KR101245775B1 - 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치 - Google Patents

풍력터빈용 블레이드 유지관리장치 Download PDF

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Abstract

풍력터빈용 블레이드 유지관리장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치는 블레이드의 리딩엣지를 따라 주행하는 본체, 블레이드 외면의 유지관리를 위해 본체에 장착된 하나 이상의 유지관리유닛, 본체의 양측에 각각 설치되어 블레이드의 측면을 지지하는 지지용 로봇팔을 포함한다.

Description

풍력터빈용 블레이드 유지관리장치{BLADE MAINTENANCE DEVICE FOR WIND TURBINE}
본 발명은 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블레이드 외면을 따라 주행하면서 블레이드의 청소, 검사, 디아이싱(deicing) 등의 유지관리를 수행할 수 있는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치에 관한 것이다.
풍력터빈은 풍력에너지를 기계적인 에너지로 변환해 전기를 생산하는 장치로, 온실가스 저감을 위한 청정에너지원으로 각광받고 있다. 통상적인 풍력터빈은 타워(tower)와, 타워의 상부에 장착된 나셀(nacelle)과, 나셀에 연결되며 복수의 블레이드를 갖춘 로터(rotor)를 구비한다.
풍력터빈은 고장이나 사고를 예방하고 동작효율을 높이기 위해 설치 후에도 청소, 검사, 디아이싱(Deicing: 블레이드 등에 형성된 얼음을 제거하는 일) 등의 주기적인 유지관리가 필요하다. 그러나 풍력터빈은 타워의 높이가 대략 100미터에 이르고, 블레이드 길이도 40 ~ 70미터 또는 그 이상에 이르는 큰 구조물이기 때문에 유지관리에 많은 어려움이 있다. 특히 블레이드는 고공에 위치하기 때문에 유지관리를 위해 작업자가 공중에 매달려야 하는 등 작업환경이 열악하고 위험하다.
블레이드의 유지관리 여건이 이처럼 열악한 관계로, 최근에는 작업자가 블레이드에 직접 접근하지 않고서도 유지관리를 수행할 수 있도록 하는 장치들이 제안되고 있다.
일본 공개특허공보 2002-115646호는 블레이드의 리딩엣지를 따라 스스로 이동하면서 리딩엣지의 청소를 수행하는 청소장치를 제시하고 있다. 이 장치는 블레이드의 리딩엣지를 따라 이동하는 브러시와, 브러시의 이동을 위해 블레이드의 내부에 설치되며 모터, 기어, 차륜 등을 포함하는 구동기구를 갖추고 있다.
그러나 이 장치는 구동기구를 블레이드 내부에 설치해야 하기 때문에 블레이드 내에 구동기구의 이동공간을 마련해야 하는 문제가 있다. 또한, 블레이드 내부의 구동기구와 리딩엣지 외측의 브러시를 연결하기 위해 블레이드 리딩엣지에 슬릿을 형성해야 하기 때문에 블레이드 강성을 약화시키는 문제가 있다. 청소영역도 블레이드의 리딩엣지로 제한되는 문제가 있다. 또한, 이러한 청소장치만으로 블레이드 리딩엣지에 형성되는 얼음을 제거하기 어렵다.
미국 공개특허공보 2010/0132137호는 블레이드의 리딩엣지 외면을 따라 주행하면서 블레이드의 검사 및 청소를 수행할 수 있는 장치를 제시하고 있다. 이 장치는 리딩엣지를 주행하기 위한 복수의 휠을 갖춘 주행체, 휠을 회전시키는 구동유닛, 청소 및 검사를 위한 장치, 리딩엣지를 따라 균형을 유지하며 주행하도록 주행체의 양측방 하측으로 연장된 날개부 등을 갖추고 있다.
그러나 이 장치는 날개부가 단지 주행체의 양측으로 연장됨으로써 균형을 유지할 수 있도록 한 것이기 때문에 주행체가 블레이드 리딩엣지를 따라 안정적으로 주행하기 어려운 문제가 있다. 바람 등이 강할 경우 장치가 낙하할 수 있다. 또 청소 및 검사영역이 블레이드의 리딩엣지로 제한된 결점도 있다.
