KR101642714B1 - Data acquisition system and Data acquisition method for testing of wind turbine blade - Google Patents

Data acquisition system and Data acquisition method for testing of wind turbine blade Download PDF

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Abstract

본 발명은 대형 블레이드에 부착된 센서들의 신호 선의 길이를 짧게 하여 수집된 데이터에 노이즈가 개입되는 것을 억제할 수 있으며, 검출 데이터들의 시간 동기화가 부여된 분산형 데이터 수집 시스템 및 데이터를 안전하게 수집 및 저장할 수 있는 데이터 수집 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 분산형 데이터 수집 시스템은 블레이드의 표면 또는 내부에 분산 배치되어 시험하중이 가해짐에 따라 발생하는 물리량을 검출하는 다수의 센서; 인접하여 배치된 상기 센서들의 신호 선의 길이가 짧아지도록 배치된 2개 이상의 분산형 데이터 수집장치; 및 상기 분산형 데이터 수집장치에서 수집된 검출 데이터를 저장하는 데이터 저장장치를 포함하여 이루어진다.The present invention can reduce the length of a signal line of sensors attached to a large blade to suppress noise from being intercepted in collected data, and to provide a distributed data collection system with time synchronization of detected data, To a method of data collection.
A distributed data collection system according to the present invention includes a plurality of sensors arranged to be dispersed on a surface or inside of a blade to detect a physical quantity generated as a test load is applied; Two or more distributed data collecting devices arranged so that the lengths of signal lines of the adjacent sensors are shortened; And a data storage device for storing the detection data collected by the distributed data collection device.

Description

풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 시스템 및 데이터 수집 방법{Data acquisition system and Data acquisition method for testing of wind turbine blade}Technical Field [0001] The present invention relates to a data acquisition system and a data acquisition method for testing a wind turbine blade,

본 발명은 풍력터빈 블레이드의 성능 평가를 위한 시험에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형 블레이드에 부착된 센서들의 신호 선(cable)의 길이를 짧게 하여 수집된 데이터에 노이즈가 개입되는 것을 억제할 수 있으며, 검출 데이터들의 시간 동기화가 부여된 분산형 데이터 수집 시스템 및 데이터를 안전하게 수집 및 저장할 수 있는 데이터 수집 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a test for evaluating the performance of a wind turbine blade, and more particularly, to a method for shortening the length of a signal line of sensors attached to a large blade, A distributed data collection system to which time synchronization of detected data is given, and a data collection method capable of securely collecting and storing data.

풍력터빈 시스템에 있어서 로터 블레이드는 바람 에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 가장 핵심적인 부품으로서, 해상 풍력이 확대됨과 아울러 발전효율을 향상시키기 위해 수 MW급으로 대형화되고 있는 추세이다. In the wind turbine system, the rotor blade is the most important component that turns wind energy into mechanical energy. It is increasingly becoming larger in the order of several MW in order to expand the offshore wind power and improve the power generation efficiency.

도 1은 풍력터빈 블레이드의 일반적인 단면 구조를 나타내는 도면이다. 로터 블레이드를 구성하는 블레이드(10)는 리딩 엣지(Leading edge)(10a)와 트레일링 엣지(Trailing edge)(10b)를 가진 에어포일 형상을 가지며, 높은 굽힘 하중과 원심력을 견딜 수 있도록 표피(Skin)(6) 내부에 거더(Gerder)(2)와 전단 웹(Shear web)(4)으로 이루어진 박스 빔(box beam) 형태의 지지 구조를 가지고 있다.1 is a view showing a general cross-sectional structure of a wind turbine blade. The blades 10 constituting the rotor blades have an airfoil shape having a leading edge 10a and a trailing edge 10b and are formed with a skin (6) has a support structure in the form of a box beam composed of a girder (2) and a shear web (4).

블레이드는 구동하는 동안 받게 되는 다양한 하중 조건을 고려하여 설계해야 함은 물론 실제 성능이 요구 규격을 만족하고 있음을 보장해야 한다. 특히, 20년 이상의 설계 수명 동안 블레이드가 극한하중과 피로하중을 모두 견딜 수 있음을 입증해야 하는데, 이를 위해 국제 인증기관에 의해 수행되는 시험을 통과해야 한다.The blade must be designed to take into account the various loading conditions that it receives during operation, and ensure that the actual performance meets the required specifications. In particular, it is necessary to demonstrate that the blade can withstand both ultimate and fatigue loads for a design life of more than 20 years, which must pass the tests performed by international certification bodies.

도 2는 정적하중 시험의 일례를 나타내는 개략도이고, 도 3은 피로하중 시험의 일례를 나타내는 개략도이다. 블레이드의 시험은 정적하중 시험(static test)과 피로하중 시험(fatigue test)으로 구분할 수 있다. Fig. 2 is a schematic view showing an example of a static load test, and Fig. 3 is a schematic view showing an example of a fatigue load test. The test of the blade can be divided into a static test and a fatigue test.

정적하중 시험은 블레이드의 강도와 강성이 요구되는 설계하중을 충분히 견딜 수 있다는 것을 입증하기 위한 시험이다. 정적하중 시험은 도 2에 도시된 바와 같이 블레이드(10)의 루트부(14)를 고정치구(20)에 고정하고, 블레이드(10)에 새들(30)을 장착하게 된다. 그리고, 로드셀(40)에 의해 측정되는 정하중을 블레이드(10)에 가함으로써 최대 변위와 극한하중을 측정하게 된다. 이때, 블레이드(10)의 주요 하중 경로에 부착 설치된 다수의 변형률 게이지(미도시)에서 수집된 데이터를 이용하여 블레이드(10)의 변형률 및 응력 상태를 파악함으로써 블레이드의 구조 설계 및 해석의 결과를 검증하게 된다.The static load test is a test to demonstrate that the strength and stiffness of the blade can withstand the required design loads. The static load test fixes the root portion 14 of the blade 10 to the fixture 20 and mounts the saddle 30 on the blade 10 as shown in Fig. The maximum displacement and the ultimate load are measured by applying a static load measured by the load cell 40 to the blade 10. [ At this time, the result of the structural design and analysis of the blade is verified by grasping the strain and the stress state of the blade 10 using data collected from a plurality of strain gages (not shown) attached to the main load path of the blade 10 .

피로하중 시험은 설계수명 동안 블레이드가 반복 하중에 대해서 강도와 강성을 유지할 수 있음을 입증하기 위한 시험이다. 피로하중 시험은 도 3에 도시된 바와 같이 블레이드(10)에 연속적인 작동하중을 가하기 위하여 유압 액추에이터(50)를 이용하여 중량물(52)을 상하로 구동시키는 구조를 가질 수 있다. 피로하중 시험에서도 블레이드(10)에 부착 설치된 다수의 변형률 게이지(미도시)에서 수집된 데이터를 이용하여 블레이드(10)의 변형률 및 응력 상태를 파악하게 된다.The fatigue load test is a test to demonstrate that the blade can maintain strength and stiffness over repeated loads during the design life. The fatigue load test may have a structure in which the heavy load 52 is driven up and down by using the hydraulic actuator 50 to apply a continuous operation load to the blade 10 as shown in FIG. In the fatigue load test, the strain and the stress state of the blade 10 can be grasped by using data collected from a plurality of strain gauges (not shown) attached to the blade 10.

