KR101444326B1 - Wind Turbine Installation Vessel - Google Patents

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Abstract

풍력 발전기 설치 선박이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 풍력 발전기 설치 선박은 풍력발전설비가 설치되는 선체와, 선체에서 상하로 이동하도록 설치되는 복수의 잭업 레그와, 선체를 상기 잭업 레그를 따라 상승 또는 하강시키기 위한 모터를 포함하는 잭업 장치와, 잭업레그가 승강하도록 모터에 전력을 공급하는 엔진발전기 및 잭업레그가 해저면에 고정되면 선체를 잭업레그를 따라 상승시키는 잭업 전에 엔진발전기를 미리 작동시킴과 함께 엔진발전기의 부하를 초기 부하에서 초기 부하보다 높게 설정된 예비 부하로 증가시키고 잭업시 엔진발전기의 부하를 예비 부하에서 예비 부하로부터 높게 설정된 정상 부하까지 증가시키는 제어부를 포함한다.A wind turbine installation vessel is disclosed. A wind power generator installation ship according to an embodiment of the present invention includes a hull having a wind turbine installed therein, a plurality of jack-up legs installed to move up and down in the hull, and a motor for raising or lowering the hull along the jack- The engine generator for supplying power to the motor for raising and lowering the jack-up leg and the jack-up leg are fixed to the seabed surface, the engine generator is operated in advance before jacking up the hull along the jack- To a reserve load set higher than the initial load at the initial load, and to increase the load of the engine generator at the jack-up time from the preliminary load to the normal load set at a higher level.

Description

풍력 발전기 설치 선박{Wind Turbine Installation Vessel}Wind Turbine Installation Vessel [0002]

본 발명은 풍력 발전기 설치 선박에 관한 것으로, 해상에서 풍력 발전기를 설치하는 풍력 발전기 설치 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ship equipped with a wind turbine generator, and more particularly, to a ship equipped with a wind turbine generator installed in the sea.

일반적으로 풍력 발전기 설치 선박(WTIV : Wind Turbine Installation Vessel)은 해상에서 풍력 발전기를 설치하기 위한 선박으로서, 선체에 승강 가능하게 설치된 여러 개의 잭업 레그(Jack up Leg)를 바다 밑으로 내려 해저면에 고정하고 나서 선체를 해수면 위로 부양함으로써 조류와 파도의 영향을 최소화한 상태에서 풍력발전기 설치 작업을 진행한다.Generally, the Wind Turbine Installation Vessel (WTIV) is a ship for installing a wind turbine in the sea. It has several jack up legs that can be raised and lowered on the hull, And then the hull is floated above the sea level to minimize the impact of tides and waves.

풍력 발전기 설치 선박은 예를 들면 6개의 잭업 레그를 이용해 선박을 해수면 위로 수십 미터 부양하고 나서 선체에 장착된 크레인으로 발전기 타워와 발전실, 날개 등을 설치할 수 있다.For example, a ship installed with a wind turbine can lift a ship several meters above sea level using six jack-up legs, and then install a generator tower, a generator room, and a wing with a crane mounted on the hull.

이러한 풍력 발전기 설치 선박은 통상 유압 모터 또는 전기 모터를 이용하여 선체를 해수면에서 상부로 상승시키는 잭업을 수행하는 데, 특히 전기 모터를 이용할 경우, 전력을 공급하는 디젤발전기, 터빈발전기 등의 엔진발전기의 부하가 예를 들면 초기부하 5-10%(혹은 0%)에서 잭업 가동시 70% ~ 90%까지 3-4초 사이에 급격히 증가하게 된다.Such a ship installed with a wind turbine usually uses a hydraulic motor or an electric motor to perform a jack-up operation for raising the hull from the sea level to the upper side. In particular, when an electric motor is used, a diesel generator or a turbine generator The load increases rapidly, for example, between 5-10% (or 0%) of the initial load from 70% to 90% in 3-4 seconds during jack up operation.

따라서, 엔진발전기의 급격한 운전으로 인해 순간적으로 블랙 스모그(Black Smoke)가 상당히 발생하게 되며, 특히 WTIV의 특성상 연안에서 운행하는 관계로 이로 인한 환경 관련 문제가 발생한다.Accordingly, the black smoke is instantly generated due to the sudden operation of the engine generator. Especially, due to the nature of WTIV, the environment-related problems arise due to the operation in coastal areas.

본 발명의 실시예는 잭업 전에 엔진발전기를 미리 작동시킴과 함께 엔진발전기의 부하를 일부 증가시킨 후 잭업시 정상 부하로 증가시킴으로써 잭업시 엔진발전기의 급격한 운전을 방지하여 엔진발전기의 블랙 스모그의 발생량을 줄일 수 있는 풍력 발전기 설치 선박을 제공하고자 한다.In the embodiment of the present invention, the engine generator is pre-operated before jack-up, and the load of the engine generator is increased to some extent when the jack-up is performed, thereby preventing sudden operation of the engine generator during jack- To provide a wind turbine installation vessel that can be reduced.

본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력발전설비가 설치되는 선체; 상기 선체에서 상하로 이동하도록 설치되는 복수의 잭업 레그와, 상기 선체를 상기 잭업 레그를 따라 상승 또는 하강시키기 위한 모터를 포함하는 잭업 장치; 상기 잭업레그가 승강하도록 상기 모터에 전력을 공급하는 엔진발전기; 및 상기 잭업레그가 해저면에 고정되면 상기 선체를 상기 잭업레그를 따라 상승시키는 잭업 전에 상기 엔진발전기를 미리 작동시킴과 함께 상기 엔진발전기의 부하를 초기 부하에서 상기 초기 부하보다 높게 설정된 예비 부하로 증가시키고 잭업시 상기 엔진발전기의 부하를 상기 예비 부하에서 상기 예비 부하로부터 높게 설정된 정상 부하까지 증가시키는 제어부;를 포함하는 풍력 발전기 설치 선박이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wind turbine, A jack-up device including a plurality of jack-up legs installed to move up and down in the hull; and a motor for raising or lowering the hull along the jack-up legs; An engine generator for supplying electric power to the motor such that the jack-up leg is raised and lowered; And when the jack-up leg is fixed to the sea floor, the engine generator is operated in advance before jack-up to raise the hull along the jack-up leg, and the load of the engine generator is increased from the initial load to a preliminary load set higher than the initial load And a controller for increasing the load of the engine generator from the preliminary load to a normal load set higher than the preliminary load when the engine is in a jack-up state.

