KR20120104012A - 풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치방법 및 그 장치 - Google Patents

풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력발전기 설치용 대형 크레인을 동원하지 않더라도 풍력발전기 설치용 타워 하단부 및 상부에 인양용 와이어 드럼과 타워상부에 보조 장치를 이용하여 설치대상 풍력 발전기를 인양시켜 설치할 수 있도록 하는 풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 풍력 발전기용 타워의 상부 양쪽으로 대칭되게 상측으로 경사진 지지타워를 설치하되 상기 지지타워는 타워의 정상보다 높게 하고, 상기 지지타워의 상측에는 양쪽으로 수평 되게 지지레일을 설치하며, 상기 지지레일을 타고 전후로 이동하는 한편 롤러가 설치된 지지대차를 구비하되 상기 지지대차는 지지타워 중 한 쪽 지지타워의 상측에 설치된 스크류 잭에 의해 지지레일을 타고 이동되게 하고, 상기 지지대차의 롤러에 받쳐지는 와이어를 감거나 푸는 윈치세트를 타워의 일측에 설치함으로써 이루어진다.

Description

풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치방법 및 그 장치{The hoisting and installing method and apparatus of wind turbines by using the self tower }
본 발명은 풍력발전기 설치용 대형 크레인을 동원하지 않더라도 풍력발전기 설치용 타워 하단부 및 상부에 인양용 와이어 드럼과 타워상부에 보조 장치를 이용하여 설치대상 풍력 발전기를 인양시켜 설치할 수 있도록 하는 풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치방법 및 그 장치에 관한 것이다.
풍력발전기를 설치하기 위한 발전기용 타워는 크게 원통형(Tubular Type) 과 철탑형(Lattice Tower)으로 구분되며, 상기 원통형 타워는 일반적으로 하나의 타워길이가 20m 전후의 길이를 갖는 후판 구조의 원통을 크레인으로 인양하여 양단에 제작 조립된 플랜지를 볼트 체결하는 방식으로 조립함으로써 설치되게 된다.
위와 같이 원통형 타워를 설치한 후에는 먼저 타워 꼭대기에 요잉기어를 설치 후 풍력발전기에서 가장 중량이 무거운 너셀을 그 위에 인양시켜 발전기 본체를 조립한 후 마지막으로 지상에서 수평형태로 조립된 블레이드를 보조크레인으로 올려 기 설치된 너셀에 조립하는 형태로 풍력 발전기의 조립을 하게 된다.
이에 비해 철탑형 타워는 기존 송전용 철탑의 조립과 같은 방식으로 앵글로 만들어진 철탑용 부재를 소형 인양장치로 올려 철탑을 조립한 후 철탑의 상부에 요잉기어를 설치하고, 그 위에 상기와 마찬가지로 너셀을 조립하여 풍력 발전기 설치작업을 진행하게 된다.
상기된 원통형 방식은 너셀과 블레이드 등을 타워의 상측으로 올리기 위해 대용량의 크레인을 동원하여야 하므로, 대형 크레인을 타워가 설치된 장소로 이동하기가 쉽지 않고, 임대료도 고액이 들어가고 또한 타워 주변에 대형 크레인을 설치하는 충분한 면적을 필요로 하게 된다.
그러나, 고산지대에 설치되는 풍력발전기의 경우 발전기 특성상 대형 크레인을 주변에 설치할 경우 크레인 조립 및 작업에 필요한 부지를 확보하기 위하여 별도의 토목공사를 필요로 하게 되는 등 불필요한 산림훼손 등 발전기 건설에 따른 자연환경 훼손을 발생하는 한편 공사비를 증가시키는 요인이 되고 있다.
본 발명은 풍력발전기가 설치되는 타워의 상부에 중량물인 풍력 발전기를 올릴 때 별도로 준비하여야 하는 대형 크레인을 사용하지 않고도 풍력 발전기를 설치할 수 있도록 하는 것으로, 대형 크레인을 사용하지 않아 크레인 임대비용 및 크레인 작업과 운반을 위한 도로개설, 부지조성 등 별도의 토목공사를 필요로 하지 않도록 하는 발명이다.