도 4는 종래기술에 따른 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 시스템의 문제점을 설명하기 위한 개략도이다. 기존 데이터 수집 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이 블레이드(10)에 작용하는 변형률 및 응력을 측정하기 위해 다수의 변형률 게이지(110)를 블레이드(10)의 표면에 부착 설치한다. 그리고, 변형률 게이지(100)의 신호 선인 케이블(C)들을 블레이드(10)의 한쪽 방향으로 인출하여 다수의 채널을 가진 데이터 수집장치(DAQ; Data Acquisition device)(200)에 연결하게 된다. 이때, 테이프 등을 이용하여 케이블(C)을 블레이드 표면에 고정함으로써 블레이드의 진폭에 따라 케이블(C)이 흔들리게 되어 시험을 방해하는 것을 방지하고 있다.4 is a schematic diagram illustrating the problem of a data acquisition system for testing a wind turbine blade in accordance with the prior art; An existing data acquisition system attaches a plurality of strain gauges 110 to the surface of the blade 10 to measure strain and stress acting on the blade 10 as shown in Fig. The cables C which are the signal lines of the strain gauges 100 are drawn in one direction of the blade 10 and connected to a data acquisition device (DAQ) 200 having a plurality of channels. At this time, by fixing the cable C to the surface of the blade using a tape or the like, the cable C is shaken according to the amplitude of the blade, thereby preventing the test from being disturbed.

종래기술에 따른 데이터 수집 시스템은 도 4에서와 같이 다수의 변형률 게이지(110)에서 측정된 데이터가 하나의 데이터 수집장치(200)에 집중식으로 모이는 구조를 가지고 있다. 즉, 기존 시험 시스템은 변형률 게이지(110)의 신호 선인 케이블(C)의 길이가 길어지게 된다. 특히, 블레이드의 길이가 약 60m 이상 대형화됨에 따라 케이블의 길이가 더욱 길어지고 있다. 이때, 블레이드(10)의 팁부 근처에 배치된 변형률 게이지의 케이블은 블레이드의 길이보다 더 길어지게 된다. 즉, 종래기술에 따른 데이터 수집 시스템은 센서들의 케이블 길이가 약 10 ~ 100m 이상 길어지는 구조를 가지고 있다.The data collection system according to the related art has a structure in which data measured in a plurality of strain gauges 110 are concentratedly collected in one data collection apparatus 200 as shown in FIG. That is, in the existing test system, the length of the cable C, which is the signal line of the strain gauge 110, becomes long. Particularly, as the length of the blade is increased to about 60 m or more, the length of the cable is getting longer. At this time, the cable of the strain gauge disposed near the tip of the blade 10 becomes longer than the length of the blade. That is, the data collection system according to the prior art has a structure in which the cable length of the sensors is longer than about 10 to 100 m.

한편, 변형률 게이지(110)에서 출력되는 신호는 mV 단위의 미세한 아날로그 신호이다. 이때, 변형률 게이지를 연결하는 케이블의 길이가 길어지는 경우 아날로그 신호에 노이즈가 개입되기 쉬운 문제점이 있다. 즉, 데이터 수집장치(200)에서 수집된 데이터는 낮은 신호대잡음비(signal-to-noise ratio)를 가지게 되어 시험의 신뢰도가 크게 저하되는 문제점이 있다. 심한 경우 디스플레이를 통해 출력되는 데이터 값이 신호인지 노이즈인지 구별할 수 없을 정도에 이르게 된다.On the other hand, the signal output from the strain gauge 110 is a fine analog signal in units of mV. At this time, when the length of the cable connecting the strain gauge is long, there is a problem that noise is likely to interfere with the analog signal. That is, the data collected by the data collecting apparatus 200 has a low signal-to-noise ratio, which greatly degrades the reliability of the test. In the worst case, the data value output through the display can not be distinguished from the signal or noise.

또한, 대형 블레이드의 경우 변형률 게이지(110)가 약 100개 이상까지 설치되는데, 블레이드(10)의 표면에 복잡하게 배치되는 다수의 케이블(C)에 의해 신호 간섭이 발생하게 되어 수집된 데이터의 신호대잡음비가 더욱 낮아지는 문제점이 있다.In the case of a large blade, up to about 100 strain gauges 110 are installed. Signal interference is caused by a large number of cables (C) arranged in a complicated manner on the surface of the blade (10) The noise ratio is further lowered.

한국공개특허 제2011-0078999호Korea Patent Publication No. 2011-0078999 한국공개특허 제2013-0087920호Korean Patent Publication No. 2013-0087920

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 센서들로부터 수집된 데이터에 노이즈가 개입되는 것을 억제함으로써 시험 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 시스템 및 데이터 수집 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for testing a wind turbine blade capable of improving the reliability of a test result by suppressing noise from interfering with data collected from sensors A data collection system and a data collection method.

본 발명의 다른 목적은 데이터 수집장치를 분산 배치함에 따라 검출 데이터의 시간 정보가 불일치해져서 데이터들을 비교할 수 없게 되는 문제점을 해결할 수 있는 데이터 수집 시스템 및 데이터 수집 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a data collection system and a data collection method capable of solving the problem that the time information of the detected data is inconsistent as the data collection apparatus is distributed and arranged so that the data can not be compared.

본 발명의 또 다른 목적은 시험시 블레이드가 파손되어 저장된 검출 데이터가 유실되는 것을 방지할 수 있는 데이터 수집 시스템 및 데이터 수집 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a data collection system and a data collection method capable of preventing a loss of stored detection data due to damage of a blade during a test.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 수집 시스템은 블레이드의 표면 또는 내부에 분산 배치되어 시험하중이 가해짐에 따라 발생하는 물리량을 검출하는 다수의 센서; 인접하여 배치된 상기 센서들의 신호 선(cable)의 길이가 짧아지도록 배치된 2개 이상의 분산형 데이터 수집장치; 및 상기 분산형 데이터 수집장치에서 수집된 검출 데이터를 저장하는 데이터 저장장치를 포함하여 이루어진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a data collection system comprising: a plurality of sensors arranged on a surface or inside of a blade to detect a physical quantity generated as a test load is applied; Two or more distributed data collection devices arranged so that a length of a signal line of the adjacent sensors is shortened; And a data storage device for storing the detection data collected by the distributed data collection device.

또한, 상기 다수의 센서는 변형률 게이지, 변위 게이지 및 가속도계 중 어느 하나로 구성되거나, 이들의 조합으로 구성된 것이 바람직하다.In addition, the plurality of sensors may be composed of any one of a strain gauge, a displacement gauge, and an accelerometer, or a combination thereof.

또한, 상기 센서들의 신호 선의 길이는 10m 이하인 것이 바람직하다.In addition, the length of the signal line of the sensors is preferably 10 m or less.

또한, 상기 분산형 데이터 수집장치는 상기 검출 데이터를 디지털 신호로 변환하는 것이 바람직하다.It is preferable that the distributed data collection device converts the detection data into a digital signal.

그리고, 상기 분산형 데이터 수집장치는 상기 블레이드의 일면에 부착 고정되는 것이 바람직하다.The dispersed data collecting device is preferably attached and fixed to one surface of the blade.

그리고, 상기 분산형 데이터 수집장치는 상기 센서와 각각 연결되는 채널의 개수가 2개 내지 20개인 것이 바람직하다.It is preferable that the number of channels connected to the sensor is 2 to 20 in the distributed data collection device.

그리고, 상기 분산형 데이터 수집장치들은 유선 또는 무선 통신망으로 연결되어 시간 동기화가 이루어지는 것이 바람직하다.Preferably, the distributed data collection devices are connected to a wired or wireless communication network to perform time synchronization.

