KR101302891B1 - 로터 내 이물질 검출 장치를 구비한 풍력 발전 장치 및 풍력 발전 장치의 운전 방법 - Google Patents
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Abstract
로터 허브 내에 존재하는 이물질에 의해 손상을 받는 일이 없는 풍력 발전 장치 및 풍력 발전 장치의 운전 방법을 제공하는 것이 과제이다. 풍력 발전 장치(1)는, 회전익(8)과, 회전익(8)이 장착된 로터 허브(6A)와, 로터 허브(6A)에 연결되어 로터 허브(6A)와 함께 회전하는 회전축[주축(12)이나 커플링(16)]과, 로터 허브(6A)의 내부에 배치되어 로터 허브(6A) 내의 이물질을 검출하는 이물질 검출 센서(40)와, 회전축의 회전을 정지하는 브레이크 수단[피치 구동 장치(30)나 파킹 브레이크(19)]과, 이물질 검출 센서(40)가 이물질을 검출한 경우에, 회전축의 회전이 정지되도록 브레이크 수단을 제어하는 컨트롤러(50)를 구비한다.
Description
본 발명은 로터 내 이물질 검출 장치를 구비한 풍력 발전 장치 및 풍력 발전 장치의 운전 방법에 관한 것이다.
풍력 발전 장치에서는, 예컨대 날개와 로터 허브를 구비하는 풍차 로터를 회전시켜서 로터의 회전을 회전축에 의해 발전기에 전달하여 발전기축을 회전시킴으로써 발전을 실행한다. 여기서, 로터 허브의 내부에는, 예들 들어 바람 상태(예컨대, 풍력이나 풍향 등)에 따라 회전익의 피치를 조정하기 위한 피치 제어 기구 등의 각종 기기가 격납되어 있다. 이러한 기기는, 예컨대 로터 허브의 내벽에 직접, 혹은 로터 허브 내에 설치되는 가대를 거쳐서 볼트 등에 의해 체결되어 있다.
여기서, 풍력 발전 장치의 동작 중에 있어서, 로터 허브가 회전함에 따라, 로터 허브의 내부에서 각종 기기를 체결하는 볼트가 느슨해져서 해당 볼트나 기기를 구성하는 부재가 탈락할 우려가 있다. 또한, 작업원이 메인터넌스를 위해 로터 허브 내에서 점검 작업을 실행하는 경우에, 작업원이 작업 공구를 로터 허브 내에 두고 올 가능성도 있다. 이와 같이, 로터 허브 내에서 탈락한 부재나 공구 등의 이물질이 존재하면, 풍력 발전 장치의 동작 중의 회전 동작에 수반하여 로터 허브의 내부 기기를 현저하게 손상시킬 우려가 있다.
여기서, 로터 허브 내에 존재하는 이물질의 대책을 강구한 것은 아니지만, 특허문헌 1에는 사운드·픽업을 이용하여, 회전익, 발전기 및 드라이브 트레인의 이상을 검지하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에는, 이물질에 의해 로터 허브의 내부 구조가 손상되는 경우의 대책이 전혀 기재되지 않았다. 만일 특허문헌 1의 기술을 로터 허브 내의 이물질 검출에 적용했다고 해도, 이음을 발할 때는 이미 손상이 진행되어 있을 가능성이 있고, 사운드·픽업에 의해 취득되는 여러 가지 소리를 포함한 음성 데이터로부터 로터 허브 내의 이물질에 대응하는 소리를 특정하는 것은 곤란하다.
본 발명은, 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 로터 허브 내에 존재하는 이물질에 의해 손상을 받는 일이 없는 풍력 발전 장치 및 풍력 발전 장치의 운전 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 풍력 발전 장치는 상기 과제를 해결하기 위해서, 회전익과, 상기 회전익이 장착된 로터 허브와, 상기 로터 허브에 연결되어 상기 로터 허브와 함께 회전하는 회전축과, 상기 로터 허브의 내부에 배치되어 상기 로터 허브 내의 이물질을 검출하는 센서와, 상기 회전축의 회전을 정지하는 브레이크 수단과, 상기 센서가 상기 이물질을 검출한 경우에, 상기 회전축의 회전이 정지되도록 상기 브레이크 수단을 제어하는 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 풍력 발전 장치는, 로터 허브 내의 이물질을 검출하는 센서와, 이 센서가 상기 이물질을 검출한 경우에 회전축의 회전을 정지하도록 브레이크 수단을 제어하는 컨트롤러가 마련되어 있으므로, 로터 허브 내의 이물질에 의해 로터 허브 내의 구조물이 손상을 받는 것이 억제된다.
