KR101723316B1 - 모니터링되는 부품 접속부，풍력 발전 시스템 및 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 해제에 대해서 부품 접속부를 모니터링하기 위한 방법 - Google Patents

모니터링되는 부품 접속부，풍력 발전 시스템 및 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 해제에 대해서 부품 접속부를 모니터링하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지지 부재를 형성하는 제 1 부품, 수용 부재를 형성하는 제 2 부품, 접속된 상태에서 제 1 부품에 제 2 부품을 지지하는 접속 부재를 포함하는 모니터링되는 부품 접속부에 관한 것으로, 이 경우 접속 부재는 수용 부재의 접속 리세스에 결합한다. 본 발명에 따라, 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 접속 약화를 모니터링하기 위해 접속 리세스에 테스트 압력이 가해질 수 있고, 접속된 상태에서 부품 접속부의 접속 약화를 나타내기에 충분한 오류 편차에 대해서 테스트 압력이 모니터링될 할 수 있는 것이 제안된다.

Description

모니터링되는 부품 접속부，풍력 발전 시스템 및 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 해제에 대해서 부품 접속부를 모니터링하기 위한 방법{MONITORED COMPONENT CONNECTION，WIND POWER SYSTEM，METHOD FOR MONITORING A COMPONENT CONNECTION FOR INADVERTENT LOOSENING OF THE COMPONENT CONNECTION IN THE CONNECTED STATE}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 모니터링되는 부품 접속부 및 풍력 발전 시스템에 관한 것이다. 또한 본 발명은 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 접속 약화에 대해서 부품 접속부를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다.
특히 부하에 노출된 부품들 또는 부품 접속부들은 분해된 후에 별도의 검사와 테스트를 실행하는 것이 기본적으로 공개되어 있다. 부품들 또는 부품 접속부들이 작동 가능하려면, 상기 부품들 또는 부품 접속부들은 이러한 테스트 또는 검사 후에 다시 시스템 또는 다른 기술적 장치에 장착된다. 이러한 방법은 기술 장치 또는 시스템을 위해 그렇게 적합하지 않고, 즉 상기 장비 또는 시스템에서 부품 또는 부품 접속부의 분해는 높은 비용과 관련될 뿐만 아니라, 기술적으로 복잡하고 또는 경우에 따라서는 기술 장치 또는 시스템의 작동에 바람직하지 않을 수 있다. 이는 특히 회전하는 부품들 또는 회전하는 부재들을 위한 베어링 부품들에 적용된다; 특히 베어링 부품의 경우, 작동시 상기 부품이 개입하였고, 분해 및 후속하는 재장착은 장치 또는 시스템의 후속 작동에 바람직하지 않을 수 있음을 전제로 한다.
현장에서 모니터링되는 부품 접속부 또는 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 접속 약화에 대해서 부품 접속부를 모니터링하기 위한 방법이 바람직하고, 특히 모니터링은 부품이 설치된 시스템의 작동 중에 가능하다.
본 발명의 과제는 모니터링되는 부품 접속부, 풍력 발전 시스템 및 접속된 상태에서 특히 바람직하게 구현될 수 있는 부품 접속부의 의도치 않은 접속 약화에 대해서 부품 접속부를 모니터링하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 특히 부품 접속부, 풍력 발전 시스템 또는 방법은 시스템, 특히 풍력 발전 시스템에서 주어진 상황을 이용해야 하고 그럼에도 불구하고 바람직한 구현이 가능해야 한다. 또한 본 발명의 과제는 부품 접속부, 풍력 발전 시스템 및 모니터링하기 위한 방법을 가급적 간단하지만 확실하게 구현하는 것이다.
부품 접속부와 관련해서 상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제 1 항의 모니터링되는 부품 접속부에 의해 해결된다. 또한 본 발명의 과제는 청구항 제 9 항의 풍력 발전 시스템 및 청구항 제 25 항의 테스트 네트워크에 의해 해결된다. 방법과 관련해서 상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제 11 항의 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 개념은 동일한 원리를 추구하는 변형예에서 일반적으로 청구항 제 19 항의 부품 접속부를 모니터링하기 위한 방법에 의해서도 해결된다.
본 발명은, 전술한 방식의 모니터링 방법에서 고려되는 부품 접속부가 지지 부재를 형성하는 제 1 부품, 수용 부재를 형성하는 제 2 부품 및 접속 부재로 형성되고, 상기 접속 부재는 접속된 상태에서 제 1 부품에 제 2 부품을 지지하는 사상에 기초한다. 본 발명은 접속 부재가 결합하는 수용 부재의 접속 리세스가 본 발명의 개념에 따라 바람직하게, 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 접속 약화를 모니터링하기 위해 이용될 수 있는 것을 인식하였다. 본 발명은, 접속 리세스에 테스트 압력이 가해질 수 있고, 접속된 상태에서 부품 접속부의 접속 약화를 나타내기에 충분한 오류 편차에 대해서 테스트 압력이 모니터링될 수 있는 것을 인식하였다.