또한, 상기 엔진발전기는 연료의 연소에 의해 구동되는 디젤엔진과, 상기 디젤엔진으로부터 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기를 가진 디젤발전기를 포함할 수 있다.Further, the engine generator may include a diesel engine driven by combustion of fuel, and a diesel generator having a generator receiving power from the diesel engine to produce electric power.

또한, 상기 예비 부하; 상기 예비 부하와 상기 엔진발전기사이의 급전선에 마련된 제1 스위칭부; 상기 모터와 상기 엔진발전기 사이의 급전선에 마련된 마련된 제2 스위칭부; 상기 잭업레그가 해저면에 고정되는 것을 감지하는 감지부; 사용자로부터 명령을 입력받는 입력부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 잭업레그가 해저면에 고정되면 상기 엔진발전기를 미리 작동시킴과 함께 상기 제1 스위칭부를 온 시켜 상기 엔진발전기의 부하를 초기 부하에서 예비 부하까지 증가시키고, 사용자로부터 잭업명령이 입력되면 상기 제1 스위칭부를 오프시키고 상기 제2 스위칭부를 온 시켜 상기 엔진발전기의 부하를 상기 예비 부하에서 정상 부하로 증가시키는 것을 포함할 수 있다.Further, the preliminary load; A first switching unit provided on a feeder line between the preliminary load and the engine generator; A second switching unit provided on a power supply line between the motor and the engine generator; A sensing unit for sensing that the jack-up leg is fixed to the sea floor; Wherein the control unit turns on the first switching unit when the jack-up leg is fixed to the seabed surface and turns on the engine generator, And turning on the first switching unit and turning on the second switching unit to increase the load of the engine generator from the preliminary load to the normal load when a jack-up command is input from the user.

또한, 상기 예비 부하; 상기 예비 부하와 상기 엔진발전기사이의 급전선에 마련된 제1 스위칭부; 상기 모터와 상기 엔진발전기 사이의 급전선에 마련된 마련된 제2 스위칭부; 사용자로부터 명령을 입력받는 입력부;를 포함하고, 상기 제어부는 사용자로부터 잭업명령이 입력되면 상기 엔진발전기를 미리 작동시킴과 함께 상기 제1 스위칭부를 온 시켜 상기 엔진발전기의 부하를 초기 부하에서 상기 예비 부하까지 증가시킨 후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 제1 스위칭부를 오프시키고 상기 제2 스위칭부를 온 시켜 상기 엔진발전기의 부하를 상기 예비 부하에서 정상 부하로 증가시키는 것을 포함할 수 있다.Further, the preliminary load; A first switching unit provided on a feeder line between the preliminary load and the engine generator; A second switching unit provided on a power supply line between the motor and the engine generator; And a control unit for controlling the first switching unit to turn on the engine generator in response to the input of a jack-up command from the user, And turning on the first switching unit and turning on the second switching unit to increase the load of the engine generator from the preliminary load to the normal load after a predetermined time has elapsed.

본 발명의 실시예는 잭업 전에 엔진발전기를 미리 작동시킴과 함께 엔진발전기의 부하를 일부 증가시킨 후 잭업시 엔진발전기의 부하를 정상 부하로 증가시킴으로써 잭업시 부하의 순간적인 급상승으로 인한 엔진발전기의 급격한 운전을 방지하여 블랙 스모그의 양을 감소시킬 수 있어 환경 오염을 줄일 수 있다.The embodiment of the present invention can increase the load of the engine generator before jacking up and increase the load of the engine generator to some extent after jacking up the engine generator and increase the load of the engine generator to the normal load in advance, It is possible to reduce the amount of black smog by preventing operation, thereby reducing environmental pollution.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 제어블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 전력계통도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 잭업 직전의 스위치 제어 상황을 나타낸 전력계통도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 잭업 시의 스위치 제어 상황을 나타낸 전력계통도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박에서 잭업 직전과 잭업 시의 부하 변화를 설명하기 위한 그래프이다.1 is a plan view of a ship for installing a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of a ship for installing a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a control block diagram of a wind turbine installation ship according to an embodiment of the present invention.
4 is a power system diagram of a ship installed with a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
5 is a power system diagram showing a switch control situation immediately before jack-up of a ship on which a wind turbine generator is installed according to an embodiment of the present invention.
6 is a power system diagram showing a switch control state at the time of jack-up of a ship on which a wind turbine generator is installed according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph for explaining a change in load immediately before jack-up and during jack-up in a wind turbine installation ship according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are provided by way of example so that those skilled in the art will be able to fully understand the spirit of the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description are omitted from the drawings, and the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 평면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 측면도이다.1 is a plan view of a ship for installing a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention. 2 is a side view of a ship for installing a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 선박이란, 자항 능력을 가지는 일반적인 선박뿐 아니라, 자항 능력이 없는 잭업 리그, 부유식 해상 구조물 등도 포함한다. 이하 설명에서는 편의를 위하여 자항능력을 가진 풍력 발전기 설치 선박으로 예를 들어 설명한다.In this specification, the term "vessel" as used herein includes not only ordinary ships having self-propelled ability but also jack-up leagues and floating marine structures which are not self-propelled. For the sake of convenience, the following description will be made with reference to a ship equipped with a wind power generator having self-propelled capability.