또한, 상기 데이터 저장장치는 상기 블레이드의 외부에 이격 배치되는 것이 바람직하다.Preferably, the data storage device is spaced apart from the blade.

또한, 상기 분산형 데이터 수집장치들과 상기 데이터 저장장치는 데이터 전송을 위해 유선 또는 무선 통신망으로 연결될 수 있다.In addition, the distributed data collection devices and the data storage device may be connected to each other through a wired or wireless communication network for data transmission.

이때, 상기 분산형 데이터 수집장치들과 유선 또는 무선 통신망으로 연결되어 상기 데이터 저장장치로의 데이터 전송을 중계하는 데이터 허브를 더 포함할 수 있다. The data distribution system may further include a data hub connected to the distributed data collection devices via a wire or wireless communication network and relaying data transmission to the data storage device.

또한, 상기 데이터 허브는 상기 블레이드의 일면에 부착 고정되어 상기 분산형 데이터 수집장치들과 병렬 연결될 수 있다. 이때, 상기 센서에서 검출된 데이터들이 시간 동기화되어 수집되도록 상기 분산형 데이터 수집장치들을 별도 연결하는 고속 직렬 인터페이스를 더 포함할 수 있다.Also, the data hub may be fixedly attached to one surface of the blade and connected in parallel with the distributed data collection devices. In this case, the high-speed serial interface may further include a plurality of distributed data collecting devices connected to each other so that the data detected by the sensor are collected in time synchronization.

그리고, 상기 데이터 허브는 상기 블레이드의 일면에 부착 고정되거나, 상기 블레이드의 외부에 배치되어 상기 분산형 데이터 수집장치들과 직렬 연결될 수도 있다.The data hub may be fixedly attached to one surface of the blade, or may be disposed outside the blade and connected in series with the distributed data collection devices.

그리고, 상기 데이터 허브는 상기 블레이드의 일면에 부착 고정되어 상기 분산형 데이터 수집장치들이 직렬 연결되어 이루어진 집합들과 병렬 연결될 수도 있다.The data hub may be fixedly attached to one surface of the blade, and may be connected in parallel with aggregates in which the distributed data collecting devices are connected in series.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 를 포함하는 블레이드의 표면 또는 내부에 다수의 센서를 분산 배치하는 단계(S100); 상기 블레이드에 2개 이상의 분산형 데이터 수집장치(DAQ)를 배치하고, 배치된 영역 내의 센서들과 유선 연결하는 단계(S200); 상기 블레이드에 미리 정해진 시험하중을 가하는 단계(S500); 및 상기 분산형 데이터 수집장치들이 상기 센서에서 검출된 데이터들을 수집하는 단계(S600)풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 방법에 의해서도 달성될 수 있다.Meanwhile, an object of the present invention is to provide a method and a system for dispersing and disposing a plurality of sensors on a surface or inside of a blade (S100). Disposing two or more distributed data acquisition devices (DAQ) on the blade and wired connection with sensors in the arranged area (S200); Applying a predetermined test load to the blade (S500); And collecting data detected by the sensors in the distributed data collection devices (S600). The method may also be achieved by a data collection method for testing a wind turbine blade.

또한, 본 발명의 데이터 수집 방법은 상기 분산형 데이터 수집장치를 배치하는 단계(S200) 이후에 데이터 허브(Hub)를 배치하고, 상기 분산형 데이터 수집장치들과 병렬 또는 직렬로 연결하거나 병렬 및 직렬이 혼합된 형태로 연결하는 단계(S300)를 더 포함할 수 있다.In addition, the data collection method of the present invention may include arranging a data hub after the step of arranging the distributed data collection apparatus (S200), connecting the distributed data collection apparatuses in parallel or in series, (S300) in a mixed form.

그리고, 상기 데이터 허브와 상기 분산형 데이터 수집장치들을 연결하는 단계(S300) 이후에 상기 센서에서 검출된 데이터들이 시간 동기화되어 수집되도록 상기 분산형 데이터 수집장치들을 셋팅하는 단계(S400)를 더 포함할 수 있다.The method further includes setting (S400) the distributed data collection devices so that the data detected by the sensor is collected in time synchronization after the step S300 of connecting the data hub and the distributed data collection devices .

또한, 상기 분산형 데이터 수집장치들이 데이터들을 수집하는 단계(S600)는 상기 분산형 데이터 수집장치가 상기 검출 데이터를 디지털 신호로 변환하는 것이 바람직하다.In addition, the step (S600) of collecting data by the distributed data collecting devices preferably converts the detected data into digital signals.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 수집 시스템은 분산형 데이터 수집장치가 블레이드의 일정 영역에 배치된 센서들과 연결되어 검출 데이터를 분산 수집한다. 즉, 다수의 분산형 데이터 수집장치를 블레이드의 표면에 분산 배치함으로써 센서들의 신호 선(케이블)의 길이를 짧게 구성할 수 있고, 이로 인해 센서에서 출력되는 아날로그 신호에 노이즈가 개입되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 분산형 데이터 수집장치에서 수집된 데이터는 높은 신호대잡음비를 가지게 되어 시험 결과의 신뢰도가 크게 향상되는 효과가 있다. 그리고, 본 발명의 시험 시스템은 케이블의 배치 구조를 단순화하여 신호 간섭에 의한 노이즈 발생을 더욱 줄일 수 있다.A data collection system according to a preferred embodiment of the present invention is a distributed data collection device connected to sensors disposed in a certain area of a blade to disperse and collect detection data. That is, a plurality of dispersed data collecting apparatuses are dispersedly disposed on the surface of the blades so that the length of the signal lines (cables) of the sensors can be shortened, thereby preventing the noise from interfering with the analog signals output from the sensors have. Therefore, the data collected by the distributed data collecting apparatus has a high signal-to-noise ratio, and the reliability of the test result is greatly improved. In addition, the test system of the present invention can simplify the arrangement structure of the cables and further reduce the noise caused by the signal interference.

또한, 본 발명에 따른 데이터 수집 시스템은 각각의 분산형 데이터 수집장치에서 수집된 검출 데이터를 시간 동기화하여 외부의 데이터 저장장치에 전송할 수 있다. 이로 인해 데이터 수집장치를 분산 배치함에 따른 검출 데이터의 시간 정보 불일치 문제를 해결할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 데이터 수집 시스템은 다수의 분산형 데이터 수집장치와 병렬 또는 직렬 연결되는 데이터 허브를 구비함으로써 효율적인 데이터 전송이 가능하다.In addition, the data collection system according to the present invention can time-synchronize detected data collected by each of the distributed data collection devices to an external data storage device. Therefore, it is possible to solve the problem of the time information discrepancy of the detected data due to the distributed arrangement of the data collecting apparatuses. The data collection system according to the present invention includes a data hub in parallel or in series with a plurality of distributed data collection devices, thereby enabling efficient data transmission.

또한, 본 발명에 따른 데이터 수집 시스템은 데이터 저장장치가 블레이드의 외부에 이격 배치됨으로써 시험시 블레이드의 파손에 따른 데이터 유실 또는 손실을 방지할 수 있다.Further, the data collection system according to the present invention can prevent data loss or loss due to breakage of the blade during the test by disposing the data storage device apart from the blade.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the accompanying drawings, the following detailed description and the preferred embodiments.