특히 바람직하게 본 발명은 접속 리세스를 시너지 방식으로 제 1 및 제 2 부품의 접속을 위해 이용할 뿐만 아니라, 모니터링과 관련해서 테스트 압력을 가하기 위해 이용된다. 이러한 개념은 또한, 테스트 압력 모니터링이 실제로 테스트 압력을 가하는 것과 동일하게 접속 리세스에 대한 액세스에 의해 구현될 수 있는 장점을 제공한다. 다시 말해서, 본 발명의 개념은 이로써 비교적 간단하게 구현될 수 있는데, 그 이유는 부품 자체에서 다른 센서 또는 테스트 요소를 필요로 하지 않기 때문이다. 또한 부품 접속부를 제한하거나 현저히 약화시키지 않고, 모니터링 및 테스트를 위해 부품 접속부에서 주어진 상황이 이용된다.
본 발명의 개념은 로터와 허브 사이, 특히 블레이드 플랜지와 블레이드 플랜지 베어링 사이의 부품 접속부의 모니터링과 관련해서 풍력 발전 시스템에서 특히 효과적으로 입증된다. 이러한 경우에 블레이드 플랜지 및/또는 블레이드 플랜지 베어링 및/또는 접속 부재의 테스트를 위한 분해는 복잡한 공정에 의해서만 가능할 수 있는 것이 알려져 있다.
본 발명의 바람직한 개선예는 종속 청구항에 제시되고, 개별적인 바람직한 가능성을 제공하고, 전술한 개념은 과제 해결 및 다른 장점들과 관련해서 구현된다.
특히 개념과 관련해서, 블라인드 홀 나사 결합부와 함께 부품 나사 결합부의 균열 모니터링이 이루어지는 개선예가 바람직한 것으로 입증되었다. 이는 특히 볼 선회 나사 접속부 또는 롤러 선회 나사 접속부 또는 베어링과 관련된 이와 같은 부품 접속부 또는 상기 접속부의 접속 부재들, 즉 스크루, 볼트 또는 스크루 로드 또는 그와 같은 것에 해당한다. 균열이란 특히 실제로 부품의 기능과 관련해서 문제가 될 수 있는 균열 개구 또는 갈라지는 균열 또는 이와 같은 구조 개구일 수 있다. 그러한 경우에 모니터링되는 부품 접속부의 모니터링 기능 또는 모니터링하기 위한 방법은 안전 조치로서, 모니터링되는 부품 접속부를 포함하는 기술 장치 또는 시스템의 심각한 손상, 경우에 따라서는 파괴를 방지하기 위해 중요하다.
개선예와 관련해서 나사 결합된 부품 또는 스크루의 특히 블라인드 홀 영역 내의 피로 균열의 검출은, 기술 장치 또는 시스템의 더 큰 손상을 방지하기 위해 특히 효과적으로 이용되는 것으로 밝혀졌다. 특히 본 발명의 개념 또는 개선예들 중 하나의 개선예의 전술한 조치들은 시스템 또는 기술 장치의 완전한 손상 전에 결정되어야 한다.
특히 나사산 블라인드 홀의 과압 또는 저압에 의한 가압이 특히 바람직하다. 결과적으로 균열, 갈라지는 균열 또는 다른 손상 개구는 압력 모니터링에 의해 검출될 수 있는 누설을 야기할 수 있다. 그러한 경우에 테스트 압력에 대한 오류 편차란 접속된 상태에서 부품 접속부의 접속 약화를 나타내기에 충분한, 규정된 압력과의 모든 편차일 수 있다. 부품 접속부의 접속 약화란 기본적으로 부품 접속부를 해제하는, 개방하는 또는 부분적으로 이완시키는 모든 균열 갭 또는 개구 형성일 수 있다.
특히 모니터링 방법과 관련해서, 규칙적인 모니터링 주기로 실제로 반복되는 모니터링을 가능하게 하기 위해, 주기적인 가압이 예를 들어 1일 1회 이루어질 수 있다.
특히 압력 공급은 측면에서 더 작은 부하를 받는 주변 부품들을 통해 또는 중앙에서 중공식으로 천공된 접속 부재들 또는 나사산 볼트와 같은 접속 부재들 또는 그와 같은 것을 통해 이루어질 수 있다.
개선예와 관련해서, 접속 리세스를 밀봉하기 위해 하나 이상의 개스킷(gasket) 또는 실(seal)이 제공되므로, 결함으로 인한 누설만이 테스트 압력에 방해가 될 수 있다. 접속 리세스는 일반적으로 바람직하게 테스트 압력에 노출될 수 있는 특히 부하 또는 위험이 높은 몇몇 영역들 중 하나의 영역이다. 특히 이와 관련해서 경우에 따라서 오류 편차의 확인 하에 모니터링이 가능하다. 예를 들어 스크루 접속부, 특히 스크루 볼트 또는 스크루의 나사산 영역은 접속 리세스에서 예를 들어 밀봉 테이프 또는 그와 같은 것에 의해 밀봉될 수 있다.
