서 표면파센서부(13)가 블레이드(B)를 따라 움직일 수 있도록 한다.

상기 부이동하우징(112b)은 상기 부이동가이드부재(112a)에 지지되어 이동하는 구성으로, 상기 부이동수단(112c)의 구동력에 의해 이동하도록 한다. 상기 부이동하우징(112b)에는 표면파센서부(13)가 연결되어 부이동하우징(112b)의 이동에 따라 표면파센서부(13)도 동일한 방향으로 이동하도록 하며, 더욱 정확하게는 상기 센서압착부(12)를 통해 표면파센서부(13)에 연결되도록 한다. 상기 부이동하우징(112b)은 내부에 일정 공간을 형성하여 상기 센서압착부(12)의 후술할 압착펌프(121)가 내장되도록 하며, 후술할 연결하우징(123)에 의해 표면파센서부(13)와 연결되도록 한다.

상기 부이동수단(112c)은 상기 부이동하우징(112b)을 이동시키는 구동력을 제공하는 구성으로, 도 2에 도시된 바와 같이 실린더 등의 형태로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않으며 상기 부이동하우징(112b)을 이동시킬 수 있는 다양한 구동수단이 적용될 수 있다. 상기 부이동수단(112c)은 상기 부이동하우징(112b)을 주이동부(111)의 이동 방향와 동일한 방향으로 밀거나 당길 수 있도록 하며, 양측에는 상기 부이동가이드부재(112a)가 고정 결합되도록 한다.

상기 센서압착부(12)는 상기 표면파센서부(13)를 블레이드(B)에 압착시킬 수 있도록 하는 구성으로, 표면파센서부(13)에 의해 표면파를 송수신하여 블레이드의 상태를 측정할 때에는 표면파센서부(13)를 블레이드(B)에 압착시키도록 하고, 표면파센서부(13)가 상기 센서이동부(31)에 의해 이동할 때에는 표면파센서부(13)의 압착을 해제하여 표면파센서부(13)의 이동이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 상기 표면파센서부(13)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 센서이동부(31)의 상하측에 형성되어 블레이드(B)의 양측에서 블레이드(B)에 접촉되도록 하므로, 상기 센서압착부(12)도 상기 센서이동부(31)의 상하측에 형성되어 양측의 표면파센서부(13)가 블레이드(B)에 압착될 수 있도록 한다. 또한, 상기 센서압착부(12)는 상기 센서이동부(31)와 표면파센서부(13)를 연결하므로, 센서이동부(31)의 이동에 따라 표면파센서부(13)도 함께 이동할 수 있도록 한다. 상기 센서압착부(12)는 표면파센서부(13)를 압착시키는 압축공기를 제공하는 압착펌프(121), 상기 압착펌프(121)에 의해 제공되는 압축공기를 표면파센서부(13)로 공급하는 압착관(122), 표면파센서부(13)와 센서이동부(31)를 연결하는 연결하우징(123)을 포함한다.

상기 압착펌프(121)는 압축공기를 공급하여 표면파센서부(13)가 블레이드(B)에 압착될 수 있도록 하며, 상기 부이동하우징(112b)에 내장된다. 상기 압착펌프(121)는 상하측으로 상기 압착관(122)이 연결되어 압축공기를 제공받을 수 있도록 한다. 상기 압착펌프(121)는 표면파센서부(13)에 의한 표면파송수신시 압축공기를 공급하도록 하며, 표면파센서부(13)의 이동시에는 압축공기의 공급을 중단하여 압착이 해제되도록 함으로써 표면파센서부(13)의 이동이 용이하게 이루어지도록 한다.

상기 압착관(122)은 상기 압착펌프(121)에 의해 제공되는 압축공기를 표면파센서부(13)로 공급하는 구성으로, 상기 압착펌프(121)의 상하측에 한 쌍이 연결되도록 한다. 상기 압착관(122)은 일단이 압착펌프(121)에 연결되고, 타단은 상기 표면파센서부(13), 더욱 정확하게는 후술할 센서지지부(131)에 연결되어 압착관(122)을 통과한 압축공기가 센서지지부(131)를 블레이드(B) 방향으로 밀도록 함으로써 표면파센서(132)가 블레이드(B)에 압착될 수 있도록 한다. 상기 압착관(122)은 예를 들어 일측이 '∩' 형상으로 형성될 수 있으며, 이를 통해 표면파센서부(13)가 블레이드(B)에 압착될 수 있도록 하고, 당연히 타측은 그와는 반대로 형성되도록 할 수 있다.

상기 연결하우징(123)은 상기 표면파센서부(13) 및 센서이동부(31)를 연결하는 구성으로, 상기 부이동하우징(112b) 및 센서지지부(131)에 연결되도록 형성되며, 상기 압착관(122)의 둘레를 둘러싸는 형태로 센서이동부(31)의 상하측에 형성되도록 한다. 따라서, 상기 연결하우징(123)은 센서이동부(31)의 이동에 따라 표면파센서부(13)가 함께 이동할 수 있도록 하며, 압착관(122)을 외부로부터 보호하도록 하고, 압착관(122)과 동일하게 '∩' 형상으로 형성될 수 있다.

