KR20110041858A - 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치 - Google Patents

풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치는 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력 발전기의 윤활유의 점도를 일정하게 유지하도록 하는 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치는 윤활유의 온도를 감지하는 다수 개의 온도 센서와; 윤활유의 압력을 감지하는 다수 개의 압력 센서와; 윤활유가 청정하게 유지되도록 윤활유를 걸러주는 윤활유 필터와; 윤활유의 흐름을 조절하는 유압 밸브와; 기어 및 구동부에 윤활유를 공급하는 유압 펌프와; 윤활유의 온도가 높아지도록 가열하는 히터와; 윤활유의 온도가 내려가도록 냉각하는 냉각기와; 상기 히터로 윤활유가 순환되도록 여닫는 히터 밸브와; 상기 냉각기로 윤활유가 순환되도록 여닫는 냉각 밸브와; 윤활유가 일정한 온도 범위를 유지하면서 순화되도록 상기 온도 센서 및 압력 센서로부터 데이터를 입력받아, 상기 유압 펌프와 상기 히터와 상기 냉각기와 상기 유압 밸브를 제어하는 제어모듈을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치 기어 등 구동부의 구동을 원활하게 해주는 윤활유의 온도를 일정 범위 내로 일정하게 유지하여 주므로, 윤활유의 점도를 일정하게 유지할 수 있어, 마모에 의한 장애를 예방하는 효과가 있으며, 마모에 의한 불의의 사고를 미리 방지할 수 있다.
풍력 발전기, 윤활 장치, 풍력 발전기 윤활 장치