도 1은 풍력터빈 블레이드의 일반적인 단면 구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 정적하중 시험의 일례를 나타내는 개략도이고,
도 3은 피로하중 시험의 일례를 나타내는 개략도이고,
도 4는 종래기술에 따른 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 시스템의 문제점을 설명하기 위한 개략도이고,
도 5는 본 발명에 따른 데이터 수집 시스템의 일례를 나타내는 구성 배치도이고,
도 6은 센서의 배치 위치를 설명하기 위한 블레이드의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 데이터 수집 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고,
도 8은 제1 실시예에 따른 시험 시스템에 있어서 검출 데이터의 시간 동기화를 위한 데이터 수집장치와 데이터 허브의 연결 상태를 나타내는 배치도이고,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 수집 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고,
도 10은 제2 실시예에 따른 시험 시스템에 있어서 검출 데이터의 시간 동기화를 위한 구성의 일례를 나타내는 배치도이고,
도 11은 제2 실시예의 변형예로써 검출 데이터의 시간 동기화를 위한 구성을 나타내는 배치도이고,
도 12는 본 발명에 따른 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 방법을 나타내는 흐름도이고,
도 13은 종래기술에 따른 집중형 데이터 수집장치를 통해 얻어진 검출 데이터를 나타내는 그래프이고,
도 13은 본 발명에 따른 분산형 데이터 수집장치를 통해 얻어진 검출 데이터를 나타내는 그래프이다.1 is a view showing a general cross-sectional structure of a wind turbine blade,
2 is a schematic view showing an example of a static load test,
3 is a schematic view showing an example of a fatigue load test,
4 is a schematic view for explaining a problem of a data collection system for testing a wind turbine blade according to the prior art,
5 is a configuration diagram showing an example of a data collection system according to the present invention,
6 is a sectional view of the blade for explaining the arrangement position of the sensor,
FIG. 7 is a schematic diagram showing a data acquisition system according to the first embodiment of the present invention,
8 is a layout diagram showing a connection state of a data collecting apparatus and a data hub for time synchronization of detected data in the test system according to the first embodiment,
9 is a schematic diagram showing a data acquisition system according to a second embodiment of the present invention,
10 is a layout diagram showing an example of a configuration for time synchronization of detected data in the test system according to the second embodiment,
11 is a layout diagram showing a configuration for time synchronization of detection data as a modification of the second embodiment,
12 is a flowchart showing a data collection method for testing a wind turbine blade according to the present invention,
FIG. 13 is a graph showing detected data obtained through a conventional concentrated data collecting apparatus,
13 is a graph showing detected data obtained through a distributed data collecting apparatus according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 경우에는 그에 대한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. The same reference numerals will be used to denote the same components in the drawings, even if they are shown in different drawings.

(( 풍력터빈Wind turbine 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 시스템) Data acquisition system for testing blades)

먼저, 도 5 내지 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 데이터 수집 시스템에 대하여 설명한다.First, a data collection system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 12. FIG.

도 5는 본 발명에 따른 데이터 수집 시스템의 일례를 나타내는 구성 배치도이고, 도 6은 센서의 배치 위치를 설명하기 위한 블레이드의 단면도이다. 본 발명에 따른 데이터 수집 시스템은 풍력터빈 블레이드의 성능 평가를 위해 수행하는 정적하중 시험(Static test) 및 피로하중 시험(Fatigue test)을 위한 것이다. 그리고, 데이터 수집 시스템은 수 MW급 대형 블레이드의 시험에 유용하게 적용될 수 있지만, MW급 이하의 중소형 블레이드의 시험에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.Fig. 5 is a configuration diagram showing an example of a data collection system according to the present invention, and Fig. 6 is a sectional view of a blade for explaining a placement position of the sensor. The data collection system according to the present invention is for a static load test and a fatigue test performed for performance evaluation of a wind turbine blade. The data collection system can be applied to the testing of large MW blades, but it can also be applied to the test of small and medium MW blades.

본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 시스템은 도 5에 도시된 바와 같이 블레이드(10), 센서(110, 120, 130), 분산형 데이터 수집장치(200) 및 데이터 허브(400)를 포함하여 구성된다.A data acquisition system according to an embodiment of the present invention includes a blade 10, sensors 110, 120 and 130, a distributed data acquisition device 200 and a data hub 400 as shown in FIG. 5 .

블레이드(10)는 시험을 위해 루트부(14)가 고정치구(미도시)에 고정되어 설치된다.The blade 10 is installed with the root portion 14 fixed to a fixture (not shown) for testing.

센서(110, 120, 130)는 블레이드(10)의 표면 또는 내부에 분산 배치되어 시험하중이 블레이드(10)에 가해짐에 따라 발생하는 변형량(Strain), 가속도, 변위(Displacement) 등의 물리량을 전기 신호로 변환하여 출력하는 역할을 한다. 도 5에 도시된 실시예는 변형률 게이지(110, 120) 및 가속도계(130)가 설치된 경우를 나타내고 있으며, 변위 게이지(미도시) 등과 같은 다양한 센서가 설치될 수도 있다.The sensors 110, 120 and 130 are distributed on the surface or inside of the blade 10 to detect physical quantities such as strain, acceleration, and displacement generated as the test load is applied to the blade 10 And converts it into an electric signal and outputs it. The embodiment shown in FIG. 5 shows the case where the strain gages 110 and 120 and the accelerometer 130 are installed, and various sensors such as a displacement gauge (not shown) may be installed.

변형률 게이지(Strain gauge)(110)는 블레이드(10)의 루트부(14) 끝단을 기준으로 팁부(12)를 향하여 블레이드(10)의 표면에 다수의 열을 이루어 배치될 수 있다. 본 실시예에 의하면 변형률 게이지(110)가 총 10개의 열로 배치되어 있다. 이때, 각 열에 배치된 변형률 게이지(110)는 블레이드(10)의 코드방향으로 나란하게 배치되어 루트부(14)의 끝단으로부터 일정 거리를 가지게 된다. The strain gauge 110 may be disposed in a plurality of rows on the surface of the blade 10 toward the tip portion 12 with respect to the end of the root portion 14 of the blade 10. According to the present embodiment, the strain gages 110 are arranged in a total of ten columns. At this time, the strain gauges 110 disposed in the respective columns are arranged in parallel to the direction of the cords of the blades 10 and have a certain distance from the ends of the root portions 14. [

이때, 각 열에 배치되는 변형률 게이지(110)는 도 6에 도시된 바와 같이 4개가 블레이드(10)의 리딩 엣지(10a), 트레일링 엣지(10b), 상면, 하면에 각각 부착될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 총 80개의 변형률 게이지(110)가 블레이드(10)의 표면에 부착된 경우를 나타내고 있다. 이때, 블레이드(10)의 크기 및 구조 등에 따라 변형률 게이지(110)의 개수 및 배치 위치가 달라질 수 있음은 물론이다.At this time, four strain gauges 110 disposed in each column can be attached to the leading edge 10a, the trailing edge 10b, the upper surface, and the lower surface of the blade 10, respectively, as shown in Fig. Therefore, in the present embodiment, a total of 80 strain gauges 110 are attached to the surface of the blade 10. It is needless to say that the number and position of the strain gauges 110 may vary according to the size and structure of the blade 10.

