KR20100139129A - 복수개의 구조부를 갖는 풍력 터빈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 각각이 적어도 2개의 구조부를 서로 연결하기 위한 적어도 하나의 연결 영역을 갖는 복수개의 구조부, 두개이 구조부의 적어도 2개의 연결 영역을 서로 체결하기 위한 복수개의 체결 수단, 및 각각의 체결 수단을 다른 체결 수단으로부터 구별하기 위한 식별자를 포함하는 풍력 터빈이 제안된다. 본 발명은 또한 상기 풍력 터빈의 구조부의 체결 수단을 시험하기 위한 시험 장치를 더 포함하되, 상기 시험 장치는 소망된 조임 정도를 얻고 그 조임 정도에 대하여 체결 수단을 시험하기 위하여 상기 체결 수단을 조이거나 및/또는 재조이기 위한 기구부 및 각각의 체결 수단의 식별자를 검출하기 위한 검출 수단을 더 포함한다.

Description

복수개의 구조부를 갖는 풍력 터빈{WIND POWER PLANT HAVING MULTIPLE CONSTRUCTION SECTIONS}
본 발명은 각각이 적어도 두개의 구조부를 서로 연결하기 위한 적어도 하나의 연결 영역을 갖는 복수개의 구조부와 적어도 2개의 연결 영역을 서로 체결하기 위한 복수개의 체결 수단을 포함하는 풍력 터빈에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 풍력 터빈에 대한 구조부 및 그러한 풍력 터빈의 체결 수단을 시험하기 위한 시험 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법 및 그러한 풍력 터빈의 두개의 구조부의 연결 영역의 체결 수단을 시험하기 위한 방법에 관한 것이다.
현재의 대형 풍력 터빈은 일반적으로 다수개의 개별 구성 요소로부터 조립된다. 많은 경우에서 철강 타워 세그먼트, 회전자 블레이드 및 회전자 허브와 같은 대형 구조부가 해제 가능한 체결을 이용하여 특히, 서로를 볼트로 조임에 의해 체결된다. 예를 들면, 대형 풍력 터빈의 철강 타워는 복수개의 철강 타워 세그먼트로 조립된다. 2개의 철강 타워 세그먼트를 연결하기 위하여, 이들은 그들의 연결 영역에 2개의 원주의 플랜지를 가지며, 상기 플랜지는 볼트 및 너트를 이용한 연결을 위한 복수개의 구멍을 갖는다. 그러한 플랜지는 100개 이상의 구멍을 가질 수 있어서, 이에 따라 100개 이상의 볼트 및 관련 너트가 2개의 철강 타워 세그먼트를 연결하는데 이용된다.
연결을 구현하기 위하여, 2개의 철강 타워 세그먼트는 상하로 정렬되며, 볼트와 너트가 배치되고, 이들은 통상 즉시 완전하게 체결되지 않는다. 제2 또는 최후 단계까지는 볼트와 너트는 소망된 최종 강도로 조여지지 않는다. 이는 각 플랜지의 모든 볼트가 조여질 때까지 볼트 하나 하나씩 수행된다. 전체 볼트가 실제로 조여질지 여부는 현재는 현장의 설비기술자(fitter)의 민첩성에 의존한다. 구멍 및 이에 따른 볼트가 위치 및 크기 모두에 관해 플랜지내에서 불균일하게 정렬되므로, 볼트가 건너뛰거나 이중으로 조여지는 경우가 쉽게 발생한다. 이러한 에러 발생을 방지하기 위하여, 이미 조여진 볼트의 수가 카운트될 수 있다. 그러나, 이중으로 조여진 볼트가 2개의 볼트로 카운트될 수 있고, 반대로 일부 볼트가 건너뛰게 되는 경우, 건너뛴 볼트는 못보고 넘어가고 다른 볼트가 조임 공정의 종료시에 이중으로 조여지므로, 이로서는 문제를 신뢰성 있게 해결할 수 없다.
그러나, 풍력 터빈의 안정성은 제공된 전체 볼트가 조여지는 것을 요구하고, 일부 볼트가 조여지지 않거나 바르지 않게 조여지는 위험성은 풍력 터빈의 설치를 불안정하게 하는 위험성을 잠재하는 것이다. 풍력 터빈의 두개의 구조부 사이의 연결이 후일 다시 조여지거나 검사될 필요가 있는 경우, 유사한 문제가 발생한다. 그러한 검사 또는 재조임은 예를 들면 서비스 기간이 만료되거나 또는 구성 요소가 교체되는 경우 발생할 수 있다.
이러한 점에서, 아래의 선행 기술 문헌이 참조되었다
DE 101 44 167 C1 DE 33 27 964 A1 WO 00/63565 A1
본 발명의 목적은 가능한 상술한 문제점을 제거하고 특히 풍력 터빈의 구조부를 서로 연결 및 체결하는데 있어서의 에러가 방지되거나 또는 적어도 감소되도록 하는 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 청구항 1의 전제부에 따른 풍력 터빈은 각각의 체결 수단에 대한 식별자가 다른 체결 수단으로부터 구별하기 위하여 제공되는 것이 제안된다.
본 발명에 따른 풍력 터빈은 그러므로 타워 토대, 타워 세그먼트, 머신 하우스, 회전자 허브 및 회전자 블래이드와 같은 복수개의 구조부를 갖는다. 이들 구조부는 적어도 두개의 구조부를 서로 연결하기 위한 적어도 하나의 연결 영역을 가진다. 그러한 연결 영역은 예를 들면 구멍을 구비한 플랜지일 수 있다. 다른 예에서, 나사산이 형성된 로드(threaded rod)가 제공될 수 있다. 이들의 결합은 유추 가능한 것으로, 예를 들면 타워 토대는 나사산이 형성된 로드를 구비한 영역을 가지고, 그 위에 연결 영역으로서 원주 플랜지를 갖는 구조부로서의 제1 타워 세그먼트가 맞춰진다.