도 1 및 도 2를 참조하면, 풍력 발전기 설치 선박(100)은 선체(200), 틸팅(tilting) 장치(400), 리프팅(lifting) 장치(500), 이송 장치(300), 지브크레인(600) 및 잭업장치(800)를 포함할 수 있다.1 and 2, a wind turbine installation ship 100 includes a ship 200, a tilting apparatus 400, a lifting apparatus 500, a transfer apparatus 300, a jib crane 600 And a jack-up device 800. The jack-

선체(200)는 복수의 풍력 발전기 구조물들(TW)을 적재할 수 있는 적재 영역(250)을 구비한다. 적재 영역(250)은 풍력 발전기 구조물(TW)을 수평하게 눕혀 일단 또는 다단으로 쌓아 적재할 수 있다. 복수의 풍력 발전기 구조물들(TW)은 해저 방향으로 향할 하부가 선체(200)의 선미를 향하도록 나란히 적재 영역(250)에 적재된다. 또한, 선체(200)에는 적재 영역(250)을 사이에 두고 리프팅 장치(500)와 대향 배치된 조타실(210)을 포함할 수 있다.The hull 200 has a loading area 250 in which a plurality of wind power generator structures TW can be loaded. The loading area 250 can be stacked in one or multiple stages by horizontally laying the wind power generator structure TW. A plurality of wind power generator structures TW are loaded in the loading area 250 side by side so that the lower part to be directed in the sea floor direction faces the stern of the hull 200. The hull 200 may also include a wheelhouse 210 disposed opposite the lifting device 500 with the loading region 250 therebetween.

틸팅 장치(400)는 선체(200)의 선미에 설치되며, 선체의 선미와 나란한 길이 방향을 갖는 회전축(401)을 포함할 수 있다. 즉, 틸팅 장치(400)의 회전축(401)은 선체(200)의 길이 방향에 가로 방향으로 형성될 수 있다. 틸팅 장치(400)는 구동 모터, 기어, 및 리프팅 장치 등과 같이 다양한 회전력 제공 수단을 포함할 수 있다.The tilting apparatus 400 may include a rotating shaft 401 installed at the stern of the hull 200 and having a longitudinal direction parallel to the stern of the hull. That is, the rotating shaft 401 of the tilting apparatus 400 may be formed in the transverse direction in the longitudinal direction of the hull 200. The tilting apparatus 400 may include various rotational force providing means such as a driving motor, a gear, and a lifting apparatus.

리프팅 장치(500)는 틸팅 장치(400)와 결합된다. 따라서, 리프팅 장치(500)는 틸팅 장치(400)의 회전축(401)을 중심으로 수평 방향에서 수직 방향으로 틸팅 가능하다. 복수의 풍력 발전기 구조물들(TW)은 일측 단부가 틸팅 장치(400)를 향하도록 리프팅 장치(500)에 장착될 수 있다. 즉, 리프팅 장치(500)는 선체(200)의 갑판(deck) 위에 수평하게 눕혀진 상태에서 복수의 풍력 발전기 구조물들(TW)을 장착하고, 틸팅 장치(400)의 회전축(401)을 중심으로 회전하여 수직하게 세워질 수 있다. 리프팅 장치(500)가 세워진 상태에서, 리프팅 장치(500)에 장착된 복수의 풍력 발전기 구조물들(TW) 중 적어도 일부는 연속적 또는 단속적으로 해상에 내려질 수 있다.The lifting device 500 is engaged with the tilting device 400. Accordingly, the lifting device 500 can be tilted in the vertical direction about the rotation axis 401 of the tilting device 400 in the horizontal direction. A plurality of wind turbine constructs TW can be mounted to the lifting device 500 with one end facing the tilting device 400. That is, the lifting apparatus 500 includes a plurality of wind turbine structures TW mounted on a deck of the ship 200 in a horizontal position, It can be rotated and erected vertically. With the lifting device 500 in a standing position, at least some of the plurality of wind turbine constructs TW mounted on the lifting device 500 may be continuously or intermittently downgraded.

구체적으로, 리프팅 장치(500)는 일측 단부가 틸팅 장치(400)와 연결된 메인 프레임(510)과, 메인 프레임(510)의 타측 단부에 형성된 리프팅빔(lifting beam)(550), 그리고 리프팅빔(550)에 설치된 복수의 윈치(winch)들(555)을 포함할 수 있다. 복수의 풍력 발전기 구조물(TW)은 메인 프레임(510)과 나란하게 장착된다. 메인 프레임(510)은 복수의 풍력 발전기 구조물들(TW)을 고정하는 고정부(515)를 포함할 수 있다. 리프팅빔(550)은 틸팅 장치(400)의 회전축(401) 방향(y축 방향)과 나란한 방향으로 길게 배치된다. 복수의 윈치들(555)은 리프팅빔(550)을 따라 설치되어 복수의 풍력 발전기 구조물들(TW)을 각각 들어올리거나 내리는데 사용된다. 복수의 윈치들(555)은 각각 와이어 및 롤러 등을 포함할 수 있다.Specifically, the lifting apparatus 500 includes a main frame 510 having one end connected to the tilting apparatus 400, a lifting beam 550 formed at the other end of the main frame 510, And a plurality of winches 555 installed in the plurality of winches 550. A plurality of wind turbine constructs (TW) are mounted side by side with the main frame (510). The mainframe 510 may include a securing portion 515 for securing a plurality of wind turbine structures TW. The lifting beam 550 is arranged long in a direction parallel to the direction of the rotation axis 401 (y-axis direction) of the tilting apparatus 400. A plurality of winches 555 are installed along the lifting beam 550 to lift or lower the plurality of wind generator structures TW, respectively. The plurality of winches 555 may include wires and rollers, respectively.