상술한 바와 같은 변형률 게이지(110)는 단축(Single axis) 변형률 게이지로서, 블레이드(10)의 길이방향으로 배열된다. 단축 변형률 게이지(110)는 블레이드의 표면에서 생기는 인장 또는 압축의 미세한 변형을 감지하여 아날로그 형태의 전기신호로 출력하게 된다. 그리고, 검출 데이터를 해석함으로써 블레이드(10) 표면의 응력 상태를 파악할 수 있다.The strain gage 110 as described above is a single axis strain gauge and is arranged in the longitudinal direction of the blade 10. [ The uniaxial strain gage 110 senses the slight deformation of the tension or compression on the surface of the blade and outputs it as an analog form of electrical signal. By analyzing the detected data, the stress state on the surface of the blade 10 can be grasped.

한편, 본 실시예에 의하면 블레이드(10) 루트부(14)의 전단 웹(Shear web)에 2개의 다축 변형률 게이지(120)가 설치되어 있다. 즉, 정적하중 시험 또는 피로하중 시험시 필요한 경우에는 블레이드(10)의 특정 위치에 2축 비틀림 게이지(Shear gauge) 또는 3축 로젯 게이지(Rosette gauge)를 설치하여 블레이드(10)에 복합적으로 작용하는 응력 상태를 파악하는 것도 가능하다.On the other hand, according to the present embodiment, two multi-axial strain gauges 120 are provided on the shear web of the root portion 14 of the blade 10. That is, when a static load test or a fatigue load test is required, a biaxial torsion gauge or a 3-axis rosette gauge is installed at a specific position of the blade 10, It is also possible to grasp the stress state.

가속도계(Accelerometer)(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 블레이드(10)의 피치 축(Pitch axis)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 본 실시예에 의하면 총 5개의 가속도계(130)가 블레이드(10)의 내부 또는 표면에 부착된다. 이를 통해 시험하중이 가해지는 경우 블레이드(10)의 길이방향 위치에 따른 가속도 데이터를 검출할 수 있다. The accelerometers 130 may be arranged in a line along the pitch axis of the blades 10 as shown in FIG. According to the present embodiment, a total of five accelerometers 130 are attached to the inside or the surface of the blade 10. Thus, acceleration data corresponding to the longitudinal position of the blade 10 can be detected when the test load is applied.

분산형 데이터 수집장치(Distribution type DAQ)(200)는 적어도 2개 이상 구비되어 블레이드(10)에 분산 배치되고, 인접하여 배치된 센서(110, 120, 130)들로부터 검출 데이터를 수집하는 역할을 한다. 이때, 분산형 데이터 수집장치(200)는 AD컨버터가 구비되어 수집된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것이 바람직하다. 그리고, 분산형 데이터 수집장치(200)는 미약한 아날로그 신호를 증폭하기 위한 앰프(Amp)와, 일정 대역의 신호만을 통과시키기 위한 필터(Filter)가 구비될 수 있다.The distributed type DAQ 200 is provided with at least two or more distributed DACs 200 and is disposed on the blades 10 and collects detection data from the adjacent sensors 110, do. At this time, it is preferable that the distributed data collecting apparatus 200 is provided with an AD converter to convert the collected analog signals into digital signals. The distributed data collecting apparatus 200 may include an amplifier Amp for amplifying a weak analog signal and a filter for passing only a signal of a predetermined band.

본 실시예에 의하면 분산형 데이터 수집장치(200)는 박스 형태의 모듈로서, 도 5에 도시된 바와 같이 총 7개가 블레이드(10)의 일면에 부착 고정된다. 이때, 양면 테이프, 접착제, 벨크로 테이프 등을 이용하여 데이터 수집장치(200)를 단단하게 고정하게 되는데, 이는 시험시 블레이드(10)의 진폭에 따라 데이터 수집장치(200)가 이탈하는 것을 방지하기 위함이다. 그리고, 시험이 완료되면 데이터 수집장치(200)를 블레이드(10)로부터 떼어서 수거하게 된다.According to the present embodiment, the distributed data collecting apparatus 200 is a box-shaped module, and seven of the distributed data collecting apparatuses 200 are fixedly attached to one surface of the blade 10 as shown in FIG. At this time, the data collecting apparatus 200 is firmly fixed using a double-faced tape, an adhesive, a Velcro tape or the like in order to prevent the data collecting apparatus 200 from detaching according to the amplitude of the blade 10 during the test to be. When the test is completed, the data collecting apparatus 200 is removed from the blade 10 and collected.

본 실시예에서 5개의 분산형 데이터 수집장치(200)는 각각 8개의 채널을 구비하여 블레이드(10)의 표면에 2열로 배열된 단축 변형률 게이지(110)들과 연결된다. 그리고, 1개의 분산형 데이터 수집장치(200)는 2개의 채널을 구비하여 루트부(14)에 배치된 다축 변형률 게이지(120)들과 연결된다. 그리고, 나머지 1개의 분산형 데이터 수집장치(200)는 5개의 채널을 구비하여 블레이드(10)의 피치 축을 따라 배치된 가속도계(130)들과 연결된다.In the present embodiment, five distributed data collecting apparatuses 200 each have eight channels and are connected to uniaxial strain gauges 110 arranged in two rows on the surface of the blade 10. One distributed data acquisition device 200 is connected to the multi-axial strain gauges 120 provided in the root portion 14 with two channels. The remaining one distributed data acquisition device 200 is connected to the accelerometers 130 arranged along the pitch axis of the blades 10 with five channels.

분산형 데이터 수집장치(200)는 블레이드(10)에 배치된 다수의 센서들(110, 120, 130)로부터 검출 데이터를 분산 수집한다. 이때, 데이터 수집장치(200)는 블레이드(10)의 일정 영역에 배치된 센서들과 인접하여 설치되기 때문에 센서들(110, 120, 130)의 신호 선인 케이블의 길이를 짧게 구성할 수 있다. 예를 들면 60m 이상의 길이를 가지는 대형 블레이드의 경우 케이블의 길이를 약 1 ~ 10m로 할 수 있다.The distributed data acquisition apparatus 200 disperses and collects detection data from a plurality of sensors 110, 120, and 130 disposed in the blade 10. [ At this time, since the data collecting apparatus 200 is installed adjacent to the sensors disposed in a certain region of the blade 10, the length of the cable, which is the signal line of the sensors 110, 120, and 130, can be shortened. For example, in the case of a large blade having a length of 60 m or more, the length of the cable may be about 1 to 10 m.

한편, 분산형 데이터 수집장치(200) 각각은 블레이드(10)의 크기 및 부착되는 센서의 개수 등에 따라 2개 내지 20개의 채널을 가질 수 있으며, 데이터 수집장치(200)의 설치 개수는 2개 내지 100개로 할 수 있다.Each of the distributed data collecting apparatuses 200 may have 2 to 20 channels depending on the size of the blades 10 and the number of attached sensors and the number of installed data collecting apparatuses 200 may be 2 to 20, 100 can be made.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 데이터 수집 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다. 본 발명에 따른 데이터 수집 시스템은 도 7에 도시된 바와 같이 데이터 저장장치(300)와 데이터 허브(400)를 더 포함할 수 있다.7 is a block diagram schematically showing a data acquisition system according to the first embodiment of the present invention. The data collection system according to the present invention may further include a data storage device 300 and a data hub 400 as shown in FIG.