부들을 연결하고 특히 체결하기 위하여, 복수개, 일부 경우에는 100개 이상의 체결 수단이 이용된다. 이들 각각은 볼트와 너트일 수 있다. 그러한 볼트는 공통 구멍을 통과하여 2개의 인접 플랜지를 통해 가이드되고 너트의 도움으로 체결된다. 너트에 보조하거나 또는 대체하기 위하여 스크류 나사가 제공될 수도 있다.
마지막으로, 각각의 체결 수단 예를 들면 상술한 예에서는 볼트와 너트 쌍에 대하여 식별자가 제공된다. 이러한 식별자의 도움으로, 그렇지 않았다면 실질적으로 동일하거나 또는 적어도 매우 유사한 연결 영역의 체결 수단들을 구별할 수 있다. 적어도 하나의 연결 영역의 전체 부착 장치를 개별화함에 의해 식별자를 제공하는 것은 유리하다. 연결 영역이 예를 들면 50개의 체결 수단을 가지는 경우, 이들은 1 내지 50개가 될 수 있다. 그러나, 일부 경우에는 일부 볼트 예를 들면 이들을 구별하기 위하여 바로 인접한 볼트에만 식별자를 부여하는 것으로 충분하다. 언급된 예에서, 0 내지 9의 수가 예를 들면 5회 할당될 수 있다.
그러한 식별을 이용하여, 특히 체결 수단의 개별화로, 체결 수단이 이미 조여진 것과 아직 조여 지지 않은 것을 간단한 방식으로 수립하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 인간의 실수 특히 조임 또는 검사 시 체결 수단을 건너뛰는 가능성이 대체로 방지될 수 있다. 개별화에 의해, 간단한 방식으로 체결 수단의 일부를 조이거나 검사하는 것이 가능하며, 일정 시간 후에 예를 들면 휴식 후 또는 다음날에 다른 체결 수단을 조이거나 검사하는 것을 계속할 수 있다. 신규 설비기술자가 어디서 그의 공동 작업자가 중단한지에 대해 의심하게 되는 위험없이 설비기술자가 이 작업에 대해 교대로 근무할 수 있게 된다.
또한, 특정 체결 수단에서 발생하는 문제는 명백히 그 체결 수단에만 관련될 수 있다. 볼트 연결의 경우에 체결 수단을 볼트 작업하기 힘든 경우, 이는 그 볼트에 대한 것으로 주목되고, 시간이 허용할 때 검사될 수 있다.
단순 연속 번호 또는 문자의 할당과 같은 상상할 수 있는 다양한 유형의 식별자가 있다. 코드화된 식별자가 할당될 수 있다. 식별자는 풍력 터빈의 전체 체결 수단이 개별화되는 다른 기본적 옵션이 있다. 식별자는 연속수와 체결 수단이 할당되는 연결 영역 또는 구조부에 대한 정보의 항목으로 구성될 수 있다[예를 들면, 8번째 타워 플랜지의 볼트 번호 47]. 식별자는 또한 예를 들어 볼트 연결의 경우에는 의도된 조임 토크와 같이 체결 수단의 특징으로 보충될 수 있다.
식별자는 연결 영역에 부착되는 것이 바람직하다. 그러므로, 식별자는 각 체결 수단 자체에 독점적으로 배치되지 않고, 체결 수단을 위한 각 위치에 배치된다. 각 체결 수단이 배치되기 전에 식별자가 부착될 수 있어서 유리하다. 복수개의 체결 수단에 대한 식별자는 풍력 터빈이 현장에 조립되기 전에, 각 구조부의 제조 동안 공장 작업장에서 부착될 수도 있다.
체결 수단이 교체되는 경우, 식별자는 그 위치에 남아 있어서, 새로 삽입되는 체결 수단에 할당된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각각이 널리 퍼져있는 것처럼 적어도 하나의 볼트와 이와 관련된 적어도 하나의 너트를 포함하는 체결 수단이 이용되는 경우, 식별자는 추가적으로 또는 볼트를 대신해서 각각의 너트에 부착될 수 있다. 볼트에 대해서는, 식별자는 볼트 헤드에 배치될 수 있으며, 또는 볼트 끝 부분 즉, 볼트 헤드로부터 대향된 볼트의 부분에 배치될 수 있다. 너트 상이 상상 가능한 위치로는 특히 식별자가 그러한 기계적 스트레스를 지탱할 수 있다는 전제하에 렌치를 사용하기 위한 접촉 표면을 포함한다.
식별자가 체결 수단에 직접 예를 들면 볼트 또는 너트에 부착하는 경우, 각 연결 영역내에 체결 수단을 배치한 이후에 수행될 수 있다. 이러한 방식에서, 일련의 체결 수단 각각은 체결 수단의 위치를 반영하는 식별자가 제공된다. 그러나, 식별자는 조립 이전에 체결 수단에 부착될 수 있다.
경우에 따라서 식별자는 기계가 판독 가능한 경우라면 충분하다. 특히 이 경우 연속 형태를 반영하는 할당이 추후 예를 들면 데이터 처리 시스템에서 수행될 수 있으므로, 식별자를 특정 순서로 배치하는 것은 중요하지 않다. 따라서, 체결 수단 및 그들의 위치는 그 코드가 다른 체결 수단에 제공된 각각의 다른 코드와 상이하기만 하면, 임의의 코드가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다른 다양한 식별자가 제공된다. 많은 경우, 식별자는 전술한 것처럼 코드화될 수 있다. 일 예로서, 식별자는 자성으로서, 예를 들면, 자기 스트립을 갖는 체크 카드 및 신용 카드로부터 적절한 리더기를 이용하여 판독될 수 있다. 다른 변형예로는 기계적 형상 또는 표면 디자인으로 구현된다. 올려진 영역이 제공될 수 있고, 또는 양각 및 음각과 같은 형상일 수 있다. 한 특별히 단순한 옵션으로는 엠보싱 처리를 하는 것이다. 그러한 식별자는 특별히 튼튼하다. 표면 에칭에 의한 식별자의 부착이 또한 가능하다.
