KR20120090865A - 풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 방법 - Google Patents

풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 방법 Download PDF

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blade
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오토 바우어
토마스 이스벤센
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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

풍력 터빈, 특히 가변-피치 풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 방법으로서, 상기 풍력 터빈은 다수의 회전자 블레이드를 가지는 회전자 허브로서, 상기 각각의 회전자 블레이드는 하나 이상의 블레이드 피치 베어링에 의해 상기 회전자 허브에 지지되고, 이에 의해 하나 이상의 회전자 블레이드가 피칭가능한(pitchable), 회전자 허브, 및 하나 이상의 회전자 블레이드의 피칭(pitching)을 제어하도록 구성되는 회전자 블레이드 피치 제어 장치를 포함하며, 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 전기 용량 및/또는 저항을 측정함으로써 하나 이상의 피치 베어링의 윤활 정도를 표시하는 하나 이상의 윤활 정보 신호를 생성하는 윤활 감지 장치에 의해 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활 상태를 결정하는 단계, 및 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링이 충분히 윤활되지 않은 것을 상기 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능(action)을 수행하도록 회전자 블레이드 윤활 장치를 동작시키는(actuating) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 방법 {METHOD FOR LUBRICATING AT LEAST ONE BLADE PITCH BEARING OF A WIND TURBINE}
본 발명은 풍력 터빈, 특히 가변-피치 풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 풍력 터빈은 다수의 회전자 블레이드를 가지는 회전자 허브로서, 하나 이상의 회전자 블레이드가 하나 이상의 블레이드 피치 베어링에 의해 회전자 허브에 지지되며, 이에 의해 하나 이상의 회전자 블레이드가 회전자 블레이드 중앙 축선 주위에 피칭가능한(pitchable), 회전자 허브, 및 하나 이상의 회전자 블레이드의 피칭을 제어하도록 구성된 회전자 블레이드 피치 제어 장치를 포함한다.
현대의 풍력 터빈은 가변-피치 제어를 적용한다, 즉 회전자 블레이드는 회전자 블레이드 중앙 축선 주위를 회전할 수 있다. 따라서, 회전자 블레이드는 각각의 블레이드 피치 베어링에 의해 회전자 허브에 지지된다. 회전자 블레이드의 각각의 피치 각도의 변화인, 회전자 블레이드의 회전은 각각의 회전자 블레이드의 피칭을 제어하도록 구성된 회전자 블레이드 피치 제어 장치에 의해 제어된다, 즉 회전자 블레이드 피치 장치는 각각의 회전자 블레이드의 피치 각도를 조정한다. 회전자 블레이드의 피칭은 본질적으로 현 풍속과 같은 현 기후 상태에 종속되고, 회전자 속도 기준 및 파워 또는 토크 기준과 같은 제어 신호 또는 제어 파라미터에 종속된다. 베어링의 적절한 윤활이 필수적으로 베어링의 수명을 유지하기 위해 필수적이며 회전자 블레이드의 소정의 피칭을 요구하는데, 이는 풍력 터빈의 작동에 전체적으로 중요한 것으로 이해된다.
따라서, 각각의 베어링을 윤활하기 위한 다양한 방법이 제안되었다.
US 2010/0068055 A1호는 풍력 터빈 브레이드 피치 베어링을 동력학적으로 윤활하기 위한 방법을 공개한다. 상기 방법은 하나 이상의 풍력 터빈 작동(operating) 상태 또는 피치 작용(activity)과 관련된 파라미터를 결정하는 단계, 작동 상태 또는 피치 작용 파리미터에 따라 윤활이 요구되는 경우를 결정하는 단계 및 결정 작업이 긍정적인(positive) 경우 피치 블레이드 베어링을 윤활하는 단계를 포함한다.
각각의 베어링을 윤활하는 다른 방책은 윤활제의 주기적 주입에 있으며, 이는 주어진 시간 간격 마다 미리 결정된 양의 윤활제 및/또는 회전자 블레이드의 주기적 피칭을 제공하는 것이다.
그러나, 각각의 베어링의 현재의 윤활 정도는 베어링을 윤활하기 위해 공지된 방법에 의해 고려되지 않는다. 사실, 공지된 방법은 규칙적으로 윤활제로 베어링이 과 충전됨을 초래한다. 한편, 또한 베어링이 충분히 윤활되지 않는 것이 발생할 수 있다.
