KR20120114981A

KR20120114981A - 이동수단을 구비한 풍력발전기

Info

Publication number: KR20120114981A
Application number: KR1020110032858A
Authority: KR
Inventors: 이상용; 황인환
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2012-10-17

Abstract

본 발명은 풍력을 이용하여 발전을 행하는 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나셀을 지지하는 타워를 보조하여 가벼우면서도 안정적인 타워를 갖는 풍력발전기 및 설치방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 풍력발전기는, 풍력에너지를 전기에너지로 변환하기 위해 구동 및 발전장치를 수납하고 있는 나셀(500)을 지지부로부터 일정간격 이격시켜 지지하는 타워(400)를 구비하는 풍력발전기에 있어서, 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 외부에 설치되어 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 둘레를 이동가능한 이동수단(100); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동수단을 구비한 풍력발전기{Wind turbine with movable means}

본 발명은 풍력을 이용하여 발전을 행하는 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력발전기의 유지?보수 작업시 작업자의 작업위치 선정 및 작업 편의성을 극대화하기 위해 별도의 이동수단을 구비한 풍력발전기에 관한 것이다.

풍력(바람의 힘)을 이용하여 전기에너지를 발생시키는 풍력발전기는 산업의 발달과 인구 증가에 의한 석유, 석탄, 천연가스 등의 천연자원의 고갈에 따라 대체 에너지원으로 많은 연구가 진행되고 있다.

풍력발전이란 공기 유동이 갖는 운동에너지를 기계적 에너지로 변환시킨 후 다시 전기에너지를 생산하는 기술로서, 자연에 존재하는 바람을 에너지원으로 이용하므로 비용이 들지 않으면서도 친환경적인 바, 점차 사용 범위가 증가하고 있다.

일반적인 풍력발전기의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 지면에 세워지는 고층의 타워(5) 상단에 로터블레이드(2)를 회동 지지하는 나셀(3)을 회전 가능하도록 설치하고, 나셀(3) 내부에는 증속기 등의 구동장치 및 발전장치, 제어장치를 두어, 도터블레이드(2)의 회전력이 허브(6)를 거쳐 주축을 통해 발전기에 이르도록 구성된다.

풍력발전소는 근래에 들어 발전량의 증대를 위해 점점 대형화되고 있으며, 로터블레이드의 지름이 약 70m 정도가 되는 경우 타워 높이는 약 100m에 이르게 된다.

이러한 대형의 타워(5) 및 로터블레이드(2)에 유지?보수 작업이 필요한 경우가 발생하면, 종래에는 별도의 대형 크레인을 이용하거나, 나셀 상부에 로프를 연결하여 작업자가 작업을 진행하였으며, 유지?보수에 필요한 부품?장비 등의 이송에도 크레인을 사용하는 등 비용 측면에서 비효율적이었으며, 작업자의 안전에도 많은 문제가 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 타워나 로터블레이드의 유지?보수작업시에 작업자의 안전에 만전을 기하면서도 비용을 아껴 풍력발전기의 유지비용을 절감하도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력에너지를 전기에너지로 변환하기 위해 구동 및 발전장치를 수납하고 있는 나셀(500)을 지지부로부터 일정간격 이격시켜 지지하는 타워(400)를 구비하는 풍력발전기에 있어서, 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 외부에 설치되어 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 둘레를 이동가능한 이동수단(100);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기를 제공한다.

상기 이동수단(100)은 상기 나셀(500)의 하부 또는 상기 타워(400)의 상부에 설치되는 것;을 특징으로 한다.

상기 이동수단(100)을 이동시킬 수 있는 이동장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동수단(100)에 연결되어 작업자를 지지해주는 작업대(130);를 더 포함하고, 상기 작업대(130)는 상하로 이동가능한 것;을 특징으로 한다.

상기 나셀(500), 상기 이동수단(100) 및 상기 작업대(130) 중 어느 하나 이상에는 상기 작업대(130)를 상하 이동시킬 수 있는 상하이동장치;가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 작업대(130)는 지지부와 소통가능하도록 케이블(200)이 연결되는 것;을 특징으로 한다.

상기 케이블(200)은 연결장치(140)에 의해 상기 작업대(130)에 연결되는 것;을 특징으로 한다.