다른 제안된 변형예로는 전자 칩의 이용을 들 수 있다. 소망된 식별자는 거기에 저장되고 필요시 판독될 수 있다. 칩 또는 거기에 기록할 적절한 다른 방법을 이용하는 경우, 시험 결과 또는 시험 시간 및 날짜와 같은 일부 다른 정보가 식별자에 추가될 수 있다. 특히, 그러한 정보는 식별자를 수용하는 매체 상에 기록될 수 있다.
다른 실시예는 식별자가 상이한 공진 주파수의 형태로 코딩될 수 있는 전자 공진체이다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광학 검출에 적합한 식별자의 이용이 제안된다. 이는 글자 및/또는 숫자 또는 다른 사인을 갖는 모든 형태의 마킹을 포함한다. 특히, 간략하고 증명된 방식인 바코드가 제공되고 판독될 수 있다. 바코드는 또한 에칭에 의해서 적용될 수 있다.
식별자는 스티커를 이용하여 적용되는 것이 바람직하다. 특히 바코드가 이용되는 경우, 접착성 재료 상에 인쇄될 수 있으며, 그 접착성 재료는 소망된 위치에 부착될 수 있다. 예를 들면, 복수개의 바코드를 갖는 접착 스트립이 타워 세그먼트의 주변 환형 플랜지 내측면 상에 배치될 수 있다. 다음으로 바코드는 플랜지내의 각각의 구멍에 대한 또한 이에 따라 각 체결 수단에 대한 주변 스트립 상에 제공된다. 그러한 접착성 스트립은 간단한 방식으로 부착될 수 있는데, 예를 들면 예로서 전술한 타워 세그먼트의 제조의 마지막 단계에서 환형 플랜지에 부착될 수 있다.
적어도 하나의 구조부가 바람직하게는 타워 세그먼트로서 구성되고/되거나 연결 영역이 플랜지 연결 또는 환형 플랜지로서 구성된다. 그러한 타워 세그먼트 및 플랜지 연결이 철강 타워가 이용되는 경우 풍력 터빈으로서 일반적으로 알려지고, 통상 복수개의 구멍을 갖는다. 그 원형 구조로 인하여, 그러한 플랜지 연결의 시작 또는 끝이 어디인지를 결정하는 것이 어렵거나 또는 실제로 불가능하다. 그러므로 볼트와 너트 쌍과 같은 체결 수단을 이중으로 조이거나 또는 건너뛸 위험이 특히 크다. 식별은 식별자를 이용하는 간단한 방식으로 성취될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 풍력 터빈을 위한 구조부는 각각의 체결 수단에 대해 식별자를 갖는 것으로 제공된다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 풍력 터빈의 구조부의 체결 수단을 시험하기 위한 시험 장치가 제안되며, 상기 시험 장치는 소망된 조임 정도를 제공하기 위하여 체결 수단을 조이고/조이거나 다시 조이기 위해 마련되고/되거나 그 조임 정도에 대한 체결 수단을 시험하기 위하여 마련되며, 이는 각 체결 수단의 식별자를 검출하기 위해 마련된다.
그러한 시험 장치는 따라서 토크 렌치와 같은 도구로서, 체결 수단을 조이기 위해서 제공된다. 그러므로 조립 동안 조임을 위해 이용되고 또한 추후의 검사 또는 유지관리 작업 동안의 재조임을 위해 이용된다. 일반적으로, 체결 수단이 재조임되는 동안, 체결 수단의 소망된 조임 정도가 또한 검사된다.
또한, 시험 장치는 조임 동안 또는 조임 직전 또는 직후에 각각의 식별자를 검출한다. 그러므로, 시험 장치는 조임 수단에 대해 기계적으로 동작하는 것이 가능한 기구부를 갖는다. 또한, 시험 장치는 식별자를 검출하기 위하여 리더기 등을 갖는다.
식별자를 검출하기 위하여, 검출 유닛은 바람직하게는 시험 장치 상에 탑재되어, 체결 수단 각각에 대한 시험 및/또는 조임 동안 그 관련 식별자가 판독될 수 있다. 그러므로, 시험 장치는 각각의 설비기술자가 장치 조작시 체결 수단의 검사 또는 조임에만 집중하면 되도록 구성된다. 처리되는 체결 수단의 식별자는 동시에 자동으로 검출될 수 있고, 장치의 조작자는 예를 들면 스위치를 조작하는 것과 같은 작은 노력으로 식별자의 검출을 트리거할 수 있다. 식별자의 자동 검출의 경우, 시험 장치는 검사 또는 조임 동작을 검출하고 스스로 식별자의 검출을 트리거하도록 마련된다. 이를 목적으로, 기구부에 누름 버튼 스위치 등이 제공될 수 있으며, 상기 스위치 등은 기구부를 체결 수단 상에 위치시킴으로써 동작된다.
시험 장치는 바람직하게는 체결 수단의 데이터를 처리하기 위하여, 특히 상기 데이터를 판독, 저장, 분석, 전송 및/또는 출력하기 위하여 마련되는 데이터 처리 장치를 포함한다. 그러한 데이터 처리 장치는 마이크로컴퓨터, 마이크로컨트롤러 등일 수 있다. 체결 수단의 데이터는 각각의 식별자를 포함할 뿐만 아니라 시험 결과까지도 포함한다. 판독 이후에, 기본적으로 시험 결과는 각 식별자에 할당되어야 하고, 메모리내 또는 적어도 중간 메모리에 저장되어야 한다. 처리될 다른 데이터는 데이터 및 시간 또는 시험 장치의 각 사용자에 대한 데이터, 예를 들면 설비기술자의 이름을 포함할 수 있다. 그러한 체결 수단이 결함이 있는 것으로 발견되어 적어도 부분적으로 교체되는 경우, 일 변형예에서 이러한 사실 또한 데이터 처리 설비에서 검출될 수 있다.