따라서, 풍력 터빈의 베어링, 특히 회전자 허브에 회전자 블레이드를 지지하는 회전자 블레이드의 베어링을 윤활하기 위한 주어진 방책이 만족스럽지 못하다.
따라서, 본 발명의 목적은 풍력 터빈을 작동하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것으로, 특히 회전자 블레이드의 각각의 베어링의 적절한 윤활을 보장하는 것이다.
이는 상술된 방법에 의해 달성되는데, 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 전기 용량 및/또는 저항을 측정함으로써 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활의 정도를 표시하는 하나 이상의 윤활 정보 신호를 생성하는 윤활 감지 장치에 의해 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활 상태를 결정하는 단계, 및 하나 이상의 블레이드 피치 베어링이 충분히 윤활되지 않은 것을 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능(action)을 수행하도록 회전자 블레이드 윤활 장치를 동작(actuate)시키는 단계를 특징으로 한다.
본 발명의 방법은 각각의 베어링의 윤활 상태를 모니터링하는 진단 시스템에 의한 윤활 정보 신호를 생성하는 윤활 감지 장치에 의해 회전자 블레이드의 하나 또는 둘 이상의 각각의 베어링의 현 윤활 상태를 고려한다. 즉, 종래 기술에 비해, 본 발명의 방법은 베어링 각각 또는 개별 또는 개별 그룹의 현 윤활 상태의 결정을 허용하여, 윤활 정보 신호가 윤활이 필요하다는 것을 표시할 때 각각의 베어링의 윤활이 수행된다. 즉, 회전자 블레이드 윤활 장치가 동작, 즉 각각의 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행한다. 이에 의해, 회전자 블레이드 윤활 장치는 부가 윤활제를 하나 이상의 베어링 내로 주입할 수 있고 및/또는 하나 이상의 회전자 블레이드의 피치 각도를 변화하도록 회전자 블레이드 피치 제어 장치를 동작할 수 있다.
윤활의 정도를 표시하는 윤활 정보 신호의 생성은 각각의 베어링 또는 베어링들의 전기 용량 및/또는 저항의 측정을 기반으로 한다. 각각의 베어링의 전기 용량 및/또는 저항의 측정은 각각의 베어링의 현 윤활 정도에 대한 적절한 정보를 허용한다, 즉 각각의 베어링의 각각의 윤활 정도가 최대 한도까지 평가될 수 있다.
하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활 상태를 결정하는 것이 서로에 대해 이동하는 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 두 개 이상의 부품들 사이의 윤활제의 양, 특히 윤활제의 코팅 두께(h)를 결정함으로써 수행될 수 있다. 원리는 윤활된 베어링의 전기 용량(C)을 플레이트 커패시터의 전기 용량(C)으로서 가정하는 것을 기반으로 한다. 이에 따라, 접촉 지점을 형성하여 서로에 대해 이동하는, 각각의 베어링의 두 개의 부품들 사이, 즉 예를 들면 볼 등과 같은 롤링 요소와 외부 또는 내부 링 사이의 윤활제의 두께(h)가 방정식 (i)에 의해 주어진다
Figure pat00001
여기서
Figure pat00002
는 진공 유전율(vacuum permittivity)을 나타내며,
Figure pat00003
은 윤활제의 상대 유전율 또는 윤활제의 상대 유전체 상수를 나타내며, A는 윤활제 아래의 면적을 나타낸다.
베어링의 전기 용량은 내부 링과 롤링 요소 사이의 전기 용량을 나타내는 전기 용량(Ci) 및 롤링 요소와 외부 링 사이의 전기 용량을 나타내는 전기용량(C0)에 의해 결정된다(방정식(ii) 참조).
Figure pat00004
이에 의해, 제 1의 예시적인 측정 셋업(setup)은 서로 접촉하는 베어링들의 윤활 부품들 사이의 전기 용량(C)을 결정하기 위해 AC 전압 신호를 이용한다. 각각의 베어링이 작동되거나 작동되지 않을 때, 즉 베어링의 각각의 부품들이 운동 중 또는 멈추어 있을 때 전기 용량(C)이 결정될 수 있다.