본 명세서에 있어서, 풍력 발전 장치의 「회전축」이란, 로터 헤드로부터의 회전을 발전기에 전달하는 드라이브 트레인에 포함되는 몇 개의 축 부재를 가리킨다.
이물질을 검출하는 센서는, 예컨대, 이물질과의 접촉에 의한 영향을 물리량의 변화로서 출력 가능한 부재이며, 그 물리적, 기계적 또는 전기적 구성을 묻지 않는 각종의 형태를 채택할 수 있다. 여기서 말하는 물리량이란, 이물질이 센서에 접촉했을 경우에 해당 접촉에 의한 영향이 반영되는 물리량이다. 물리량의 변화란, 이물질이 센서에 접촉하기 전후에 있어서의 물리량의 변화량이며, 예컨대 이물질이 접촉할 때에 센서가 이물질로부터 받는 압력이나 스트레인의 변화, 이물질에 의해 센서가 변형될 때에 생기는 센서의 장력의 변화, 또는 센서가 변형 또는 절단되는 것에 의한 전기 저항값의 변화(즉, 센서에 인가되는 전류나 전압의 변화 등)이다.
상기 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 센서는, 상기 이물질과 접촉하도록 상기 로터 허브의 내벽에 고정된 접촉부와, 상기 접촉부에 접속되어, 상기 접촉부의 상기 이물질과의 접촉시에 발생하는 장력에 의해 ON/OFF 상태가 전환되는 리미트 스위치를 포함하여 구성되어 있어도 좋다.
이와 같이, 로터 허브 내의 이물질 검출을 실행하는 센서로서, 로터 허브의 내벽에 고정된 접촉부에 리미트 스위치가 접속된 센서를 이용함으로써, 접촉부가 이물질과 접촉할 때에 발생하는 장력에 의해 리미트 스위치의 ON/OFF 상태가 전환되므로, 로터 허브 내의 이물질의 존재를 검출할 수 있다. 또한, 센서의 접촉부는 로터 허브의 내벽으로부터 소정의 높이에 배치된 선 형상이어도 좋고, 로터 허브의 내벽으로부터 입설된 네트 형상이어도 좋다.
상기 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 센서는, 상기 이물질과 접촉하도록 상기 로터 허브의 내벽에 고정된 도선으로 이루어지는 접촉부와, 상기 접촉부의 통전 상태를 검출하는 검출부를 포함하여 구성되어 있어도 좋다.
이와 같이, 로터 허브 내의 이물질 검출을 실행하는 센서를, 로터 허브의 내벽에 고정된 접촉부(도선)의 통전 상태를 검출부로 검출하는 구성으로 하는 것에 의해, 이물질이 센서 도선을 절단함으로써 이물질의 존재가 검지되므로, 로터 허브 내의 이물질의 존재를 검출할 수 있다. 또한, 센서의 접촉부(도선)는 로터 허브의 내벽으로부터 소정의 높이에 배치된 선 형상이어도 좋고, 로터 허브의 내벽으로부터 입설된 네트 형상이어도 좋다.
또한, 상기 접촉부는 상기 로터 허브의 내벽면을 따라서 상기 회전축의 축 방향으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
로터 허브 내의 이물질은, 회전축과 함께 로터 허브가 회전할 때에, 로터 허브 내의 구조물에 충돌하면서 로터 허브의 내벽면을 따라서 이동한다(구른다). 따라서, 로터 허브의 내벽면을 따라서 상기 회전축의 축 방향으로 접촉부를 배치해 두면, 이물질이 접촉부에 접촉할 확률이 큰 폭으로 상승한다. 이에 의해, 로터 허브 내의 이물질의 존재를 조기에 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 풍력 발전 장치의 운전 방법은, 회전익과, 상기 회전익이 장착된 로터 허브와, 상기 로터 허브에 연결되어 상기 로터 허브와 함께 회전하는 회전축과, 상기 로터 허브의 내부에 배치된 센서와, 상기 회전축의 회전을 정지하는 브레이크 수단을 갖는 풍력 발전 장치의 운전 방법으로서, 상기 센서에 의해 상기 로터 허브 내의 이물질을 검출하는 공정과, 상기 센서가 상기 이물질을 검출한 경우에 상기 브레이크 수단에 의해 상기 회전축의 회전을 정지하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 풍력 발전 장치의 운전 방법에 의하면, 센서에 의해 로터 허브 내의 이물질을 검출하는 동시에, 이물질이 검출된 경우에 회전축의 회전을 정지시키므로, 로터 허브 내의 이물질에 의해 로터 허브 내의 구조물이 손상을 받는 일이 없다.