데이터 분석은 조임 또는 재조임을 검사할 때 체결 수단이 빠트려졌는지 여부를 검사하는 단계를 포함한다. 이는 예를 들면 시험일부터 시작해서 아직 검사되거나, 조여지거나 다시 조여지지 않은 전체 체결 수단을 시험 장치가 디스플레이하는 식으로 수행될 수 있다. 다른 예에서, 설비기술자는 그가 연결 영역의 모든 체결 수단을 검사한 것으로 믿는 경우 완료 메시지를 입력하며, 시험 장치는 이것이 전체 체결 수단에 대해 실제로 발생한 것이지 여부를 확인한다.
그러나, 조임 또는 재조임 동안 흡수되는 힘 또는 토크량과 같은 다른 값들까지 분석이 확장될 수 있다. 이러한 힘 또는 토크량은 분석되고, 다음으로 이러한 분석에 따라 저장, 전송 및/또는 출력될 수 있다.
이러한 또는 다른 데이터는 바람직하게는 시험 장치에 대해 외부에 있는 데이터 처리 장치 또는 데이터베이스로 전송된다. 그러한 전송은 온라인 또는 오프 라인으로, 또는 라디오 또는 케이블 연결에 의해, 또는 메모리 칩과 같은 저장 매체를 교체함에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 데이터는 또한 저장 매체에 저장되거나, 그로부터 패치되고 이에 추가될 수 있어서, 그러한 저장 매체는 필요시 시험 장치내에 삽입될 수 있으며, 다르게는 위치의 중심, 예를 들면 풍력 터빈의 내부에 피착될 수 있다. 이를 목적으로, 시험 장치는, 예를 들면 적절한 메모리 카드를 수용하기 위한 적절한 슬롯을 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 풍력 터빈을 실장하기 위한 방법이 제안되는데, 풍력 터빈의 2개의 구조부가 복수개의 체결 수단에 의해 그들의 연결 영역내에 연결되며, 각 식별자는 각각의 체결 수단에 또는 그 위에 배치된다. 이러한 단계들은 상술한 순서 또는 일부 다른 순서로 수행될 수 있다. 다르게 설명하지면, 식별자는 구조부가 연결되기 전 또는 후에 부착될 수 있다. 식별자는 각각의 체결 수단에 직접 부착되거나 또는 구조부들 중 적어도 하나에 인접하여 부착될 수 있다.
방법은 바람직하게는 체결 수단의 조임 및/또는 재조임 단계 및 특히 상기 체결 수단의 식별자에 대한 조임 및/또는 재조임이 완료된지를 검사하는 단계를 포함한다. 그러므로, 구조부가 서로에 대해 연결된 이후에, 제1 단계에서 연결 동안 단지 손으로 초기 조여진 체결 수단은 다시 조여지고/지거나 재조여진다. 모든 체결 수단이 조여진 이후에, 재조임이 수행될 수 있다. 균일 조임을 보장하기 위하여, 전체 체결 수단이 동일한 조임 힘 또는 조임 토크로 가능한 동일 강도로 완전하고 균일하게 조여졌는지를 보장하는 단계들이 취해져야 한다. 각각의 체결 수단의 식별자를 참조로 한 검사는 각각의 개별 체결 수단이 실제로 조임 및/또는 재조임된지 여부를 보장하고, 단순히 전체 수를 검사하는 것에 국한될 필요가 없다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 풍력 터빈의 2개의 구조부의 연결 영역의 체결 수단을 검사하는 방법이 제안되며, 상기 방법은:
- 상기 체결 수단에 대하여 연속적으로 검사하는 단계 및 각 경우에 있어서의 시험 결과를 수립하는 단계;
- 각각의 체결 수단을 식별하기 위하여 각각의 식별자를 판독하는 단계; 및
- 각각의 식별된 체결 수단에 각각의 시험 결과를 할당하는 단계
를 포함한다.
검사를 위한 이러한 방법은 풍력 터빈의 설치 동안만이 아니라 또한 추후의 유지관리 동안에도 적용될 수 있다. 체결 수단은 먼저 연속적으로 검사되고, 각각의 경우에 검사 결과가 수립된다 검사 단계는 바람직하게는 소정 힘 또는 소정 토크로 적어도 체결 수단을 조이는 단계를 포함한다. 이러한 소정 힘 또는 소정 토크에 도달하는 것이 시험 결과가 될 수 있다. 다른 이벤트 또한 유추가능한데, 조일 때의 토크를 기록하는 것 또는 소망된 조임 정도를 수립하는 것 등으로서, 소망된 조임 힘 또는 소망된 조임 토크는 이미 존재한다.
각각의 체결 수단을 식별하기 위하여 각각의 식별자가 동일하게 판독되고, 각각의 시험 결과가 할당된다. 이러한 방식으로, 각각의 체결 수단에 대해 시험 결과가 유효하다. 각각의 체결 수단이 시험에 포함되고, 임의의 비정상이 검출되고 관찰될 수 있음을 보정하는 것이 가능하다. 임의의 체결 수단에 대해 문제가 발생하는 경우, 이 문제는 각각의 체결 수단에 대해 용이하게 할당될 수 있으며, 필요시 후에 교체될 수 있다.
각각의 시험 결과는 양호하게는 검사가 모든 체결 수단에 대해 수행된지 여부에 대한 정보의 한 항목을 적어도 포함한다. 이는 적어도 검사의 완료가 보장될 수 있음을 의미한다. 각각의 체결 수단에 대해 시험 결과를 저장, 출력 및/또는 분석하는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 시험 결과는 각각의 개별 체결 수단에 대해 유효할 수 있고, 사전에 메모리내에 저장된 경우라면 언제든 다시 패치도리 수 있다. 결과는 억세스 가능하도록 하기 위해 출력될 수 있고, 그 결과는 적어도 부분적으로 분석될 수 있다.