부품 모니터링은 작동시 부품 고장에 의한 손상을 방지한다. 특히 풍력 발전 시스템의 경우에 예를 들어 블레이드 균열 또는 그와 같은 것이 적시에 저지될 수 있다. 필수 모니터링 간격은 경우에 따라서, 시스템의 노후화 상태에 따라 연장 또는 단축될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하기에서 도면을 참고로 설명된다. 도면은 실시예들을 반드시 일정한 비율에 따라서만 도시하지 않고, 오히려 설명을 위해 이용되는 도면은 개략적으로 및/또는 약간 왜곡된 형태로 구현된다. 도면에서 직접 인식할 수 있는 교리의 보완과 관련해서, 관련 선행기술이 참조된다. 또한 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 실시예의 형태 및 세부사항과 관련해서 실행될 수 있는 것이 고려되어야 한다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 공개된 본 발명의 특징들은 개별적으로는 물론 임의의 조합으로도 본 발명의 개선예를 위해 중요할 수 있다. 또한 본 발명과 관련해서 상세한 설명, 도면 및/또는 청구범위에 공개된 적어도 2개의 특징들의 모든 조합이 가능하다. 본 발명의 개념은 하기에 도시되어 설명된 바람직한 실시예들의 정확한 형태 또는 세부사항에 제한되지 않거나, 청구범위에 청구된 대상과 달리 한정될 수 있는 대상에 제한되지 않는다. 치수 범위가 명시된 경우 언급된 한계값 내의 값들도 비평형 값으로 공개되어 임의로 사용될 수 있고 청구될 수 있다. 본 발명의 다른 장점들, 특징들 및 세부사항들은 바람직한 실시예들의 하기 설명에 도면을 참고로 제시된다.
도 1은 풍력 발전 시스템의 개략도이다.
도 2는 예를 들어 도 1의 풍력 발전 시스템의 블레이드 베어링을 도시한 평면도(B) 및 단면 A-A를 따른 측면도(A)이다.
도 3은 블레이드 플랜지 및 블레이드 플랜지 베어링을 포함하는 단면에서 도 2의 상세부 X를 도시한 도면(A), 관통부를 가진 스크루 볼트 형태의 접속 수단을 도시한 도면(B) 및 블레이드 플랜지 베어링 및/또는 블레이드 플랜지에 대해 밀봉되는 나사산 로드의 나사산을 도시한 도면(C)이다.
도 4는 도 3의 실시예에 대한 변형예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3 또는 도 4의 실시예들에 대한 다른 변형예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 3 내지 도 5의 실시예들에 대한 다른 변형예를 도시한 도면이다.
도 7(I)은 부품 접속부를 모니터링하기 위한 테스트- 및 모니터링 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7(II)는 도 2 내지 도 6의 모니터링되는 부품 접속부에 연결될 수 있는 테스트- 및 모니터링 시스템의 특수한 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 접속 약화에 대해서 부품 접속부를 모니터링하기 위한, 특히 부품 접속부의 지지를 직접적으로 위험하게 하는 부품 접속부의 갈라지는 균열 또는 그와 같은 심각한 구조 약화를 검출하기 위한 방법을 흐름도로서 도시한 제 1 순서도(A) 및 제 2 순서도(B)이다.
도 9 내지 도 12는 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 접속 약화에 대해서 부품 접속부의 모니터링의 다른 가능성을 설명하기 위한 - 예를 들어 풍력 발전 시스템에서 - 모니터링되는 부품 접속부들의 다른 변형예를 도시한 도면이다.
도 1은 타워(1), 나셀(2) 및 로터(3)를 포함하는 풍력 발전 시스템(1000)을 도시하고, 상기 로터는 이 경우 3개의 로터 블레이드(3.1, 3.2, 3.3)를 포함한다. 로터 블레이드는 스피너(4)에 의해 도 1에 상세히 도시된 허브(5)에 연결되고, 상기 허브는 전류 생성을 위한 제너레이터(7)를 구동한다. 예시적으로 도 1의 상세부(A)에 허브(5)에 로터 블레이드(3.1)의 설치가 도시된다. 로터 블레이드(3.1)는 블레이드 베어링(8)을 통해 허브 어댑터(9)에 접속된다. 이러한 접속의 구현은 하기의 도 2 내지 도 12에서 설명된다.
또한 도 2는 제 1 블레이드(3.1)의 예로서 도면(B)에 블레이드 플랜지(30)를 도시하고, 상기 플랜지는 컨셉에 따른 제 1 부품으로서 지지 부재를 형성한다. 또한 블레이드 플랜지 상의 복수의 스크루 형태의 접속 부재들의 열이 도시된다. 접속 부 부재들(20)은 블레이드 플랜지(30)를 따라 동심 원주 열에 배치된다. 도 2A의 상세부(X)는 도 3A에 확대 도시되고, 상세히는 지지 부재를 형성하는 제 1 부품의 형상으로서 블레이드 플랜지(30)의 하단부 및 수용 부재를 형성하는 제 2 부품의 형상으로서 블레이드 플랜지 베어링(10)에 블레이드 플랜지를 지지하는 스크루 볼트 형태의 접속 부재(20)를 도시한다. 모니터링되는 부품 접속부(100)는 이 경우 블레이드 플랜지 베어링(10), 스크루 볼트(20) 및 블레이드 플랜지(30)로 형성된다. 도 3A를 참고로, 특히 하부 영역에서 접속 리세스(40)에 - 이 경우 블라인드 홀 - 균열(50)이 형성될 수 있는 것을 불 수 있고, 상기 균열은 또한 하기에서 부품 접속부(100, 101-108)의 예로서만 도시된 블레이드 플랜지 베어링의 민감한 위치 위치에 형성될 수 있다. 하기에 설명된 조치들은 따라서 상세히 도시되지 않은 다른 부품 접속부들에 대해 동일하게 적용될 수 있다. 이 경우 전체적으로 동일하거나 유사한 부재들 또는 동일하거나 유사한 기능의 부재들에 대해 동일한 도면부호가 사용된다.