본 발명은 풍력 발전기용 타워의 상부 양쪽으로 대칭되게 상측으로 경사진 지지타워를 설치하되 상기 지지타워는 타워의 정상보다 높게 하고, 상기 지지타워의 상측에는 양쪽으로 수평 되게 지지레일을 설치하며, 상기 지지레일을 타고 전후로 이동하는 한편 롤러가 설치된 지지대차를 구비하되 상기 지지대차는 지지타워 중 한 쪽 지지타워의 상측에 설치된 스크류 잭에 의해 지지레일을 타고 이동되게 하고, 상기 지지대차의 롤러에 받쳐지는 와이어를 감거나 푸는 윈치세트를 타워의 한 쪽에 설치함으로써 이루어지는 것으로, 타워에 양쪽으로 지지타워를 조립하여 설치한 후 윈치세트를 구동하여 와이어에 걸린 풍력발전기용 중량물이 지지대차의 롤러 쪽으로 들어 올리며, 중량물이 상부로 이동된 후에는 스크류 잭을 구동시켜 중량물이 타워의 중앙에 위치하도록 이동시키는 것이다.
본 발명은 풍력발전기가 설치되는 타워의 상부에 풍력 발전기를 올릴 때 타워에 설치되는 지지타워를 이용하여 간단히 타워의 상부 중앙으로 올려 설치가 이루어지도록 하는 것으로, 풍력발전기의 인양설치에 따른 대형크레인의 동원이나 기타 크레인의 운반이나 크레인 작업을 위한 부지공사 등 대형 크레인을 설치하기 위하여 타워 주변에 넓은 면적의 토목공사를 필요로 하지 않게 되고, 이로 인하여 관련 공사로 인한 산림훼손을 줄이는 등 풍력발전기의 설치조립을 위한 공사비절감은 물론 획기적인 공정단축의 이점이 있다.
도 1은 풍력발전기 설치상태 측면도
도 2는 본 발명의 중량물 인양 상태 측면도
도 3은 본 발명의 지지타워 상부 사시도
도 4는 본 발명의 지지대차 부위 사시도
도 5는 본 발명의 일부 측면도
도 6은 본 발명의 지지대차 이동 상태도
도 7은 본 발명의 중량물 수평 이동 상태를 보인 측면도
도 8은 본 발명의 중량물 수평 이동 상태를 보인 평면도
본 발명은 별도의 대형 크레인을 사용하지 않고 타워에 조립된 후 철거될 수 있는 지지타워를 이용하여 간단히 타워의 중앙으로 중량물을 이동시켜 풍력발전기의 조립이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 대형 크레인을 사용하지 않고, 설치 후 지지타워를 철거할 수 있어 환경오염을 줄이는 한편 공기를 단축하고 건설비용을 줄일 수 있는 것이다.
본 발명은 타워의 양쪽으로 지지타워를 조립 설치한 후 윈치세트를 타워의 한 쪽에 설치하되 상기 윈치세트의 구동에 따라 중량물을 들어 올리는 와이어가 상기 지지타워의 선단에 설치된 롤러를 타고 이동할 수 있도록 하여 중량물을 상부로 들어 올린 후에는 스크류 잭을 이용하여 중량물을 매달은 와이어가 걸쳐져 있는 롤러를 타워의 중앙으로 이동시킴으로써 타워의 중앙에 풍력 발전기를 설치하는 것이다.
본 발명은 대형 크레인을 사용하지 않고도 중량물인 풍력 발전기를 타워의 상부에 올릴 수 있도록 하는 것으로, 이하 실시 예 도면에 의거 상세히 설명한다.
본 발명은 철탑형 타워(10)의 상부에 풍력발전기(20)를 올리는 것으로, 풍력 발전기(20)를 올려서 설치하기 전에 요잉기어를 설치하여 풍력 발전기(20)가 풍향에 따라 회동하며 블레이드의 회전이 이루어지도록 한다.
철탑형 타워(10)는 앵글 형태의 철탑 부재를 조립하여 이루어지는 것으로, 본 발명은 타워(10)의 상부 측면으로 한 쌍의 지지타워(30)(30a)를 양쪽으로 대향된 위치에 각각 조립 설치하되 상기 지지타워(30)(30a)는 타워(10)에 고정된 채로 상측이 경사진 형태를 갖고, 타워(10)보다 높게 돌출되어 있도록 한다.