체결 수단의 시험이 바르게 수행되지 않았음이 수립되는 경우, 에러 메시지 및/또는 에러 신호가 출력될 수 있다. 시험이 미완성이거나 또는 조임 토크 또는 조임 힘이 너무 낮은 것처럼 에러가 발생할 때 그러한 에러 메시지 또는 에러 신호가 출력될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 시험 방법은 반복되고/되거나 시험 결과는 시험 기록내에 저장된다. 그러한 반복은 예를 들면 소정 유지관리 간격으로 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 개별 체결 수단에 할당될 수 있는 신뢰할 만한 데이터 셋이 생성될 수 있다. 보증에 대한 기초가 수립될 수 있으며, 이는 바람직하다.
본 발명의 주 목적은 신뢰성을 포함하여 조립의 소망되고 선정의 품질을 구현하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위하여는, 서로에 대해 보강하거나 대체할 만한 다양한 특성 및 특징을 고려할 필요가 있다. 이는 체결 수단을 조이는 적용 방법, 볼팅 장치로도 칭할 수 있는 사용된 시험 장치, 로그의 관리, 처리되는 각 체결 수단 특히 그 식별자의 검출 및 마지막으로 사용된 식별자를 포함한다.
상기 방법을 수행하는 경우, 취급 순서가 반드시 정확해야 하고/하거나 수가 정확해야 한다.
볼팅 장치는 리더기, 입력 유닛, 디스플레이 및/또는 고정 장치(lock)를 구비할 수 있다. 리더기는 바코드 및/또는 구조체를 검출할 수 있다. 입력 유닛은 입력 키를 구비할 수 있고, 수동 바코드 리더기를 사용하여 이용된다.
디스플레이는 전체 볼트가 이미 작동하고 있는지 특히 이들이 조여졌는지 여부를 보여줄 수 있고/있거나 볼트가 분실된지 여부를 보여줄 수 있고, 그렇다면 그것을 보여줄 수 있다.
고정을 의도한 경우, 소정 순서가 중단되고, 극소수의 볼트가 처리되고, 하나 이상의 체결 수단, 즉 볼트가 남은 경우, 이는 체결 수단 상의 임의의 연속 작업 특히 추가 체결 수단의 조임을 차단할 수 있다.
검사에서 중요한 점은 로그내에 노트되어야 하거나 또는 볼팅 장치에 의해 또는 시험 장치에 의해 자동으로 등록된다. 그러한 정보는 볼트 식별자, 처리의 날짜 및 시간, 볼팅 장치 또는 시험 장치의 동작자, 측정된 조임력 또는 측정된 조임 토크, 및/또는 로그가 기록된 과제의 유형 즉, 풍력 터빈이 설치되는 것인지 유지 관리되는 것인지 등과 같은 체결 수단에 대한 식별자를 포함한다.
과정 중에서 또는 수동 처리에 의해 및/또는 수동 바코드 리더기에 의해 검출이 영향을 받을 수 있다.
예를 들면 식별자는 바코드 및/또는 구조체로 분할될 수 있다. 바코드 대신에, 전술한 것과 같은 많은 다른 자동 검출 가능 식별자 또는 코딩이 유사하게 예상 가능하다. 바코드를 이용함에 의해, 볼트와 같은 체결 수단이 스스로 개별화될 수 있다. 연결 영역내의 체결 수단 구체적으로는 플랜지내의 볼트가 반드시 개수되어야 한다. 볼트만이 아니라, 타워내의 그 위치도 개별화될 수 있다. 이는 또한 임의의 체결 수단에 적용될 수 있으며, 또한 풍력 터빈내의 다른 위치 예를 들면 회전자 블레이드 설치를 위한 플랜지 상에서 적용될 수 있다. 단순히 구조체가 식별자로서 이용되는 경우, 구조체를 미리 한정할 필요가 없다.
상술한 목적을 얻기 위한 이러한 측면 및 특징은 본 발명과 그에 따른 배경을 설명한다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 실시예에서, 타워 또는 회전자 블레이드 플랜지와 같은 플랜지 연결을 함께 볼팅하는 경우 이용될 수 있는 식별 시스템이 제안되었다. 볼트가 이중으로 조여지거나 또는 전혀 조여지지 않는 것이 없이 모든 볼트 연결이 적절히 수행되는 것을 보장할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에서 타워 플랜지가 이용된다. 타워 플랜지를 볼팅하는 경우, 모든 볼트가 적절히 조여짐을 보장할 필요가 있다. 많은 수의 볼트 연결로 인하여(종종 플랜지 당 100개 이상), 현재까지도 종종 발생할 수 있는 것은 개별 볼트 연결이 조여지지 않거나 이중으로 조여지는 것이다. 이중 조여짐이 문제가 아닐 수 있지만, 설비기술자가 카운트를 잘못하여 모든 연결을 볼트 처리한 것으로 생각하게 할 수 있다.
본 발명은 근본적으로 풍력 터빈 외에 다른 위치 예를 들면 부품내에 다수개의 동일한 볼트 연결이 존재하는 경우에 적용될 수 있음에 주목해야 한다.