상기 표면파센서부(13)는 블레이드(B) 표면을 따라 표면파를 송수신하여 블레이드(B)의 상태를 측정하는 구성으로, 상기 센서이동부(31)에 의해 블레이드(B)를 따라 이동하며 상태를 측정하도록 하고, 상기 센서압착부(12)에 의해 블레이드(B)에 압착되어 표면파의 송수신이 정확하게 이루어질 수 있도록 한다. 상기 표면파센서부(13)는 도 1에 도시된 바와 같이 블레이드(B)의 양측에서 블레이드(B)에 압착되어 일측 표면파센서부(13)에서는 표면파를 발생시키고, 타측 표면파센서부(13)에서는 일측 표면파센서부(13)에 의해 발생된 표면파를 수신하여, 이를 통해 생성된 전기신호를 분석함으로써 블레이드(B)의 결함을 검출할 수 있도록 한다. 블레이드(B) 표면을 따라 흐르는 표면파는 크랙, 이물, 부식 등에 의해 반사, 감쇄, 회절되어 진폭, 위상이 상이한 전기신호를 생성하게 되므로, 이를 분석하여 블레이드의 결함을 검출하도록 한다. 상기 표면파센서부(13)는 도 1에 도시된 바와 같이 표면파센서(132)를 지지하는 센서지지부(131)와, 표면파를 송수신하는 표면파센서(132)를 포함한다.

상기 센서지지부(131)는 표면파센서(132)가 삽입되어 고정되는 구성으로, 상측에는 상기 센서압착부(12)가 연결되어 고정되고, 하측으로는 상기 표면파센서(132)가 삽입되도록 한다. 상기 센서지지부(131)는 센서압착부(12)와 고정되어 센서이동부(31)의 이동에 따라 표면파센서(132)가 함께 이동하도록 하며, 상기 연결하우징(123)에 고정되어 표면파센서부(13)의 외형을 형성하는 센서하우징(131a)과, 센서하우징(131a)의 내측에서 표면파센서(132)와의 사이에 형성되는 탄성부재(131b)를 포함한다.

상기 센서하우징(131a)은 표면파센서부(13)의 외형을 형성하는 구성으로, 연결하우징(123)에 고정되며, 하측으로는 표면파센서(132)가 삽입되어 고정되고, 표면파센서(132)와의 사이에는 탄성부재(131b)가 충진되도록 한다.

상기 탄성부재(131b)는 상기 센서하우징(131a)의 내측에서 표면파센서(132)와의 사이에 충진되는 구성으로, 예를 들어 실리콘 등이 적용될 수 있다. 따라서, 상기 센서압착부(12)에 의해 압축공기가 공급되어 누를 때, 형상이 일정 정도 변경될 수 있도록 함으로써, 상기 표면파센서(132)가 다양한 굴곡을 갖는 블레이드(B) 표면에 압착될 수 있도록 한다.

상기 표면파센서(132)는 상기 센서지지부(131)에 고정되며, 블레이드(B)에 압착되어 표면파를 송수신하도록 한다. 상기 표면파센서(132)는 블레이드(B)를 따라 이동하며 표면파를 송수신하게 되는데, 앞서 설명한 바와 같이 블레이드(B)의 양측에 압착되어 일측에서는 표면파를 송신하고, 타측에서는 표면파를 수신하도록 한다. 일측에서 표면파를 송신하는 표면파센서(132)를 표면파발생부(132a), 타측에서 표면파를 수신하는 표면파센서(132)를 표면파수신부(132b)라 한다.

상기 표면파발생부(132a)는 전기신호를 인가받아 블레이드 표면을 따라 이송하는 표면파를 발생시키는 구성으로, 너셀(N) 등으로부터 전력을 인가받아 표면파를 발생시킬 수 있다. 상기 표면파발생부(132a)는 도 6에 도시된 바와 같이 압전소자로 이루어진 압전기판(132a-1)과, 압전기판(132a-1) 상에 형성된 전극(132a-2)을 포함할 수 있으며, 전극(132a-2)에 전압을 공급하면 압전기판(132a-1)에 의해 응력, 발진 과정이 반복되면서 표면 탄성파가 생성된다. 일 예로, 상기 표면파발생부(132a)는 도 5에 도시된 바와 같이 20 내지 50KHz의 저주파를 발생시키는 저주파발생부(132a')와, 70 내지 100KHz의 고주파를 발생시키는 고주파발생부(132a'')를 포함할 수 있다. 이때, 저주파발생부(132a')에 의해 저주파를 송신하여 먼저 대략적인 결함을 진단한 후, 결함이 존재하는 경우에만 고주파발생부(132a'')에 의해 고주파를 발생시켜 정밀한 상태 측정을 실시하도록 할 수 있으며, 또는 저주파발생부(132a')에 의해 발생되는 표면파만으로 블레이드의 상태 측정이 완료되도록 할 수도 있다. 이에 관한 상세한 설명은 후술한다.

상기 표면파수신부(132b)는 상기 표면파발생부(132a)에서 생성되어 블레이드 표면을 따라 이송된 표면파를 수신하여 전기신호를 생성하는 구성으로, 도 6에 도시된 바와 같이 티탄산 지르콘산납(PZT) 등의 압전소자로 이루어진 압전기판(132b-1)과, 상기 압전기판(132b-1) 상에 형성된 전극(132b-2)을 포함할 수 있다. 상기 표면파발생부(132a)에서 생성되어 블레이드 표면을 따라 이송된 표면파가 상기 표면파수신부(132b)에 도달하면 상기 압전기판(132b-1)에 응력이 가해져 전기 신호가 발생하여 전극(132b-2)을 통해 후술할 결함분석부(142)에 전달된다. 상기 표면파수신부(132b)는 상기 저주파발생부(132a')에서 발생된 표면파를 수신하는 저주파수신부(132b')와, 상기 고주파발생부(132a'')에서 발생된 표면파를 수신하는 고주파수신부(132b'')를 포함할 수 있으며, 상기 저주파수신부(132b') 및 고주파수신부(132b'')는 각각 저주파발생부(132a')에서 발생되는 저주파 및 고주파발생부(132a'')에서 발생되는 고주파와 동일한 고유 진동수를 갖도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 저주파발생부(132a') 및 고주파발생부(132a'')의 압전기판(132b-1)은 각각 수신하는 저주파 및 고주파와 동일한 고유 진동수를 갖도록 형성되어, 공명 현상을 통해 각 표면파에 의해 생성되는 전기신호를 증폭시키도록 함으로써, 정상상태와 이상상태에서의 신호 비교가 명확하게 이루어지도록 하여 정밀한 블레이드 결함의 검출이 가능하도록 한다. 따라서, 상기 저주파수신부(132b')에 의해 생성되는 전기신호를 분석하여 대략의 결함 여부를 진단한 후, 결함이 존재하는 경우에만 고주파를 발생시켜 상기 고주파수신부(132b'')에 의해 생성되는 전기신호를 분석하여 결함을 정밀하게 검출하도록 할 수 있다.