Description

풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치{A Forced Circulation Device of lubrication Oil for Windmill}
본 발명에 의한 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치는 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력 발전기의 윤활유의 점도를 일정하게 유지하도록 하는 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력 발전 시스템은 풍력을 이용하여 전기를 얻는 일련의 발전 장치로써, 통상 기어드 타입 풍력 발전 시스템이 널리 사용되고 있다. 기어드 타입의 풍력 발전 시스템은 크게 풍차 날개, 기어, 발전기, 제어 모듈 등으로 이루어진다. 이와 같이 구성되는 기어드 타입의 풍력 발전 시스템은 풍력에 의해 풍차 날개가 회전하게 되고, 풍차 날개의 회전에 의한 운동 에너지를 기어에서 발전에 알맞은 속도로 변환한 후, 발전기를 회전시켜 전기를 생산한다.
다. 풍력에 의해 회전하는 풍차 날개의 회전 속도는 약30rpm 정도이고, 발전 가능한 발전기의 회전 속도는 1800rpm 정도로 회전 속도를 증속시켜야 한다. 따라서, 이러한 증속 기어에는 베어링과 기어의 마모를 최소화하여 수명을 연장하고, 그 기능을 유지하기 위해서는 적절한 윤활 장치가 필요하다.
윤활유의 점도는 온도에 따라 크게 달라지며, 기어 및 발전기가 원활하게 동작되기 위해서는 적절한 윤활유의 점도가 일정한 수준을 유지하여야 한다.
그러나, 종래의 윤활 시스템은 기온 및 기어와 발전기의 운전 상태에 따라서 윤활유의 온도가 변화하게 되고, 온도의 변화에 따라 점도가 변하게 된다. 윤활유가 순환이 되지 않는 상태에서, 온도가 올라가면 점도가 낮아져 기어의 마모가 발생하고, 온도가 내려가면, 윤활유가 순환이 잘 되지 않는 문제점이 있다.
따라서, 윤활유가 원활하게 순환하기 위해서는 적절한 압력 유지가 필요하며, 압력이 너무 낮으면 윤활유의 적절한 순환이 이루어지지 못하므로 적절한 온도유지가 필요하며, 기어 내부의 온도가 너무 높을 때에는 압력을 높여 윤활유를 빠르게 순환시켜 기어를 냉각시킬 필요성도 제기되고 있다.
또한, 풍력 발전 시스템은 과도한 마모로 인하여 손상 또는 이로 인한 장애 발생 시에 큰 재해로 이어질 수 있으므로, 기어 및 발전기의 기어 및 베어링 장치에 대한 윤활은 매우 중요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치는 윤활유의 온도를 일정한 온도로 유지하여 윤활유의 점도를 일정하게 유지하게 함으로서, 기어 및 베어링 등 구동부의 마모를 최소화시키는 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치는 윤활유의 온도를 감지하는 다수 개의 온도 센서와; 윤활유의 압력을 감지하는 다수 개의 압력 센서와; 윤활유가 청정하게 유지되도록 윤활유를 걸러주는 윤활유 필터와; 윤활유의 흐름을 조절하는 유압 밸브와; 기어 및 구동부에 윤활유를 공급하는 유압 펌프와; 윤활유의 온도가 높아지도록 가열하는 히터와; 윤활유의 온도가 내려가도록 냉각하는 냉각기와; 상기 히터로 윤활유가 순환되도록 여닫는 히터 밸브와; 상기 냉각기로 윤활유가 순환되도록 여닫는 냉각 밸브와; 윤활유가 일정한 온도 범위를 유지하면서 순화되도록 상기 온도 센서 및 압력 센서로부터 데이터를 입력받아, 상기 유압 펌프와 상기 히터와 상기 냉각기와 상기 유압 밸브를 제어하는 제어모듈을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치 기어 등 구동부의 구동을 원활하게 해주는 윤활유의 온도를 일정 범위 내로 일정하게 유지하여 주므로, 윤활유의 점도를 일정하게 유지할 수 있어, 마모에 의한 장애를 예방하는 효과가 있으며, 마모에 의한 불의의 사고를 미리 방지할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 '풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치'에 대한 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다음의 실시 예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 의한 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치의 구성도이며, 도 2는 윤활유가 강제 순환되는 풍차축 베어링의 단면도이며, 도 3은 윤활유가 강제 순환되는 풍차축 베어링의 사시도이며, 도 4는 기어식 유압 펌프 단면도이며, 도 5는 제어 모듈 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 풍차 날개(101)가 바람에 의해 회전하게 되면, 풍차 회전축(103)이 회전하게 되고, 풍차 회전축(103)은 기어(107)가 회전하게 되고, 기어(107)는 발전기(111)의 회전축(109)를 회전시켜 발전이 일어나게 한다. 일반적으로 풍력에 의해 회전하는 풍차 날개의 회전 속도는 약 30 rpm 정도로 저속이며, 발전 가능한 효율적인 발전기의 회전 속도는 1800 rpm 정도로 회전 속도를 높여야 한다. 따라서, 이러한 증속에 필요한 기어에는 베어링과 기어의 마모를 최소화하여 수명을 연장하고, 그 기능을 유지하기 위해서는 적절한 윤활 장치가 설치되어야 한다. 또한 윤활유는 온도에 따라 점도가 변하므로, 적절한 점도를 유지하기 위해서는 윤활유를 일정한 온도 범위 이내로 유지시켜 주어야 한다. 증속기(105) 내부에는 다수 개의 기어가 존재한다. 풍차탑(100)에는 풍차 회전축(103)을 지지하는 풍자 회전축 지지 베어링(104)이 있어 풍차의 무게를 지지하면서 회전력을 증속기(105)로 전달한다. 풍자 회전축 지지 베어링(104) 및 증속기(105)와 발전기(111)는 윤활유가 강제 순환되도록 유압 펌프(133)에 연결된다. 유압 펌프(133)의 송출 유압호스(117)에는 제어 모듈(129)의 지시에 따라 유압 밸브(115a, 115b)를 조절하여, 증속기(105) 및 발전기(111)로 송출되는 유량을 조절한다. 제어 모듈(129)에서는 압력 센서(113a, 113b)를 통하여 증속기(105)와 발전기(111) 내부의 유압을 측정하며, 측정된 유압이 일정 범위를 넘으면 해당 유압 호스에 부착된 유압 밸브(115a, 115b)를 조절하여 압력을 조절한다. 유압 펌프(133)의 유압이 일정 압력 이상이면, 제어 모듈(129)에서는 바이패스 밸브(135)를 작동시켜 유압 펌프(133)의 유압이 일정 레벨 이상 올라가지 않도록 보호한다. 유압 펌프(133)로 회수되는 윤활유는 기어(107) 등의 마찰에 의해 발생하는 찌꺼기를 걸러주기 위하여 윤활유 필터(131)가 구비되며, 윤활유는 윤활유 필터(131)로 걸러 진 후, 유압 펌프(133)로 회수되게 한다. 유압 펌프(133) 내의 윤활유의 온도는 제어 모듈(129) 내의 제어부(도 5 참조, 505)에 의해 감시되며, 윤활유의 온도가 일정 온도 이상 올라가면, 제어부(505)는 냉각 밸브(123b)를 개방하 고, 냉각기(127)를 가동시켜 윤활유가 냉각되게 한다. 또한, 윤활유의 온도가 일정 온도 이하로 내려가면, 제어부(505)는 냉각 밸브(123b)를 닫고, 히트 밸브(123a)를 열고, 히터(125)를 가동시켜 윤활유가 일정 온도로 더워져서 순환되게 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 풍자 회전축 지지 베어링(104)은 내부의 구름 베어링(도 2 참조, 207)으로 윤활유가 공급되도록 입력 호스(201)로 윤활유를 공급하면서, 회수 호스(205)로 윤활유를 회수한다.
도 4를 참조하면, 유압 펌프(133)는 내부에 서로 맞물려 도는 두 개의 회전기어에 의해 윤활유가 입력단(401)에서 출력단(403) 쪽으로 밀어나오게 작동 한다.
도 5를 참조하면, 입력부(503)는 운용자가 온도를 상한치와 하한치를 설정하고, 압력의 상한치와 하한치를 설정하거나, 현재의 온도 혹은 현재의 압력을 출력하도록 지시하기 위하여 사용된다. 디스플레이부(501)는 운용자의 지시에 의해 현재 설정중인 온도 혹은 압력을 출력하거나, 현재의 온도 혹은 현재의 압력을 출력한다. 제어부(505)는 압력 센서(113a, 113b) 및 온도 센서(121) 등으로 부터 현재의 온도와 압력을 읽어와 윤활유가 일정한 온도 범위를 유지하면서 순환되도록, 밸브 드라이브(511)을 통하여 유압 밸브(115a, 115b, 135) 및 히터 밸브(123a)와 냉각 밸브(123b)를 제어한다. 또한 릴레이 드라이브(509)를 제어하여 히터(125)와 냉각기(127)를 On/Off하여 제어한다. 메모리(507)는 상태 데이터 및 제어 프로그램이 실장되며, 실시간 클럭(513)은 실시간 시간 정보를 제공한다.
도 1의 제어 모듈(129)은 제어부(505) 및 메모리(507), 실시간 클럭(513), 입력부(503), 디스플레이부(501), 릴레이 드라이브(509), 밸브 드라이브(511) 등을 포함하여 이루어진다.
도 1은 본 발명에 의한 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치의 구성도이며,
도 2는 윤활유가 강제 순환되는 풍차축 베어링의 단면도이며,
도 3은 윤활유가 강제 순환되는 풍차축 베어링의 사시도이며,
도 4는 기어식 유압 펌프 단면도이며,
도 5는 제어 모듈 블럭도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
100 : 풍차탑, 101 : 풍차 날개,
103 : 풍차 회전축, 104 : 풍차 회전축 지지 베어링,
105 : 증속기, 107 : 기어,
109 : 발전기 회전축, 111 : 발전기,
113 : 압력 센서, 115 : 유압 밸브,
117 : 송출 유압 호스, 121 : 온도 센서,
123a: 히트밸브, 123b: 냉각 밸브,
125 : 히트, 127 : 냉각기,
129 : 제어 모듈, 133 : 유압 펌프,
131 : 윤활유 필터, 135 : 바이 패스 밸브,
501 : 디스플레이부, 503 : 입력부,
505 : 제어부, 507 : 메모리,
509 : 릴레이 드라이브, 511 : 밸브 드라이브,
513 : 실시간 클럭