특허문헌1: 일본 공개특허공보 2002-115646호(2002. 04. 19. 공개) 특허문헌2: 미국 공개특허공보 2010/0132137호(2010. 06. 03. 공개)
본 발명의 목적은 블레이드를 따라 안정적으로 주행하면서 블레이드의 유지관리를 수행할 수 있는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 블레이드 외면 대부분 영역에 대하여 유지관리를 수행할 수 있는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 블레이드의 리딩엣지를 따라 주행하는 본체, 상기 블레이드 외면의 유지관리를 위해 상기 본체에 장착된 하나 이상의 유지관리유닛, 상기 본체의 양측에 각각 설치되어 상기 블레이드의 측면을 지지하는 지지용 로봇팔을 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치가 제공될 수 있다.
상기 본체는 상기 블레이드 리딩엣지에 접하도록 설치된 복수의 휠과, 상기 복수의 휠 중 적어도 하나를 구동하는 구동모터와, 상기 구동모터 및 상기 유지관리유닛의 동작제어를 위한 제어부와, 전원공급을 위한 배터리유닛을 포함할 수 있다.
상기 지지용 로봇팔은 상기 블레이드의 외면에 접하여 구름운동을 하도록 그 말단부분에 설치된 롤러를 포함할 수 있다.
상기 지지용 로봇팔은 상기 본체의 측면에 결합된 어깨부와, 복수의 회전관절부를 통해 상호 회전 가능하게 연결된 복수의 팔부를 더 포함할 수 있다.
상기 지지용 로봇팔은 그 말단부분과 상기 블레이드 측면 사이의 이격거리를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 유지관리유닛은 상기 블레이드 리딩엣지 부분의 청소를 위해 상기 본체의 하부에 회전하도록 설치된 청소브러시와, 상기 청소브러시를 구동하도록 상기 본체에 설치된 모터와, 상기 본체에 설치된 세정액탱크와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 청소브러시로 공급하는 세정액공급장치를 포함할 수 있다.
상기 유지관리유닛은 상기 청소브러시의 중심부로 세정액을 공급하기 위해 상기 청소브러시가 결합된 회전축에 마련된 세정액공급유로와, 회전하는 세정액공급유로로 세정액을 안내하기 위해 상기 세정액공급유로의 입구를 포위하는 형태로 상기 회전축 외면에 설치된 세정액 안내부재와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 세정액 안내부재로 안내하는 세정액공급관을 더 포함할 수 있다.
상기 유지관리유닛은 상기 블레이드 리딩엣지의 얼음제거를 위한 디아이싱(deicing)장치를 포함하고, 상기 디아이싱장치는 상기 본체에 마련되며 출구가 상기 블레이드 리딩엣지를 향하는 송풍유로와, 상기 송풍유로의 출구로 공기를 송풍하도록 상기 송풍유로 내에 설치된 송풍팬과, 상기 송풍팬을 구동하는 모터와, 상기 송풍유로의 공기를 가열하기 위해 상기 송풍유로 내에 설치된 히터를 포함할 수 있다.
상기 유지관리유닛은 상기 본체의 양측에 각각 설치되는 청소용 로봇팔과, 상기 청소용 로봇팔의 말단부분에 설치된 청소브러시를 포함할 수 있다.
상기 청소용 로봇팔은 상기 본체의 측면에 결합된 어깨부와, 복수의 회전관절부를 통해 상호 회전 가능하게 연결된 복수의 팔부를 더 포함할 수 있다.
상기 청소용 로봇팔은 그 말단부분과 상기 블레이드 측면 사이의 이격거리를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다.상기 유지관리장치는 상기 청소브러시의 구동을 위해 상기 청소용 로봇팔에 설치된 모터와, 상기 본체에 설치된 세정액탱크와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 청소브러시로 공급하는 세정액공급장치를 포함할 수 있다.
상기 유지관리유닛은 상기 본체의 양측에 각각 설치되는 검사용 로봇팔과, 상기 블레이드 측면의 결함검사를 위해 상기 검사용 로봇팔의 말단부분에 설치되며 카메라 및 초음파검사장치 중 적어도 하나로 구현되는 검사부를 포함할 수 있다.
상기 검사용 로봇팔은 상기 본체의 측면에 결합된 어깨부와, 복수의 회전관절부를 통해 상호 회전 가능하게 연결된 복수의 팔부를 더 포함할 수 있다.
상기 유지관리유닛은 상기 블레이드 리딩엣지의 결함검사를 위해 상기 본체에 설치되며 카메라 및 초음파검사장치 중 적어도 하나로 구현되는 검사부를 포함할 수 있다.