도 1은 풍력 발전 장치의 전체 구성예를 도시하는 도면,
도 2는 나셀 내의 드라이브 트레인 및 발전기를 도시하는 측면도,
도 3은 로터 헤드의 내부 구조를 도 2의 화살표(A) 방향에서 본 도면,
도 4는 이물질 검출 센서의 구성예를 도시하는 도면,
도 5는 도 4에 도시하는 이물질 검출 센서가 이물질을 검출하는 모습을 도시하는 도면,
도 6은 이물질 검출 센서의 접촉부의 다른 예를 도시하는 도면,
도 7은 풍력 발전 장치의 운전 방법을 도시하는 플로우차트,
도 8은 이물질 검출 센서의 다른 예를 도시하는 도면.
도 2는 나셀 내의 드라이브 트레인 및 발전기를 도시하는 측면도,
도 3은 로터 헤드의 내부 구조를 도 2의 화살표(A) 방향에서 본 도면,
도 4는 이물질 검출 센서의 구성예를 도시하는 도면,
도 5는 도 4에 도시하는 이물질 검출 센서가 이물질을 검출하는 모습을 도시하는 도면,
도 6은 이물질 검출 센서의 접촉부의 다른 예를 도시하는 도면,
도 7은 풍력 발전 장치의 운전 방법을 도시하는 플로우차트,
도 8은 이물질 검출 센서의 다른 예를 도시하는 도면.
이하, 첨부 도면에 따라서 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 다만, 이 실시형태에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특정적인 기재가 없는 한 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
도 1은 풍력 발전 장치의 전체 구성예를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 풍력 발전 장치(1)는, 주로, 기초(B) 상에 입설된 지주(2)와, 지주(2)의 상단에 설치된 나셀(4)과, 나셀(4)에 장착된 로터 헤드(6)와, 로터 헤드(6)에 장착된 복수매의 회전익(8)으로 구성되어 있다.
지주(2)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 기초(B)로부터 상방(도 1의 상방)으로 연장되는 기둥 형상이며, 최상부에 나셀(4)이 설치된다.
나셀(4)은 로터 헤드(6)를 지지하는 동시에, 그 내부에 회전축(10)이나 발전기(18)를 수납하고 있다.
도 2는 나셀(4)의 내부의 회전축(10) 및 발전기(18)의 세부사항을 도시하는 도면이다. 이 예에서는 회전축으로서 로터 헤드(6)의 로터 허브(6A)에 연결된 주축(12)과, 주축(12)에 연결된 증속기(14)와, 증속기(14)를 발전기(18)에 연결하는 커플링(16)을 갖는다. 풍력 발전 장치(1)에서는, 회전익(8)이 바람을 받으면, 로터 허브(6A)와 함께 주축(12)이 회전하고, 주축(12)의 회전이 증속기(14)에 의해 증속된 후, 커플링(16)을 거쳐서 발전기(18)에 입력되게 되어 있다.
이 예에서는 커플링(16)의 일부에, 브레이크 디스크(19A) 및 브레이크 패드(19B)로 이루어지는 파킹 브레이크(19)가 장착되어 있다. 이 파킹 브레이크(19)는 브레이크 디스크(19A)의 표리면에 브레이크 패드(19B)를 밀어붙여서 협지함으로써 회전축을 제동한다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 로터 헤드(6)는, 대략 수평인 축선 주위로 회전 가능하게 나셀(4)에 고정되는 동시에 회전익(8)이 장착된 로터 허브(6A)와, 이 로터 허브(6A)를 덮는 헤드 캡슐(6B)을 포함하여 구성된다.