상기 지지타워(30)(30a)는 풍력 발전기(20)의 설치나 해체시에만 필요하고, 그 이외에는 필요치 않은 것으로, 필요한 경우에만 조립 설치하여 사용한 후 필요치 않을 경우는 해체하도록 한다.
본 발명에서 지지타워(30)(30a)는 타워(10)의 양쪽으로 경사지게 설치하되 각각의 지지타워(30)(30a)는 양쪽으로 설치하여 중앙이 개방된 형태를 갖도록 하며, 지지타워(30)(30a)의 상부에는 지지레일(40)을 수평으로 되게 설치한다.
즉, 지지레일(40)은 지지타워(30)(30a)의 상측으로 설치되는 것으로, 지지레일(40)을 타고 지지대차(50)가 이동할 수 있도록 하는 것이다.
여기서 지지레일(40)의 하부는 중량물을 받치기 위하여 타워(10)와 철탑부재를 이용하여 고정시켜도 무방하다.
상기 지지타워(30)의 상측으로는 지지대차(50)를 설치하되 상기 지지대차(50)에는 지지레일(40)을 타고 이동하는 지지롤러(51)와 탄소 와이어(61)가 끼워져 회전하는 롤러(63)가 설치되며, 상기 지지대차(50)의 중앙에는 타측 지지타워(30a)의 상측에 설치된 스크류 잭(70)의 로드(71)가 결합되게 함으로써, 스크류 잭(70)을 구동시킴에 따라 로드(71)가 신축되며 지지대차(50)가 지지레일(40)을 타고 전후로 수평 이동되게 한다.
본 발명에서 스크류 잭(70)은 수동/자동 어느 것도 사용이 가능하며, 지지타워(30a)의 상측에서 움직이지 않도록 견고하게 고정되게 한 후 로드(71)를 신축시켜 풍력발전기(20)를 설치할 수 있도록 지지대차(50)가 이동되게 한 후 풍력발전기(20)의 설치가 완료되면 해체하도록 한다.
상기 지지대차(50)에 설치된 롤러(63)와 지지타워(30a)의 상부 양측으로 설치된 롤러(62)에는 윈치세트(60)에 의해 감기거나 풀리는 탄소 와이어(61)가 끼워지게 되고, 상기 와이어(61)를 이용하여 무거운 중량물(21)을 상부로 올리고, 타워(10)의 중앙으로는 스크류 잭(70)을 이용하여 이동시키도록 하는 것이다.
본 발명은 철탑형 타워(10)에 대하여 설명하고 있으나, 원통형 타워에도 적용이 가능한 것으로, 원통형 타워의 상부 측면으로 지지타워(30)(30a)를 조립 설치할 수 있도록 하면 타워의 종류에 관계없이 설치 사용할 수 있다.
본 발명의 풍력발전기 설치방법은 타워(10)를 설치하는 과정과, 타워(10)의 양쪽으로 경사지게 한 쌍의 지지타워(30)(30a)를 설치하되 상기 지지타워(30)(30a)는 철탑용 부재로 제작하여 철거가 가능하게 하는 과정과, 지지타워(30)(30a)의 상측으로 지지레일(40)을 설치하는 과정과, 지지레일(40)을 타고 이동하게 지지대차(50)를 일측 지지타워(30)의 상측으로 설치하되 상기 지지대차(50)에는 지지레일(40)을 타고 이동하는 롤러(51)와 와이어(61)가 걸치는 롤러(63)를 설치하는 과정과, 상기 지지대차(50)가 설치되는 곳과 대향된 곳의 지지타워(30a)에는 와이어(61)가 걸리는 롤러(62)를 설치하는 한편 지지대차(50)에 체결된 로드(71)를 전후로 이동하는 스크류 잭(70)을 설치하는 과정과, 상기 지지타워(30)(30a)의 롤러(63)(62)에 걸쳐진 와이어(61)를 감거나 푸는 윈치세트(60)를 설치하는 과정을 수행함으로써 이루어지게 된다.