상기 본체는 상기 블레이드의 자유단 위치를 감지하기 위한 제1센서와, 상기 블레이드의 허브 쪽 단부의 위치를 감지하기 위한 제2센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치는 블레이드의 리딩엣지를 따라 주행하는 본체의 양측에 각각 설치되어 블레이드의 측면을 지지하는 지지용 로봇팔을 구비하기 때문에 블레이드를 따라 안정적으로 주행하면서 블레이드의 유지관리를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치는 블레이드의 리딩엣지를 청소하는 청소장치와, 청소용 로봇팔에 의해 움직이면서 블레이드 측면을 청소하는 청소장치를 구비하기 때문에 블레이드 외면 전역에 대한 청소를 용이하게 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치는 블레이드의 리딩엣지를 따라 주행하는 가운데 디아이싱장치가 리딩엣지로 열풍을 공급할 수 있기 때문에 리딩엣지에 형성된 얼음을 용이하게 제거할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치는 본체가 주행하는 가운데 본체에 설치된 결함검사장치가 블레이드 리딩엣지 부분의 결함을 검사하고, 검사용 로봇팔에 의해 상하로 이동하는 결함검사장치가 블레이드 양 측면의 결함을 검사할 수 있기 때문에 블레이드 전체 영역에 대한 결함을 쉽게 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치가 탑재된 상태의 풍력터빈 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치의 사시도로, 풍력터빈 블레이드 위에 탑재된 상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치 본체의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치의 제2청소장치 요부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치의 제1청소장치 요부 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 풍력에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력터빈의 정면도이다. 풍력터빈(10)은 타워(11)와, 타워(11)의 상단에 설치된 나셀(12), 그리고 나셀(12)에 설치된 복수의 블레이드(13)를 포함한다. 복수의 블레이드(13)는 나셀(12)에 회전하도록 설치된 허브(14)에 방사형으로 설치된다. 블레이드(13)는 바람에 의해 회전함으로써 허브(14)를 회전시키고, 허브(14)는 나셀(12) 내부에 설치된 발전기(미도시)를 회전시켜 전기를 발생시킨다.
풍력터빈(10)이 동작할 때 블레이드(13)의 표면은 먼지나 벌레와 같은 이물질이 부착되어 오염될 수 있다. 동절기에는 블레이드 리딩엣지(13a, Leading edge)에 결빙이 생길 수 있다. 또 사용 중 블레이드(13) 표면에 크랙이나 흠집이 생길 수 있다. 블레이드(13) 표면의 이물질이나 얼음은 풍력터빈(10)의 효율저하를 초래하고, 블레이드(13) 표면의 결함은 방치할 경우 블레이드(13) 파손의 원인이 될 수 있다. 따라서 블레이드(13)는 주기적인 관리를 통해 표면의 이물질을 제거하거나 결함을 검사할 필요가 있다.
본 실시 예의 블레이드 유지관리장치(20)는 도 1에 도시한 바와 같이, 블레이드(13)의 외면에 탑재된 상태에서 블레이드(13)를 따라 스스로 주행하며 블레이드(13) 외면의 청소, 검사, 디아이싱(deicing)과 같은 유지관리를 수행하는 장치다. 블레이드(13)의 유지관리를 수행할 때는 도 1의 예처럼 블레이드(13)를 대략 수평으로 유지하고, 블레이드 리딩엣지(13a)가 상부를 향하도록 블레이드(13) 피치를 조절한 후, 블레이드(13) 위에 블레이드 유지관리장치(20)를 탑재한다.
블레이드 유지관리장치(20)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 블레이드 리딩엣지(13a)를 따라 주행하는 본체(21)와, 블레이드(13)의 유지관리를 위해 본체(21)에 설치되는 하나 이상의 유지관리유닛과, 본체(21)를 지지하여 안정된 주행을 구현할 수 있도록 본체(21)의 양측에 각각 설치된 지지용 로봇팔(30)을 구비한다.
본체(21)의 하부에는 도 3에 도시한 바와 같이, 본체(21)가 블레이드 리딩엣지(13a)를 따라 주행할 수 있도록 복수의 휠(25,26)이 설치되고, 본체(21) 내에는 이들 휠(25,26) 중 어느 하나를 구동하기 위한 구동모터(27)가 설치된다. 구동모터(27)와 휠(25)은 벨트나 체인과 같은 연결수단(28)에 의해 회전력이 전달되도록 연결될 수 있다. 본 실시예에서는 복수의 휠(25,26) 중 어느 하나의 휠(25)과 구동모터(27)가 연결된 것을 예시하였으나, 복수의 휠(25,26) 각각에 구동모터가 연결될 수도 있다.