이송 장치(300)는 복수의 풍력 발전기 구조물들(TW)을 적재 영역(250)에서 리프팅 장치(500)로 이송한다. 구체적으로, 이송 장치(300)는 풍력 발전기 구조물(TW)을 들어올리는 갠트리 크레인(gantry crane)(350)과, 갠트리 크레인(350)을 이동시키는 크레인 레일(320)을 포함할 수 있다. 풍력 발전기 구조물(TW)은 갠트리 크레인(350)을 통해 적재 영역(250)에서 들어 올려진 후, 크레인 레일(320)을 따라 이동하여 리프팅 장치(500)에 장착하게 된다.The transfer device 300 transfers a plurality of wind generator structures TW from the loading area 250 to the lifting device 500. The transfer device 300 may include a gantry crane 350 for lifting the wind power generator structure TW and a crane rail 320 for moving the gantry crane 350. The wind turbine structure TW is lifted from the loading area 250 through the gantry crane 350 and then moved along the crane rail 320 to be mounted on the lifting device 500.

지브 크레인(600)은 해상에 풍력 발전기 구조물(TW)들을 설치한 후, 풍력 발전기 구조물(TW)들에 풍력 터빈을 설치하는 등의 후속 공정에 사용될 수 있다.The jib cranes 600 may be used in subsequent processes, such as installing wind turbine structures TW at sea and then installing wind turbines in wind turbine structures TW.

잭업 장치(800)는 해상의 일 영역에 여러 개의 풍력 발전기 구조물들(TW1, TW2, TW3)을 연속적으로 설치하여 연결하는 과정에서 상단에 설치될 풍력 발전기 구조물(TW3)을 효과적으로 연결하기 위해 선체를 해상에서 승강시킬 수 있다.The jack-up device 800 has a structure in which a plurality of wind turbine structures TW1, TW2 and TW3 are successively installed and connected to one area of the sea, and in order to effectively connect the wind turbine structure TW3 to be installed at the upper end, It can be raised and lowered at sea.

잭업 장치(800)는 해저면(SB)에 지지될 수 있는 복수의 잭업레그(810)와, 이 복수의 잭업레그(810)과 선체(200)를 서로 결합시키며 선체(200)를 복수의 잭업레그(800)을 따라 승강시키는 복수의 승강부(820)를 포함할 수 있다.The jack-up device 800 includes a plurality of jack-up legs 810 that can be supported on the seabed surface SB and a plurality of jack-up legs 810 and a plurality of jack- And a plurality of elevating portions 820 for elevating and lowering the legs 800 along the legs 800.

복수의 잭업레그(810)는 해저면(SB) 위에 띄워진 상태로 이동한 후, 작업 현장에서 해저면(SB)에 닿을 때까지 내려지거나, 작업 현장에서 선체(200)에 설치될 수 있다.The plurality of jack-up legs 810 may be moved to a floated state on the seabed surface SB and then lowered until reaching the seabed surface SB at a work site or installed on the hull 200 at a work site.

복수의 잭업레그(810)는 각각 복수의 지지 기둥(811)과, 복수의 지지 기둥(811)을 연결하는 격자 구조물(812)을 포함할 수 있다.The plurality of jack-up legs 810 may include a plurality of support columns 811 and a grid structure 812 connecting the plurality of support columns 811.

복수의 승강부(820)는 모터 및 기어 피니언 등을 포함할 수 있다. 승강부(820)는 선체(200)를 잭업레그(810)을 따라 승강시켜 상단에 설치될 풍력 발전기 구조물(TW3)을 용이하게 연결할 수 있게 한다.The plurality of lift portions 820 may include a motor, a gear pinion, and the like. The elevating portion 820 lifts the hull 200 along the jack-up leg 810 and makes it possible to easily connect the wind power generator structure TW3 to be installed at the upper end.

이와 같은 구성을 통하여, 풍력 발전기 구조물 설치용 선박(100)은 풍력 발전기 구조물(TW)을 다양한 수심에서 효과적으로 신속하게 설치할 수 있다.With this configuration, the ship 100 for installing the wind power generator structure can effectively and quickly install the wind power generator structure TW at various depths of water.

또한, 여러 개의 풍력 발전기 구조물들(TW)을 연속해서 정밀하게 설치할 수 있다.In addition, multiple wind turbine constructs TW can be continuously and precisely installed.

복수의 풍력 발전기 구조물들(TW)은 수심에 따라 일 영역에 하나의 풍력 발전기 구조물(TW)이 설치될 수도 있고, 일 영역에 여러 개의 풍력 발전기 구조물들(TW)이 연결되어 연속적으로 설치될 수도 있다.A plurality of wind turbine structures TW may be provided with one wind turbine structure TW in one region and a plurality of wind turbine structures TW connected to one region to be continuously installed have.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 제어블록도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 전력계통도이다.3 is a control block diagram of a wind turbine installation ship according to an embodiment of the present invention. 4 is a power system diagram of a ship installed with a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 풍력 발전기 설치 선박은 입력부(1000), 감지부(1001), 제어부(1002), 제1 스위칭부(1004), 제2 스위칭부(1005), 발전기 구동부(1006) 및 모터 구동부(1007)를 포함한다.3 and 4, the wind turbine installation ship includes an input unit 1000, a sensing unit 1001, a control unit 1002, a first switching unit 1004, a second switching unit 1005, a generator driving unit 1006 And a motor driver 1007. [

선박의 전력원으로는 주로 엔진발전기가 사용되며, 엔진발전기에서 발생된 전력을 이용하여 잭업 장치에서 잭업 작업이 이루어질 수 있다. 이때, 엔진발전기는 적은 용량을 가지기 때문에 선박에 다수 개가 설치되는 것이 일반적이다. 엔진발전기는 연료의 연소에 의해 구동되는 디젤엔진과, 이 엔진으로부터 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기를 포함하는 디젤발전기일 수 있다. 또한, 엔진발전기는 터빈발전기일 수 있다.An engine generator is mainly used as a power source of a ship, and a jack-up operation can be performed in a jack-up device using electric power generated from an engine generator. At this time, since the engine generator has a small capacity, it is general that a plurality of engines are installed on the ship. The engine generator may be a diesel generator including a diesel engine driven by the combustion of fuel and a generator receiving the driving force from the engine to produce electric power. Also, the engine generator may be a turbine generator.