데이터 저장장치(300)는 분산형 데이터 수집장치(200)로부터 검출 데이터를 전송받아 저장하는 기능을 가진다. 이때, 데이터 저장장치(300)는 블레이드(10)와 일정 거리 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 이는 데이터 저장장치(300)가 블레이드(10)의 표면에 배치되면 시험시 블레이드(10)가 파손되어 낙하하는 경우 충격에 의하여 저장된 데이터들이 유실되거나 손실될 위험이 있기 때문이다.The data storage device 300 has a function of receiving detection data from the distributed data collection device 200 and storing the data. At this time, the data storage device 300 is preferably spaced apart from the blade 10 by a predetermined distance. This is because, when the data storage device 300 is disposed on the surface of the blade 10, there is a risk that data stored by the impact will be lost or lost if the blade 10 breaks down during the test.

데이터 허브(Hub)(400)는 분산형 수집장치(200)들과 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터 저장장치(300)로의 데이터 전송을 중계하는 역할을 한다. 본 실시예에 의하면 데이터 허브(400)는 도 7에 도시된 바와 같이 블레이드(10) 표면의 일 위치에 부착 설치되고, 분산형 데이터 수집장치(200)들과 병렬 연결되어 각각의 데이터 수집장치(200)로부터 검출 데이터를 전송받게 된다. The data hub (Hub) 400 is connected to the distributed collecting apparatuses 200 in a wired or wireless manner and relays data transmission to the data storage apparatus 300. According to the present embodiment, the data hub 400 is installed at one position on the surface of the blade 10 as shown in FIG. 7, and is connected in parallel with the distributed data collecting apparatuses 200 to each of the data collecting apparatuses 200 to receive the detection data.

본 실시예에서는 데이터 저장장치(300)와 데이터 허브(400)를 LAN 케이블로 연결하여 이더넷(Ethernet) 통신을 수행하도록 구성하였다. 그러나, 다른 방식의 유선 통신 또는 무선 통신이 적용될 수도 있다.In this embodiment, the data storage device 300 and the data hub 400 are connected to each other by a LAN cable to perform Ethernet communication. However, other types of wired communication or wireless communication may be applied.

그리고, 데이터 허브(400)를 블레이드(10)에 중심부에 배치하여 분산형 데이터 수집장치(200)들과 연결하였지만, 데이터 허브(400)를 블레이드(10) 외부에 배치하는 것도 가능하다. 이는 분산형 데이터 수집장치(200)에서 출력되는 데이터는 디지털 신호이기 때문에 분산형 데이터 수집장치(200)와 데이터 허브(400)를 연결하는 케이블의 길이를 연장하더라도 검출 데이터에 노이즈가 개입될 염려가 없기 때문이다.It is also possible to dispose the data hub 400 outside the blade 10 although the data hub 400 is disposed at the center of the blade 10 and connected to the distributed data collecting apparatuses 200. This is because the data output from the distributed data collecting apparatus 200 is a digital signal, even if the length of the cable connecting the distributed data collecting apparatus 200 and the data hub 400 is extended, noise may be involved in the detected data It is because there is not.

도 8은 상술한 제1 실시예에 따른 시험 시스템에 있어서 검출 데이터의 시간 동기화를 위한 데이터 수집장치와 데이터 허브의 연결 상태를 나타내는 배치도이다. 도 8에 의하면 다수의 데이터 수집장치(200)가 데이터 허브(400)와 병렬 연결되어 있다. 이때, 데이터 수집장치(200)들로부터 전송된 검출 데이터들은 시간 정보가 각기 다르기 때문에 이를 해석하기 위해서는 검출 데이터들을 시간 동기화(time synchronizing)할 필요가 있다. 8 is a layout diagram showing a connection state of a data collecting apparatus and a data hub for time synchronization of detected data in the test system according to the first embodiment. Referring to FIG. 8, a plurality of data collecting apparatuses 200 are connected in parallel with the data hub 400. Since the detection data transmitted from the data collecting apparatuses 200 have different time information, it is necessary to time synchronize the detected data to analyze the detected data.

이를 위해, 본 발명의 제1 실시예는 도 8에서와 같이 분산형 데이터 수집장치(200)들을 별도 연결하는 파이어와이어(Firewire)와 같은 고속 직렬 인터페이스(High-speed serial interface)를 구비할 수 있다. 즉, 분산형 데이터 수집장치(200)를 블레이드에 설치한 이후에, 검출 데이터들이 시간 동기화되어 수집되도록 고속 직렬 인터페이스에 의해 연결된 데이터 수집장치(200)들을 셋팅하게 된다. 이에 따라 고속 직렬 인터페이스를 통해 센서들(110, 120, 130)에서 검출된 데이터들은 시간 동기화되어 데이터 수집장치들(200)에 수집되고, 데이터 허브(400)에 모이게 된다.To this end, the first embodiment of the present invention may have a high-speed serial interface such as Firewire, which connects the distributed data collecting apparatuses 200 separately as shown in FIG. 8 . That is, after the distributed data acquisition device 200 is installed in the blade, the data acquisition devices 200 connected by the high-speed serial interface are set so that the detected data are collected in time synchronization. Accordingly, the data detected by the sensors 110, 120, and 130 via the high-speed serial interface are collected in the data hub 200 and collected in the data hub 200 in time synchronization.

이때, 다른 실시예로 분산형 데이터 수집장치(200)들을 별도 연결하지 않고, 병렬 연결 라인(PL)을 통해 데이터 전송과 함께 시간 동기화가 이루어질 수 있도록 구성할 수도 있다. 예를 들면, 병렬 연결 라인(PL)에서 LAN 또는 CAN 통신(Controller Area Network)이 수행될 수 있도록 하거나, 고속 직렬 인터페이스를 구비시킬 수 있다.In this case, the distributed data collecting apparatuses 200 may be connected to each other through a parallel connection line (PL), so that time synchronization can be performed together with data transmission. For example, a LAN or CAN communication (Controller Area Network) may be performed in the parallel connection line PL, or a high-speed serial interface may be provided.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 수집 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다. 본 발명에 따른 데이터 수집 시스템은 도 8에 도시된 바와 같이 분산형 데이터 수집장치(200)들이 직렬로 연결될 수 있다.9 is a block diagram schematically showing a data acquisition system according to a second embodiment of the present invention. The data collection system according to the present invention may be connected to the distributed data collection apparatuses 200 in series as shown in FIG.

본 실시예에 의하면 분산형 데이터 수집장치(200)들이 직렬 연결됨에 따라 각각의 데이터 수집장치(200)에서 수집된 검출 데이터가 일방향으로 전달되고, 데이터 허브(400)를 거쳐 데이터 저장장치(300)에 저장된다. According to this embodiment, as the distributed data acquisition devices 200 are connected in series, the detection data collected in each data acquisition device 200 is transferred in one direction, and the data stored in the data storage device 300 is transferred through the data hub 400. [ / RTI >

이때, 데이터 허브(400)는 도 9에서와 같이 블레이드(10)의 가장자리에 배치될 수 있으며, 이와 달리 블레이드의 외부에 배치되는 것도 가능하다.At this time, the data hub 400 may be disposed at the edge of the blade 10 as shown in FIG. 9, or may be disposed outside the blade.

도 10은 상술한 제2 실시예에 따른 시험 시스템에 있어서 검출 데이터의 시간 동기화를 위한 데이터 수집장치와 데이터 허브의 연결 상태를 나타내는 배치도이다. 본 실시예예 의하면 데이터 허브(400)는 다수의 데이터 수집장치(200)들과 직렬 연결된다.10 is a layout diagram showing a connection state between a data collecting apparatus and a data hub for time synchronization of detected data in the test system according to the second embodiment. According to the present embodiment, the data hub 400 is connected in series with the plurality of data collecting apparatuses 200.