각 휠(25,26)은 블레이드 리딩엣지(13a)로부터 미끄러지지 않도록 고무처럼 마찰력이 높은 소재에 의해 마련될 수 있다. 구동모터(27)는 본체(21)의 전진과 후진을 구현할 수 있도록 정회전과 역회전이 가능한 것으로 채용될 수 있다. 본 실시 예는 본체(21)의 주행을 위한 수단으로 구동모터(27)와 복수의 휠(25,26)을 채용한 경우를 제시하였으나, 이는 본체(21)의 하부에 설치되는 무한궤도형 주행수단으로 대체할 수도 있다. 본체(21)의 앞쪽에는 블레이드(13)의 자유단 위치를 감지하는 제1센서(23)가 설치되고, 본체(21)의 뒤쪽에는 블레이드(13)의 허브 쪽 단부의 위치를 감지하는 제2센서(24)가 설치될 수 있다. 본체(21)가 블레이드 리딩엣지(13a)를 따라 주행할 때 이들 센서(23,24)를 통해 블레이드(13) 양단의 위치를 인식할 수 있도록 한 것이다.
도 2와 도 4에 도시한 바와 같이, 본체(21)를 지지하는 지지용 로봇팔(30)은 본체(21)의 측면에 결합된 어깨부(31)와, 복수의 회전관절부(33)를 통해 상호 회전 가능하게 연결된 복수의 팔부(32)와, 블레이드(13)의 외면에 접하여 구름운동을 하도록 그 말단부분에 설치된 롤러(34)를 포함한다. 도면에 나타내지는 않았지만, 어깨부(31)와 팔부(32) 또는 각 팔부를 연결하는 회전관절부(33)에는 통상적인 로봇팔과 마찬가지로 회전동작을 위해 서보모터 등의 구동수단이 설치될 수 있다.
이러한 지지용 로봇팔(30)은 본체(21)가 주행할 때 그 말단부분에 설치된 롤러(34)가 블레이드(13)의 측면에 접하여 구름운동을 하도록 지지됨으로써 본체(21)를 지지하여 본체(21)의 안정된 주행이 이루어질 수 있도록 한다. 또 이러한 지지용 로봇팔(30)은 움직임이 자유로워 롤러(34)의 위치를 쉽게 변경할 수 있기 때문에 주행하는 과정에서 블레이드(13)의 두께가 변하는 경우에도 롤러(34)가 항상 블레이드(13)의 외면에 접한 상태를 유지하도록 할 수 있다. 이러한 동작을 위해 지지용 로봇팔(30)에는 그 말단부분과 블레이드(13)의 측면 사이의 이격거리를 감지하는 센서(35)가 설치될 수 있다. 센서(35)의 감지를 통해 지지용 로봇팔(30)의 동작을 제어하기 위함이다.
또 본 실시 예의 블레이드 유지관리장치(20)는 블레이드(13)의 유지관리를 위한 다양한 형태의 유지관리유닛을 구비한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 유지관리유닛은 블레이드 리딩엣지(13a)의 청소를 위한 제1청소장치(50), 블레이드(13) 양 측면의 청소를 위한 제2청소장치(60), 블레이드(13)의 결함검사를 위한 제1결함검사장치(80)와 제2결함검사장치(130), 블레이드 리딩엣지(13a)에 형성된 얼음을 제거하기 위한 디아이싱장치(100)를 포함할 수 있다.
그 밖에도 블레이드 유지관리장치(20)는 블레이드 유지관리장치(20)의 주행 및 동작제어를 위해 본체(21) 내에 설치된 제어부(110)와, 동작을 위한 전원을 공급하기 위해 본체(21) 내에 설치된 배터리유닛(120)을 포함한다. 또 도면에 나타내지는 않았지만, 본체(21)에는 블레이드 유지관리장치(20)를 원격 제어할 수 있도록 원격제어시스템과 교신할 수 있는 무선통신부 및 기기의 동작정보를 사용자가 직접 입력할 수 있는 조작부가 마련될 수 있다.