이와는 다르게, 본 발명은 고주파를 발생시키지 않고 상기 저주파발생부(132a')에 의해 저주파만을 발생시키도록 할 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 저주파수신부(132b') 및 고주파수신부(132b'')에서 모두 저주파를 수신하도록 할 수 있다. 이때, 저주파를 수신하는 상기 고주파수신부(132b'')에서도 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 결함의 정도와 종류를 파악할 수 있는 전기신호가 출력되는 것을 확인하였으며, 이를 통해 더욱 신속하고 경제적인 블레이드의 상태 진단이 가능하도록 할 수 있다. 도 8 내지 도 9는 상기 고주파수신부(132b'')에서 수신되는 저주파의 표면파에 의해 생성되는 전기신호를 나타내는 것으로, 도 8은 블레이드 크랙의 길이(2, 4, 6, 8cm)에 따라 얻은 전기신호를 나타내며, 도 9는 블레이드 크랙의 폭(medium(5mm), high(40mm))에 따라 얻는 전기신호를 나타내는데, 크랙의 길이 및 폭에 따라 전기신호의 진폭과 위상이 변화되는 패턴을 알 수 있다. 후술할 화면표시부(143)는 이러한 블레이드의 결함에 따른 전기신호의 변화 패턴을 별도의 화면에 표시하도록 할 수 있으며, 실제 표면파수신부(132b)에서 생성되는 전기신호와의 직접적인 비교를 통해 블레이드의 결함을 확인할 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명에서는 상황에 따라 일 실시예와 같이 저주파발생부(132a') 및 고주파발생부(132a'')에서 표면파를 발생시켜 정밀한 블레이드의 상태 진단을 실시할 수도 있으며, 이와는 달리 저주파발생부(132a')에서만 저주파의 표면파를 발생시키고, 저주파수신부(132b') 및 고주파수신부(132b'')에서 저주파의 표면파를 수신하여 신속하게 블레이드의 상태 측정을 실시하도록 할 수도 있다.

상기 컨트롤러(14)는 상기 센서이동부(31)의 작동을 제어하며, 상기 표면파센서부(13)에 의해 송수신되는 표면파를 통해 블레이드의 상태를 진단하는 구성으로, 도 10에 도시된 바와 같이 이동제어부(141), 결함분석부(142), 화면표시부(143)를 포함한다.

상기 이동제어부(141)는 상기 센서이동부(31)의 작동을 제어하는 구성으로, 상기 주이동부(111)의 롤구동모터(111b)와, 상기 부이동부(112)의 부이동수단(112c)의 작동을 제어하도록 한다. 상기 이동제어부(141)는 너셀(N) 부근에서 일정 지점까지는 상기 롤구동모터(111b)를 작동시켜 이동롤(111a)의 회전에 의해 상태측정장치(1)가 블레이드(B)를 따라 이동하도록 하고, 블레이드(B)의 두께가 얇아지는 끝단에서는 상기 부이동수단(112c)을 작동시켜 표면파센서부(13)의 이동이 이루어지도록 한다.

상기 결함분석부(142)는 상기 표면파수신부(132b)에서 수신되는 표면파에 의해 생성되는 전기신호를 분석하여 블레이드(B)의 상태를 진단하도록 하는 구성으로, 블레이드의 표면에 형성되는 크랙, 부식, 이물을 검출하여 특정하도록 한다. 상기 표면파발생부(132a)에서 발생되어 블레이드(B) 표면을 따라 이송되는 표면파는 크랙, 부식, 이물과 접촉될 경우 반사, 회절, 감쇠가 이루어지게 되며, 이에 따라 상기 표면파수신부(132b)에서 생성되는 전기신호는 그 진폭과 주파수가 변경된다. 따라서, 상기 결함분석부(142)는 상기 표면파수신부(132b)에서 생성되는 전기신호를 분석하여 블레이드의 결함을 검출할 수 있도록 한다. 특히 상기 결함분석부(142)는 결함의 종류, 크기에 따라 변경되는 전기신호의 패턴을 분석하여 저장하도록 하고, 이를 실제 표면파수신부(132b)에서 생성되는 전기신호와 비교하도록 함으로써, 결함의 종류, 크기를 특정하도록 한다. 상기 결함분석부(142)는 도 11에 도시된 바와 같이 상기 표면파수신부(132b)에 의해 수신되는 표면파에 의해 생성되는 전기신호를 분석하는 수신신호분석부(142a)와, 정상상태 및 결함에 따라 생성되는 전기신호를 분석하여 저장하는 기본신호저장부(142b)와, 상기 수신신호분석부(142a) 및 기본신호저장부(142b)에 의해 분석되는 전기신호를 비교하여 블레이드 결함을 특정하는 결함특정부(142c)를 포함한다.

