KR101400162B1 - 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템 - Google Patents

풍력발전기의 블레이드 검사 시스템 Download PDF

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Abstract

풍력발전기의 블레이드 검사 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템은 상기 블레이드를 감싸는 나선형상의 경로를 제공하는 가이드 와이어; 및 상기 가이드 와이어를 따라 이동하며 상기 블레이드를 검사하는 검사로봇을 포함하고, 상기 검사 로봇은, 상기 가이드 와이어를 따라 이동하는 몸체; 상기 몸체를 상기 가이드 와이어를 따라 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 몸체에 탑재되어 상기 블레이드를 검사하는 검사부를 포함한다.

Description

풍력발전기의 블레이드 검사 시스템{System for inspecting blade of wind power generator}
본 발명은 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템에 관한 것이다.
풍력발전기의 블레이드의 검사는 보통 육안으로 이루어진다. 그런데 지상으로부터 수십 미터 상공에 위치하는 풍력발전기의 블레이드를 육안으로 관찰하기는 용이하지 않다.
통상적으로 망원경을 통한 블레이드 표면 검사가 수행되는데, 이 방법은 검사의 정확성이 떨어진다.
또한 정확한 검사를 위해 작업자가 직접 공중에 매달려 블레이드를 검사하는 방법이 사용된다. 그러나 이와 같은 방법은 안전 문제를 초래할 수 있으며 많은 작업시간과 비용을 야기한다.
본 발명의 실시예는, 안전하고 정확한 검사를 수행하도록 구성된 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력발전기의 블레이드를 검사하는 시스템에 있어서, 상기 블레이드를 감싸는 나선형상의 경로를 제공하는 가이드 와이어; 및 상기 가이드 와이어를 따라 이동하며 상기 블레이드를 검사하는 검사로봇을 포함하고, 상기 검사 로봇은, 상기 가이드 와이어를 따라 이동하는 몸체; 상기 몸체를 상기 가이드 와이어를 따라 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 몸체에 탑재되어 상기 블레이드를 검사하는 검사부를 포함하는, 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템이 제공될 수 있다.
이때, 상기 가이드 와이어는, 용수철 형상으로 제작될 수 있다.
이때, 상기 가이드 와이어는, 텅스텐, 티타늄, 알루미늄 및 철 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
그리고 상기 가이드 와이어는, 상기 블레이드의 팁이 걸리는 하부 프레임을 구비할 수 있다.
한편, 상기 구동부는, 상기 몸체에 지지되는 구동 모터; 및 상기 구동 모터와 결합되고 외주면이 상기 가이드 와이어에 접하는 구동 롤러를 포함할 수 있다.
한편, 상기 검사부는, 카메라 또는 비파괴 검사 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 검사부는, 상기 몸체에 대해 회전할 수 있다.
한편, 상기 검사 로봇은, 상기 블레이드와 대향하는 상기 몸체의 일측에 회전 가능하게 설치되고, 상기블레이드의 표면과 접촉하여 회전하는 접촉 롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 검사 로봇이 나선 경로를 따라 이동하면서 블레이드를 검사하는 경우 블레이드 전체에 대한 안전하고 정확한 검사가 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템의 검사로봇을 일 방향에서 본 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템의 검사 로봇을 다른 방향에서 본 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템의 검사 로봇을 정면에서 본 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 참고로, 도 1에서 F 방향을 검사 로봇(30)의 전방으로 정의한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템(1)은 가이드 와이어(10)와, 검사 로봇(30)을 포함하고, 검사 로봇(30)이 가이드 와이어(10)를 따라 이동하면서 블레이드(21)를 검사한다.
가이드 와이어(10)는 검사 대상인 블레이드(21)를 나선 형상으로 감싼다. 가이드 와이어(10)는 후술하는 검사 로봇(30)이 블레이드(21)를 검사할 때 나선 형상의 이동 경로를 제공한다.
가이드 와이어(10)는 용수철 형상으로 제작될 수 있다. 용수철 형상의 가이드 와이어(10)는 압축 및 팽창이 가능하다. 이 경우 가이드 와이어(10)는 블레이드(21)를 검사할 때 도 1에 도시된 바와 같이 팽창된 상태에서 블레이드(21)를 나선 형상으로 감싸도록 배치될 수 있다. 그리고 가이드 와이어(10)는 블레이드(21)를 검사하지 않을 때는 도시되지 않았으나 압축된 상태로 보관될 수 있다.
가이드 와이어(10)는 텅스텐, 티타늄, 알루미늄 및 철 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
용수철 형상의 가이드 와이어(10)는 상부 프레임(11)과 하부 프레임(12)을 포함할 수 있다. 가이드 와이어(10)는 상부 프레임(11)이 상측에 하부 프레임(12)이 하측에 위치하도록 배치하고 외력을 가하지 않는 경우 자중에 의해 압축된 상태를 유지할 수 있다. 압축된 상태의 가이드 와이어(10)는 보관이 용이할 수 있다.
압축된 상태의 가이드 와이어(10)는 상부 프레임(11)을 들어 올림으로써 팽창될 수 있고, 나선 형상의 경로를 제공할 수 있다. 상부 프레임(11)을 들어올릴 때는 풍력발전기의 나셀(미도시) 또는 허브(23) 내부에 장착된 크레인(미도시)이 사용되거나 외부의 크레인(미도시)이 사용될 수 있다.