제1청소장치(50)는 도 3과 도 6에 도시한 바와 같이, 본체(21)의 하부에 회전하도록 설치된 제1청소브러시(51), 제1청소브러시(51)를 구동하도록 본체(21) 내부에 설치된 모터(52), 본체(21)의 상부에 설치된 세정액탱크(53), 세정액탱크(53)의 세정액을 제1청소브러시(51)로 공급하기 위해 세정액탱크(53) 내에 설치된 세정액공급장치(54)를 구비한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제1청소브러시(51)가 결합된 모터(52)의 회전축(55)에는 제1청소브러시(51)의 중심부로 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급유로(56)가 형성된다. 그리고 본체(21) 내부의 회전축(55) 외면에는 회전하는 세정액 공급유로(56)로 세정액을 안내하기 위해 세정액 공급유로(56)의 입구를 포위하는 링형태의 세정액 안내부재(57)가 설치된다. 세정액 안내부재(57)에는 세정액탱크(53)와 연결된 세정액공급관(58)이 연결된다. 세정액탱크(53) 내부의 세정액 공급장치(54)는 통상의 유체압송펌프로 구성될 수 있다.
제1청소장치(50)는 모터(52)의 동작에 의해 제1청소브러시(51)가 회전하는 가운데 제1청소브러시(51) 중심부로 세정액이 공급됨으로써 블레이드 리딩엣지(13a)의 청소를 수행할 수 있다. 물론 이러한 동작은 본체(21)가 블레이드(13)를 따라 주행하는 가운데 이루어지므로 블레이드 리딩엣지(13a) 전역에 걸쳐 청소를 수행할 수 있다.
제2청소장치(60)는 도 2와 도 5에 도시한 바와 같이, 본체(21)의 양측에 각각 설치된 청소용 로봇팔(70)과, 청소용 로봇팔(70)의 말단에 설치된 제2청소브러시(61)와, 제2청소브러시(61)를 구동하도록 로봇팔(70)에 설치된 모터(62)와, 세정액탱크(53)의 세정액을 제2청소브러시(61)로 공급하기 위해 세정액탱크(53) 내부에 설치된 세정액 공급장치(64)를 포함한다.
청소용 로봇팔(70)은 지지용 로봇팔(30)과 마찬가지로 어깨부(71), 복수의 팔부(72), 복수의 회전관절부(73)를 포함할 수 있고, 동작 제어를 위해 그 말단과 블레이드(13) 측면 사이의 이격거리를 감지하는 센서(74)를 구비할 수 있다. 또 제2청소장치(60)는 세정액탱크(53)를 제1청소장치(50)와 공유하는 형태이지만, 세정액탱크는 제1청소장치(50)용과 제2청소장치(60)용이 각각 별도로 마련될 수도 있다.
또 제2청소장치(60)는 도 5에 도시한 바와 같이, 제1청소장치(50)와 마찬가지로 회전축(65)에 마련된 세정액 공급유로(66), 회전축(65) 외측에 설치된 세정액 안내부재(67), 세정액탱크(53)와 세정액안내부재(67)를 연결하는 세정액공급관(68)을 구비하여, 세정액탱크(53)의 세정액이 제2청소브러시(61) 중심부로 공급되도록 할 수 있다. 세정액공급관(68)은 도 2에 도시한 바와 같이, 세정액탱크(53)로부터 연장된 후 양측의 청소용 로봇팔(70) 쪽으로 분기되고, 각 세정액공급관(68)이 세정액안내부재(67)에 연결된다.
이러한 제2청소장치(60)는 청소용 로봇팔(70)의 동작에 의해 제2청소브러시(61)가 블레이드(13) 측면에 접한 상태에서 블레이드(13)의 상측이나 하측으로 이동할 수 있다. 동시에 모터(62)에 의해 제2청소브러시(61)가 회전하고, 제2청소브러시(61)로 세정액이 공급됨으로써 블레이드(13) 측면의 청소를 수행할 수 있다. 또 이러한 청소동작은 블레이드(13)의 길이방향으로 주행하는 본체(21)의 동작과 함께 이루어지므로 블레이드(13) 측면 전역에 걸쳐 청소를 수행할 수 있다. 본체(21)가 주행하는 가운데 제1청소장치(50)와 제2청소장치(60)가 함께 동작하면 블레이드(13) 외면 전역에 대하여 청소를 수행할 수 있다.