제 1 변형예의 컨셉을 따라 도 3A의 상세부(Y)에 대해 도 3B 및 도 3C에 상세히 도시된, 스크루 볼트 형태의 접속 부재 내에 관통부(60)가 제공되고, 상기 관통부는 접속 부재(20)의 중앙축(61)을 따라서 상기 중앙축의 전체 길이에 걸쳐 연장된다. 이로써 관통부(60)는 블라인드 홀의 개방 영역을 접속 부재(20)의 개방 단부에 연결한다. 접속 리세스(70)의 - 이 경우 블라인드 홀 형태의 - 경계 영역(70')에서 접속 부재(20)는 도 3C에 도시된 바와 같이 실(seal) - 이 경우 테플론 테이프 - 에 의해 밀봉된다. 이 경우 테플론 테이프는 나사산 볼트의 나사산에 걸쳐 와인딩되어 밀봉 영역(80) 내에서 접속 리세스(70)를 밀봉한다. 관통부(60)를 통해 제공되는 테스트 압력(p)은 이로써 블라인드 홀 형태의 접속 리세스(70)의 하부 영역에서 유지되고, 블라인드 홀 영역 내에 균열 또는 이와 같은 개구(50)가 형성될 때에만 누출될 수 있다.
블레이드 플랜지 베어링(10)은 이 경우 허브 어댑터(300)에 접속되는 선회 베어링(200)을 지지하는 링이다. 허브 어댑터(300)는 다시 도 1에 개략적으로 도시된 허브(5)에 연결된다.
도 4는 기본적으로 동일하거나 유사한 특징들 및 동일하거나 유사한 기능의 특징들의 동일한 도면부호를 참조로 하는 변형예에서 테스트 압력(p)으로 모니터링될 수 있는 부품 접속부(101)를 도시한다. 이를 위해 테스트 압력(P)은 측면에서 접속 부재(20)와 블레이드 플랜지(30) 사이의 간극에 도입된다. 테스트 압력(p)은 접속 부재(20)와 블레이드 플랜지(30) 사이의 경계 영역(90)에서 접속 리세스(70)에 도달하고, 즉 상기 영역의 하단부에서 블라인드 홀에 도달한다. 또한 오류 편차에 따라 균열 형성(50)이 검출될 수 있다.
도 5는 다른 변형예에, 부품 접속부(102)에서 테스트 압력(p)이 직접 윤활 보어(91)에 제공될 수 있는 것을 도시한다. 하나 이상의 위치에서 하나의 윤활 보어(91) 또는 복수의 윤활 보어들을 통해 베어링 내부 공간은 약간 과압 상태로 설정될 수 있다. 테스트 압력(p)의 테스트 압력 검출에 의해 누설 공기 유동을 위한 조치가 취해질 수 있다. 기본적으로 제공된 베어링 실은 약간의 누설만이 예상될 수 있기 때문에, 바람직한 것으로 볼 수 있다.
도 6은 모니터링되는 부품 접속부(103)의 다른 변형예에서, 테스트 압력(p)을 제공된 압력- 또는 흡입 컵(92)에 의해 부품 접속부의 취약 영역에, 이 경우 블레이드 플랜지 베어링(10)에 제공할 수 있는 것을 도시한다. 균열(50)이 나타날 수 있는, 저압이 가해진 흡입 컵 또는 과압이 가해진 흡입 컵(92)은 확실하게 검출될 수 있는 누설을 포함한다. 일렬의 흡입 컵들은 공통의 공급 라인을 통해 연결될 수 있다. 중앙 펌프를 통해 압력 센서에 의해, 흡입 컵들 중 하나의 흡입 컵에 균열이 나타나는지 여부가 확인될 수 있다. 주기적인 모니터링, 예를 들어 일일 모니터링으로 충분할 수 있다. 흡입 컵은, 기본 누설을 작게 유지하기 위해 밀봉 에지에 접착될 수 있다.