이때, 직렬 연결 라인(SL)은 CAN 통신이 수행되도록 구성하거나, 파이어와이어와 같은 고속 직렬 인터페이스를 구비할 수 있다. 즉, 하나의 직렬 연결 라인을 통해 데이터 전송과 시간 동기화가 이루어질 수 있다.At this time, the serial connection line SL may be configured to perform CAN communication, or may have a high-speed serial interface such as FireWire. That is, data transmission and time synchronization can be performed through one serial connection line.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 시험 시스템에 있어서 검출 데이터의 시간 동기화를 위한 데이터 수집장치와 데이터 허브의 연결 상태를 나타내는 배치도이다. 본 실시예에 의하면 데이터 허브(400)는 데이터 수집장치(DAQ)들이 직렬 연결되어 이루어진 집합(200a, 200b, 200c)들과 병렬 연결되는 구조를 가지고 있다. 즉, 다수의 직렬 연결 라인(SL1, SL2, SL3)이 병렬 연결되는 혼합형 구조이다. 11 is a layout diagram showing a connection state of a data collecting apparatus and a data hub for time synchronization of detected data in a test system according to a third embodiment of the present invention. According to the present embodiment, the data hub 400 has a structure in which data collecting devices (DAQ) are connected in series with the sets 200a, 200b, and 200c connected in series. That is, a plurality of serial connection lines SL1, SL2 and SL3 are connected in parallel.

직렬 연결 라인(SL1, SL2, SL3)들은 각각 CAN 통신이 수행되도록 구성되거나 고속 직렬 인터페이스를 구비할 수 있고, 이로 인해 센서(미도시)에서 검출된 데이터들이 시간 동기화되어 분산형 데이터 수집장치(DAQ)에서 수집될 수 있다.Each of the serial connection lines SL1, SL2 and SL3 may be configured to perform CAN communication or may have a high-speed serial interface so that data detected in a sensor (not shown) is time- ). ≪ / RTI >

(( 풍력터빈Wind turbine 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 방법) Data collection method for testing blades)

이하, 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 방법에 대해서 설명한다. 이때, 도 5 내지 도 11을 같이 참조하기로 한다.Hereinafter, a data collection method for testing a wind turbine blade according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 to 11 will now be referred to.

도 12는 본 발명에 따른 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 발명에 따른 데이터 수집 방법은 먼저, 수행하고자하는 정적하중 시험 또는 피로하중 시험에 따라 블레이드(10)에 작용하는 주요 하중 경로에 다수의 센서(110, 120, 130)를 분산 배치하게 된다(S100). 이때, 센서는 변형률 게이지(110, 120), 가속도계(130), 변위 게이지 등일 수 있으며, 블레이드(10)의 표면 또는 내부에 부착 설치된다.12 is a flowchart showing a data collection method for testing a wind turbine blade according to the present invention. In the data collecting method according to the present invention, firstly, a plurality of sensors 110, 120 and 130 are dispersedly disposed in a main load path acting on the blade 10 according to a static load test or a fatigue load test to be performed (S100 ). Here, the sensor may be strain gages 110 and 120, an accelerometer 130, a displacement gauge, etc., and may be attached to the surface or inside of the blade 10.

*다음으로, 블레이드(10)의 표면에 2개 이상의 분산형 데이터 수집장치(200)를 배치하고, 배치된 영역 내의 센서들(110, 120, 130)의 신호 선(케이블)을 데이터 수집장치(200)에 접속하게 된다(S200). 이때, 각 영역에 배치된 센서(110, 120, 130)의 개수는 2개 내지 20개일 수 있으며, 데이터 수집장치(200)는 2개 내지 100개가 배치될 수 있다. Next, two or more distributed data collecting apparatuses 200 are disposed on the surface of the blade 10, and the signal lines (cables) of the sensors 110, 120, and 130 in the arranged areas are connected to the data collecting apparatus 200 (S200). At this time, the number of sensors 110, 120, and 130 disposed in each area may be 2 to 20, and 2 to 100 data collecting devices 200 may be disposed.

그리고, 분산형 데이터 수집장치(200)는 영역 내의 센서들과 인접하도록 블레이드(10)의 일면에 부착 고정하는 것이 바람직하다. 이에 따라 본 발명은 신호 선(케이블)들의 길이를 10m 이하로 짧게 구성할 수 있다.The scattered data collecting device 200 is preferably attached and fixed to one surface of the blade 10 so as to be adjacent to the sensors in the area. Accordingly, the length of the signal lines (cables) of the present invention can be as short as 10 m or less.

다음으로, 데이터 허브(400)를 블레이드(10)의 일면 또는 외부에 배치하고, 분산형 데이터 수집장치(200)들과 유선 또는 무선 통신망으로 연결한다(S300). 이때, 연결 방식은 병렬 또는 직렬 연결이 가능하며, 병렬 및 직렬이 혼합된 형태도 가능하다. Next, the data hub 400 is disposed on one side or the outside of the blade 10, and is connected to the distributed data collecting apparatuses 200 through a wired or wireless communication network (S300). In this case, the connection method can be parallel or series connection, and a combination of parallel and serial connection is possible.

그리고, 블레이드(10)의 외부에 데이터 허브(400)와 유선 또는 무선 통신하는 데이터 저장장치(300)를 배치할 수 있다.A data storage device 300 for wired or wireless communication with the data hub 400 may be disposed outside the blade 10.

다음으로, 센서(110, 120, 130)에서 검출된 데이터들이 시간 동기화되어 수집될 수 있도록 분산형 데이터 수집장치(200)들을 셋팅한다(S400). 이때, 데이터 수집장치(200)들을 연결하는 라인(PL, SL)은 CAN 통신이 수행되거나 파이어와이어(firewire)와 같은 고속 직렬 인터페이스를 구비함으로써 데이터 전송과 함께 시간 동기화가 이루어질 수 있다.Next, the distributed data collection devices 200 are set so that the data detected by the sensors 110, 120, and 130 can be collected in time synchronization (S400). At this time, the lines PL and SL connecting the data collecting apparatuses 200 may be time-synchronized with data transmission by performing CAN communication or providing a high-speed serial interface such as firewire.

다음으로, 정적하중 시험 또는 피로하중 시험에 따라 규정된 시험하중을 블레이드(10)에 가하게 된다(S500). 이때, 시험하중은 별도 설치된 로드셀(미도시)에서 측정된다.Next, the test load specified by the static load test or the fatigue load test is applied to the blade 10 (S500). At this time, the test load is measured by a separately installed load cell (not shown).

마지막으로, 블레이드(10)에 배치된 센서(110, 120, 130)들이 변형량, 가속도, 변위 등의 물리량을 전기 신호로 변환하여 출력하고, 출력된 데이터는 분산형 데이터 수집장치(200)에서 수집된다(S600). 이때, 데이터 수집장치(200)에 수집된 데이터들은 시간 동기화되어 있으며, 내장된 AD컨버터에서 디지털 신호로 변환된다. 그리고, 수집된 데이터들은 데이터 허브(400)를 거쳐 데이터 저장장치(300)에 저장된다.Finally, the sensors 110, 120, and 130 disposed in the blade 10 convert physical quantities such as deformation amount, acceleration, and displacement into electrical signals and output the data. The output data is collected in the distributed data collecting apparatus 200 (S600). At this time, the data collected in the data acquisition device 200 are time-synchronized and converted into a digital signal by the built-in AD converter. The collected data is stored in the data storage device 300 via the data hub 400.