여기서는 제2청소장치(60)의 제2청소브러시(61)가 모터(62)의 동작에 의해 회전하고, 제2청소브러시(61)로 세정액이 공급되는 경우를 예시하였으나, 제2청소장치(60)는 제2청소브러시(61)가 청소용 로봇팔(70)의 말단에 고정된 상태에서 청소용 로봇팔(70)이 상하로 움직이는 동작에 의해 청소를 구현하는 방식일 수도 있다. 즉 제2청소브러시(61)가 회전하지 않고 마치 비질을 하듯이 움직이도록 청소용 로봇팔(70)이 동작하는 방식일 수 있다.
제1결함검사장치(80)는 도 2와 도 4에 도시한 바와 같이, 본체(21)의 양측에 각각 설치되는 검사용 로봇팔(90)과, 블레이드(13)의 측면의 결함검사를 위해 검사용 로봇팔(90)의 말단부분에 설치된 카메라(81)를 포함할 수 있다.
검사용 로봇팔(90)은 앞서 언급한 지지용 로봇팔(30)이나 청소용 로봇팔(70)과 실질적으로 동일한 형태로 마련될 수 있다. 그리고 카메라(81)는 블레이드(13)의 표면에 대한 영상을 획득하여 전송함으로써 블레이드(13) 표면의 결함을 검사하도록 할 수 있다. 즉 촬영된 영상은 본체(21)의 무선통신부를 통해 원격제어시스템으로 전송될 수 있고, 원격제어시스템은 전송된 영상정보의 해석을 통해 블레이드 결함을 검출할 수 있다.
이러한 제1결함검사장치(80)는 카메라(81)가 검사용 로봇팔(90)의 동작에 의해 블레이드(13) 측면과 이격상태에서 상하로 이동하며 블레이드(13) 측면의 결함을 검사할 수 있다. 또 이러한 동작은 본체(21)의 주행동작과 함께 이루어지므로 블레이드(13) 측면 전역에 대한 검사를 수행할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서 제1결함검사장치(80)는 검사용 로봇팔(90) 말단부분에 카메라(81)를 설치한 형태이나, 이에 한정되지 않고 검사용 로봇팔(90)의 말단부분에 카메라(81) 대신 초음파검사장치를 설치하여 블레이드(13) 표면의 결함을 검사하는 방식일 수도 있다. 즉 제1결함검사장치(80)는 카메라(81) 및 초음파검사장치 중 적어도 하나로 구현되는 검사부를 포함할 수 있다.
제2결함검사장치(130)는 도 2에 도시한 바와 같이, 블레이드 리딩엣지(13a)의 결함을 검사하기 위해 본체(21)의 하부에 설치될 수 있다. 제2결함검사장치(130)도 제1결함검사장치(80)와 마찬가지로 카메라 및 초음파검사장치 중 적어도 하나로 구현되는 검사부를 포함할 수 있다. 이러한 제2결함검사장치(130)는 본체(21)가 주행할 때 블레이드 리딩엣지(13a)의 결함을 검사할 수 있다. 이처럼 본 실시 예는 제1결함검사장치(80)를 통해 블레이드(13) 양 측면의 결함을 검사할 수 있고, 제2결함검사장치(130)를 통해 블레이드 리딩엣지(13a) 부분의 결함을 검사할 수 있으므로, 블레이드(13) 외면 전체에 대하여 결함검사를 수행할 수 있다.
블레이드 리딩엣지(13a)에 형성된 얼음을 제거하는 디아이싱장치(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 본체(21)에 마련되며 출구(102)가 블레이드 리딩엣지(13a)를 향하는 송풍유로(101)와, 송풍유로(101)의 출구(102)로 공기를 송풍하도록 송풍유로(101) 내에 설치된 송풍팬(104)과, 송풍팬(104)을 구동하는 모터(105)와, 송풍유로(101)의 공기를 가열하기 위해 송풍유로(101) 내에 설치된 히터(106)를 포함한다. 송풍유로(101)의 입구(103)는 본체(21)의 상면 또는 전면에 마련될 수 있다.
이러한 디아이싱장치(100)는 모터(105)의 동작에 의해 송풍팬(104)이 동작함으로써 송풍유로(101)를 통해 공기의 송풍이 이루어진다. 즉 송풍유로(101)의 입구(103)로 유입된 공기가 송풍유로(101)를 거쳐 블레이드 리딩엣지(13a)를 향하도록 토출된다. 이때 송풍유로(101) 내부의 히터(106)가 동작하여 토출되는 공기를 가열하므로 송풍유로 출구(102)를 통하여 고온의 공기가 토출된다. 따라서 블레이드 리딩엣지(13a)에 형성된 얼음은 고온의 공기에 의해 녹아 제거될 수 있다.