도 7은 모니터링되는 부품 접속부의 기본적인 구성을 도(I)에 도시하고, 이 경우 동일하거나 유사한 부재들 또는 동일하거나 유사한 기능의 부재들에 대해 동일한 도면부호가 사용되므로, 본 설명이 참조된다. 또한 관통부(60)를 향한 압력 라인(410)을 가진 테스트 시스템(400)이 도시된다. 다른 측면에서 압력 라인(410)은 압축기 또는 그와 같은 압력원(420)에 연결되고, 상기 압력원은 스위칭 밸브(430)의 위치에 따라 압력 라인(410)을 통해 관통부(60)에 테스트 압력을 가할 수 있다. 테스트 압력(p)은 압력 측정 장치(440)에 의해 탭(tap)될 수 있다. 복수의 다른 압력 라인에 의한 가압은 - 압력 라인(410)과 유사하게 - 분배기 스위치 또는 예를 들어 분배기 스위치 또는 그와 같은 압력 스위치 소자에 의해, 예를 들어 밸브 분배기 또는 그와 같은 것을 통해 - 여기에서 분배기(450)라고도 함 - 실행될 수 있다. 이로써 관통부(60)에 추가해서 복수의 다른 관통부들에도 압축 공기가 공급될 수 있다. 이것은 접속 리세스(71, 72 내지 79)이거나 여기에 도시되지 않은 복수의 접속 리세스일 수 있고(예를 들어 12개의 접속 리세스), 상기 리세스들은 각도 분포에 따라 - 예를 들어 30°마다 하나의 접속 리세스 - 선택된다.
도 7은 도 7(I)의 구성 요소들의 실시예를 세부적으로 도 II(A) 내지 II(C)에 도시한다. 도 7 II(A)는 압력원을 형성하기 위한 펌프(421) 및 압력 계측기(440)를 형성하기 위한 가압계(441)를 도시한다. 스위칭 밸브(430)를 통해 라인 시스템(411)에 압축 공기가 공급될 수 있다. 라인 시스템(411)은 도 7 II(B)에 상세히 도시되고, 관통부(60) 및 접속 리세스(70)마다 압축 공기를 가하기 위해 스크루 형태의 각 10번째 접속 부재(20)에 연결된다. 접속된 스크루 볼트(21, 22, 23)에 대한 T-부품(60.1) 또는 앤드 피스(60.2) 형태의 접속 위치들은 도 7 II(B) 및 도 7 II(C)에 도시된다.
도 8은 접속된 상태에서 부품 접속부의 의도하지 않은 접속 약화에 대해서 부품 접속부를 모니터링하기 위한 방법의 바람직한 제 1 실시예를 도 A에 도시한다. 이를 위해 제 1 단계(SA1)에서 압력 테스트 시스템(400)은 부품 접속부에 - 예를 들어 전술한 도면의 부품 접속부(100, 101-103)에 - 연결된다. 다음 단계(SA2)에서 시스템은 환기되고, 제 3 단계(SA3)에서 예컨대 펌프(421)와 같은 압력원의 작동에 의해 부품 접속부(100, 101-103)의 접속 리세스(70)에 테스트 압력(p)이 가해진다. 제 4 단계(SA4)에서 카운터, 특히 이 경우 타이머가 시작되고, 제 5 단계(SA5)에서 측정 시간(t)의 경과 후에 압력(P')이 측정된다. 시간(t)의 경과 후에 압력(P')이 테스트 압력(p)과 명확한 오류 편차만큼 차이가 있고, 상기 편차는 접속된 상태에서 부품 접속부의 접속 약화를 나타내기에 충분한 경우에, 접속된 상태에서 부품 접속부는 상당한 결함을 갖고 있으며, 즉 갈라지는 균열을 갖거나 허용되지 않을 정도로 해제되었음이 전제된다. 명확한 오류 편차는 예를 들어, 단계(SA3)의 테스트 압력(p;과압)과 탭된 압력(p')이 단계(SA6)에서 ΔP보다 큰(예를 들어 테스트 압력 하에서 ΔP 이상) 값만큼 차이가 있거나, 탭된 압력(p')이 P0의 임계 압력보다 낮은 경우에 존재한다. 이 경우 제 7 단계(SA7)에서 예를 들어 무선 신호 또는 고정적 데이터 접속을 통해 알람 또는 기타 테스트 신호가 제공될 수 있다. 이러한 경우에 방법은 바람직하게 도 1의 풍력 발전 시스템(1000)에서 구현될 수 있고, 따라서 중앙 스테이션에서 하나의 풍력 발전 시스템 또는 복수의 풍력 발전 시스템(1000)의 오류 모니터링이 이루어질 수 있다. 이를 위해 모니터링되는 복수의 부품 접속부(100, 101, 102, 102), 특히 복수의 풍력 발전 시스템(1000) 및 테스트 신호의 수신을 위해, 특히 모니터링되는 부품 접속부에 관해 도 7의 테스트- 및 모니터링 시스템으로부터 테스트 신호의 무선 수신을 위해 형성된 중앙 테스트 스테이션을 포함하는 테스트 네트워크가 적합하다.