대안적인 하나의 예시적인 측정 셋업에 따라, 베어링은 윤활제의 존재 시 전기 저항(R)과 전기 용량(C)의 조합으로서 가정된다. 공지된 전기 저항(R)은 일정한 DC 전압으로 각각의 베어링과 직렬로 연결된다. 공지된 저항(R)은 전기 회로 내에서 흐르는 전류를 결정하기 위해 이용된다. 베어링의 용량(C)이 비극성이고 따라서 DC 전류에 대해 비활성이므로, DC 전압의 이용이 필수적이다. 따라서, 가능한 전압 강하는 단지 베어링의 전기 저항(R)을 기반으로 한다. 이 같은 방식으로, 베어링의 전기 저항(R)의 제어는 베어링의 각각의 부품들의 두 개의 접촉 지점들 사이의 윤활제의 양, 특히 윤활제의 두께(h)의 결정을 허용한다.
전기 용량(C) 및/또는 전기 저항(R)이 각각의 기준 값(들)에 접근할 때 이는 베어링의 윤활이 충분하지 않다는 것, 즉 베어링의 각각의 부품들 사이에 작은 양의 윤활제만이 존재한다는 것을 표시하기 때문에, 회전자 블레이드 윤활 장치가 동작된다.
윤활 정보 신호가 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 마모 정도를 표시하는 방식으로 윤활 정보 신호가 처리되는 것이 가정된다. 각각의 베어링의 마모 정도의 결정이 가능한데, 이는 마찰 및 마모로부터 생성하는 윤활제 내의 특히 전기 전도성 입자의 존재가 측정값, 즉 전기 용량(C) 및/또는 전기 저항(R)의 변화를 일으키기 때문이다. 베어링의 접촉 지점들 사이, 즉 예를 들면 외부 링과 롤링 요소 사이의 전기 전도성 입자는 측정 신호의 방해를 초래한다. 측정 신호에서의 이러한 변화, 즉 입자들의 영향은 공지된 평균화 기법(averaging techniques)에 의해 고르게 된다(level out). 이에 의해, 각각의 베어링의 접촉 지점들 사이의 입자들 상의 정보는 각각의 베어링의 마모의 정보의 표시를 허용하는데, 이는 접촉 지점들 사이의 입자의 양의 증가가 전기 저항(R)의 감소를 초래하기 때문이다. 따라서, 각각의 베어링의 수명에 대한 정보는 또한 윤활 정보 신호의 프로세싱을 통하여 얻을 수 있다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서, 회전자 블레이드 윤활 장치는, 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행하는데 있어서, 하나 이상의 내부 파라미터 및/또는 하나 이상의 외부 파리미터를 고려한다. 하나 이상의 부가 파라미터로부터의 정보는 피치 윤활을 제한하거나 불능되게 하거나 하나 이상의 작동 파라미터를 기반으로 하는 피치 이동 경로를 변화시키는 것과 같은 윤활 방책을 적용하기 위해 이용될 수 있다. 이 같은 방식으로, 각각의 베어링 또는 베어링들의 정밀하고 적절한 윤활이 실행될 수 있다.
이에 의해, 유압 오일의 온도 및/또는 압력 및/또는 발전 유닛의 회전자 허브 및/또는 회전자의 속도 및/또는 풍력 터빈의 제너레이터와 같은 발전 유닛의 피치 각도 및/또는 생성된 전력은 내부 파라미터로서 고려될 수 있고 풍속 및/또는 대기 온도 및/또는 대기 압력 및/또는 공기 밀도는 외부 파라미터로서 고려될 수 있다. 물론, 다른 내부 및/또는 외부 파라미터들, 또한 풍력 터빈 제어 시스템의 내부 상태가 또한 이용될 수 있다.
바람직하게는, 회전자 블레이드 윤활 장치의 이전의 하나 이상의 작동과 관련된 윤활 정보 신호 및/또는 윤활 파리미터는 메모리 유닛에 저장되며, 이에 의해 회전자 블레이드 윤활 장치는 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행하는데 있어서, 메모리 유닛 내에 저장된 데이터를 적어도 부분적으로 고려한다. 이 같은 방식으로, 과거 데이터(historic data) 및 결과(findings)가 고려될 수 있다. 즉, 회전자 블레이드 윤활 장치는 이전의 작동과 동일한 상황이 요구되는 경우, 하나 이상의 이전의 작동과 현 상황을 비교하도록 구성된다. 이에 의해, 현 윤활 절차가 최적화될 수 있다.