일 실시예에 따르면, 간단한 바코드 외에도 볼트 연결 즉 체결 수단의 번호를 포함하는 주변 스티커가 타워 플랜지에 부착될 수있다. 시험 장치의 예로서 회전 또는 당겨(pull)지는 볼팅 장치는 바코드 리더기를 구비하며, 그 구조로 인하여 항상 정확하게 위치된다. 플랜지 연결에 대한 수량, 볼트의 유형, 조임 토크 또는 프리로드 힘으로 프로그램된 볼팅 장치가 알려져 있다. 볼팅 장치는 예를 들면 극소수의 볼트된 연결이 검출된 경우에 에러를 등록하고, 서비스 부서에서 서비스 수명 폴더내에 보관된 로그를 생성한다. 이 로그를 기초로, 유지 관리 작업 동안 상이한 볼팅 장치 또는 물론 동일한 볼팅 장치가 이 연결을 검사할 수 있으며, 프리로드 힘에 대한 각각의 개별 연결을 시험할 수 있고/있거나 샘플링 조사에 의해 시험 동안 유지관리 계획을 구체화하고 문서화할 수 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술과 비교하여 수행되지 않은 볼트 연결의 수를 감소하는 것이다. 다른 이점으로는 개선된 로깅, 볼트 연결의 모니터링 및 풍력 터빔의 동작 동안 볼트 연결의 개선된 조사가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 터빈의 2개의 연결된 타워 세그먼트의 단면의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시험 장치의 아래로부터 본 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 시험 장치의 다른 실시예의 정면 투시도이다.
도 4는 도 3의 시험 장치의 측면 투시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 시험 장치이 다른 실시예의 측면 투시도이다.
도 1은 제1 및 제2 구조부(2, 4)로서 타워의 내부로부터 바라본 제1 및 제2 타워 세그먼트를 도식화를 목적으로 도시한다. 도 1에서의 구성 요소는 상대적 크기로서 실제의 비율은 아니다. 2개의 타워 세그먼트(2, 4) 각각은 연결 영역의 역할을 하는 환형 플랜지(6, 8)를 가진다. 2개의 플랜지(6, 8)는 2개의 타워 세그먼트(2, 4)를 연결하기 위하여 그 중 하나를 다른 것의 상부에 위치시킨다. 복수개의 체결 수단(10)은 체결을 위해 이용된다. 그러한 체결 수단(10)의 수량은 실제 사용되는 것의 수량을 나타내지는 않는다. 체결 수단(10) 각각은 볼트(12) 및 너트(14)로 구성된다.
각각의 체결 수단(10)은 식별자(16)로 마크되어 있다. 간단히 하자면, 전체 식별자(16)는 동일한 기준 신호를 보유한다. 그러나, 도시된 전체 식별자(16)는 실제로는 서로 상이하다. 개략적인 도면이므로, 식별자(16)의 실제 실행은 도 1에서 볼 수 없다. 일 실시예에 따르면, 식별자(16)는 광학 스캐닝을 위한 바코드로서 실행된다. 각각의 바코드는 각각의 체결 수단(10)에 대한 개별 번호를 인코드하여, 각각의 체결 수단(10)은 상기 숫자를 기초로 서로 다른 체결 수단(10)을 구별할 수 있다. 숫자는 또한 설비기술자를 위해 투명 도료로 인쇄된다. 식별자(16)와 그 내용물 외에도, 채결 수단(10)은 기본적으로 동일하고 그들의 위치와 그들의 상태 특히, 각각의 개별 체결 수단(10)이 조여진 정도에 대해서만 주로 상이하다. 다른 차이점은 체결 수단(10)이 예를 들면 명백하지 않은 결함이 있을 경우 발생할 수 있다.
풍력 터빈을 설치하기 위하여, 체결 수단(10)은 차례대로 조여지고, 볼트 너트(14)가 위치되고 볼트(12)에 대해 나사가 죄여지거나, 적어도 손으로 조여진다. 도 1에 도시된 것처럼, 참조 번호 6은 상부 환형 플랜지(6)를 나타내고, 예를 들면 제1 볼트 너트(14) 중 하나로 시작해서 전체 볼트 너트(14)를 한번씩 조여 전체 환형 플랜지(6)로 진행된다. 전체 볼트 너트(14)(우측으로 향함)의 이러한 조임 및 이에 따른 전체 체결 수단(10)은 물론 도 1에는 도시되지 않은 환형 플랜지(6)의 해당 부분을 포함한다. 따라서, 도 1에 도시된 예에서, 38개의 체결 수단(10)이 조여지고, 그 중 19개가 도 1에 도시된다. 본 발명에 따른 풍력 터빈의 철강 타워의 타워 세그먼트는 환형 플랜지 당 실질적 최대수의 체결 수단을 갖는다. 그 수는 높게는 100 또는 그 이상일 수 있다. 일 체결 수단(10)은 다른 하나를 닮고, 체결 수단(10)은 인식을 위한 어떠한 근거도 제공함이 명백하다.
본 발명에 따르면, 적어도 일 실시예에서, 각각의 체결 수단(10)을 조일 때 각각의 식별자(16)가 판독되며, 이러한 방식으로 어떤 체결 수단(10)이 현재 조여지고, 이것 이전에 어떤 것이 조여졌는지 및 특히 어떤 것이 다음으로 조여질지를 수립하는 것이 용이하다.
바코드를 설치기술자가 판독하는 것이 어렵거나 불가능한 경우라도, 그가 바코드 리더기의 도움으로 식별자를 판독하는 것은 용이하다. 일 실시예에서, 그러한 바코드 리더기는 시험 장치 상에 직접 배치되어, 시험자는 설치 동안 또는 유지관리 작업 동안 사용한다.
더욱이, 특히 설치 동안, 일단 환형 플랜지(6)의 모든 체결 수단(10)이 1회 조여진 경우, 상기 동작은 한번 이상 반복될 수 있다. 본 발명은 제1 사이클 또는 순차 사이클에서 체결 수단이 건너뛰지 않도록 하는 것이 가능하다.