상기 수신신호분석부(142a)는 상기 표면파수신부(132b)에서 생성되는 전기신호를 분석하는 구성으로, 상기 수신신호분석부(142a)에 의해 분석되는 정보는 상기 기본신호저장부(142b)에 의해 저장된 정보와 비교되어 블레이드의 결함을 진단하고 결함의 특정이 이루어질 수 있도록 한다. 상기 수신신호분석부(142a)는 전기신호의 진폭을 분석하는 진폭분석모듈(142a-1)과, 위상을 분석하는 위상분석모듈(142a-2)을 포함할 수 있고, 상기 진폭분석모듈(142a-1) 및 진폭분석모듈(142a-1)은 일정 시간 동안 전기신호의 평균 진폭과 위상차를 계산하여 상기 기본신호저장부(142b)에 의해 저장된 신호의 진폭, 위상가 비교가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 기본신호저장부(142b)는 상기 수신신호분석부(142a)에 의해 분석되는 정보와 비교될 수 있는 표면파수신부(132b)의 전기신호 정보를 저장하는 구성으로, 블레이드가 결함이 없는 정상상태에서 표면파수신부(132b)에 의해 생성되는 전기신호와, 블레이드에 결함이 발생하였을 때 결함의 종류 및 정도에 따라 표면파수신부(132b)에 의해 생성되는 전기신호를 저장하도록 한다. 상기 기본신호저장부(142b)는 정상상태에서의 진폭정보를 저장하는 정상진폭정보저장모듈(142b-1), 정상상태에서의 위상정보를 저장하는 정상위상정보저장모듈(142b-2), 결함별 진폭정보를 저장하는 결함별진폭정보저장모듈(142b-3), 결함별 위상정보를 저장하는 결함별위상정보저장모듈(142b-4)을 포함한다.

상기 정상진폭정보저장모듈(142b-1) 및 정상위상정보저장모듈(142b-2)은 블레이드에 결함이 없는 정상상태에서 상기 표면파수신부(132b)가 표면파발생부(132a)에 의해 발생되는 표면파를 수신하여 생성하는 전기신호의 평균 진폭 및 위상차를 분석하여 저장하도록 한다.

상기 결함별진폭정보저장모듈(142b-3) 및 결함별위상정보저장모듈(142b-4)은 블레이드에 크랙, 부식, 이물 등의 결함이 발생하였을 때, 결함의 종류마다 표면파수신부(132b)에서 생성되는 전기신호의 진폭 및 위상차를 분석하여 저장하도록 한다. 블레이드의 결함은 이물의 경우 표면파의 반사에 많은 영향을 끼치며, 크랙의 경우 부식에 비해 표면파를 더 많이 감쇄시키게 되고, 동일한 크랙의 경우에도 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 크랙의 길이 또는 폭에 따라 다른 진폭 및 위상을 갖는 전기신호를 발생시키게 된다. 따라서, 상기 결함별진폭정보저장모듈(142b-3) 및 결함별위상정보저장모듈(142b-4)은 결함의 종류 및 정도에 따라 표면파수신부(132b)에 의해 생성되는 전기신호의 평균진폭 및 위상차 정보를 분석하여 저장하도록 하며, 저장된 정보를 상기 수신신호분석부(142a)에 의해 분석되는 정보와 비교하도록 함으로써, 블레이드 결함의 종류 및 정도를 특정할 수 있도록 한다.

상기 결함특정부(142c)는 상기 수신신호분석부(142a) 및 상기 기본신호저장부(142b)에 의해 분석되는 정보를 비교하여 블레이드의 결함을 특정하는 구성으로, 신호의 진폭 및 위상 정보를 비교하여 결함의 종류, 정도를 특정하도록 한다. 이를 위해, 상기 결함특정부(142c)는 진폭정보를 비교하는 진폭비교모듈(142c-1), 위상정보를 비교하는 위상비교모듈(142c-2), 진폭 및 위상의 비교를 통해 결함의 종류를 특정하는 결함종류특정모듈(142c-3), 결함의 정도를 특정하는 결함정도특정모듈(142c-4)을 포함한다.

상기 진폭비교모듈(142c-1) 및 위상비교모듈(142c-2)은 상기 수신신호분석부(142a)에 의해 분석되는 전기신호의 평균 진폭정보 및 위상정보와, 상기 기본신호저장부(142b)에 의해 저장되는 정상상태, 결함의 종류, 결함의 정도별 평균 진폭, 위상 정보를 비교하도록 한다.

상기 결함종류특정모듈(142c-3)은 상기 진폭비교모듈(142c-1) 및 위상비교모듈(142c-2)에 의해 비교되는 결과에 따라 평균 진폭 및 위상 정보가 일정 범위 내인 경우 크랙, 부식, 이물 등 해당 종류의 결함이 발생한 것으로 특정하도록 한다.

상기 결함정도특정모듈(142c-4)은 상기 진폭비교모듈(142c-1) 및 위상비교모듈(142c-2)에 의해 상기 수신신호분석부(142a)에 의해 분석되는 진폭 및 위상 정보와 결함의 크기에 따른 진폭 및 위상정보를 비교하여 결함의 길이, 너비 등 그 정도를 특정하도록 한다.

상기 화면표시부(143)는 상기 결함분석부(142)에 의해 분석되는 결함의 정보를 확인 및 검증하여 더욱 정확한 블레이드의 상태 감지가 가능하도록 하는 구성으로, 각 표면파수신부(132b)에서 생성되는 전기신호와 결함정보를 별도의 화면(미도시)에 표시하도록 한다. 본 발명은 상기 결함분석부(142)에 의해 결함의 종류, 크기를 자동으로 특정할 수 있도록 하나, 항상 정확한 정보가 출력될 수는 없으므로, 상기 화면표시부(143)를 통해 감시자가 직접 신호정보를 확인하도록 함으로써, 결함분석부(142)에 의해 검출되는 정보를 확인, 검증할 수 있도록 한다. 상기 화면표시부(143)는 도 12에 도시된 바와 같이 표면파수신부(3)에서 생성되는 전기신호를 화면에 표시하는 신호표시부(143a)와, 상기 결함분석부(142)에 의해 분석되는 결함정보를 화면에 표시하는 결함정보표시부(143b)를 포함한다.