선박의 운행 시에는 선박에서 필요로 하는 전력의 수요가 적으며 폐열회수부가 작동 가능하므로, 엔진발전기에서 발생된 전력만으로 필요 전력이 충당되거나 일부만 부족하게 된다.Since the power demand of the ship is low and the waste heat recovering unit can operate when the ship is operating, only the electric power generated from the engine generator satisfies the required power or only a part of it is insufficient.

그러므로, 엔진발전기는 적은 전력만 공급하면 된다. 이에 반해, 모든 잭업레그를 상승시키는 풀 잭업 상태에서는 많은 전력을 공급하여야 한다.Therefore, the engine generator only needs to supply less power. On the other hand, a lot of power must be supplied in a full jack-up state in which all jack-up legs are raised.

따라서, 상대적으로 적은 용량을 가지는 다수의 엔진발전기를 선박에 설치한 후, 선박에서 필요한 전력량에 따라 가동되는 엔진발전기의 수를 조절한다.Accordingly, after installing a plurality of engine generators having a relatively small capacity on the ship, the number of engine generators operated according to the amount of power required on the ship is controlled.

엔진발전기(1100)는 제1 엔진발전기(DG1) 내지 제m 엔진발전기(DGm)를 포함할 수 있다.The engine generator 1100 may include a first engine generator DG1 to an m th engine generator DGm.

입력부(1000)는 사용자로부터 풍력 발전기 설치 선박의 작동과 관련된 명령을 입력받는다. 특히 입력부(1000)는 사용자로부터 선체를 잭업레그(810)를 따라 해수면 위로 부양시키는 잭업과 관련된 명령을 입력받는다.The input unit 1000 receives a command related to operation of the wind power generator installation vessel from the user. Particularly, the input unit 1000 receives a command related to jack-up to lift the hull from the user along the jack-up leg 810 to the sea level.

감지부(1001)는 풍력 발전기 설치 선박의 각종 정보를 감지한다. 특히 감지부(1001)는 엔진발전기(DG1-DGm)(1100)의 회전속도를 감지한다. 또한, 감지부(1001)는 잭업레그(810)가 해저면에 고정되는 것을 감지한다.The sensing unit 1001 senses various types of information of the ship installed with the wind power generator. In particular, the sensing unit 1001 senses the rotational speed of the engine generator (DG1-DGm) 1100. In addition, the sensing unit 1001 senses that the jack-up leg 810 is fixed to the sea floor.

제어부(1002)는 전반적인 풍력 발전기 설치 선박의 제어를 수행한다.The control unit 1002 performs overall control of the wind turbine installation ship.

제1 스위칭부(1004)는 엔진발전기(1100)와 예비 부하(1300) 사이의 일측 급전선(1009)에 연결된다.The first switching unit 1004 is connected to one side feeder line 1009 between the engine generator 1100 and the preliminary load 1300.

제2 스위칭부(1005)는 엔진발전기(1100)와 잭업 장치(800)의 모터(M1-Mn)(1200) 사이의 타측 급전선(1009)에 연결된다. 잭업 장치(800)의 모터(1200)는 제1 모터(M1) 내지 제n 모터(Mn)를 포함할 수 있다.The second switching unit 1005 is connected to the other feeder line 1009 between the engine generator 1100 and the motor M1-Mn 1200 of the jack-up device 800. [ The motor 1200 of the jack-up device 800 may include a first motor M1 to an n th motor Mn.

또한, 엔진발전기(1100)와 일측 급전선(1009)사이에는 제3 스위칭부((1008)가 연결된다.A third switching unit 1008 is connected between the engine generator 1100 and one feeder line 1009.

제1 스위칭부(1004), 제2 스위칭부(1005) 및 제3 스위칭부(1008)는 주 회로 차단기(Main Circuit Breaker ; MCB)일 수 있다.The first switching unit 1004, the second switching unit 1005 and the third switching unit 1008 may be a main circuit breaker (MCB).

발전기 구동부(1006)는 제어부(1002)의 구동요청에 따라 엔진발전기(1100)를 구동시켜 전력을 생산한다. 또한, 발전기 구동부(1006)는 제어부(1002)의 중지요청에 따라 엔진발전기(1100)의 구동을 중지시켜 전력 생산을 중지시킨다.The generator driving unit 1006 drives the engine generator 1100 according to the driving request of the controller 1002 to produce electric power. In addition, the generator driving unit 1006 stops driving the engine generator 1100 in response to the stop request of the controller 1002, thereby stopping the power generation.

모터 구동부(1007)는 잭업 장치(800)의 모터(1200)를 구동시킨다. 모터 구동부(1007)는 모터(1200))의 극수를 변환하거나 모터(1200)에 공급되는 전원의 주파수를 가변시켜 모터(1200)의 회전속도를 조절한다.The motor driving unit 1007 drives the motor 1200 of the jack-up apparatus 800. The motor driving unit 1007 adjusts the rotational speed of the motor 1200 by changing the number of poles of the motor 1200 or changing the frequency of the power supplied to the motor 1200.

엔진발전기(1100)에 의해 발생된 전력은 잭업 장치(800)의 모터(1200)로 전달되어 회전력으로 변환된다.The electric power generated by the engine generator 1100 is transmitted to the motor 1200 of the jack-up device 800 and converted into rotational force.