식별자(16)의 부착이 관련 설치 작업량을 증가시키지 않기 위해서, 도 1에 도시된 실시예에 따라 상기 식별자는 환형 플랜지(6) 상에 미리 배치된다. 이는 공장 작업 시 미리 간략한 방식으로 수행될 수 있다. 그러므로, 소망된 순서를 유지하기 위하여 공장 작업시 주의를 할 수 있다. 체결 수단(10)을 준비하는 경우, 특히 볼트 너트(14)를 나사 조임할 경우, 특히 상술한 순서로 식별자에 주의를 기울일 필요는 없다. 체결 수단(10) 또는 너트(14)와 같은 그 일부를 대체할 때, 식별자는 어떠한 문제 없이 유지될 수 있다.
도 2에 개략적으로 도시된 시험 장치(30)는 도 1의 체결 수단(10)과 같은 체결 수단을 조이기 위한 기구부(32) 및 각각의 체결 수단의 도 1에서의 식별자(16)와 같은 식별자를 검출하기 위한 검출 유닛을 갖는다. 기구부(32)는 기구 키 부분(38)을 이동시키기 위한 구동 유닛이 실장된 하우징(36)을 포함한다. 기구 키 부분(38)은 종종 대체 가능한 렌치 소켓의 형태로 제공된다.
볼트 너트를 조이기 위한 및 이에 따른 기구 키 부분(38)을 이동시키기 위한 구동에 추가하여, 시험 장치(30)는 또한 인가된 토크를 측정하기 위하여 하우징(36)내에 측정 장치를 갖는다.
검출 유닛(34)은 그립 부재(40) 상에 배치된다. 검출 유닛(34)은 도 1에서이 식별자(16)와 같은 식별자를 광학적으로 검출하기 위한 복수개의 광학 센서(42)를 가진다. 복수개의 광학 센서(42)를 이용함에 의해, 식별자는 상이하지만 유사한 방향으로 샘플링될 수 있다. 도 2에서의 시험 장치(30)는 기구 키 부분(38)을 이용하여 도 1에 도시된 것과 같은 볼트 너트(14) 상에 맞춰지도록 마련된다. 이러한 상황에서, 시험 장치(30)는 도 2에 도시된 방향에 대하여 약 180도 회전될 것이며, 그 결과로서 도 1의 기구 키 부분(38)은 실질적으로 하방으로 향한다. 광학 센서(42) 및 이에 따른 검출 유닛(34)은 전체적으로 대략 하방으로 향하고, 이에 따라 각각의 식별자(16)의 방향으로 향한다. 어떠한 경우에도, 한 쌍의 광학 센서(42)는 식별자(16)를 판독할 수 있다.
초기 처리 및 중간 저장을 위한 적절한 마이크로컴퓨터가 그립 부재(40)내에 제공된다. 상기 마이크로컴퓨터는 또한 기구부(32)의 하우징(36)내의 측정 장치와 협력하고, 따라서 기구부(32)의 활동 특히 검출 유닛(34)에 의해 거의 동시에 검출된 인가되고 측정된 토크를 식별자(16)에 할당할 수 있다.
시험 장치(30)는 또한 그 그립 부재(40) 상에 도선(44)을 가지며, 상기 도선은 단지 잘려진 형태로 도시된다. 상기 도선(44)은 주로 기구부(32)에 전원을 공급하는데 이용된다. 데이터선이 또한 도선(44)에 일체화될 수 있다.
도 3에 도시된 시험 장치(330)는 체결 수단(310)의 볼트 너트(314) 상에 맞춰진다. 체결 수단(310)은 환형 플랜지(360) 상에 배치된다. 볼트 너트(314)에 맞춰진 기구 키 부분(338)은 시험 장치(330)의 하우징(336)을 통해 돌출하고, 따라서 도 3에서 하우징(336)의 상부측에 부분적으로 보인다. 기구 키 부분(338)을 이동시키기 위한 구동 유닛이 실장되는 기구부(332)가 하우징(336) 내에 배치된다. 전원 연결부(344)가 기구 키 부분(338) 상에 힘을 가하기 위해 제공된다. 시험 장치(330)는 또한 추가 탭(350)을 가지나, 이는 본 발명에서 필수 요소는 아니다. 보조로서 및 볼트 너트(314)를 조일 경우의 토크를 기록하기 위하여, 시험 장치(330)는 지지 부재(346)를 더 포함한다. 상기 지지 부재(346)는 다른 볼트 너트(314) 및 이에 따른 다른 체결 수단(310)에 대향하고, 토크가 인가될 경우 이들에 대향하여 스스로 지지한다.
식별자(316)는 타워의 내측과 대면하는 타워 플랜지(306) 상에 배치되고, 도 3에 개략적으로 도시된다. 검출 유닛은 하우징(336) 상의 하방으로 대향하는 측 상에 배치되며, 이런 이유로 도 3에는 보이지 않는다. 이러한 검출 유닛은 하우징의 하부측의 거의 부가 탭(350)과 전원 연결부(344) 사이의 영역에 위치한다. 도 3에서 알 수 있듯이, 검출 유닛은 하방으로 향하고, 어떠한 경우에도 타워 플랜지(연결 영역)(306) 상의 식별자(316) 중 하나의 방향으로 향한다. 그러므로 도 3에서의 검사 장치(330)는 볼트 너트(314)에 맞춰지는 위치에 있는 경우 식별자(306)를 판독할 수 있다.
도 3에서의 시험 장치(330)는 볼트 너트(314) 상에 맞춰지고, 그 결과로 단지 매우 적은 간격만이 볼트 너트(314)와 인접 타워 벽(318) 사이에 남는다는 점을 알 수 있다. 그러므로, 시험 장치(330)는 기구 키 부분(338) 옆에 매우 좁은 폭의 림(348)만을 가진다. 이는 도 2에 매우 개략적으로 도시하는 시험 장치(330)로부터의 키 차이 이다.