상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)에 상기 이동수단(100)으로 출입이 가능한 출입구(300);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동수단(100)은, 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)에 고정설치되는 가이드레일(110); 및 상기 가이드레일을 따라 이동하는 롤러유닛(120);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 나셀 또는 타워에 이동수단을 설치하여 타워나 로터블레이드의 유지?보수작업시에 작업자의 안전에 만전을 기하면서도 유지?보수의 작업비용을 절감할 수 있도록 한다.

또한, 작업자의 작업영역을 최대한 확보하면서 손쉽게 이동이 가능하도록 한다.

도 1은 종래의 풍력발전기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이동수단을 구비한 풍력발전기의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 잡업대가 최상부 위치에 다다른 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, (a)는 최상부 위치가 나셀인 경우이며, (b)는 최상부 위치가 타워인 경우이다.
도 4는 본 발명에 따른 이동수단에 연결부재가 부착된 경우를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 이동수단을 구비한 풍력발전기의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 이동수단을 구비한 풍력발전기의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 잡업대가 최상부 위치에 다다른 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, (a)는 최상부 위치가 나셀인 경우이며, (b)는 최상부 위치가 타워인 경우이고, 도 4는 본 발명에 따른 이동수단에 연결부재가 부착된 경우를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 이동수단을 구비한 풍력발전기의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 풍력발전기는 육상 또는 해상에 무관하게 설치되어 바람에 의해 발전을 하는 풍력발전기에 적용될 수 있으며, 본 명세서에서 사용되는 지지부는 육상 또는 해상에 타워가 세워지는 위치로서, 지면 또는 구조물(플랫폼)을 의미한다.

본 발명에 따른 풍력발전기는 풍력에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 구동 및 발전장치를 수납하고 있는 나셀(500)을 지지부로부터 일정간격 이격시켜 지지하는 타워(400)를 구비하면서, 이동수단(100)으로 구성된다.

이동수단(100)은 도 2 또는 도 5와 같이, 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 외부에 설치되어 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 둘레를 이동가능하여 작업자가 이동수단(100)에 의해 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 외부를 이동하면서 점검 또는 수리, 보수 등의 작업을 원활히 수행할 수 있게 된다.

상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 외부를 이동할 때는 작업자가 손으로 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 벽면을 밀어 그 반작용에 의해 이동하거나, 이동장치(미도시)를 설치하여 수동 또는 자동으로 이동할 수도 있다.

이동장치(미도시)로는 유압 또는 기계, 전기장치 등을 사용하여 상기 이동수단(100)을 이동시킬 수 있는 어떠한 장치라도 사용가능하며, 예를 들어, 윈치, 모터 등을 사용할 수 있다.

상기 이동수단(100)은 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)에 고정설치되는 가이드레일(110) 및 상기 가이드레일을 따라 이동하는 롤러유닛(120)으로 구성할 수 있는 데, 롤러유닛(120)에 이동장치(미도시)로써 모터를 장착하여 모터가 롤러유닛의 롤러를 회전구동시켜 상기 이동수단(100)을 이동시킬 수 있을 것이다.

또한, 이동장치(미도시)로 윈치를 사용한다면, 수동 윈치일 경우 인력에 의해 윈치의 레버를 움직여 상기 이동수단(100)을 이동시키거나, 자동 윈치일 경우 버튼 등의 작동에 의해 상기 이동수단(100)을 이동시킬 수 있을 것이다.

상기 이동수단(100)은 나셀(500)의 하부나 타워(400)의 상부에 설치되므로, 나셀(500)의 하부나 타워(400)의 상부 형상에 맞춰 설치될 수 있고, 나셀(500)의 하부에 설치되는 경우에는 도 2에서와 같이 나셀의 하부형상에 맞게 사각형의 형태로 가이드레일(110)을 설치하고, 타워(400)의 상부에 설치되는 경우에는 도 5에서와 같이 원형으로 가이드레일(110)을 설치할 수 있을 것이다. 그러나, 설치 조건에 따라 나셀(500) 또는 타원(400)의 형상에 무관하게 임의의 형상으로 설치할 수도 있다.