본 발명은 와이어(61)에 걸린 중량물(21)을 윈치세트(60)에서 와이어(61)를 감아 지지타워(30)에 위치되는 지지대차(50)의 하측으로 이동한 후 스크류 잭(70)을 구동시켜 로드(71)로 지지대차(50)를 타워(10)의 중앙 쪽으로 당기면서 윈치세트(60)에서 와이어(61)를 감아주게 함으로써 와이어(61)에 걸린 중량물(21)을 타워(10)의 중앙으로 이동시켜 조립 설치할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 지지타워(30)(30a)는 풍력 발전기(20)의 설치 완료 후 철거하게 된다.
이러한 구성의 본 발명에서, 먼저 타워(10)를 기존의 방식에 의해 보조 크레인 등을 이용하여 설치를 하게 되며, 타워(10)의 설치시 양쪽으로 대칭되게 경사진 방향으로 지지타워(30)(30a)를 추가로 설치하되 상기 지지타워(30)(30a)는 타워(10)보다 높게 한다.
지지타워(30)(30a)는 철탑용 부재를 설치하여 조립 설치함으로써 사용 후 철거가 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, 타워(10)의 중앙에서 양쪽으로 일정거리를 이격하되 타워(10)의 중앙높이보다 높게 하여 지지타워(30)(30a)를 이용하여 중량물(21)을 들어 올릴 수 있도록 한다.
여기서 지지타워(30)(30a)는 상부 양쪽으로 지지타워(30)(30a)를 연결하는 지지레일(40)을 설치한 후 상기 지지레일(40)의 상부에 지지대차(50)를 설치하되 상기 지지대차(50)는 롤러(51)를 설치하여 지지레일(40)을 타고 이동하도록 하고, 상기 지지대차(50)는 스크류 잭(70)의 구동에 따라 로드(71)가 신축되면서 전후진이 이루어지도록 한다.
하나의 지지타워(30)는 중앙이 개방되어 지면에서 들린 중량물(21)이 지지타워(30)의 중앙을 통하여 수평으로 이동할 수 있도록 하고, 또 하나의 지지타워(30a)는 상부에 스크류 잭(70)을 고정시키도록 하며, 상기 지지타워(30a)의 하측 지면에 윈치세트(60)를 설치한다.
상기 윈치세트(60)에서 감기거나 풀리는 와이어(61)는 지지타워(10)의 상부 양쪽에 고정 설치된 롤러(62)에 받쳐진 후 지지대차(50)의 양쪽에 설치된 롤러(63)에 받쳐진 상태에서 지지타워(50)의 하측으로 이동하여 무거운 중량물(21)을 걸어 올리도록 한다.
본 발명의 스크류 잭(70)은 지지타워(30a)의 상측에 고정 설치된 상태에서 로드(71)를 신축시켜 지지레일(40)을 타고 이동하는 지지대차(50)를 수평 이동되게 하는 것으로, 중량물(21)을 들어서 타워(10)의 상부 중앙에 설치하기 위해서는 우선 지지타워(30a)의 롤러(62)와 지지대차(50)의 롤러(63)에 걸쳐진 와이어(61)의 선단에 중량물(21)을 걸어준 후 윈치세트(60)를 작동시키면 윈치세트(60)에서 와이어(61)를 감으면서 중량물(21)을 들어 올리게 된다.
중량물(21)이 지지타워(30)의 하측으로 충분히 올려지면 윈치세트(60)의 와이어(61)를 서서히 감으면서 스크류 잭(70)을 구동시켜 로드(71)로 지지대차(50)를 타워(10)의 중앙으로 이동시키게 되고, 이에 따라 중량물(21)은 타워(10)의 상부 중앙으로 이동하게 된다.
중량물(21)이 타워(10)의 중앙으로 이동한 후에는 중량물(21)을 타워(10)에 설치한 후 스크류 잭(70)을 역으로 작동시켜 지지대차(50)가 지지타워(10)쪽으로 이동하게 하는 한편 윈치세트(60)에서 와이어(61)를 풀어주어 상기 과정에 따라 중량물(21)을 올리도록 한다.
본 발명에서 중량물(21)을 올려 타워(10)의 상부에 풍력발전기(20)의 설치가 완료되면 윈치세트(60)를 철거하는 한편 지지타워(30)(30a)를 철거하여 타워(10)만 남아 있도록 한다.