제어부(1002)는 잭업 전에 엔진발전기(1100)를 미리 작동시킴과 함께 엔진발전기(1100)의 부하를 일부 증가시킨 후 잭업시 엔진발전기(1100)의 부하를 정상 부하로 증가시킨다. 이때, 정상 부하는 잭업 작업시의 모터 부하일 수 있다. 여기서, “잭업 전”은 부유식 구조물을 상승 또는 하강 시키는 동작을 하기 전의 시간을 말하며, 선체의 상승 또는 하강을 준비하는 대기 시간 또는 실질적으로 상승 또는 하강하기 직전을 의미할 수도 있다.The control unit 1002 increases the load of the engine generator 1100 before the jack up and increases the load of the engine generator 1100 to some extent before the jack up. At this time, the normal load may be the motor load during the jack up operation. Here, " before jacking up " refers to a time before the floating structure is elevated or lowered, and may mean a waiting time for preparing the hull for raising or lowering, or just before the raising or lowering.

예를 들면, 제어부(1002)는 잭업레그(810)가 해저면에 고정되면 엔진발전기(1100)를 미리 작동시킴과 함께 제1 스위칭부(1004)를 온 시켜 엔진발전기(1100)의 부하를 초기 부하에서 예비 부하(1300)까지 증가시키고, 사용자로부터 잭업명령이 입력되면 제1 스위칭부(1004)를 오프시키고 제2 스위칭부(1005)를 온 시켜 엔진발전기(1100)의 부하를 예비 부하(1300)에서 모터 부하인 정상 부하로 증가시킨다.For example, when the jack-up leg 810 is fixed to the seabed surface, the control unit 1002 operates the engine generator 1100 in advance and turns on the first switching unit 1004 to set the load of the engine generator 1100 at the initial stage The first switching unit 1004 is turned off and the second switching unit 1005 is turned on to increase the load of the engine generator 1100 by the preliminary load 1300 ) To a normal load which is a motor load.

또한, 제어부(1002)는 사용자로부터 잭업명령이 입력되면, 잭업 작업을 곧바로 수행하지 않고 엔진발전기(1100)를 미리 작동시킴과 함께 제1 스위칭부(1004)를 온 시켜 엔진발전기(1100)의 부하를 초기 부하에서 예비 부하(1300)까지 증가시킨 후 미리 설정된 시간이 경과하면 제1 스위칭부(1004)를 오프시키고 제2 스위칭부(1005)를 온 시켜 엔진발전기(1100)의 부하를 예비 부하(1300)에서 모터 부하인 정상 부하로 증가시킬 수 있다.When the user inputs a jack-up command, the control unit 1002 activates the engine generator 1100 in advance and immediately turns on the first switching unit 1004 so that the load of the engine generator 1100 The first switching unit 1004 is turned off and the second switching unit 1005 is turned on to set the load of the engine generator 1100 to the preliminary load 1300. When the predetermined time has elapsed from the initial load to the preliminary load 1300, 1300) to a normal load which is a motor load.

참고로, 제어부(1002)는 엔진발전기(1100)의 부하 증가로 인해 엔진발전기(1100)의 전기적 반작용이 늘어나면 이러한 상태에서도 엔진발전기(1100)의 회전속도가 정격속도에 도달할 수 있도록 엔진발전기(1100)의 회전토크를 증가시킨다. 즉, 엔진발전기(1100)의 부하가 늘어나면 그 만큼 엔진발전기(1100)의 회전축을 강한 힘으로 돌린다.The control unit 1002 controls the engine generator 1100 so that the rotational speed of the engine generator 1100 can reach the rated speed even if the electrical reaction of the engine generator 1100 is increased due to an increase in the load of the engine generator 1100, Thereby increasing the rotational torque of the motor 1100. That is, when the load of the engine generator 1100 is increased, the rotation axis of the engine generator 1100 is turned by a strong force.

일반적으로, 부하에 의해 소모되는 전력량은 엔진발전기(1100)의 회전 속도에 영향을 미친다. 보다 상세하게는, 소모되는 전력량의 크기에 따라 엔진발전기(1100)의 회전을 방해하는 반력의 크기가 달라지게 되고, 반력의 크기에 따라 회전 속도가 느려지게 된다. 예를 들어, 소모되는 전력량이 큰 경우, 엔진발전기(1100)의 회전을 방해하는 반력이 크게 발생하여 엔진발전기(1100)의 회전속도가 크게 느려지게 된다. 그리고, 소모되는 전력량이 작은 경우, 엔진발전기(1100)의 회전을 방해하는 반력이 작게 발생하여 엔진발전기(1100)의 회전속도가 비교적 작게 느려지게 된다. 이와 같이, 소모되는 전력량에 따라 달라지는 엔진발전기(1100)의 회전 속도를 일정하게 유지하기 위해, 엔진발전기(1100)로 구동력을 전달하는 엔진에 걸리는 부하의 크기도 소모되는 전력량에 따라 달라지게 된다.Generally, the amount of power consumed by the load affects the rotational speed of the engine generator 1100. More specifically, the magnitude of the reaction force that interferes with the rotation of the engine generator 1100 varies depending on the magnitude of the consumed electric power, and the rotational speed is slowed according to the magnitude of the reaction force. For example, when the amount of power consumed is large, a reaction force that interferes with the rotation of the engine generator 1100 is greatly generated, and the rotational speed of the engine generator 1100 is greatly slowed down. When the amount of power consumed is small, the reaction force that interferes with the rotation of the engine generator 1100 is small, and the rotational speed of the engine generator 1100 is relatively slow. In this way, in order to keep the rotational speed of the engine generator 1100 constant depending on the amount of power consumed, the magnitude of the load applied to the engine that transmits the driving force to the engine generator 1100 also varies depending on the amount of power consumed.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 잭업 직전의 스위치 제어 상황을 나타낸 전력계통도이다.5 is a power system diagram showing a switch control situation immediately before jack-up of a ship on which a wind turbine generator is installed according to an embodiment of the present invention.