특히 회전자 블레이드 윤활 장치가 이미 하나 이상의 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행한 때, 하나 이상의 윤활 정보 신호가 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활이 충분하지 않은 것을 표시하는 경우, 윤활 감지 장치가 하나 이상의 경고 신호를 생성하는 것이 가능하다. 경고 신호는 각각의 베어링의 윤활의 현 상태가 불충분하고 따라서 베어링의 작동 및/또는 상태에 악 영향을 미치거나 미칠 수 있다는 암시를 준다. 경고 신호는 기록되어(log) 풍력 터빈 제어 시스템에 의해 이용될 수 있고 또한 각각의 소통 장치에 의해 풍력 터빈의 작동을 제어하는 중앙 스테이션으로 전달될 수 있다.
더욱이, 특히 회전자 블레이드 윤활 장치가 이미 하나 이상의 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행한 때, 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활이 충분하지 않다는 것을 하나 이상의 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 윤활 감지 장치가 풍력 터빈의 작동을 중단하기 위한 중단 신호를 생성하는 것을 생각할 수 있다. 이 같은 방식으로, 풍력 터빈은 손상으로부터 보호되는데, 이는 하나 이상의 각각의 베어링의 충분한 윤활이 감지되는 윤활 감지 장치의 경우 풍력 터빈의 작동이 턴 오프되기 때문이다.
또한, 본 발명은 특히 앞에서 설명된 바와 같은 방법을 실행하도록 구성된, 풍력 터빈, 특히 가변-피치 풍력 터빈에 관한 것이다. 풍력 터빈은 다수의 회전자 블레이드를 포함하는 회전자 허브로서, 각각의 회전자 블레이드는 하나 이상의 블레이드 피치 베어링에 의해 회전자 허브에 지지되며, 하나 이상의 회전자 블레이드는 회전자 블레이드 중앙 축선 주위에 피칭가능한(pitchable), 회전자 허브, 및 하나 이상의 블레이드의 각각의 피치 각도를 제어하도록 구성된 회전자 블레이드 피치 제어 장치 및 윤활 감지 장치를 가진다. 윤활 감지 장치는 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 전기 용량 및/또는 저항을 측정함으로써 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활의 정도를 표시하는 하나 이상의 윤활 정보 신호를 생성하도록 구성되어, 하나 이상의 블레이드 피치 베어링이 충분히 윤활되지 않았다는 것을 윤활 정보 신호가 표시할 때 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성된 회전자 블레이드 윤활 장치가 동작된다. 이에 의해, 회전자 블레이드 윤활 장치 및 회전자 블레이드 피치 제어 장치가 서로 소통되도록 구성된다.
바람직하게는, 회전자 블레이드 윤활 장치는 부가 윤활제를 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 내로 주입하도록 및/또는 회전자 블레이드 피치 제어 장치를 동작시키도록 구성되어 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위해 하나 이상의 회전자 블레이드의 피치 각도를 변경하도록 한다. 따라서, 각각의 베어링은 윤활제의 부가 양의 주입 또는 각각의 피치 각도의 부가적 또는 선택적인 변화, 즉 회전자 블레이드의 중앙 축선 주위로 소정의 크기로 각각의 베어링 및 회전자 블레이드를 터닝(turning)하는 것에 의해 불충분한 윤활을 방지한다.
풍력 터빈은 회전자 블레이드 윤활 장치의 하나 이상의 이전의 작동에 관련된 작동 데이터 및/또는 윤활 정보를 저장하도록 구성된 메모리 유닛을 포함할 수 있으며, 회전자 블레이드 윤활 장치 및 메모리 유닛은 서로 소통되도록 구성된다. 이 같은 방식으로, 각각의 베어링의 윤활을 실행하기 전에 이전의 윤활 기능의 과거 데이터가 고려될 수 있다. 이에 의해, 현 윤활 절차가 최적화될 수 있다.
게다가, 특히 회전자 블레이드 윤활 장치가 이미 하나 이상의 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행한 때, 하나 이상의 베어링의 윤활이 충분하지 않다는 것을 하나 이상의 윤활 정보가 표시하는 경우, 윤활 감지 장치는 하나 이상의 경고 신호를 생성하도록 구성되는 것이 가능하다. 따라서, 하나 이상의 베어링이 충분히 윤활되지 않은 경우는 각각의 제어 시스템, 모니터링 시스템, 서비스 요원 등에 의해 인지할 수 있다.