상기 신호표시부(143a)는 상기 표면파수신부(132b)에서 생성되는 전기신호를 화면에 표시하는 구성으로, 시간에 따른 전압의 변화를 표시하도록 할 수 있으며, 정상상태에서의 신호, 실제 생성되는 신호, 결함에 따른 신호를 함께 표시하고, 각 신호를 시간에 따라 동기화하여 정확한 비교가 이루어질 수 있도록 하며, 각 신호의 진폭차, 위상차를 화면에 표시하도록 함으로써 용이하고 신속한 비교가 이루어질 수 있도록 한다. 상기 신호표시부(143a)는 정상신호표시모듈(143a-1), 수신신호표시모듈(143a-2), 결함별신호표시모듈(143a-3), 신호동기화모듈(143a-4), 진폭차표시모듈(143a-5), 위상차표시모듈(143a-6)을 포함할 수 있다.

상기 정상신호표시모듈(143a-1)은 블레이드의 결함이 없는 정상상태에서 표면파수신부(132b)에 의해 생성되는 전기신호를 화면에 표시하도록 하는 구성으로, 상기 정상진폭정보저장모듈(142b-1) 및 정상위상정보저장모듈(142b-2)에 의해 저장되는 진폭 및 위상정보의 기초가 되는 신호정보가 화면에 표시하도록 한다. 상기 정상신호표시모듈(143a-1)은 일정 버튼을 누를 경우에만 표시되도록 구성할 수도 있다.

상기 수신신호표시모듈(143a-2)은 실제 블레이드의 상태 감지시 상기 표면파수신부(132b)에서 생성되는 표면파에 의해 생성되는 전기신호를 화면에 표시한다. 따라서, 상기 정상신호표시모듈(143a-1) 및 결함별신호표시모듈(143a-3)에 의해 표시되는 신호와 직접적인 비교가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 결함별신호표시모듈(143a-3)은 블레이드 결함의 종류 및 정도에 따른 신호를 화면에 표시하는 구성으로, 일정 버튼을 누를 경우에만 표시되도록 할 수 있으며, 상기 수신신호표시모듈(143a-2)에 의해 표시되는 신호와의 비교를 통해 결함의 종류, 정도를 파악할 수 있도록 한다.

상기 신호동기화모듈(143a-4)은 상기 정상신호표시모듈(143a-1), 수신신호표시모듈(143a-2), 결함별신호표시모듈(143a-3)에 의해 표시되는 신호의 시점을 동기화하도록 하는 구성으로, 상기 표면파발생부(132a)에서 표면파를 발생시키는 시점을 기준으로 하여 각 신호의 동기화가 이루어지도록 한다. 따라서, 상기 신호동기화모듈(143a-4)은 각 신호의 시점을 동기화하여 정확한 비교가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 진폭차표시모듈(143a-5)은 화면에 표시되는 신호간의 진폭차를 화면에 표시하도록 하는 구성으로, 상기 정상신호표시모듈(143a-1), 수신신호표시모듈(143a-2), 결함별신호표시모듈(143a-3)에 의해 표시되는 신호들 중, 정상신호표시모듈(143a-1) 또는 결함별신호표시모듈(143a-3)과 수신신호표시모듈(143a-2) 사이의 진폭차를 화면에 강조하여 표시하도록 한다. 따라서, 사용자는 수신신호표시모듈(143a-2)에 의해 표시되는 신호와 정상신호표시모듈(143a-1) 또는 결함별신호표시모듈(143a-3)에 의해 표시되는 신호 사이의 진폭차를 쉽게 파악하여 결함의 확인이 신속하고 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.

상기 위상차표시모듈(143a-6)은 상기 진폭차표시모듈(143a-5)과 위상차를 화면에 표시하는 구성이라는 것에 관해서만 차이를 가지며, 역시 결함의 확인이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

상기 결함정보표시부(143b)는 상기 결함특정부(142c)에 의해 특정되는 결함정보를 화면에 표시하는 구성으로, 결함의 종류, 정도를 화면에 표시하도록 한다. 이를 위해, 상기 결함정보표시부(143b)는 결함의 종류를 표시하는 결함종류표시모듈(143b-1), 결함의 정도를 표시하는 결함정도표시모듈(143b-2)을 포함하며, 각각 상기 결함종류특정모듈(142c-3), 결함정도특정모듈(142c-4)에 의해 특정된 정보가 화면에 표시되도록 한다. 따라서, 사용자는 상기 신호표시부(143a)에 의해 표시되는 신호와 상기 결함정보표시부(143b)에 의해 표시되는 결함정보를 동시에 확인하면서 정확한 결함의 검출이 이루어지고 있는지 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 블레이드 상태측정장치를 이용한 상태측정시스템을 도 13 내지 도 16을 참조하여 설명하면, 상기 상태측정시스템은 상기 상태측정장치(1)와, 상기 상태측정장치(1)를 지지하는 결합지지장치(3)를 포함한다. 상기 상태측정장치(1)에 관한 설명은 전술한 바와 같으므로 이하 생략한다.