도 5를 살펴보면, 제어부(1002)는 잭업 전에 발전기구동부(1006)를 통해 엔진발전기(1100)를 작동시킴과 함께 제1 스위칭부(1004) 및 제3 스위칭부(1008)를 온 시킨다. 이와 함께 제2 스위칭부(1005)를 오프시킨다. 이에 따라, 엔진발전기(1100)에 예비 부하(1300)가 연결되어 엔진발전기(1100)의 부하가 예비 부하(1300)까지 증가한다. 이때, 엔진발전기(1100)는 전력을 발생시키고, 발생된 전력은 예비 부하(1300)에 전달된다. 또한, 이때, 모터(1200)는 정지상태이므로 잭업 작업은 수행되지 않고 엔진발전기(110)만이 예비 부하(1300)에 전력을 공급할 정도의 작동이 이루어진다. 예를 들면, 예비 부하(1300)는 잭업 직전에서 잭업 시작으로의 갑작스런 부하 변화로 인한 엔진발전기(1100)의 급격한 운전을 방지할 수 있도록 정상 부하의 1/3 보다 높고 정상 부하의 1/2보다 낮을 수 있다. 일 예로, 예비 부하(1300)는 정상 부하의 30% 내지 40%일 수 있다.5, the control unit 1002 activates the engine generator 1100 through the generator driving unit 1006 and turns on the first switching unit 1004 and the third switching unit 1008 before jack-up. At the same time, the second switching unit 1005 is turned off. Accordingly, the preliminary load 1300 is connected to the engine generator 1100, and the load of the engine generator 1100 increases to the preliminary load 1300. [ At this time, the engine generator 1100 generates electric power, and the generated electric power is transmitted to the preliminary load 1300. At this time, since the motor 1200 is in the stopped state, no operation for jack-up operation is performed, and only the engine generator 110 is operated to supply power to the preliminary load 1300. For example, the preliminary load 1300 may be greater than one-third of the normal load and less than one-half of the normal load to prevent abrupt operation of the engine generator 1100 due to a sudden change in load from immediately before jack- Can be low. As an example, the reserve load 1300 may be between 30% and 40% of the normal load.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박의 잭업 시의 스위치 제어 상황을 나타낸 전력계통도이다.6 is a power system diagram showing a switch control state at the time of jack-up of a ship on which a wind turbine generator is installed according to an embodiment of the present invention.

도 6을 살펴보면, 제어부(1002)는 잭업 시작시 발전기구동부(1006)를 통해 엔진발전기(1100)를 작동시키고 모터 구동부(1007)를 통해 모터(1200)를 작동시킴과 함께 제2 스위칭부(1005) 및 제3 스위칭부(1008)를 온 시킨다. 이와 함께 온 상태인 제1 스위칭부(1004)를 오프시킨다. 이에 따라, 엔진발전기(1100)에 연결된 예비 부하(1300)는 연결 해제되고, 대신에 잭업 장치(800)의 모터(1200)가 부하로 연결되어 정상 부하까지 증가한다. 이에 따라, 엔진발전기(1100)에서 발생된 전력은 정상 부하인 모터(1200)에 전달된다. 이 모터(1200)의 작동에 의해 잭업 작업이 수행되어 선체(200)가 들어올려진다.6, the control unit 1002 operates the engine generator 1100 through the generator driving unit 1006 and activates the motor 1200 through the motor driving unit 1007 at the start of jack-up operation, and the second switching unit 1005 And the third switching unit 1008 are turned on. At the same time, the first switching unit 1004 is turned off. Accordingly, the preliminary load 1300 connected to the engine generator 1100 is disconnected, and instead, the motor 1200 of the jack-up device 800 is connected to the load and increases to the normal load. Accordingly, the power generated by the engine generator 1100 is transmitted to the motor 1200, which is a normal load. A jack-up operation is performed by the operation of the motor 1200 to lift the hull 200.

이상과 같이, 잭업 전에 엔진발전기(1100)의 부하를 30% 내지 40%의 예비 부하(1300)로 미리 증가시켜 엔진발전기(1100)가 그 부하에 맞게 미리 작동하도록 한다. 이에 따라, 잭업 시에는 엔진발전기(1100)가 엔진발전기(1100)의 부하가 30% 내지 40%의 부하에서 80~90%의 정상 부하로 증가하는 데 것에 해당하는 만큼의 운전율을 증가시키면 되기 때문에 엔진발전기(1100)의 급격한 운전을 방지할 수 있어 급격한 운전에 따른 블랙 스모그 등의 환경오염 원인을 줄일 수 있다.As described above, the load of the engine generator 1100 is previously increased to 30% to 40% of the preliminary load 1300 before the jack-up, so that the engine generator 1100 is operated in advance to the load. Accordingly, at the time of jack-up, if the engine generator 1100 increases the operation rate corresponding to the increase of the load of the engine generator 1100 to a normal load of 80% to 90% at a load of 30% to 40% Therefore, it is possible to prevent the engine generator 1100 from operating suddenly, and the cause of environmental pollution such as black smog due to abrupt operation can be reduced.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박에서 잭업 전과 잭업 시의 부하 변화를 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 7 is a graph for explaining changes in load before jack-up and during jack-up in a wind turbine installation ship according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(1002)는 잭업 시작 전(T0)에 엔진발전기(1100)에 예비 부하(1300)를 연결시켜 엔진발전기(1100)의 부하를 예비 부하(1300)까지 미리 증가시킨다.7, the control unit 1002 connects the preliminary load 1300 to the engine generator 1100 before the start of the jack up (T0) to increase the load of the engine generator 1100 to the preliminary load 1300 in advance .