도 8B에 제 1 단계(SB1)에서 테스트 압력 시스템(400)이 도 2 내지 도 7의 부품 접속부(100, 101-103)에 연결되는 모니터링 방법의 변형예가 설명된다. 제 2 단계(SB2)에서 테스트 압력 시스템(400)과 부품 접속부(100, 101-103), 즉 접속 리세스(70) 및 관통부(60)가 환기된다. 제 3 단계(SB3)에서 시스템 및 접속 리세스(70)에 테스트 압력(p)이 가해진다. 단계(SB4)에서 시간(t)의 함수로서 텝된 테스트 압력(p')의 특성곡선이, - 즉 함수 p(t)가 - 기록된다. 물론 변형예에서 테스트 압력(p)도 값(p0)으로 유지된 후에, 압력(p)을 p0로 유지하기 위해 압력원에서 임계 유동(V0) 이상의 현저한 체적 유동(V)이 이용되어야 하는지 여부가 측정될 수 있다. 단계(SB5)에서 예를 들어, 제 1 경우에 압력 강하 GRAD(p)가 허용된 압력 구배 GRAD0 (p) 이상인지 여부가 결정된다. 제 2 경우에, 정해진 압력 진폭(p0)을 유지하기 위해 이용될 체적 유동(V)이 임계 유동(V0)을 초과하는지 여부가 검사될 수 있다. 그러한 경우라면, 제 6 단계(SA6)에서, 접속된 상태에서 부품 접속부의 접속 약화를 나타내기에 충분한 오류 편차가 식별될 수 있다. 이러한 경우에 다시 스테이션 또는 그와 같은 것에 풍력 발전 시스템(1000)의 부품 접속부(100, 101-103)의 오작동 또는 접속 약화 또는 허용되지 않은 손상에 관해 알려질 수 있다.
도 8A 및 도 8B의 두 가지 방법에서, 경로 "네"를 따라 또한 직접적으로 서비스가 공지될 수 있고, 또는 시스템 조건의 더 정확한 외관 검사를 실시하고 경우에 따라서 보수 조치를 도입하기 위해 시스템의 정지가 이루어질 수 있다. 다른 경우에는 경로 "아니오"을 따라 - 즉 오류 편차가 발생하지 않은 경우에 - 단계들(SA2 내지 SA6 또는 SB2 내지 SB5)을 반복하는 주기가 도입될 수 있다.
도 9 내지 도 12는 컨셉의 변형에 따른 다른 실시예를 도시하고, 즉 도 9는 풍력 발전 시스템(1000)의 다른 부품 접속부(104)를 도시하고, 이 경우 동일한 도면부호를 갖는 동일하거나 유사한 부재들을 참조로 하는 2 내지 도 4의 설명이 관련된다. 확장된 모니터링 방법을 위한 도 9, 도 10, 도 11 및 도 12의 여기에 도시된 변형예에서, 제 1 및 제 2 부품(30, 10) 사이의 브리지에 테스트 게이지가 제공된다. 오류 편차에 관한 테스트 게이지의 모니터링이 이루어질 수 있다. 오류 펀차가, 접속된 상태에서 부품 접속부의 접속 약화를 나타내기에 충분히 높은 경우에, 보수를 위해 서비스 조치 또는 풍력 발전 시스템(1000)의 정지가 실행될 수 있다. 도 9 내지 도 12는 이 경우, 실제로 제 1 부품과 제 2 부품 사이의 브리지가 결함을 확인하는데 결정적이고, 따라서 이는 테스트 게이지에 의해 확인될 수 있는 것을 목표로 하는 대안예를 도시한다. 이는 특히 제 1 및 제 2 부품(10, 30) 사이, 예를 들어 블레이드 플랜지와 블레이드 플랜지 베어링 사이의 길이 변동이다. 접속 부재(20) 또는 접속 리세스(70)는 도 9 내지 도 12에 예시적으로 도시된 컨셉에서 부차적인 역할을 한다. 즉 오히려 이 경우 부품들(10, 30) - 여기에서 블레이드 플랜지와 블레이드 플랜지 베어링 - 사이의 간격이 중요해진다.
도 9에 따라 부품 접속부(104)에 초음파 측정 유닛(511)을 구비한 측정 장치(510)가 제공될 수 있다. 기본적으로 블레이드 플랜지와 블레이드 플랜지 베어링(부품들;30, 10) 사이의 간격이 변경되었는지 여부에 대해 음향 방법을 이용한 테스트가 가능할 수 있다. 음향 방법 또는 사운드 테스트와 유사하게, 균열을 가진시스템의 고유 주파수 또는 상기 주파수의 무선 전송의 변동으로 식별될 수 있다. 기본적으로 음향 방법도 광학 방법 또는 레이저 방법 또는 그와 같은 것처럼 제 1 및 제 2 부품(30, 10)인 블레이드 플랜지와 블레이드 플랜지 베어링 사이의 간격을 확인하는데 적합하다. 기본적으로 블레이드 플랜지 베어링의 플랜지 면과 로터 블레이드의 플랜지 면 사이의 간격이 모니터링될 수 있다. 기준으로서 허브 어댑터(300)의 면이 이용될 수도 있다. 유사하게, 도 9에 도시된 초음파 방법은 예를 들어 아래에서부터 블레이드 플랜지 베어링(10)의 방사선 조사를 실시할 수 있다. 이로써 블레이드 플랜지(30) 또는 상기 블레이드 플랜지의 경계로부터 블레이드 플랜지 베어링에 대한 저면 에코(back wall echo)가 식별될 수 있다. 경우에 따라서 평가 장치에서 복수의 발진기(511)가 동시에 작동될 수 있다. 대안으로서 와인딩 헤드에 의한 검출이 고려될 수도 있다.