상기 결합지지장치(3)는 상기 상태측정장치(1)를 지지하며, 블레이드(B)에 결합·지지되고, 블레이드(B)를 따라 이동하도록 한다. 상기 상태측정장치(1)는 상기 주이동부(111)의 주이동가이드부재(111d)가 별도의 고정장치에 지지되어 상기 주이동부(111)가 주이동가이드부재(111d)를 따라 이동할 수 있도록 하고, 이에 따라 상기 상태측정장치(1)의 블레이드(B)를 따른 이동이 가능하도록 하는데, 상기 주이동가이드부재(111d)를 지지할 수 장치로, 상기 결합지지장치(3)가 사용되도록 한다. 상기 결합지지장치(3)는 후술할 지지압착판(321)에 의해 블레이드(B)에 결합, 고정되며, 후술할 이동부(31)에 의해 이동하여 블레이드(B)를 따른 이동이 가능하도록 한다. 상기 결합지지장치(3)는 블레이드(B)의 양측에 한 쌍이 대칭되도록 형성될 수 있으며, 이를 통해 지지압착판(321)이 도 13에 도시된 바와 같이 블레이드(B)의 양측에서 블레이드(B)에 압착될 수 있도록 한다. 상기 결합지지장치(3)의 후술할 고정프레임(33)에는 도 14에 도시된 바와 같이 상기 상태측정장치(1)의 주이동가이드부재(111d)가 블레이드(B)와 수평 방향으로 형성되어, 상기 주이동부하우징(111c)이 주이동가이드부재(111d)를 따라 좌우로 이동할 수 있도록 한다. 상기 결합지지장치(3)는 상하 방향으로 이동하여 지지압착판(321)에 의해 블레이드(B)에 압착되는 압착부(32)와; 상기 압착부(32)를 블레이드(B)를 따라 이동시키는 이동부(31)와; 상기 이동부(31) 및 상태측정장치(1)를 지지하는 고정프레임(33);을 포함한다.

상기 이동부(31) 및 압착부(32)는 복수개가 형성되어 블레이드(B)를 따른 승강이 가능하도록 하며, 이하에서는 각각 제1,2이동부(31',31'') 및 제1,2압착부(32',32'') 두 개씩을 포함하는 것으로 가정하여 설명하도록 한다. 또한, 각각의 이동부(31) 및 압착부(32)는 동일한 구성을 가지므로, 이동부(31) 및 압착부(32)에 대해 공통적으로 설명하고, 차이가 있는 부분은 별도로 설명하도록 한다.

참고로, 이하에서는 도 7의 전·후·상·하·좌·우 방향을 기준으로 설명하도록 한다.

상기 이동부(31)는 상기 압착부(32)의 블레이드(B)를 따른 이동이 가능하도록 하는 구성으로, 상기 고정프레임(33)에 좌우 방향으로 고정되는 이동봉(311); 전후 방향으로 형성되어 상기 압착부(32)와 결합하는 지지봉(313); 상기 이동봉(311) 및 지지봉(313)을 연결하며, 이동봉(311)을 따라 이동하는 연결부(312);를 포함한다. 상기 이동부(31)는 일정 간격 이격되어 복수개가 형성될 수 있으며, 예를 들어 제1이동부(31')와 제2이동부(31'')가 형성되도록 할 수 있고, 이에 따라 각 압착부(32)가 서로 간섭되지 않고 승강되도록 할 수 있다.

상기 이동봉(311)은 좌우 방향으로 형성되는 봉 형상의 부재로, 양단이 고정프레임(33)에 고정되며, 상기 연결부(312)가 삽입되어 이동하는 경로를 제공한다. 상기 이동봉(311)은 전후 방향으로 한 쌍이 형성되어 이동봉(311)을 따라 이동하는 지지봉(313)이 안정적으로 지지되도록 할 수 있다. 또한, 상기 이동봉(311)은 압착부(32)의 개수에 따라 복수개가 상하 방향으로 일정 간격 이격되어 형성되도록 할 수 있으며, 예를 들어 제1이동봉(311a)과 제2이동봉(311b)이 일정 간격 이격되어 형성되도록 할 수 있고, 이에 따라 이동봉(311)에 연결되는 지지봉(313)이 서로 간섭되지 않고 이동할 수 있도록 하여, 압착부(32) 또한 간섭없이 이동될 수 있도록 한다.

상기 연결부(312)는 상기 이동봉(311) 및 지지봉(313)을 연결하는 구성으로, 상기 이동봉(311)을 따라 이동하며, 상기 지지봉(313)과 결합하여 지지봉(313)이 함께 이동하도록 한다. 이에 따라 상기 지지봉(313)에 결합된 압착부(32)는 이동봉(311)을 따라 이동될 수 있다. 상기 연결부(312)는 상기 이동봉(311)에 삽입되어 좌우로 이동하며, 봉을 따라 이동하도록 할 수 있는 다양한 구동수단이 적용될 수 있고, 예를 들어 별도의 회전부재(미도시)를 삽입하여 이동봉(311)과 맞물려 이동되도록 할 수 있다. 상기 연결부(312)의 이동은 구동수단을 제어하여 자동으로 제어되거나 또는 원격지 제어를 통해 이루어질 수 있도록 한다. 상기 연결부(312) 역시 제1,2연결부(312a,312b)가 각각 제1,2이동부(31',31'')에 형성되도록 하며, 동일한 구성을 갖는다.