도 3은 로터 허브(6A)의 내부 구조를 도 2의 화살표(A) 방향에서 본 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 로터 허브(6A)에는 회전익(8)을 그 길이 방향에 따른 축선 주위(도 2의 화살표 방향)로 회전시켜서 회전익(8)의 피치각을 변경하는 피치 구동 장치(30) 등이 마련되어 있다.
피치 구동 장치(30)는 실린더(32)와 회전익(8)에 연결된 축부(34)로 구성된다. 또한, 회전익(8)은 베어링(36)에 의해 피치 방향으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 때문에, 회전익(8)은 피치 구동 장치(30)의 실린더(32)에 의해 축부(34)가 회전하면 축부(34)와 함께 피치 방향으로 회전하게 되어 있다.
이와 같이, 로터 허브(6A)의 내부에는, 예컨대 피치 구동 장치(30)와 같은 제어 기기가 수납되어 있다. 이 때문에, 로터 허브(6A) 내에 이물질이 존재하면, 이 이물질이 풍력 발전 장치(1)의 운전시에 이동하여 로터 허브(6A)의 내부 기기에 충돌해서 손상시켜 버릴 우려가 있다.
따라서, 본 실시형태에서는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 로터 허브(6A) 내의 이물질의 유무를 검출하는 이물질 검출 센서(40)를 마련하고 있다. 이물질 검출 센서(40)는, 로터 허브(6A) 내의 이물질과의 접촉에 의한 영향을 물리량의 변화로서 출력 가능한 것이면 특별히 한정되지 않고, 여러 가지의 구성의 것을 이용할 수 있다. 여기서 말하는 물리량이란, 이물질이 이물질 검출 센서(40)에 접촉했을 경우에 해당 접촉에 의한 영향이 반영되는 물리량이다.
도 4는 이물질 검출 센서(40)의 구성예를 도시하는 모식도이다. 도 5는 이물질 검출 센서(40)에 의해 이물질이 검출되는 모습을 도시하는 도면이다. 또한, 도 4에서, 설명의 편의상, 로터 허브(6A)로부터 회전익(8), 베어링(36) 및 피치 제어 기구(30)를 떼어내는 동시에 로터 허브(6A)의 내부를 절개한 모습을 나타내고 있다.
이물질 검출 센서(40)는, 예컨대 도 4에 도시하는 바와 같이, 로터 허브(6A)의 내벽에 지주(42)를 거쳐서 고정된 접촉부(44)와 이 접촉부(44)에 접속된 리미트 스위치(46)에 의해 구성해도 좋다.
접촉부(44)는 한쌍의 지주(42) 사이에 장력을 받는 상태로 걸쳐져 있는 끈 형상 부재(로프)이며, 로터 허브(6A)의 회전시에 이물질이 통과할 가능성이 높은 장소에 배치된다. 여기서, 로터 허브(6A) 내의 이물질은 주축(12)과 함께 로터 허브(6A)가 회전할 때에, 로터 허브(6A)의 내벽면을 따라서 이동한다(구른다). 따라서, 접촉부(44)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 로터 허브(6A)의 내벽면을 따라서 내벽면으로부터 소정의 높이(예컨대 1~20㎝)에 주축(12)의 축 방향으로 연장하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 이물질이 접촉부(44)에 접촉할 확률이 큰 폭으로 상승하여 로터 허브(6A) 내의 이물질의 존재를 조기에 검출할 수 있다.
리미트 스위치(46)는, 작동체의 움직임을 링크나 레버 기구에 의해 내장 마이크로 스위치에 전달함으로써 ON/OFF 상태가 바뀌는 스위치이다. 또한, 리미트 스위치(46)의 작동체는 접촉부(44)에 접속되어 있어서 접촉부(44)의 변형에 수반하여 움직이게 되어 있다.
이러한 구성의 이물질 검출 센서(40)에 의하면, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 이물질(41)이 접촉부(44)에 접촉하면, 접촉부(44)가 변형하고, 리미트 스위치(46)의 작동체가 화살표 방향으로 움직여서, 리미트 스위치(46)의 ON/OFF 상태가 전환된다. 이 리미트 스위치(46)에 의해, 로터 허브(6A) 내의 이물질이 검출된다.
또한, 리미트 스위치(46)는 컨트롤러(50)에 접속되어 있어서, 리미트 스위치(46)의 ON/OFF 상태에 따라 경보 장치(52), 파킹 브레이크(19) 및 피치 구동 장치(30)가 컨트롤러(50)에 의해 제어되게 되어 있다.