따라서 본 발명은 풍력발전기(20)를 들어올리기 위한 대형 크레인을 설치하지 않아도 되므로, 대형크레인 설치장소 부지조성을 위한 주변 환경을 보호하는 한편 설치비용과 공사기간을 줄일 수 있다.
10 : 타워 20 : 풍력발전기
21 : 중량물 30,30a : 지지타워
40 : 지지레일 50 : 지지대차
60 : 윈치세트 61 : 와이어
70 : 스크류잭 71 : 로드

Claims (5)

  1. 풍력 발전기(20)가 상부에 설치되기 위한 타워(10)를 조립하여 구성하고,
    상기 타워(10)의 양쪽으로 경사지게 한 쌍의 지지타워(30)(30a)를 철탑용 부재로 조립하여 구성하며,
    상기 지지타워(30)(30a)의 상측으로 지지타워(30)(30a) 사이를 이어주는 지지레일(40)을 설치고,
    상기 지지레일(40)을 타고 이동하게 지지대차(50)를 일측 지지타워(30)의 상측으로 설치하되 상기 지지대차(30)에는 지지레일(40)을 타고 이동하는 롤러(51)와 와이어(61)가 걸쳐지는 롤러(63)를 설치하며,
    상기 지지대차(50)가 설치되는 곳과 대향된 곳의 지지타워(30a)에는 와이어(61)가 걸리는 롤러(62)를 설치하는 한편 지지대차(50)를 전후로 이동하는 로드(71)가 구비된 스크류 잭(70)을 설치하고,
    상기 롤러(63)(62)에 걸쳐진 와이어(61)를 감거나 푸는 윈치세트(60)를 지지타워(30a)의 하측으로 설치하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치장치.
  2. 제1항에 있어서, 지지타워(30)(30a)는 타워(10)보다 높게 설치하되 풍력발전기(20)의 설치 후 해체 되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치장치.
  3. 제1항에 있어서, 지지타워(30)는 상측으로 고정된 지지레일(40)을 타고 지지대차(50)가 이동되게 하되 상기 지지타워(30)의 중앙으로 올려진 중량물(21)이 타워(10)의 상부로 이동되게 지지타워(30)의 중앙쪽은 개방 된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치장치.
  4. 일반적인 방식으로 설치된 타워(10)의 양쪽으로 경사지게 한 쌍의 지지타워(30)(30a)를 철탑용 부재로 설치하는 과정과,
    타워(10)보다 높게 설치된 지지타워(30)(30a)의 상측으로 지지레일(40)을 설치하여 지지대차(50)가 지지레일(40)을 타고 이동하게 과정과,
    지지레일(40)을 타고 이동하게 지지대차(50)에 결합되어 지지대차(50)를 당기거나 밀어주는 스크류 잭(70)을 지지타워(30a)의 상측으로 설치하는 과정과,
    상기 지지대차(50)에 설치된 롤러(63)와 지지타워(30a)의 상측에 설치된 롤러(62)에 걸쳐진 와이어(61)에 중량물(21)을 걸어주는 과정과,
    와이어(61)를 당기는 윈치세트(60)로 중량물(21)을 지지타워(30)로 올리는 과정과,
    와이어(61)를 감으며 스크류 잭(70)을 구동시켜 지지대차(50)를 타워(10)의 중앙으로 이동시키는 과정과,
    타워(10)의 중앙으로 이동된 중량물(21)을 타워(10)에 설치한 후 지지대차(50)와 와이어(61)를 원위치시키는 과정과,
    상기 과정을 반복 수행하여 풍력 발전기(20)를 설치한 후 지지타워(30)(30a)와 윈치세트(60)를 철거하는 과정을 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치방법.
  5. 제4항에 있어서, 지지타워(30)에 위치하는 지지대차(50)의 롤러(63) 쪽으로 와이어(61)에 걸린 중량물(21)이 이동하면 스크류 잭(70)으로 지지대차(50)를 타워(10)의 중앙 쪽으로 이동시켜 중량물(21)이 타워(10)의 상부에 올려지게 하여 조립되게 한 후 다시 지지대차(50)를 지지타워(30)쪽으로 이동시켜 다음 중량물(21)을 올리도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 타워자체를 이용한 인양식 발전기 설치방법.
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