상기 지지봉(313)은 상기 연결부(312)에 고정되어 연결부(312)와 함께 이동하며, 그 일단에는 상기 압착부(32)가 형성되어 압착부(32)의 지지압착판(321)이 상하 이동할 수 있도록 한다. 상기 지지봉(313)은 상기 고정프레임(33)의 후측으로 돌출되어 지지봉(313)에 연결되는 압착부(32)가 블레이드(B)에 접근하여 압착될 수 있도록 한다. 또한, 상기 지지봉(313)은 상기 제1,2이동부(31',31'')에 각각 제1,2지지봉(313a,313b)이 형성되도록 하며, 상기 제1지지봉(313a)과 제2지지봉(313b)은 상기 고정프레임(33)으로부터 후측으로 돌출되는 길이를 달리하여, 압착부(32)가 서로 간섭되지 않고 서로를 지나 이동할 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명은 하나만의 지지압착판(321)이 블레이드(B)에 결합된 상태에서 나머지 지지압착판(321)이 간섭되지 않고 블레이드(B)로부터 분리되어 이동하도록 함으로써 블레이드(B)를 따른 안정적인 이동이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 압착부(32)는 도 13에 도시된 바와 같이 블레이드(B)에 압착되어 상기 상태측정장치(1)를 블레이드(B)에 지지되도록 하는 구성으로, 상기 이동부(31) 및 고정프레임(33)에 의해 이동하도록 한다. 상기 압착부(32)는 좌우 수평방향으로 이동하여 블레이드(B)에 압착되거나 블레이드(B)로부터 분리될 수 있으며, 복수개의 압착부(32)를 포함하여, 하나의 압착부(32)만이 분리되어 이동하고, 나머지 압착부(32)는 블레이드(B)에 압착된 상태를 유지함으로써 상태측정장치(1)의 안정적인 이동이 가능하도록 한다. 예를 들어, 상기 압착부(32)는 앞서 설명한 바와 같이 제1,2압착부(32',32'')를 포함하도록 할 수 있으며, 각각 제1이동부(31') 및 제2이동부(31'')에 연결되어 이동하고, 상기 제1,2지지봉(313a,313b)에 의해 고정프레임(33)의 후측을 향해 상이한 길이로 돌출되어 블레이드(B)에 압착된다. 따라서, 상기 제1,2압착부(32',32'')는 서로를 교차하여 이동할 수 있게 되어 안정적인 이동이 가능해진다. 상기 압착부(32)는 블레이드에 압착되는 지지압착판(321)과, 상기 지지압착판(321)을 상하방향으로 이동시키는 압착이동봉(322)과, 상기 압착이동봉(322)이 상기 지지봉(313)에 결합되어 지지되도록 하는 지지부(323)를 포함한다.

상기 지지압착판(321)은 상기 블레이드(B)에 압착되어 상기 상태측정장치(1)가 블레이드(B)에 지지되도록 하는 구성으로, 탈착 가능하도록 결합한다. 상기 지지압착판(321)은 공기의 입출이 자동으로 이루어지도록 할 수 있으며, 이에 따라 블레이드(B)에 압착될 때에는 블레이드(B)와 밀착된 위치에서 공기를 배출하여 압착이 이루어지도록 하고, 블레이드(B)로부터 분리할 경우에는 공기를 주입하여 용이하게 분리가 이루어지도록 한다. 상기 지지압착판(321)은 상기 압착이동봉(322)의 일단에 장착되어 압착이동봉(322)의 상하방향 이동과 함께 블레이드(B)에 압착되거나 분리되도록 하며, 상기 이동부(31) 및 고정프레임(33)과 함께 이동하도록 한다. 상기 지지압착판(321)은 복수개가 형성될 수 있으며, 예를 들어 상기 제1,2압착부(32',32'')에 제1,2지지압착판(321a,321b)이 형성되도록 하고, 서로 후측으로 돌출되는 길이를 달리하여 간섭 없이 이동할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 지지압착판(321)은 앞서 설명한 바와 같이 하나만이 블레이드(B)로부터 분리되어 이동하도록 함으로써 안정적인 이동이 이루어지도록 한다.

상기 압착이동봉(322)은 상하방향으로 형성되는 봉 부재로, 일단에 상기 지지압착판(321)이 형성되고, 타단에 상기 지지부(323)가 연결되어, 상하방향으로 이동하도록 하며, 이에 따라 상기 지지압착판(321)이 블레이드(B)에 압착, 분리될 수 있도록 한다. 또한, 상기 압착이동봉(322)은 상기 지지부(323)에 의해 지지봉(313)과 연결되어 지지봉(313)과 함께 이동하도록 함으로써 지지압착판(321)의 이동이 가능하도록 한다. 상기 압착이동봉(322) 역시 제1,2압착부(32',32'')에 제1,2압착이동봉(322a,322b)이 각각 형성되도록 한다.

상기 지지부(323)는 상기 압착이동봉(322)의 타단에 형성되어 상기 압착이동봉(322)을 상기 지지봉(313)에 고정시키는 구성으로, 지지봉(313)의 이동과 함께 압착이동봉(322)의 이동이 이루어지도록 한다. 또한, 상기 지지부(323)는 압착이동봉(322)이 관통, 삽입되어 상하방향으로 이동할 수 있도록 하며, 내부에 별도의 구동수단을 포함하여, 압착이동봉(322)을 상하방향으로 이동시킬 수 있도록 한다. 상기 압착이동봉(322)을 이동시키는 구동수단은 별도의 회전부재를 이용하거나 피스톤 방식을 이용하는 등 다양한 방식이 적용될 수 있으며, 또는 원격지에서 제어가 이루어지도록 할 수도 있다. 상기 지지부(323) 역시 상기 제1,2압착부(32',32'')에 제1,2지지부(323a,323b)가 각각 형성된다.

상기 고정프레임(33)은 양측의 이동부(31) 사이에 형성되어 이동부(31)를 지지하며, 상기 주이동가이드부재(111d)를 지지하도록 한다. 상기 고정프레임(33)에는 복수의 이동봉(311)이 상하방향으로 일정 간격 이격되어 복수개가 형성되며, 예를 들어 제1,2이동봉(311a,311b)이 일정 간격 이격되어 형성될 수 있다. 상기 고정프레임(33)은 그 일측에 유압실린더와 같은 이동수단(미도시)이 형성되어 고정프레임(33)을 좌우방향으로 이동시킬 수 있도록 하며, 이에 따라 고정프레임(33)과 결합되어 있는 주이동가이드부재(111d)가 함께 좌우 방향으로 이동하고, 이동부(31) 및 압착부(32)도 함께 이동하도록 한다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 이동시 하나의 지지압착판(321) 만이 블레이드(B)에서 분리되어 이동하고, 나머지 지지압착판(321)은 블레이드(B)에 압착된 상태를 유지하므로, 고정프레임(33)의 이동시 압착된 지지압착판(321)의 연결부(312)는 압착된 지지압착판(321)에 의해 제자리를 유지하게 되고, 연결부(312)가 삽입된 이동봉(311) 및 나머지 이동부(31), 압착부(32)의 구성만이 이동할 수 있게 된다.