구체적으로는, 리미트 스위치(46)에 의해 로터 허브(6A) 내에 이물질(41)의 존재가 확인되면, 컨트롤러(50)의 제어 하에서, 경보 장치(52)가 이물질의 존재를 알리는 경보를 발하는 동시에, 파킹 브레이크(19) 및 피치 구동 장치(30)가 풍력 발전 장치(1)의 회전축의 회전을 정지시킨다. 또한, 회전축의 정지 동작은, 예컨대 최초로 피치 구동 장치(30)에 의해 회전익(8)을 페더링 상태에 이행시켜서 회전축의 회전을 억제 또는 정지시킨 후, 파킹 브레이크(19)에 의해 회전축을 움직이지 않게 하는 순서로 실행된다.
또한, 경보 장치(52)는, 이물질의 존재를 알리는 것이 가능한 구성이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대 경고음을 발하는 스피커나, 나셀(4) 또는 지지 기둥(2) 내의 제어반에 마련된 경고 램프를 이용할 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5에는, 이물질 검출 센서(40)의 접촉부(44)가 한쌍의 지주(42) 사이에 장력을 받는 상태로 걸쳐져 있는 끈 형상 부재(로프)인 예에 대해 설명했지만, 접촉부(44)의 형상은 이물질과의 접촉에 의해 변형 가능한 것이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대 네트 형상이어도 좋다.
도 6은, 네트 형상의 접촉부의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 접촉부(45)는 로터 허브(6A)의 내벽면으로부터 입설되도록 지주(42)에 의해 지지되어 있는 네트 형상 부재이다. 접촉부(45)는 이차원적인 구조를 가지고 있으므로, 도 4 및 도 5에 도시하는 일차원적인 구조의 접촉부(44)에 비하여, 로터 허브(6A) 내의 이물질 (41)과 접촉할 확률이 높다. 즉, 네트 형상의 접촉부(44)를 이용하는 것에 의해 이물질(41)의 검출 정밀도를 효과적으로 높일 수 있다. 나아가, 네트 형상의 접촉부(44)를 이용함으로써, 접촉부(44)에 의해 이물질(41)을 받아 들여(얽어매어), 이물질(41)의 추가 이동을 억제하고, 그 이후의 로터 허브(6A)의 내부 구조의 손상을 방지하는 효과도 기대할 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시하는 예에서, 이물질 검출 센서(40)는 접촉부(44)와 리미트 스위치(46)를 포함하여 구성되어 있지만, 리미트 스위치(46)를 대신하여, 이물질(41)과의 접촉시에 있어서의 접촉부(44)의 변형을 임의의 수법으로 검출하는 센서 부재를 이용할 수 있다. 예컨대, 리미트 스위치(46)를 대신하여, 이물질(41)과의 접촉시에 있어서의 접촉부(44)의 변위를 검출하는 변위 센서나, 이물질(41)과의 접촉시에 있어서의 접촉부(44)의 장력의 변화를 계측하는 스트레인 센서나, 이물질(41)과의 접촉시에 있어서의 접촉부(44)의 변형을 촬상하는 CCD 센서나 CMOS 센서 등의 촬상 소자를 이용해도 좋다.
이물질 검출 센서(40)는, 이물질(41)과의 접촉시에 있어서의 접촉부(44)의 변형을 리미트 스위치(46) 등의 센서 부재로 검출하는 형태 이외에도, 로터 허브(6A) 내를 이동하는 이물질(41)을 센서 부재로 직접 검출하는 형태이어도 좋다. 예컨대, 빛을 조사하는 광조사부와 이 광조사부로부터의 빛을 수광하는 수광부로 이루어지는 광전 센서를 갖는 이물질 검출 센서(40)를 이용하여, 광조사부로부터의 빛이 이물질(41)에 의해 차단되지 않고서 수광부에 도달하는 여부에 의해 이물질(41)을 검출하도록 해도 좋다. 혹은, 로터 허브(6A) 내를 촬상하는 촬상 소자를 갖는 이물질 검출 센서(40)를 이용하여, 촬상 소자에 의해 취득된 화상을 해석해서 로터 허브(6A) 내에 이물질(41)이 존재하는지 여부를 검출하도록 해도 좋다. 이 경우도, 광조사부에 의한 빛의 조사 영역 또는 촬상 소자에 의한 촬상 영역은 로터 허브(6A)의 내벽면을 따라서 내벽면으로부터 소정의 높이(예컨대 1~20㎝)에 주축(12)의 축 방향으로 연장하는 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
다음에, 상술한 풍력 발전 장치(1)의 운전 방법에 대해 설명한다. 도 7은 풍력 발전 장치(1)의 운전 방법을 도시하는 플로우차트이다. 또한, 이하에서 설명하는 운전 방법은, 컨트롤러(50)의 지시 하에서 풍력 발전 장치(1)의 각 부분[이물질 검출 센서(40), 파킹 브레이크(19), 피치 구동 장치(30), 경보 장치(52) 등]을 작동시켜서 실행하는 것이 바람직하지만, 컨트롤러(50)를 이용하지 않고, 조작자가 조작반으로부터 일부 또는 전부의 지시를 입력하도록 해도 좋다.