상부 프레임(11)을 상승시켜 가이드 와이어(10)가 도 1에 도시된 바와 같이 블레이드(21)를 감싸는 나선형 경로를 형성할 때, 가이드 와이어(10)의 하부 프레임(12)은 블레이드(21)의 팁에 걸리도록 형성될 수 있다. 예를 들어 하부 프레임(12)은 블레이드(21)의 팁이 삽입되어 걸리는 링 형상을 가질 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템의 검사로봇을 일 방향에서 본 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템의 검사 로봇을 다른 방향에서 본 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템의 검사 로봇을 정면에서 본 도면이다. 참고로, 도 2 및 3에서 F 방향을 검사 로봇(30)의 전방으로 정의한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 검사 로봇(30)은 가이드 와이어(10)를 따라 이동하며 블레이드(21)를 검사한다.
검사 로봇(30)은 몸체(40)와, 구동부(50)와, 검사부(60)를 포함하여 구성된다.
몸체(40)는 가이드 와이어(10)를 따라 이동한다. 몸체(40)는 가이드 와이어(10)를 중심으로 상측에 위치하는 상판(41)과 하측에 위치하는 하판(42)을 포함할 수 있다. 상판(41)과 하판(42)은 지지바(43)에 의해 상호 결합될 수 있다.
상판(41)에는 가이드 와이어(10)를 가이드하는 가이드 홈(41a)이 형성될 수 있다.
몸체(40)는 가이드 와이어(10)를 하판(42)에 대해 지지하는 지지판(44)을 포함할 수 있다. 지지판(44)에는 몸체(40)가 가이드 와이어(10)를 따라 이동하는 과정에서 가이드 와이어(10)를 가이드하는 가이드 홈(44a)이 형성될 수 있다.
구동부(50)는 몸체(40)를 가이드 와이어(10)를 따라 이동시키기 위한 구동력을 제공한다. 구동부(50)는 구동 모터(51)와 구동 롤러(53)를 포함할 수 있다.
구동 모터(51)는 몸체(40)에 지지된다. 구동 모터(51)는 적어도 하나 이상 몸체(40)에 설치될 수 있다.
구동 모터(51)의 회전축에 구동 롤러(53)가 결합된다. 구동 롤러(53)는 외주면이 가이드 와이어(10)에 접하도록 배치된다. 이 경우 구동 모터(51)에 의해 구동 롤러(53)가 회전하면 구동 롤러(53)와 가이드 와이어(10) 사이에 마찰력이 발생하여 구동 모터(51)가 고정 설치된 몸체(40)가 가이드 와이어(10)를 따라 이동할 수 있다.
가이드 와이어(10)는 예를 들어 고무 또는 플라스틱 재질의 외피로 둘러싸일 수 있다. 이 경우, 가이드 와이어(10)와 구동 롤러(53) 사이의 마찰계수가 증가하여 몸체(40)가 가이드 와이어(10)를 따라 이동하기 용이해진다.
몸체(40)에는 블레이드(21)를 검사하는 검사부(60)가 탑재된다. 검사부(60)는 카메라 또는 비파괴 검사 장치를 포함할 수 있다.
예를 들어 검사부(60)가 카메라를 포함하는 경우, 검사부(60)는 블레이드(21)의 표면을 촬영하여 블레이드(21)의 이상 유무를 검사할 수 있다.
또한 검사부(60)가 비과괴 검사 장치를 포함하는 경우, 블레이드(21) 측으로 방사선 또는 초음파를 제공하여 블레이드(21) 내부의 이상 유무를 검사할 수 있다.
검사부(60)는 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(40)의 하부에 배치될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
검사부(60)는 몸체(40)에 대해 회전 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어 검사부(60)는 볼 조인트 또는 유니버설 조인트에 의해 몸체(40)에 결합될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
이와 같이 검사부(60)가 몸체(40)에 대해 회전하는 경우, 검사 로봇(30)이 나선 형상의 경로를 따라 이동하는 동안 검사부(60)는 블레이드(21)를 향하도록 각도 조정될 수 있다.
검사 로봇(30)은 블레이드(21) 표면과 접촉 가능한 접촉 롤러(70)를 더 포함할 수 있다. 접촉 롤러(70)는 도 4에 도시된 바와 같이 블레이드(21)와 대향하는 몸체(40)의 일측에 회전 가능하게 설치된다.
가이드 와이어(10)가 블레이드(21) 표면과 가까이 배치되는 경우, 가이드 와이어(10)를 따라 이동하는 검사 로봇(30)과 블레이드(21) 사이에서 충격이 발생할 수 있다. 이때, 접촉 롤러(70)는 검사 로봇(30)과 블레이드(21) 사이에서 완충 부재의 역할을 수행함으로써 검사 로봇(30)과 블레이드(21)가 상호 충돌하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템의 작동 과정을 설명한다.
풍력발전기의 블레이드(21)를 검사하기 위해, 블레이드(21)를 감싸는 나선형 경로가 제공된다. 나선형 경로는 가이드 와이어(10)에 의해 제공될 수 있다.
가이드 와이어(10)는 용수철 형상으로 제작되어, 통상적인 용수철과 같이 압축 및 팽창이 가능하다. 이러한 가이드 와이어(10)는 압축된 형태로 보관되다가 블레이드(21)를 검사할 때 팽창될 수 있다.
연직 방향으로 고정된 블레이드(21)의 하부에 압축된 가이드 와이어(10)를 배치하고, 연결 와이어(25)를 가이드 와이어(10)의 상부 프레임(11)에 연결한 후 풍력발전기의 나셀(미도시) 또는 허브(23) 내부에 장착된 크레인(미도시)을 사용하여 연결 와이어(25)를 권취하면 가이드 와이어(10)는 팽창하여 블레이드(21)를 감싸는 나선 형상의 경로를 형성한다.
가이드 와이어(10)에 의해 제공된 경로를 따라 검사 로봇(30)이 이동한다. 검사 로봇(30)은 가이드 와이어(10)가 블레이드(21)를 감싸기 전에 가이드 와이어(10)에 선행 탑재되거나 블레이드(21)를 감싼 후 후행 탑재될 수 있다.
나선 경로를 따라 이동하는 검사 로봇(30)은 블레이드(21)를 검사한다.
검사 로봇(30)이 블레이드(21)를 따라 이동하는 메커니즘 또는 블레이드(21)를 검사하는 메커니즘은 앞서 설명한 것으로 대신한다.
이와 같이 검사 로봇(30)이 나선 경로를 따라 이동하면서 블레이드(21)를 검사하는 경우 블레이드(21) 전체에 대한 안전하고 정확한 검사가 수행될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : 가이드 와이어 11 : 상부 프레임
12 : 하부 프레임 30 : 검사 로봇
40 : 몸체 41 : 상판
42 : 하판 44 : 지지판
50 : 구동부 51 : 구동 모터
53 : 구동 롤러 60 : 검사부
70 : 접촉 롤러