그런 후 잭업 시작(T1)시 엔진발전기(1100)에 연결된 예비 부하(1300)를 연결해제하고 잭업 장치(800)의 모터(1200)를 연결시켜 엔진발전기(1100)의 부하를 예비 부하(1300)에서 정상 부하로 증가시킨다.Then, the preliminary load 1300 connected to the engine generator 1100 is disconnected at the start of the jack up operation (T1) and the motor 1200 of the jack-up device 800 is connected to connect the load of the engine generator 1100 to the preliminary load 1300, To normal load.

그리고, 잭업 종료(T2)시 엔진발전기(1100)의 부하를 정상 부하에서 초기 부하(0)으로 감소시킨다.Then, at the end of jack up (T2), the load of the engine generator 1100 is reduced from the normal load to the initial load (0).

1000 : 입력부 1001 : 감지부
1002 : 제어부 1004 : 제1 스위칭부
1005 : 제2 스위칭부 1006 : 발전기 구동부
1007 : 모터구동부 1100 : 엔진발전기
1200 : 모터 1300 : 예비 부하1000: Input unit 1001:
1002: Control section 1004: First switching section
1005: second switching unit 1006: generator driving unit
1007: motor driving unit 1100: engine generator
1200: Motor 1300: Preload

Claims (4)

풍력발전설비가 설치되는 선체;
상기 선체에서 상하로 이동하도록 설치되는 복수의 잭업 레그와, 상기 선체를 상기 잭업 레그를 따라 상승 또는 하강시키기 위한 모터를 포함하는 잭업 장치;
상기 잭업레그가 승강하도록 상기 모터에 전력을 공급하는 엔진발전기; 및
상기 잭업레그가 해저면에 고정되면 상기 선체를 상기 잭업레그를 따라 상승시키는 잭업 전에 상기 엔진발전기를 미리 작동시킴과 함께 상기 엔진발전기의 부하를 초기 부하에서 상기 초기 부하보다 높게 설정된 예비 부하로 증가시키고 잭업시 상기 엔진발전기의 부하를 상기 예비 부하에서 상기 예비 부하로부터 높게 설정된 정상 부하까지 증가시키는 제어부;를 포함하는 풍력 발전기 설치 선박.A hull on which wind turbines are installed;
A jack-up device including a plurality of jack-up legs installed to move up and down in the hull; and a motor for raising or lowering the hull along the jack-up legs;
An engine generator for supplying electric power to the motor such that the jack-up leg is raised and lowered; And
When the jack-up leg is fixed to the sea floor, the engine generator is operated in advance before jack-up to raise the hull along the jack-up leg, and the load of the engine generator is increased from the initial load to a preliminary load set higher than the initial load And a controller for increasing a load of the engine generator from the preliminary load to a normal load set higher when the jack is up. 제1항에 있어서,
상기 엔진발전기는 연료의 연소에 의해 구동되는 디젤엔진과, 상기 디젤엔진으로부터 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기를 가진 디젤발전기를 포함하는 풍력 발전기 설치 선박.The method according to claim 1,
Wherein the engine generator includes a diesel engine driven by combustion of fuel and a diesel generator having a generator that receives driving force from the diesel engine to produce electric power. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 예비 부하;
상기 예비 부하와 상기 엔진발전기사이의 급전선에 마련된 제1 스위칭부;
상기 모터와 상기 엔진발전기 사이의 급전선에 마련된 마련된 제2 스위칭부;
상기 잭업레그가 해저면에 고정되는 것을 감지하는 감지부;
사용자로부터 명령을 입력받는 입력부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 잭업레그가 해저면에 고정되면 상기 엔진발전기를 미리 작동시킴과 함께 상기 제1 스위칭부를 온 시켜 상기 엔진발전기의 부하를 초기 부하에서 예비 부하까지 증가시키고, 사용자로부터 잭업명령이 입력되면 상기 제1 스위칭부를 오프시키고 상기 제2 스위칭부를 온 시켜 상기 엔진발전기의 부하를 상기 예비 부하에서 정상 부하로 증가시키는 것을 포함하는 풍력 발전기 설치 선박.3. The method according to claim 1 or 2,
The preload;
A first switching unit provided on a feeder line between the preliminary load and the engine generator;
A second switching unit provided on a power supply line between the motor and the engine generator;
A sensing unit for sensing that the jack-up leg is fixed to the sea floor;
And an input unit for receiving a command from a user,
When the jack-up leg is fixed to the seabed surface, the controller operates the engine generator in advance and turns on the first switching unit to increase the load of the engine generator from the initial load to the preliminary load. When a jack- And turning the first switching unit off and turning on the second switching unit to increase the load of the engine generator from the preliminary load to a normal load. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 예비 부하;
상기 예비 부하와 상기 엔진발전기사이의 급전선에 마련된 제1 스위칭부;
상기 모터와 상기 엔진발전기 사이의 급전선에 마련된 마련된 제2 스위칭부;
사용자로부터 명령을 입력받는 입력부;를 포함하고,
상기 제어부는 사용자로부터 잭업명령이 입력되면 상기 엔진발전기를 미리 작동시킴과 함께 상기 제1 스위칭부를 온 시켜 상기 엔진발전기의 부하를 초기 부하에서 상기 예비 부하까지 증가시킨 후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 제1 스위칭부를 오프시키고 상기 제2 스위칭부를 온 시켜 상기 엔진발전기의 부하를 상기 예비 부하에서 정상 부하로 증가시키는 것을 포함하는 풍력 발전기 설치 선박.3. The method according to claim 1 or 2,
The preload;
A first switching unit provided on a feeder line between the preliminary load and the engine generator;
A second switching unit provided on a power supply line between the motor and the engine generator;
And an input unit for receiving a command from a user,
The control unit may operate the engine generator in advance and turn on the first switching unit to increase the load of the engine generator from the initial load to the preliminary load when a jack up command is input from the user, 1 switching unit is turned off and the second switching unit is turned on to increase the load of the engine generator from the preliminary load to the normal load.
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