우선, 스텝(S2)에 있어서, 이물질 검출 센서(40)를 이용하여 로터 허브(6A) 내의 이물질의 유무를 검출한다. 구체적으로는, 로터 허브(6A) 내에 이물질이 존재하는 경우, 이물질 검출 센서(40)의 접촉부(44)에 이물질이 접촉하여, 이때에 발생하는 장력에 의해 리미트 스위치(46)의 작동체가 접촉부(44)측으로 당겨져서 리미트 스위치(46)의 ON/OFF 상태가 전환된다. 따라서, 리미트 스위치(46)의 ON/OFF 상태가 전환되었는지 여부에 의해 로터 허브(6A) 내의 이물질의 유무가 검출된다. 이 검출 결과는 리미트 스위치(46)에 접속된 컨트롤러(50)로 전송된다.
스텝(S4)에서, 컨트롤러(50)는 리미트 스위치(46)로부터 전송되는 검출 결과에 근거하여 로터 허브(6A) 내에 이물질이 존재하는지 여부를 판정한다.
그리고, 로터 허브(6A) 내에 이물질이 존재한다고 판정된 경우[스텝(S4)의 "예" 판정], 스텝(S6)으로 진행되어, 컨트롤러(50)의 제어 하에서 경보 장치(52)가 이물질의 존재를 알리는 경보를 발한다.
나아가, 스텝(S8)으로 진행되어, 컨트롤러(50)의 제어 하에서 피치 구동 장치(30)가 회전익(8)의 피치각을 변경하여 회전익(8)을 페더링 상태로 함으로써 풍력 발전 장치(1)의 회전축을 제동한다.
그리고, 풍력 발전 장치(1)의 회전축의 회전이 감속 또는 정지한 후, 스텝(S10)에서, 컨트롤러(50)의 제어 하에서 파킹 브레이크(19)가 회전축을 부동으로 한다. 구체적으로는, 파킹 브레이크(19)는 브레이크 디스크(19A)의 표리면에 브레이크 패드(19B)를 밀어붙여서 협지함으로써 회전축[커플링(16)]을 부동으로 한다.
또한, 스텝(S4)에서, 로터 허브(6A) 내에 이물질이 존재하지 않은 것으로 판정된 경우에는, 스텝(S2)으로 돌아와 이물질 검출 센서(40)에 의한 이물질의 검출을 다시 실행한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 풍력 발전 장치(1)는, 회전익(8)과, 회전익(8)이 장착된 로터 허브(6A)와, 로터 허브(6A)에 연결되어 로터 허브(6A)와 함께 회전하는 회전축[주축(12)이나 커플링(16)]과, 로터 허브(6A)의 내부에 배치되어 로터 허브(6A) 내의 이물질을 검출하는 이물질 검출 센서(40)와, 회전축의 회전을 정지하는 브레이크 수단[피치 구동 장치(30)나 파킹 브레이크(19)]과, 이물질 검출 센서(40)가 이물질을 검출한 경우에 회전축의 회전이 정지되도록 브레이크 수단을 제어하는 컨트롤러(50)를 구비한다.
이 풍력 발전 장치(1)에 의하면, 로터 허브(6A) 내의 이물질을 검출하는 이물질 검출 센서(40)와, 이물질 검출 센서(40)가 이물질을 검출한 경우에 회전축의 회전을 정지하도록 브레이크 수단을 제어하는 컨트롤러(50)가 마련되어 있으므로, 로터 허브(6A) 내의 이물질에 의해 로터 허브(6A) 내의 구조물이 손상을 받는 것을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 예에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종의 개량이나 변형을 실시해도 좋은 것은 당연하다.