더욱이, 특히 회전자 블레이드 윤활 장치가 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 이미 수행한 때, 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활이 충분하지 않다는 것을 하나 이상의 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 윤활 감지 장치는 풍력 터빈의 작동을 중단하기 위한 중단 신호를 생성하도록 구성된다. 따라서, 풍력 터빈의 작동은 하나 이상의 각각의 베어링이 충분히 윤활되지 않은 경우 중단될 수 있으며, 이는 베어링 및 풍력 터빈 내의 손상 위험이 전체적으로 감소된다.
아래에서, 본 발명은 도면들을 참조할 때 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 풍력 터빈의 원리도이며;
도 2는 본 발명의 방법의 블록도를 보여주며; 및
도 3은 전기 용량이 표시된 회전자 블레이드 베어링의 원리도이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따라 풍력 터빈(1)의 원리도를 보여준다. 풍력 터빈(1)은 가변-피치 풍력 터빈으로서 제조된다.
다수의 회전자 블레이드(4)는 각각의 베어링(5)(블레이드 피치 베어링)에 의해 회전자 허브(2)에 지지된다. 회전자 블레이드(4)는 회전자 블레이드의 회전자 블레이드 중앙 축선 주위로 피칭가능하거나(pitchable) 회전가능하며, 이에 의해 각각의 회전자 블레이드(4)의 피칭(pitching), 즉 각각의 피치 각도의 변화는 회전자 블레이드 피치 액츄에이터(도시안됨)를 포함하는, 회전자 블레이드 피치 제어 장치(6)에 의해 제어된다. 회전자 블레이드 피치 제어 장치(6)는 개별 또는 집단 방식으로 회전자 블레이드(4)의 피칭을 수행할 수 있다.
더욱이, 풍력 터빈(1)은 각각의 베어링(5)의 전기 용량 및/또는 저항을 개별적으로 측정함으로써 각각의 베어링(5)의 윤활의 정도를 표시하는 하나 이상의 윤활 정보 신호를 생성하도록 구성된 윤활 감지 장치(7)를 포함한다.
또한, 회전자 블레이드 윤활 장치(8)가 제공된다. 각각의 베어링(5)이 충분히 윤활되지 않았다는 것을 윤활 정보 신호가 표시할 때, 회전자 블레이드 윤활 장치(8)는 하나 이상의 베어링(5)을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성된다.
회전자 블레이드 피치 제어 장치(6), 윤활 감지 장치(7) 및 회전자 블레이드 윤활 장치(8)는 서로 통신한다. 또한, 회전자 블레이드 피치 제어 장치(6), 윤활 감지 장치(7) 및 회전자 블레이드 윤활 장치(8)는 회전자 블레이드 피치 제어 장치(6), 윤활 감지 장치(7), 및 회전자 블레이드 윤활 장치(8)를 제어하도록 구성된 중앙 제어 유닛(9)으로 연결된다. 중앙 제어 유닛(9)은 바람직하게는 또한 풍력 터빈(1)의 발전 유닛(3)으로 연결된다.
풍력 터빈(1)은 회전자 블레이드 윤활 장치(8)의 이전의 하나 이상의 작동에 관한 작동 데이터 및/또는 윤활 정보를 저장하도록 구성된 메모리 유닛(10)을 더 포함한다. 메모리 유닛(10)은 회전자 블레이드 윤활 장치(8) 및/또는 중앙 제어 유닛(9)과 소통하도록 구성된다.
풍력 터빈(1)의 하나 이상의 베어링(5), 특히 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활을 위한 방법은 도 2와 관련하여 설명된다. 풍력 터빈(1)의 정상 작동 동안, 회전자 블레이드(4)에 부딪치는 풍속은 회전자 허브(2)의 회전을 초래하며 또한 발전 유닛(3)에 의한 전력의 생성을 초래한다.