상기 이동수단(100)은 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 외부에 일체로 연결(도 3 또는 5 참조)되도록 구성되어 롤러유닛(120)이 상기 가이드레일(110)의 전체 구간을 이동할 수 있게 구성되거나, 상기 가이드레일(110)의 일부 구간을 분리(예를 들면, 나셀의 하면이 사각형일 경우 각 면당 1개씩의 가이드레일(110)을 장착하는 경우)하고 각각의 구간에 상기 롤러유닛(120)을 장착하고, 작업대(130) 등도 별도로 복수개로 구성되도록 할 수 있다.

상기 이동수단(100)은 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 임의의 위치에 설치할 수도 있으나, 바람직하게는 상기 타워(400)나 블레이드의 최상부에 대한 유지?보수 등의 작업이 가능하도록 상기 나셀(500)의 하부(도 2 참조) 또는 상기 타워(400)의 상부(도 5 참조)에 설치될 수 있다.

상기 이동수단(100)에는 도 3과 같이 작업자를 지지해서 작업을 원활히 수행할 수 있도록 하는 작업대(130)를 설치할 수 있으며, 상기 작업대(130)는 상하이동가능하도록 구성한다.

이는 상기 타워(400)나 블레이드의 하부에 유지?보수 등이 필요한 경우를 대비하여 상하이동이 가능한 작업대를 설치하여 상하 어느 위치라도 이동할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 작업대(130)는 작업자의 지지를 위해 단순한 발판(135)형태일 수 있고, 작업자의 안전을 위해 상부가 열려진 상자형태로 구성할 수도 있을 것이다. 도 3에는 작업자의 안전, 작업대의 하중 감소, 외부와의 소통 등을 고려하여 단순한 발판(135)에 난간(136)을 설치하여 작업대(130)를 구성한 것으로 도시하였다.

상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 둘레를 이동 가능한 상기 이동수단(100)과 상하 이동이 가능한 상기 작업대(130)는 작업자가 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 둘레 및 상하 어느 위치로도 이동가능하여 유지?보수 등의 작업이 원활하게 이루어질 수 있다.

상기 작업대(130)를 상하 이동시킬 수 있는 상하이동장치(150)는 상기 나셀(500), 상기 이동수단(100) 및 상기 작업대(130) 중 어느 하나 이상에 설치될 수 있다.

상기 작업대(130)가 작업자의 이동수단으로 사용되는 경우에는 작업자가 상기 작업대(130) 상에 있을 것이므로 상기 작업자가 상기 상하이동장치(150)를 조작할 수 있도록 상기 작업대(130)에 상기 상하이동장치(150)가 설치되어야 하겠지만, 공구나 기타 물건 등의 운반용으로 상기 작업대(130)를 사용하는 경우에는 상기 작업대(130)에 작업자가 없을 경우도 고려하여 상기 나셀(500), 또는 상기 이동수단(100)에 상기 상하이동장치(150)를 설치한다.

또한, 작업자가 상기 작업대(130)에서 작업 중에 공구나 물건 등의 운반이 필요할 경우를 대비하여 도 2, 도 4 및 도 5에서와 같이 지지부와 소통가능하도록 케이블(200)을 상기 작업대(130)에 연결시킬 수도 있다.

평상시에는 상기 케이블(200)을 상기 작업대 위나, 하부에 보관하다가, 공구나 물건 등의 운반이 필요한 경우에는 일단을 지지부 쪽으로 늘어뜨려 상기 케이블의 일단에 필요한 물품을 연결하고, 케이블을 작업대(130) 쪽으로 작업자가 당겨 필요한 물품을 전달 받을 수 있다. 도르레를 사용하여 지지부 쪽에 있는 작업자가 케이블의 일단을 당겨 타단에 연결된 필요한 물품의 전달을 가능케 할 수도 있을 것이다.

상기 케이블(200)은 도 4에서와 같이 별도의 연결장치(140)를 이용하여 상기 작업대(130)에 연결하여, 케이블의 상하이동이 자동으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 상기 연결부재(140)는 케이블의 상하이동을 자동으로 가능케하는 일반적인 장치를 사용할 수 있으며, 윈치, 모터 등을 사용할 수 있을 것이다.

상기 상하이동장치(150)로는 상기에서 설명한 이동장치와 같이 유압 또는 기계, 전기장치 등을 사용할 수 있고, 윈치, 모터 등을 구동원으로 사용할 수 있을 것이다.