예컨대, 상술의 실시형태에서는, 로터 허브(6A) 내의 이물질을 검출하는 센서로서, 접촉부(44) 및 리미트 스위치(46)를 포함하는 이물질 검출 센서(40)를 예로 들며, 주로, 이물질과의 접촉시에 있어서의 접촉부(44)의 변형을 이용하여 이물질을 검출하는 구성의 것을 설명했지만, 이물질 검출 센서는 아래와 같은 구성이어도 좋다.
도 8은 이물질 검출 센서의 다른 구성예를 도시하는 모식도이다. 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 이물질 검출 센서(60)는 이물질과의 접촉시에 단선되는 도선으로 이루어지는 접촉부(64)와 접촉부(64)의 통전 상태를 검출하는 검출기(66)를 포함하여 구성된다. 즉, 이물질 검출 센서(60)는 이물질과의 접촉시에 있어서의 접촉부(도선)(64)의 단선을 이용해서 이물질을 검출하는 구성을 갖는 점에서 상술한 실시형태와 다르다.
접촉부(64)는, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 한쌍의 지주(62) 사이에 장력을 받는 상태로 걸쳐져 있는 끈 형상(로프 형상)의 동이나 알루미늄 등의 도전성 재료이며, 로터 허브(6A)의 회전시에 이물질이 통과할 가능성이 높은 장소에 배치된다. 따라서, 접촉부(64)는 로터 허브(6A)의 내벽면을 따라서 주축(12)의 축 방향으로 연장하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 이물질이 접촉부(64)에 접촉할 확률이 큰 폭으로 상승하여, 로터 허브(6A) 내의 이물질의 존재를 조기에 검출할 수 있다. 또한, 도 8의 (a)에 도시하는 예에서는, 접촉부(64)는 한쌍의 지주(62) 사이에 장력을 받는 상태로 걸쳐져 있는 끈 형상 부재(로프)이지만, 접촉부(64)는 이물질의 간섭에 의해 단선 등이 되어 전기적인 특성이 변화하는 것이면, 네트 형상을 포함한 여러 가지의 형상이어도 좋다.
검출기(66)는 접촉부(64)의 통전 상태를 검출 가능한 구성[즉, 접촉부(64)의 단선을 검출 가능한 구성]이면 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 접촉부(64)에 흐르는 전류를 검출하는 전류계를 이용할 수 있다. 이 경우, 검출기(66)는 접촉부(64)와 접촉부(64)에 전력을 공급하는 전원(68) 사이에 배치된다.
도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 이물질(41)이 접촉부(64)에 접촉하면, 접촉부(64)는 단선되어 검출기(66)를 흐르는 전류가 제로가 된다. 검출기(66)는 단선에 의해 전류가 제로로 된 것을 전기 신호로서 컨트롤러(50)에 송신한다. 컨트롤러(50)에서는, 검출기(66)로부터 송신된 전기 신호에 근거하여, 로터 허브(6A)에 있어서의 이물질의 유무를 판정한다. 그리고, 로터 허브(6A) 내에 이물질의 존재가 확인되면, 컨트롤러(50)의 제어 하에서, 경보 장치(52)가 이물질의 존재를 알리는 경보를 발하는 동시에, 파킹 브레이크(19) 및 피치 구동 장치(30)가 풍력 발전 장치(1)의 회전축의 회전을 정지시킨다.