각각의 베어링(5)의 윤활의 상태는 각각의 베어링(5)의 윤활 정도를 표시하는 윤활 정보 신호를 생성하는 윤활 감지 장치(7)에 의해 결정된다. 제 1 단계(S1)에서, 각각의 베어링(5)의 전기 용량(C) 및/또는 저항(R)이 측정된다. 다음 단계(S2)에서, 측정된 전기 용량 및/또는 저항은 각각의 베어링(5)의 윤활의 상태를 결정하기 위해 프로세싱된다. 이에 의해, 서로에 대해 이동하는 각각의 베어링(5)의 두 개 이상의 부품들 사이의 윤활제의 양, 특히 윤활제의 코팅 두께(h)(도 3 참조)는 전술된 바와 같이 결정된다. 일반적으로, 전기 저항(C) 및/또는 저항(R)의 측정 그리고 결론적으로 각각의 베어링(5)의 윤활 상태의 결정은 연속적으로 또는 단속적인 방식으로 생성할 수 있다.
하나 이상의 베어링(5)이 충분히 윤활되지 않은 것을 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 회전자 블레이드 윤활 장치(8)는 단계(S3)에서 각각의 베어링(5)을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행하도록 동작한다, 즉 각각의 신호들(화살표(15, 16) 참조)이 회전자 블레이드 윤활 장치(8)로 전달된다. 이에 의해, (화살표(15)에 의해 표시된 바와 같은 각각의 신호에 대응하여) 각각의 베어링(5) 내로 부가적이고 적절한 양의 윤활제를 주입함으로써 및/또는 (화살표(16)에 의해 표시된 바와 같이 각각의 신호에 대응하여) 각각의 회전자 블레이드(4)의 피치 각도를 변화하도록, 즉 다시 각각의 베어링(5) 내의 윤활제의 현재의 양을 분배하도록 각각의 회전자 블레이드(4)를 터닝하도록 회전자 블레이드 피치 제어 장치(6)를 동작시킴으로써, 각각의 베어링(들)의 적절한 윤활이 달성되는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 바와 같이 풍력 터빈(1)에 대해, 회전자 블레이드 윤활 장치(8)의 작동은 윤활 감지 장치(7) 또는 중앙 제어 유닛(9)을 경유하여 직접 실행된다.
특히 각각의 베어링(5)의 적절한 윤활을 얻기 위하여 회전자 블레이드(4)를 피칭하는 경우, 회전자 블레이드 윤활 장치(8)는 각각의 베어링(5)을 윤활하기 위한 각각의 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 내부 파라미터 및/또는 하나 이상의 외부 파라미터(화살표(17, 18) 참조)를 고려한다. 이에 의해, 유압 오일의 온도 및/또는 압력 및/또는 발전 유닛(3)의 회전자 및/또는 회전자 허브(2)의 속도 및/또는 회전자 블레이드의 피치 각도 및/또는 풍력 터빈(1)의 발전 유닛(3)의 생성된 전력이 내부 파라미터(화살표(17) 참조)로서 고려될 수 있고, 풍속 및/또는 대기 온도 및/또는 대기 압력 및/또는 공기 밀도는 외부 파라미터(화살표(18) 참조)로서 고려될 수 있다. 이는 본질적으로 회전자 블레이드(4)의 피칭이 풍력 터빈(1)의 전력 출력에 영향을 미치는 사실을 기반으로 한다. 풍력 터빈(1)은 각각의 내부 및/또는 외부 파라미터를 측정하기 위한 적절한 센서들(도시안됨)을 포함하며 상기 센서들은 중앙 제어 유닛(9)과 소통되도록 구성된다.
또한, 윤활 감지 장치(7)는 회전자 블레이드 윤활 장치(8)의 이전의 하나 이상의 작동에 관한 이전의 윤활 정보 신호들 및/또는 윤활 파라미터들을 고려하면서 윤활 정보 신호를 생성한다. 따라서, 윤활 감지 장치(7) 및/또는 중앙 제어 유닛(9)은 회전자 블레이드 윤활 장치(8)의 이전의 윤활 기능에 관한 과거 데이터를 포함하는 메모리 유닛(10)과 소통된다.
특히 회전자 블레이드 윤활 장치(8)가 이미 각각의 베어링(5)을 윤활하기 위한 기능을 수행한 때, 하나 이상의 베어링(5)의 윤활이 충분하지 않다는 것을 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 윤활 감지 장치(7)는 하나 이상의 경고 신호를 생성하도록 추가로 구성된다. 극한의 경우, 윤활 감지 장치(7)가 손상으로부터 풍력 터빈(1)을 보호하도록 풍력 터빈(1)의 작동을 중단하기 위한 중단 신호를 생성하는 것이 필요할 수 있다.