Claims (3)

  1. 풍력 발전기 윤활유 순환 장치에 있어서, 윤활유의 온도를 감지하는 다수 개의 온도 센서와;
    윤활유의 압력을 감지하는 다수 개의 압력 센서와;
    윤활유가 청정하게 유지되도록 윤활유를 걸러주는 윤활유 필터와;
    윤활유의 흐름을 조절하는 유압 밸브와;
    기어 및 구동부에 윤활유를 공급하는 유압 펌프와;
    윤활유의 온도가 높아지도록 가열하는 히터와;
    윤활유의 온도가 내려가도록 냉각하는 냉각기와;
    상기 히터로 윤활유가 순환되도록 여닫는 히터 밸브와;
    상기 냉각기로 윤활유가 순환되도록 여닫는 냉각 밸브와;
    윤활유가 일정한 온도 범위를 유지하면서 순화되도록 상기 온도 센서 및 압력 센서로부터 데이터를 입력받아, 상기 유압 펌프와 상기 히터와 상기 냉각기와 상기 유압 밸브를 제어하는 제어모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은 사용자의 입력 정보를 입력 받는 입력부와;
    출력 정보를 표시하는 디스플레이부와;
    상기 히터와 상기 냉각기 중 하나만 택일하여 구동하는 릴레이 드라이브와;
    밸브를 열거나, 닫거나, 일정 비율로 열리게 하는 밸브 드라이브;
    상기 온도 센서와 상기 압력 센서를 통하여 인식된 정보를 바탕으로 상기 벨브 드라이브 및 상기 릴레이 드라이브를 제어하여 윤활유가 일정한 범위 내에서 일정한 온도를 유지하도록 하는 제어부를 포함하여 이루어 것을 특징으로 하는 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 유압 펌프가 일정한 압력을 넘지 않도록 하는 바이패스 밸브를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력 발전기 윤활유 강제 순환 장치.
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