1 : 풍력 발전 장치 2 : 지주
4 : 나셀 6 : 로터 헤드
8 : 회전익 10 : 회전축
11 : 주베어링 12 : 주축
14 : 증속기 16 : 커플링
18 : 발전기 19 : 브레이크 장치
19A : 브레이크 디스크 19B : 브레이크 패드
30 : 피치 구동 장치 32 : 실린더
34 : 축부 36 : 베어링
40 : 이물질 검출 센서 41 : 이물질
42 : 지주 44 : 접촉부
46 : 리미트 스위치 50 : 컨트롤러
52 : 경보 장치 60 : 이물질 검출 센서
62 : 지주 64 : 접촉부
66 : 검출기 68 : 전원
4 : 나셀 6 : 로터 헤드
8 : 회전익 10 : 회전축
11 : 주베어링 12 : 주축
14 : 증속기 16 : 커플링
18 : 발전기 19 : 브레이크 장치
19A : 브레이크 디스크 19B : 브레이크 패드
30 : 피치 구동 장치 32 : 실린더
34 : 축부 36 : 베어링
40 : 이물질 검출 센서 41 : 이물질
42 : 지주 44 : 접촉부
46 : 리미트 스위치 50 : 컨트롤러
52 : 경보 장치 60 : 이물질 검출 센서
62 : 지주 64 : 접촉부
66 : 검출기 68 : 전원
Claims (6)
- 삭제
- 회전익과,
상기 회전익이 장착된 로터 허브와,
상기 로터 허브에 연결되어 상기 로터 허브와 함께 회전하는 회전축과,
상기 로터 허브의 내부에 배치되어 상기 로터 허브 내의 이물질을 검출하는 센서와,
상기 회전축의 회전을 정지하는 브레이크 수단과,
상기 센서가 상기 이물질을 검출한 경우에, 상기 회전축의 회전이 정지되도록 상기 브레이크 수단을 제어하는 컨트롤러를 구비하며,
상기 센서는,
상기 이물질과 접촉하도록 상기 로터 허브의 내벽에 고정된 접촉부와,
상기 접촉부에 접속되어, 상기 접촉부의 상기 이물질과의 접촉시에 발생하는 장력에 의해 ON/OFF 상태가 전환되는 리미트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는
풍력 발전 장치. - 회전익과,
상기 회전익이 장착된 로터 허브와,
상기 로터 허브에 연결되어 상기 로터 허브와 함께 회전하는 회전축과,
상기 로터 허브의 내부에 배치되어 상기 로터 허브 내의 이물질을 검출하는 센서와,
상기 회전축의 회전을 정지하는 브레이크 수단과,
상기 센서가 상기 이물질을 검출한 경우에, 상기 회전축의 회전이 정지되도록 상기 브레이크 수단을 제어하는 컨트롤러를 구비하며,
상기 센서는,
상기 이물질과 접촉하도록 상기 로터 허브의 내벽에 고정된 도선으로 이루어지는 접촉부와,
상기 접촉부의 통전 상태를 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는
풍력 발전 장치. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 접촉부는, 상기 로터 허브의 내벽면을 따라서 상기 회전축의 축 방향으로 연장하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
풍력 발전 장치. - 회전익과, 상기 회전익이 장착된 로터 허브와, 상기 로터 허브에 연결되어 상기 로터 허브와 함께 회전하는 회전축과, 상기 로터 허브의 내부에 배치된 센서와, 상기 회전축의 회전을 정지하는 브레이크 수단을 갖는 풍력 발전 장치의 운전 방법에 있어서,
상기 센서에 의해 상기 로터 허브 내의 이물질을 검출하는 공정과,
상기 센서가 상기 이물질을 검출한 경우에, 상기 브레이크 수단에 의해 상기 회전축의 회전을 정지하는 공정을 구비하며,
상기 센서는,
상기 이물질과 접촉하도록 상기 로터 허브의 내벽에 고정된 접촉부와,
상기 접촉부에 접속되어, 상기 접촉부의 상기 이물질과의 접촉시에 발생하는 장력에 의해 ON/OFF 상태가 전환되는 리미트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는
풍력 발전 장치의 운전 방법. - 회전익과, 상기 회전익이 장착된 로터 허브와, 상기 로터 허브에 연결되어 상기 로터 허브와 함께 회전하는 회전축과, 상기 로터 허브의 내부에 배치된 센서와, 상기 회전축의 회전을 정지하는 브레이크 수단을 갖는 풍력 발전 장치의 운전 방법에 있어서,
상기 센서에 의해 상기 로터 허브 내의 이물질을 검출하는 공정과,
상기 센서가 상기 이물질을 검출한 경우에, 상기 브레이크 수단에 의해 상기 회전축의 회전을 정지하는 공정을 구비하며,
상기 센서는,
상기 이물질과 접촉하도록 상기 로터 허브의 내벽에 고정된 도선으로 이루어지는 접촉부와,
상기 접촉부의 통전 상태를 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는
풍력 발전 장치의 운전 방법.
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