다음은 블레이드 유지관리장치(20)의 동작 및 사용법에 관하여 설명한다.
블레이드 유지관리장치(20)를 풍력터빈(10)의 블레이드(13)에 탑재할 때는 지지용 로봇팔(30)을 동작시켜 지지용 로봇팔(30)이 양측으로 벌어지도록 한 상태에서 본체(21)를 블레이드(13) 위에 올릴 수 있다. 본체(21)를 올린 후에는 다시 지지용 로봇팔(30)을 동작시켜 지지용 로봇팔(30)이 블레이드(13) 양 측면에 지지되도록 한다. 이러한 동작은 작업자가 블레이드 유지관리장치(20)를 블레이드(13)에 탑재시키면서 직접 조작하거나 원격제어수단을 통해 제어할 수 있다. 또 이러한 블레이드 유지관리장치(20)는 작업자가 직접 운반하여 블레이드(13)에 탑재시키거나, 호이스트나 크레인과 같은 별도의 탑재장비를 이용하여 탑재시킬 수 있다.
블레이드 유지관리장치(20)를 블레이드(13) 위에 탑재한 후에는 작업자가 블레이드 유지관리장치(20)의 조작부를 통해 직접 동작을 지령하거나 원격제어수단을 통해 동작을 제어하는 방식으로 블레이드 유지관리장치(20)를 동작시킬 수 있다. 이때는 청소동작, 검사동작, 디아이싱동작을 동시에 수행하거나, 하나 또는 복수의 동작을 선택하여 수행할 수 있다.
블레이드 청소를 할 때는 본체(21)가 블레이드 리딩엣지(13a)를 따라 주행하는 가운데, 제1청소장치(50)와 제2청소장치(60)가 동작한다. 제1청소장치(50)의 동작에 의해 블레이드 리딩엣지(13a)의 청소를 수행하고, 제2청소장치(60)의 동작에 의해 블레이드(13) 양 측면의 청소를 수행할 수 있다. 이때 제1청소장치(50)는 본체(21)와 함께 이동하면서 블레이드 리딩엣지(13a)의 청소를 수행하고, 제2청소장치(60)는 청소용 로봇팔(70)에 의해 상하로 이동함과 동시에 본체(21)와 함께 블레이드(13)의 길이방향으로 이동하면서 청소를 수행하므로, 블레이드(13) 외면 전체에 대하여 청소를 수행할 수 있다. 또 이때는 지지용 로봇팔(70)에 설치된 롤러(34)가 블레이드(13) 측면에 접하여 지지된 상태를 유지하므로 블레이드 유지관리장치(20)가 블레이드(13)를 따라 안정적으로 주행할 수 있다.
블레이드 검사동작은 청소동작과 병행하거나 별도로 수행할 수 있다. 검사동작은 본체(21)가 블레이드 리딩엣지(13a)를 따라 주행하는 가운데, 제1결함검사장치(80)가 검사용 로봇팔(90)의 동작에 의해 상하로 이동하면서 블레이드(13) 양 쪽 측면의 결함을 검사할 수 있다. 또 제2결함검사장치(130)가 블레이드 리딩엣지(13a) 부분의 결함을 검사할 수 있다. 따라서 제1결함검사장치(80)와 제2결함검사장치(130)가 함께 동작하면, 블레이드(13) 외면 전체에 대하여 결함을 검사할 수 있다.
디아이싱 동작도 청소동작 및 검사동작과 함께 수행하거나 별도로 수행할 수 있다. 디아이싱 동작은 본체(21)가 블레이드 리딩엣지(13a)를 따라 주행하는 가운데, 디아이싱장치(100)가 동작함으로써 블레이드 리딩엣지(13a)에 고온의 공기를 송풍한다. 따라서 블레이드 리딩엣지(13a)에 형성된 얼음은 본체(21)가 서서히 주행함에 따라 순차적으로 녹아 제거될 수 있다.
13: 블레이드, 20: 블레이드 유지관리장치,
21: 본체, 25,26: 휠,
27: 구동모터, 30: 지지용 로봇팔,
34: 롤러, 50: 제1청소장치,
60: 제2청소장치, 70: 청소용 로봇팔,
80: 제1결함검사장치, 90: 검사용 로봇팔,
100: 디아이싱장치, 110: 제어부,
120: 배터리유닛, 130: 제2결함검사장치.