상기 결합지지장치(3)의 승강과정에 관하여 도 16를 참조하여 설명하면, 도 16의(a)에 도시된 바와 같이 제1지지압착판(321a)이 우측에, 제2지지압착판(321b)이 좌측에 위치한 상태에서 제2지지압착판(321b)이 블레이드(B)로부터 분리되어 고정프레임(33)이 우측으로 이동하면, 도 16의(b)에 도시된 바와 같이 제1지지압착판(321a) 만이 블레이드(B)에 고정된 상태에서 좌단의 고정프레임(33)이 제2연결부(312b) 좌측에 인접할 때까지 고정프레임(33), 제1이동봉(311a), 제2이동부(31'') 및 제2압착부(32'')가 모두 우측으로 이동하게 되며, 그 다음 제2연결부(312b)가 우측으로 이동하여 제2지지압착판(321b)이 제1지지압착판(321a)의 우측에서 블레이드(B)에 압착될 수 있도록 한다. 그리고 다시 그 다음 상승과정에서는 이와 반대로 제2지지압착판(321b)이 블레이드(B)에 압착된 상태에서 도 16의(c)에 도시된 바와 같이 고정프레임(33)이 제2연결부(312b) 좌단에 인접할 때까지 고정프레임(33), 제2이동봉(311b), 제1이동부(31') 및 제1압착부(32')가 모두 우측으로 이동하게 되며, 그 다음 제1연결부(312a)가 우측으로 이동하여 제1지지압착판(321a)이 제2지지압착판(321b)의 우측에서 블레이드(B)에 압착될 수 있도록 한다. 상기 결합지지장치(3)는 상기와 반대 과정을 실시하여 좌측으로 이동하도록 할 수 있으며, 이상에서는 2개의 지지압착판(321)이 형성되는 것을 예로 하여 설명하였으나, 그 이상의 지지압착판(321)이 형성되는 경우에도 동일한 원리로 결합지지장치(3)를 이동시킬 수 있고, 이에 따라 상기 상태측정장치(1)는 블레이드(B)를 따라 자유롭게 좌우로 이동할 수 있게 된다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 상태측정장치
11: 센서이동부 11: 주이동부 111a: 이동롤
111b: 롤구동모터 111c: 주이동부하우징 111d: 주이동가이드부재
112: 부이동부 112a: 부이동가이드부재
112b: 부이동하우징 112c: 부이동수단
12: 센서압착부 121: 압착펌프 122: 압착관 123: 연결하우징
13: 표면파센서부 131: 센서지지부 131a: 센서하우징
131b: 탄성부재 132: 표면파센서 132a: 표면파발생부
132b: 표면파수신부
14: 컨트롤러 141: 이동제어부 142: 결함분석부
142a: 수신신호분석부 142b: 기본신호저장부 142c: 결함특정부
143: 화면표시부 143a: 신호표시부 143b: 결함표시부
3: 결합지지장치
31: 이동부 311: 이동부 312: 연결부 313: 지지봉
32: 압착부 321: 지지압착판 322: 압착이동봉 323: 지지부
33: 고정프레임

Claims (10)

1. 풍력발전기 블레이드에 지지되어 블레이드를 따라 이동하는 센서이동부와;
   상기 센서이동부와 함께 이동하며, 블레이드의 양측에 밀착되어 표면파를 송수신하는 표면파센서부와;
   상기 센서이동부의 작동을 제어하며, 상기 표면파센서부에 의해 송수신되는 표면파를 통해 블레이드의 상태를 진단하는 컨트롤러;를 포함하며,
   상기 센서이동부는
   블레이드에 지지되는 원형의 이동롤을 갖는 주이동부를 포함하여, 상기 이동롤의 회전에 의해 블레이드를 따라 이동하도록 하고, 상기 주이동부를 고정시킨 상태에서 상기 표면파센서부가 블레이드를 따라 이동하도록 하는 부이동부를 포함하며,
   상기 부이동부는
   상기 주이동부에 고정되어 부이동하우징을 가이드하는 부이동가이드부재와;
   상기 부이동가이드부재에 가이드되어 주이동부와 동일한 방향으로 이동하며, 상기 표면파센서부와 연결되어 함께 이동하도록 하는 부이동하우징과;
   상기 부이동하우징을 이동시키는 구동력을 제공하는 부이동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 풍력발전기 블레이드 상태측정장치는
   상기 표면파센서부를 블레이드에 밀착시키는 센서압착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 센서압착부는
   상기 표면파센서부의 이동시에는 블레이드로부터 압착이 해제되며, 표면파센서부에 의한 표면파송수신시에만 블레이드에 압착되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 표면파센서부는
   블레이드의 양측에 한 쌍의 표면파센서가 형성되도록 하여, 표면파의 송신 및 수신이 이루어지도록 하고,
   상기 센서압착부는 상기 센서이동부의 양측에 형성되어 한 쌍의 표면파센서를 블레이드의 양측에서 압착되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 센서압착부는
   상기 표면파센서부를 압착시키는 압축공기를 제공하는 압착펌프와; 상기 압착펌프에 의해 제공되는 압축공기를 상기 표면파센서부로 공급하는 압착관과; 상기 압착관을 둘러싸며, 상기 표면파센서부와 센서이동부를 연결하는 연결하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 압착관 및 연결하우징은 '∩' 형상으로 형성되어 상기 표면파센서부가 블레이드에 압착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 표면파센서부는
    상기 센서압착부와 연결되어 블레이드 방향으로 압착되며, 블레이드를 향하는 방향으로 표면파센서가 삽입되어 고정되는 센서지지부를 포함하고,
    상기 센서지지부는 표면파센서와의 사이 공간이 일정 탄성을 갖는 탄성부재로 채워지도록 하여, 다양한 굴곡의 블레이드에 표면파센서가 압착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 블레이드 상태측정장치.

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