도 10A 및 도 10B에 펄서(521, 522;pulsor)에 의한 블레이드 플랜지(30)와 블레이드 플랜지 베어링(10) 사이의 간격을 확인하는 2개의 다른 가능성들이 도시된다. 이를 위해 측정 장치(520)는 제 1 펄서(521 또는 522) 및 측정점을 갖고, 상기 측정점은 송신기-수신기로서 작동한다. 원주에 있는 복수의 펄서에 의해 어댑터에서 블레이드 플랜지의 에지에 대해 측정될 수 있다. 펄서(521, 522)에 의해 나사 결합부, 즉 블레이드 플랜지 베어링(10)의 부품 접속부(105, 106)의 파손도 자동으로 확인될 수 있다. 측정 체인은 도 10B에 도시된 바와 같이 블레이드 플랜지(30)의 상부 에지에 이르기까지 확장될 수도 있다. 이로써 블레이드 플랜지 나사 결합부 내의 나사 결합부 손상도 모니터링될 수 있다.
도 11은 폐쇄 회로 루프, 예를 들어 스트레인 게이지(531)를 포함하는 측정 장치(530)를 구비한 다른 모니터링되는 부품 접속부(107)를 도시한다. 관찰할 손상 영역 주변의 곡류 형태의 폐쇄 회로 루프가 설치됨으로써 모니터링이 이루어질 수 있다. 특히 폐쇄 회로 루프는 스트레인 게이지로서 접착될 수 있다. 스트레인 게이지(531) 대신 예를 들어 증착된 도체 제품 또는 그와 같은 것을 포함하는 간단한 박막 캐리어가 사용될 수도 있다.
도 12는 전기 및/또는 자기 저항 측정 유닛을 포함하는 측정 장치(540)를 구비한 다른 모니터링되는 부품 접속부(108)를 도시한다. 특히 이 경우 비교적 간단한 구현으로서 마이크로 스위치(541)가 구현된다. 폐쇄 회로 루프 내의 마이크로 스위치에 의해 예를 들어 균열과 관련된, 1 내지 2 mm 범위의 거리 변동이 검출될 수 있다. 내경 및 외경에서 복수의 마이크로 스위치들이 바람직할 수 있다. 비교적 넓은 범위를 모니터링할 수 있기 위해, 바람직하게 태핏(542)이 제공될 수 있다. 전술한 종류의 균열(50)이 블레이드 플랜지 베어링(10) 내에 형성되면, 마이크로 스위치(541)는 태핏(542)과 - 이 경우 특히 선회 베어링(200)의 위험 영역에서 - 접촉을 중단하여 결함을 나타낼 수 있다.
0 임계 유동
1 타워
2 나셀
3 로터
3.1, 3.2, 3.3 3개의 로터 블레이드
4 스피너
5 허브
7 제너레이터
8 블레이드 베어링
9 허브 어댑터
10 제 1 부품, 특히 블레이드 플랜지 베어링
20 접속 부재, 특히 스크루 볼트
21, 22, 23 스크루 볼트
30 제 2 부품, 특히 블레이드 플랜지
40 접속 리세스
50 균열, 특히 균열 형성, 개구 또는 그와 같은 것
60 관통부
60.1 T-부품
60.2 앤드 피스
61 중앙축
70 접속 리세스, 특히 블라인드 홀
70' 접속 리세스
71-79 접속 리세스
80 밀봉 영역
90 경계 영역
91 윤활 보어
92 압력- 또는 흡입 컵
100, 101, 102, 103 부품 접속부
104, 105, 106, 107, 108 부품 접속부
200 선회 베어링
300 허브 어댑터
400 테스트 시스템, 특히 압력 테스트 시스템
410 압력 라인
411 라인 시스템
420 압력원
421 펌프
430 스위칭 밸브
440 압력 측정 장치, 특히 압력 계측기
441 가압계
450 분배기
510 제 1 측정 장치
520 제 2 측정 장치
521 제 1 펄서
522 제 2 펄서
523, 524 측정점
530 제 3 측정 장치
531 스트레인 게이지
540 제 4 측정 장치
541 마이크로 스위치
542 태핏
1000 풍력 발전 시스템
p 테스트 압력
p' 탭된 테스트 압력
P0 임계 압력
ΔP 압력차
p0 압력 진폭
SA1 - SA7 제 1 변형예의 제 1 내지 제 7 단계
SB1 - SB7 제 2 변형예의 제 1 내지 제 7단계
t 측정 시간
V 체적 유동
V0 임계 유동

Claims (29)

  1. 모니터링되는 부품 접속부로서,
    - 지지 부재를 형성하는 제 1 부품,
    - 수용 부재를 형성하는 제 2 부품,
    - 접속된 상태에서 제 1 부품에 제 2 부품을 지지하고, 수용 부재의 접속 리세스에 결합하는 접속 부재를 포함하는 부품 접속부에 있어서,
    접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 접속 약화를 모니터링하기 위해,
    - 접속 리세스에 테스트 압력이 가해질 수 있고,
    - 접속된 상태에서 부품 접속부의 접속 약화를 나타내기에 충분한 오류 편차에 대해 테스트 압력이 모니터링될 수 있으며,
    접속 부재는 관통부를 포함하고, 상기 관통부는 테스트 압력을 가하기 위한 압력원에 연결될 수 있고, 접속 리세스에 이어지는 것을 특징으로 하는 모니터링되는 부품 접속부.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 관통부는 접속 부재 내에서 전체 길이를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 모니터링되는 부품 접속부.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 관통부는, 접속 부재의 부분 길이를 따라 연장되는 것, 또는 접속 부재의 외부면에서 연장되는 것, 또는 접속 부재의 외부면에서 접속 부재의 부분 길이를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 모니터링되는 부품 접속부.