Claims (17)

  1. 블레이드의 리딩엣지를 따라 주행하는 본체,
    상기 블레이드 외면의 유지관리를 위해 상기 본체에 장착된 하나 이상의 유지관리유닛,
    상기 본체의 양측에 각각 설치되어 상기 블레이드의 측면을 지지하는 지지용 로봇팔을 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 블레이드 리딩엣지에 접하도록 설치된 복수의 휠과, 상기 복수의 휠 중 적어도 하나를 구동하는 구동모터와, 상기 구동모터 및 상기 유지관리유닛의 동작제어를 위한 제어부와, 전원공급을 위한 배터리유닛을 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지용 로봇팔은 상기 블레이드의 외면에 접하여 구름운동을 하도록 그 말단부분에 설치된 롤러를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지용 로봇팔은 상기 본체의 측면에 결합된 어깨부와, 복수의 회전관절부를 통해 상호 회전 가능하게 연결된 복수의 팔부를 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지지용 로봇팔은 그 말단부분과 상기 블레이드 측면 사이의 이격거리를 감지하는 센서를 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지관리유닛은 상기 블레이드 리딩엣지 부분의 청소를 위해 상기 본체의 하부에 회전하도록 설치된 청소브러시와, 상기 청소브러시를 구동하도록 상기 본체에 설치된 모터와, 상기 본체에 설치된 세정액탱크와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 청소브러시로 공급하는 세정액공급장치를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유지관리유닛은 상기 청소브러시의 중심부로 세정액을 공급하기 위해 상기 청소브러시가 결합된 회전축에 마련된 세정액공급유로와, 회전하는 세정액공급유로로 세정액을 안내하기 위해 상기 세정액공급유로의 입구를 포위하는 형태로 상기 회전축 외면에 설치된 세정액 안내부재와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 세정액 안내부재로 안내하는 세정액공급관을 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지관리유닛은 상기 블레이드 리딩엣지의 얼음제거를 위한 디아이싱(deicing)장치를 포함하고,
    상기 디아이싱장치는 상기 본체에 마련되며 출구가 상기 블레이드 리딩엣지를 향하는 송풍유로와, 상기 송풍유로의 출구로 공기를 송풍하도록 상기 송풍유로 내에 설치된 송풍팬과, 상기 송풍팬을 구동하는 모터와, 상기 송풍유로의 공기를 가열하기 위해 상기 송풍유로 내에 설치된 히터를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지관리유닛은 상기 본체의 양측에 각각 설치되는 청소용 로봇팔과, 상기 청소용 로봇팔의 말단부분에 설치된 청소브러시를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 청소용 로봇팔은 상기 본체의 측면에 결합된 어깨부와, 복수의 회전관절부를 통해 상호 회전 가능하게 연결된 복수의 팔부를 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 청소용 로봇팔은 그 말단부분과 상기 블레이드 측면 사이의 이격거리를 감지하는 센서를 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 유지관리장치는 상기 청소브러시의 구동을 위해 상기 청소용 로봇팔에 설치된 모터와, 상기 본체에 설치된 세정액탱크와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 청소브러시로 공급하는 세정액공급장치를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유지관리유닛은 상기 청소브러시의 중심부로 세정액을 공급하기 위해 상기 청소브러시가 결합된 회전축에 마련된 세정액공급유로와, 회전하는 세정액공급유로로 세정액을 안내하기 위해 상기 세정액공급유로의 입구를 포위하는 형태로 상기 회전축 외면에 설치된 세정액 안내부재와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 세정액 안내부재로 안내하는 세정액공급관을 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지관리유닛은 상기 본체의 양측에 각각 설치되는 검사용 로봇팔과, 상기 블레이드 측면의 결함검사를 위해 상기 검사용 로봇팔의 말단부분에 설치되며 카메라 및 초음파검사장치 중 적어도 하나로 구현되는 검사부를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 검사용 로봇팔은 상기 본체의 측면에 결합된 어깨부와, 복수의 회전관절부를 통해 상호 회전 가능하게 연결된 복수의 팔부를 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지관리유닛은 상기 블레이드 리딩엣지의 결함검사를 위해 상기 본체에 설치되며 카메라 및 초음파검사장치 중 적어도 하나로 구현되는 검사부를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체는 상기 블레이드의 자유단 위치를 감지하기 위한 제1센서와, 상기 블레이드의 허브 쪽 단부의 위치를 감지하기 위한 제2센서를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
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