도 3은 용량(Ci 및 C0)이 표시된 회전자 블레이드 베어링(5)의 원리도이다. 베어링(5)은 외부 링(11), 내부 링(12) 및 각각의 레이스웨이(raceway) 상에서 롤링하는 볼(13)의 형상의 롤링 요소를 포함한다. 윤활제로 코팅된, 베어링(5)의 모든 요소가 제공된다. 베어링(5)은 베어링(5)의 전기 용량(C)을 측정하기 위한 수 개의 측정 지점(14)을 포함하여, 베어링(5)의 전기 용량(C)은 예를 들면 내부 링(12)과 볼(13) 사이의 용량(Ci) 및 외부 링(11)과 볼(13) 사이의 용량(C0)에 의해 결정된다(방정식(ii) 참조). 따라서, 윤활 감지 장치(7)는 베어링(5) 내의 용량(Ci 및 C0)과 같은 각각의 측정 신호들을 얻기 위한 각각의 전기 센서들(도시안됨)을 포함하여, 센서들로부터의 정보는 윤활 정보 신호를 얻기 위해 프로세싱된다.
또한, 윤활 정보 신호가 베어링(5)의 마모 정도를 표시할 수 있는 방식으로 윤활 정보 신호가 프로세싱될 수 있다. 이는 마찰 및 마모로부터 생성되는 입자가 센서들의 각각의 측정 신호들을 변화시키는 것, 즉 윤활 정보 신호가 윤활제의 전기 전도성의 각각의 변화에 의해 주로 유발되는 윤활제 내의 이물질의 존재에 따라 변화하는 것을 초래하기 때문에 가능하다.
따라서, 본 발명의 방법은 각각의 베어링(5)의 윤활에 관한 모든 문제의 처리, 특히 하나 이상의 베어링(5)의 윤활이 필요할 때를 결정하는 것을 허용한다. 이에 의해, 풍력 터빈(1)의 발전 유닛(3)의 전력 생산은 가능한 작은 영향을 받는데, 이는 각각의 베어링의 윤활이 절대적으로 필요할 때 각각의 베어링의 윤활이 단지 수행되기 때문이다. 또한, 각각의 베어링(5)의 불충분한 윤활에 의해 유발되는 풍력 터빈(1)의 손상이 방지된다.

Claims (14)

  1. 풍력 터빈, 특히 가변-피치 풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 방법으로서,
    상기 풍력 터빈은 다수의 회전자 블레이드를 가지는 회전자 허브로서, 상기 각각의 회전자 블레이드는 하나 이상의 블레이드 피치 베어링에 의해 상기 회전자 허브에 지지되고, 이에 의해 하나 이상의 회전자 블레이드가 피칭가능한(pitchable), 회전자 허브, 및 하나 이상의 회전자 블레이드의 피칭(pitching)을 제어하도록 구성되는 회전자 블레이드 피치 제어 장치를 포함하는, 풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법에 있어서,
    상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 전기 용량 및/또는 저항을 측정함으로써 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활 정도를 표시하는 하나 이상의 윤활 정보 신호를 생성하는 윤활 감지 장치에 의해 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활 상태를 결정하는 단계, 및
    상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링이 충분히 윤활되지 않은 것을 상기 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능(action)을 수행하도록 회전자 블레이드 윤활 장치를 동작시키는(actuating) 단계를 포함하는,
    풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활 상태를 결정하는 단계는 서로에 대해 이동하는 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 두 개 이상의 부품들 사이의 윤활제의 양, 특히 윤활제의 코팅 두께를 결정함으로써 수행되는,
    풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 윤활 정보 신호가 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 마모 정도를 표시하는 방식으로, 상기 윤활 정보 신호가 프로세싱되는,
    풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 블레이드 윤활 장치는 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 내로 부가 윤활제를 주입하고 및/또는 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위해 상기 하나 이상의 회전자 블레이드의 피치 각도를 변화시키도록 상기 회전자 블레이드 피치 제어 장치를 동작시키는,
    풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 블레이드 윤활 장치는, 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 상기 하나 이상의 기능을 수행하는데 있어서, 하나 이상의 내부 파라미터 및/또는 하나 이상의 외부 파라미터를 고려하는,
    풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    유압 오일의 온도 및/또는 압력 및/또는 상기 발전 유닛의 회전자 허브의 속도 및/또는 회전자의 속도 및/또는 상기 풍력 터빈의 발전 유닛의 피치 각도 및/또는 생성된 전력이 내부 파라미터로서 고려되고 풍속 및/또는 대기 온도 및/또는 대기 압력 및/또는 공기 밀도가 외부 파리미터로서 고려되는,
    풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 블레이드 윤활 장치의 이전의 하나 이상의 작동에 관한 윤활 파라미터들 및/또는 상기 윤활 정보 신호가 메모리 유닛에 저장되고, 이에 의해 상기 회전자 블레이드 윤활 장치는, 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 상기 하나 이상의 기능을 수행하는데 있어서, 상기 메모리 유닛에 저장되는 데이터를 적어도 부분적으로 고려하는,
    풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히, 상기 회전자 블레이드 윤활 장치가 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 이미 수행한 때, 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활이 충분하지 않다는 것을 상기 하나 이상의 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 상기 윤활 감지 장치가 하나 이상의 경고 신호를 생성하는,
    풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 상기 회전자 블레이드 윤활 장치가 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 이미 수행한 때, 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링의 윤활이 충분하지 않다는 것을 상기 하나 이상의 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 상기 윤활 감지 장치가 상기 풍력 터빈의 작동을 중단하기 위한 중단 신호를 생성하는,
    풍력 터빈의 하나 이상의 블레이드 피치 베어링 윤활 방법.
  10. 특히 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위해 구성된, 풍력 터빈(1), 특히 가변-피치 풍력 터빈으로서,
    상기 풍력 터빈(1)은
    다수의 회전자 블레이드(4)를 포함하는 회전자 허브(2)로서, 하나 이상의 회전자 블레이드(4)는 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)에 의해 상기 회전자 허브(2)에 지지되며, 하나 이상의 회전자 블레이드(4)는 회전자 블레이드 중앙 축선 주위에 피칭가능한, 회전자 허브,
    상기 하나 이상의 회전자 블레이드(4)의 각각의 피치 각도를 제어하도록 구성된 회전자 블레이드 피치 제어 장치(6),
    상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)의 전기 용량 및/또는 저항을 측정함으로써 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)의 윤활 정도를 표시하는 하나 이상의 윤활 정보 신호를 생성하도록 구성된 윤활 감지 장치(7)를 가지며,
    이에 의해 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)이 충분히 윤활되지 않은 것을 상기 윤활 정보 신호가 표시할 때, 상기 윤활 감지 장치(7)가 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성된 회전자 블레이드 윤활 장치(8)를 동작하도록 구성되며, 상기 회전자 블레이드 윤활 장치(8) 및 상기 회전자 블레이드 피치 제어 장치(6)가 서로 소통하도록 구성되는.
    풍력 터빈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전자 블레이드 윤활 장치(8)는 부가 윤활제를 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)에 주입하고 및/또는 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)을 윤활하기 위해 상기 하나 이상의 회전자 블레이드(4)의 피치 각도를 제어하도록 상기 회전자 블레이드 피치 제어 장치(6)를 동작하도록 구성되는,
    풍력 터빈.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 회전자 블레이드 윤활 장치(8)의 이전의 하나 이상의 작동에 관한 작동 데이터 및/또는 윤활 정보를 저장하도록 구성되는 메모리 유닛(10)을 포함하며, 상기 회전자 블레이드 윤활 장치(8) 및 상기 메모리 유닛(10)이 서로 소통하도록 구성되는,
    풍력 터빈.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 상기 회전자 블레이드 윤활 장치(8)가 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 이미 수행한 때, 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)의 윤활이 충분하지 않다는 것을 상기 하나 이상의 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 상기 윤활 감지 장치(7)가 하나 이상의 경고 신호를 생성하도록 구성되는,
    풍력 터빈.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 상기 회전자 블레이드 윤활 장치(8)가 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)을 윤활하기 위한 하나 이상의 기능을 이미 수행한 때, 상기 하나 이상의 블레이드 피치 베어링(5)의 윤활이 충분하지 않다는 것을 상기 하나 이상의 윤활 정보 신호가 표시하는 경우, 상기 윤활 감지 장치(7)는 상기 풍력 터빈(1)의 작동을 중단하기 위한 중단 신호를 생성하도록 구성되는,
    풍력 터빈.
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