도 3에서는 윈치에 의해 작업대(130)가 상하로 이동하는 경우를 실시예로 도시하였으며, 본 실시예에서는 상하이동장치(150)가 윈치(160), 도르래(170), 와이어(180)로 구성된다.

윈치(160)는 수동 또는 자동 윈치를 사용할 수 있고, 윈치(160)는 도르래(170)를 이용하여 와이어(180)를 감거나 풀어서 작업대를 상하이동시켜 작업자를 원하는 작업 위치로 이동시킨다.

상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)에는 상기 이동수단(100)으로 출입이 가능한 출입구(300)를 추가 설치할 수 있으며, 이는 작업자들이 상기 이동수단으로의 접근성을 높여 각종 장비의 보수, 수리 등의 작업을 쉽게 할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 작업대(130)는 도 3의 (a) 및 (b)와 같이 상기 출입구(300)를 통하여 작업자가 손쉽게 상기 작업대(130)로 이동할 수 있도록 상기 출입구(300)의 인근까지 다다를 수 있도록 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 이동수단을 구비한 풍력발전기의 작용에 대해 설명한다.

외부환경에 노출되어 있는 상기 타워(400) 또는 블레이드에 보수 등의 작업이 필요한 경우가 발생하면, 작업자는 출입구(300)를 통해 출입구(300) 인근에 위치하고 있는 작업대(130)에 올라가고, 인력 또는 이동장치에 의해 이동수단(100)을 해당 작업위치로 움직여 작업대(130)를 이동시킨다.

상기 이동수단(100)은 일부 구간이 분리되도록 설치할 수도 있으나, 도 3 또는 도 5에서와 같이 전체 구간을 일체로 연결하여 작업대(130)가 상기 이동수단(100)에 의해 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 주위를 360°회전하도록 구성하여 작업위치 선정이 용이하고, 작업 편의성이 극대화되도록 할 수 있다.

또한, 작업 중에 필요한 공구 등이 있다면, 작업대 상에 위치하고 있는 케이블(200)을 지지부로 늘어뜨려 케이블(200)에 공구 등을 연결하여 작업대로 가져올 수도 있다.

작업이 종료되면 작업대를 출입구로 옮기고, 작업자는 출입구를 통해 나셀이나 타워 내부로 들어 가서 타워 또는 블레이드의 보수 등의 작업을 완료한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 이동수단 110 : 가이드레일
120 : 롤러유닛 130 : 작업대
135 : 발판 136 : 난간
140 : 연결장치 150 : 상하이동장치
160 : 윈치 170 : 도르래
180 : 와이어 200 : 케이블
300 : 출입구 400 : 타워
500 : 나셀

Claims

풍력에너지를 전기에너지로 변환하기 위해 구동 및 발전장치를 수납하고 있는 나셀(500)을 지지부로부터 일정간격 이격시켜 지지하는 타워(400)를 구비하는 풍력발전기에 있어서,
상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 외부에 설치되어 상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)의 둘레를 이동가능한 이동수단(100);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기.
청구항 1에 있어서,
상기 이동수단(100)은 상기 나셀(500)의 하부 또는 상기 타워(400)의 상부에 설치되는 것;
을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기.
청구항 1에 있어서,
상기 이동수단(100)을 이동시킬 수 있는 이동장치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기.
청구항 1에 있어서,
상기 이동수단(100)에 연결되어 작업자를 지지해주는 작업대(130);를 더 포함하고,
상기 작업대(130)는 상하로 이동가능한 것;
을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기.
청구항 4에 있어서,
상기 나셀(500), 상기 이동수단(100) 및 상기 작업대(130) 중 어느 하나 이상에는 상기 작업대(130)를 상하 이동시킬 수 있는 상하이동장치;
가 포함되는 것을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기.
청구항 5에 있어서,
상기 작업대(130)는 지지부와 소통가능하도록 케이블(200)이 연결되는 것;
을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기.
청구항 6에 있어서,
상기 케이블(200)은 연결장치(140)에 의해 상기 작업대(130)에 연결되는 것;
을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기.
청구항 6에 있어서,
상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)에 상기 이동수단(100)으로 출입이 가능한 출입구(300);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동수단(100)은,
상기 나셀(500) 또는 상기 타워(400)에 고정설치되는 가이드레일(110); 및
상기 가이드레일을 따라 이동하는 롤러유닛(120);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동수단을 구비한 풍력발전기.