  5. 모니터링되는 부품 접속부로서,
    - 지지 부재를 형성하는 제 1 부품,
    - 수용 부재를 형성하는 제 2 부품,
    - 접속된 상태에서 제 1 부품에 제 2 부품을 지지하고, 수용 부재의 접속 리세스에 결합하는 접속 부재를 포함하는 부품 접속부에 있어서,
    접속된 상태에서 부품 접속부의 의도치 않은 접속 약화를 모니터링하기 위해,
    - 접속 리세스에 테스트 압력이 가해질 수 있고,
    - 접속된 상태에서 부품 접속부의 접속 약화를 나타내기에 충분한 오류 편차에 대해 테스트 압력이 모니터링될 수 있으며,
    접속 부재와 제 1 또는 제 2 부품 중 어느 하나 사이의 간극, 또는 접속 부재와 제 1 및 제 2 부품 사이의 간극은 관통부를 형성하고, 상기 관통부는 테스트 압력을 가하기 위한 압력원에 연결될 수 있고, 상기 압력원은 접속 리세스에 이어지는 것을 특징으로 하는 모니터링되는 부품 접속부.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 접속 부재는 스크루 또는 스크루 로드인 것을 특징으로 하는 모니터링되는 부품 접속부.
  7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 부품 접속부는 플랜지와 플랜지 베어링 사이의 스크루 접속부 형태 또는 링 형태의 베어링 접속부인 것을 특징으로 하는 모니터링되는 부품 접속부.
  8. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 수용 부재는 선회 베어링을 수용하기 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 모니터링되는 부품 접속부.
  9. 제 1 항 또는 제 5 항에 따른 모니터링되는 부품 접속부를 구비하고, 타워, 나셀, 및 제너레이터에 접속된 나셀 내의 샤프트를 포함하고, 샤프트는 허브를 통해 상기 샤프트에 접속되는 로터의 복수의 로터 블레이드에 의해 구동될 수 있고, 로터 블레이드는 블레이드 베어링을 통해 허브 어댑터에 접속되는 풍력 발전 시스템에 있어서,
    모니터링되는 부품 접속부가 로터 또는 허브, 또는 로터 및 허브 사이의 접속 영역에서 로터 및 허브에 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 지지 부재는 블레이드 플랜지의 형태로 형성되고, 수용 부재는 블레이드 플랜지 베어링의 형태로 형성되고, 접속 부재는 블레이드 플랜지와 블레이드 플랜지 베어링 사이의 스크루 접속부의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  11. - 지지 부재를 형성하는 적어도 하나의 제 1 부품,
    - 수용 부재를 형성하는 적어도 하나의 제 2 부품,
    - 접속된 상태에서 제 1 부품에 제 2 부품을 지지하고 수용 부재의 접속 리세스에 결합하는 적어도 하나의 접속 부재로서, 관통부를 포함하고, 상기 관통부는 테스트 압력을 가하기 위한 압력원에 연결될 수 있고, 접속 리세스에 이어지는 적어도 하나의 접속 부재를 포함하는 부품 접속부를 접속된 상태에서 의도치 않은 접속 약화에 대해서 모니터링하기 위한 방법으로서,
    - 접속 리세스에 테스트 압력을 가하는 단계, 및
    - 접속된 상태에서 부품 접속부의 접속 약화를 나타내기에 충분한 오류 편차에 대해서 테스트 압력을 모니터링하는 단계를 포함하고,
    접속 리세스에 클록 방식으로 테스트 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 테스트 압력은 과압인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 테스트 압력은 저압인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 테스트 압력은 공기압인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 테스트 압력은 유압인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 삭제
  17. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 테스트 압력은 소정의 진폭으로 지속적으로 제공되고,
    - 체적 유동이 진폭을 유지하기 위해 임계 체적보다 크면, 오류 편차로 식별되거나,
    - 오류 임계값에 도달하였는지 또는 그렇지 않은 경우 처음에 제공된 테스트 압력이 유지되는지 여부가 검사되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 테스트 압력은 소정의 진폭으로 한 번 제공되고, 테스트 압력의 강하 거동은 진폭에 의해 모니터링되고, 강하 거동이 시간적으로 또는 값과 관련해서 램프 임계(ramp threshold)를 벗어나면, 오류 편차로 식별되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 편차 오류시 중앙 테스트 스테이션에 테스트 신호를 송출하거나 편차 오류시 풍력 발전 시스템을 자동으로 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
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