한편, 데이터 저장장치(300)에 저장된 시간 동기화가 이루어진 검출 데이터를 이용하여 블레이드(10)의 성능 평가가 수행된다. 예를 들면, 검출 데이터를 소정의 시험 프로그램이 내장된 PC에 전송하고, 검출 데이터를 해석함으로써 정적하중 시험 또는 피로하중 시험에 따른 블레이드의 성능 평가가 이루어질 수 있다.On the other hand, the performance evaluation of the blade 10 is performed using the detection data that has been time-synchronized stored in the data storage device 300. For example, the detection data may be transmitted to a PC having a predetermined test program, and the detected data may be analyzed to evaluate the performance of the blade according to the static load test or the fatigue load test.

(( 비교예Comparative Example ))

도 13은 종래기술에 따른 집중형 데이터 수집장치를 통해 얻어진 검출 데이터를 나타내는 그래프이고, 도 14는 본 발명에 따른 분산형 데이터 수집장치를 통해 얻어진 검출 데이터를 나타내는 그래프이다.FIG. 13 is a graph showing detected data obtained by a conventional concentrated data collecting apparatus, and FIG. 14 is a graph showing detected data obtained by a distributed data collecting apparatus according to the present invention.

도 13의 (a)는 배경기술에서 설명한 집중형 데이터 수집장치에서 수집된 검출 데이터를 출력한 것으로서, 시간(s)에 따른 변형률(μm/m)의 변화를 나타내고 있다. 이때, 검출 데이터는 블레이드의 루트부 끝단으로부터 21m만큼 떨어져 있고, 블레이드의 상면에 부착된 변형률 게이지(Pressure)와 하면에 부착된 변형률 게이지(Suction)에서 각각 측정한 것이다.Fig. 13 (a) shows the detection data collected by the centralized data collecting apparatus described in the background art, and shows a change in strain (m / m) according to time (s). At this time, the detection data is measured at a strain gauge attached to the upper surface of the blade and a strain gauge attached to the lower surface, respectively, which are 21 m from the root end of the blade.

도 14의 (a)는 본 발명에 따른 분산형 데이터 수집장치에서 수집된 검출 데이터를 출력한 것이다. 이때, 검출 데이터는 루트부의 끝단으로부터 22.8m만큼 떨어져 있는 변형률 게이지(SS, PS)에서 측정한 것이다.14 (a) shows the detection data collected by the distributed data collection device according to the present invention. At this time, the detected data was measured at strain gauges (SS, PS) separated by 22.8 m from the end of the root portion.

도 13의 (b)를 살펴보면, 집중형 데이터 수집장치는 검출 데이터의 변형률 오차가 10μm/m 이상 크게 발생한다는 것을 알 수 있다. 이는 변형률 게이지와 데이터 수집장치를 연결하는 케이블의 길이가 길고, 이로 인해 검출된 아날로그 신호에 노이즈가 개입되기 때문이다.Referring to FIG. 13 (b), it can be seen that the concentrated data collection device has a strain error of detection data of 10 m / m or more. This is because the length of the cable connecting the strain gage to the data acquisition device is long, which causes noise to interfere with the detected analog signal.

도 14의 (b)를 살펴보면, 분산형 데이터 수집장치는 검출 데이터의 변형률 오차가 1μm/m 보다도 작다는 것을 알 수 있다. 이는 다수의 데이터 수집장치가 블레이드에 분산 배치됨에 따라 센서들과 연결되는 케이블의 길이가 짧아져서 노이즈가 개입되는 것을 억제할 수 있기 때문이다. 즉, 본 발명의 분산형 데이터 수집장치에서 수집된 데이터는 높은 신호대잡음비를 가지게 되어 시험 결과의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 14 (b), it can be seen that the strain error of the detected data is smaller than 1 m / m. This is because, as a plurality of data collecting apparatuses are dispersedly arranged on the blades, the length of the cable connected to the sensors is shortened, and noise can be prevented from intervening. That is, the data collected by the distributed data collecting apparatus of the present invention has a high signal-to-noise ratio, thereby greatly improving the reliability of the test results.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

10 : 블레이드
12 : 팁부
14 : 루트부
110 : 단축 변형률 게이지
120 : 다축 변형률 게이지
130 : 가속도계
200 : 분산형 데이터 수집장치
300 : 데이터 저장장치
400 : 데이터 허브10: Blade
12: Tip
14: root portion
110: Single axis strain gauge
120: Multi-axial strain gauge
130: Accelerometer
200: Distributed data acquisition device
300: data storage device
400: Data hub

Claims (2)

정적하중 시험 및 피로하중 시험을 포함한 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 시스템에 있어서,
블레이드의 표면 또는 내부에 분산 배치되어 시험하중이 가해짐에 따라 발생하는 물리량을 검출하는 다수의 센서;
인접하여 배치된 상기 센서들의 신호 선(cable)의 길이가 짧아지도록 배치된 2개 이상의 분산형 데이터 수집장치;
상기 분산형 데이터 수집장치에서 수집된 검출 데이터를 저장하고 상기 블레이드와 이격 배치된 데이터 저장장치; 및
상기 분산형 데이터 수집장치와 유선 또는 무선 통신망으로 연결되어 상기 데이터 저장장치로의 데이터 전송을 중계하는 데이터 허브;를 포함하고,
상기 데이터 허브는 상기 분산형 데이터 수집장치와 직렬 또는 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 시스템.
CLAIMS 1. A data acquisition system for testing a wind turbine blade, including a static load test and a fatigue load test,
A plurality of sensors dispersedly disposed on a surface or inside of the blade to detect a physical quantity generated as a test load is applied;
Two or more distributed data collection devices arranged so that a length of a signal line of the adjacent sensors is shortened;
A data storage device for storing detected data collected at the distributed data collection device and spaced apart from the blades; And
And a data hub connected to the distributed data collection device through a wired or wireless communication network and relaying data transmission to the data storage device,
Wherein the data hub is connected in series or in parallel with the distributed data acquisition device.
정적하중 시험 및 피로하중 시험을 포함한 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 방법에 있어서,
블레이드의 표면 또는 내부에 다수의 센서를 분산 배치하는 단계;
상기 블레이드의 표면에 2개 이상의 분산형 데이터 수집장치(DAQ)를 배치하고, 배치된 영역 내의 센서들과 유선 연결하는 단계;
데이터 허브를 상기 분산형 데이터 수집장치와 유선 또는 무선 통신망으로 직렬 또는 병렬로 연결하는 단계;
상기 데이터 허브를 상기 블레이드와 이격 배치된 데이터 저장장치와 연결하는 단계;
상기 블레이드에 미리 정해진 시험하중을 가하는 단계; 및
상기 분산형 데이터 수집장치들이 상기 센서에서 검출된 데이터들을 수집하는 단계를 포함하는 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 방법.
A data collection method for testing a wind turbine blade including a static load test and a fatigue load test,
Dispersing a plurality of sensors on the surface or inside of the blade;
Disposing two or more distributed data acquisition devices (DAQ) on the surface of the blade and wired connection with sensors in the arranged area;
Connecting the data hub to the distributed data collection device in series or in parallel to a wired or wireless communication network;
Coupling the data hub with a data storage device spaced apart from the blade;
Applying a predetermined test load to the blade; And
And the distributed data collection devices collecting the detected data from the sensor.
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