도 4에서, 시험 장치(430)는 넓은 플랜지(406) 상의 상이한 볼트 너트(414) 상에 맞춰진다. 도 4에서의 시험 장치(340)는 부가 탭(350)이 존재하지는 않지만, 도 3에서의 시험 장치(330)와 실질적으로 동일하다. 식별자(416)는 플랜지(406)의 상부로 향하는 측 상에 배치되고, 지지 부재(446)의 영역내에 표시된다. 따라서, 상기 식별자(416)는 막 처리된 볼트 너트(414)에 의해 시험 장치(430)의 하우징(436) 아래에 배치되어, 시도시된 상태에 있는 경우, 시험 장치(430)는 각각의 식별자(416)를 검출할 수 있다.
도 5의 시험 장치(530)는 체결 수단(510)의 볼트 너트(514) 중 하나에 그 기구부(532)에 의해 맞춰진다. 지지 부재(546)는 볼트 너트(514) 상에서 자체로 지지하고, 그 하부측 상에 각각의 식별자(516)를 검출하기 위한 검출 유닛을구비한다. 시험 장치(530)는 또한 그립 부재(540)를 가지며, 이로써 시험 장치(530)는 고정될 수 있고, 더이상 상세히 도시되지는 않은 다수개의 동작 구성 요소를 갖는다. 도 5에 도시된 것처럼, 시험 장치(530)는 개략적을 표시된 손에 의해 그립 부재(540)의 영역 내에 보유된다.

Claims (20)

  1. 풍력 터빈으로서,
    적어도 2개의 구조부를 서로 연결하기 위한 적어도 하나의 연결 영역을 각각이 갖는 복수개의 구조부;
    2개의 구조부의 적어도 2개의 연결 영역을 서로 체결하기 위한 복수개의 체결 수단; 및
    다른 체결 수단으로부터 각각의 체결 수단을 구별하기 위한 식별자
    를 포함하는 풍력 터빈.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 식별자는 연결 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 각각의 체결 수단은 적어도 하나의 관련 너트와 적어도 하나의 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 식별자 및/또는 추가 식별자가 상기 너트 및/또는 상기 볼트에 부착되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈.
  5. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식별자는 자성에 의해, 기계적 형상 또는 표면 설계에 의해, 전자칩에 의해, 전자 공진체에 의해 및/또는 광학 검출을 위해, 특히 바코드로 구현되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식별자는 스티커에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈.
  7. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 구조부는 타워 세그먼트로 구현되고 및/또는 연결 영역은 플랜지 연결로 구현되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈.
  8. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 기재된 풍력 터빈의 구조부로서, 각각의 체결 수단을 위한 식별자를 갖는, 구조부.
  9. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 기재된 풍력 터빈의 구조부의 체결 수단을 시험하기 위한 시험 장치로서,
    소망된 조임 정도를 구현하고/하거나 그 조임 정도에 대한 상기 체결 수단을 검사하기 위하여, 상기 체결 수단을 조임 및/또는 재조임하기 위한 기구부; 및
    각각의 체결 수단의 상기 식별자를 검출하기 위한 검출 유닛
    을 포함하는, 시험 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 식별자를 판독하기 위한 상기 검출 유닛은 상기 시험 장치 상에 탑재되어, 각각의 체결 수단의 시험 및/또는 조임 동안 그 관련 식별자가 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는, 시험 장치.
  11. 청구항 9 또는 10에 있어서, 상기 체결 수단의 데이터의 처리, 특히 상기 데이터를 판독, 저장, 분석, 전송 및/또는 출력하기 위하여 마련되는 데이터 처리 장치를 더 포함하는, 시험 장치.
  12. 청구항 9 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시험 장치는 제1 체결 수단의 시험의 부정확한 수행이 검출된 경우 에러 메시지 및/또는 에러 신호를 출력하고/하거나 상기 제1 체결 수단에 대해 정확하게 수행된 시험이 행해진 것으로 결정될 때까지 상기 시험의 지속을 차단하도록 마련되는, 시험 장치.
  13. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 풍력 터빈의 설치 방법으로서,
    연결 영역내에 두개의 구조부를 복수개의 체결 수단을 이용하여 연결하는 단계; 및
    각각의 체결 수단에 또는 위에 각각의 상기 식별자를 배치하는 단계
    를 포함하는, 풍력 터빈 설치 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 체결 수단을 조임 및/또는 재조임하는 단계; 및
    조임 또는 재조임을 특히 완전성에 대해 검사하여, 상기 체결 수단의 상기 식별자와 관련시키는 단계
    를 더 포함하는, 풍력 터빈 설치 방법.
  15. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 풍력 터빈의 2개의 구조부의 연결 영역의 상기 체결 수단을 시험하는 방법으로서,
    상기 체결 수단을 연속 검사하고 각 경우에 있어서의 시험 결과를 설정하는 단계; 이에 따라
    각각의 상기 체결 수단을 식별하기 위하여 각각의 상기 식별자를 판독하는 단계; 및
    각각의 시험 결과를 각각의 식별된 체결 수단에 할당하는 단계
    를 포함하는, 풍력 터빈 설치 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 검사 단계는 소정의 힘 또는 소정의 토크로 상기 체결 수단을 조이는 단계를 적어도 포함하는, 풍력 터빈 설치 방법.
  17. 청구항 15 또는 16에 있어서, 각각의 시험 결과는 검사가 상기 체결 수단에 대해 수행되었는지의 여부에 대한 정보의 적어도 한 항목을 포함하는, 풍력 터빈 설치 방법.
  18. 청구항 15 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 체결 수단에 대한 상기 검사 결과가 저장, 출력 및/또는 분석되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈 설치 방법.
  19. 청구항 15 내지 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시험의 부정확한 수행이 검출되는 경우 에러 메시지 및/또는 에러 신호가 출력되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈 설치 방법.
  20. 청구항 15 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 특히 소정의 유지관리 간격으로 반복되고/되거나 상기 시험 결과는 시험 기록내에 저장되는, 풍력 터빈 설치 방법.
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