Claims (8)

  1. 풍력발전기의 블레이드를 검사하는 시스템에 있어서,
    상기 블레이드를 감싸는 나선형상의 경로를 제공하는 가이드 와이어; 및
    상기 가이드 와이어를 따라 이동하고 상기 블레이드를 검사하는 검사로봇을 포함하고,
    상기 검사 로봇은,
    상기 가이드 와이어를 따라 이동하는 몸체;
    상기 몸체를 상기 가이드 와이어를 따라 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및
    상기 몸체에 탑재되어 상기 블레이드를 검사하는 검사부를 포함하는, 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 와이어는,
    용수철 형상으로 제작되는, 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드 와이어는,
    텅스텐, 티타늄, 알루미늄 및 철 중 어느 하나 이상을 포함하는, 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가이드 와이어는,
    상기 블레이드의 팁이 걸리는 하부 프레임을 구비하는, 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 몸체에 지지되는 구동 모터; 및
    상기 구동 모터와 결합되고 외주면이 상기 가이드 와이어에 접하는 구동 롤러를 포함하는, 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는,
    카메라 또는 비파괴 검사 장치를 포함하는, 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 몸체에 대해 회전 가능한, 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 검사 로봇은,
    상기 블레이드와 대향하는 상기 몸체의 일측에 회전 가능하게 설치되고, 상기블레이드의 표면과 접촉하여 회전하는 접촉 롤러를 더 포함하는, 풍력발전기의 블레이드 검사 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fraunhofer IFF 연구소, 풍력 에너지 변환기의 블레이드 검사 및 복구 로봇개발 (해외과학기술동향, 2009.1.14.) *

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EP4276302A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-15 General Electric Company Method for installing an add-on device on a wind turbine blade

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