KR20130010297A - 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법을을 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 풍력발전기의 블레이드에 결빙 발생시 이를 운전 제어에 따른 블레이드의 관성력으로 제거하도록 구성한 것이며, 이에따라 블레이드에서의 결빙을 신속하게 제거하고, 특히 블레이드에 별도의 해빙 설비를 추가하지 않아도 되므로 설비 추가에 따른 비용을 절감할 수 있도록 한 것이다.

Description

풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법{Operating process of wind turbine for de-icing of the blades}

본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력발전기의 블레이드에서 결빙 발생시 이를 운전 제어에 따른 블레이드의 관성력으로 제거할 수 있도록 하는 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력발전기는 다양한 형태의 블레이드를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 장치로, 이러한 풍력발전기는 첨부된 도 1에서와 같이 지반에 고정되는 타워(1)의 상단에 설치되는 중앙제어기(2), 상기 중앙제어기(2)의 전면부에 위치하고 상기 중앙제어기(2)에 의해 제어동작이 이루어지는 피치제어부(3), 상기 피치제어부(3)에 의해 구동하는 피치모터(4), 상기 피치모터(4)의 구동에 따라 각도 조절이 이루어지는 블레이드(5)를 포함하고, 상기 타워(1)의 상단에 형성되는 중앙제어기(2)는 외부 모니터링 시스템(6)과 연결 구성되는 것이다.

즉, 상기 중앙제어기(2)에서 피치제어부(3)로 제어신호를 전달하면 이를 바탕으로 피치모터(4)의 구동이 이루어져 블레이드(5)의 각도를 조절하게 되고, 이에따라 최적의 발전 효율을 얻을 수 있도록 한 것이며, 이러한 각도 조절의 가동 상태는 중앙제어기(2)에 연결된 외부 모니터링 시스템(6)을 통해 외부에서 확인 가능한 것이다.

이때, 종래 풍력발전기에 적용되는 블레이드(5)는 외부 환경(예; 겨울철)에 따라 결빙이 발생하여 회전이 제대로 이루어지지 못하는 단점이 있었다.

즉, 종래에는 블레이드(5)에 결빙이 발생시 그 결빙을 제거하는 장치가 별도로 마련되어 있지 않았고, 이에따라 외부 온도 상승에 의해 결빙이 자연적으로 해빙될때까지 대기할 수 밖에 없었던 것이다.

이에, 종래에는 풍력발전기의 블레이드(5)에 초음파장치 또는 발열판 등과 같은 고가의 해빙 설비를 내장하여, 상기 블레이드(5)에서의 결빙이 발생하는 것을 방지하도록 하였다.

그러나, 상기와 같은 해빙 설비를 블레이드(5)에 설치시에는 전반적인 제작비용이 상승하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 풍력발전기의 블레이드에 결빙 발생시 이를 운전 제어에 따른 블레이드의 관성력으로 제거하도록 구성함으로써, 블레이드에서의 결빙을 신속하게 제거함은 물론, 블레이드에 별도의 해빙 설비를 추가하지 않아도 되므로 설비 추가에 따른 비용을 절감할 수 있도록 하는 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법은, 풍력발전기의 블레이드에 설치되는 결빙센서를 통해 상기 블레이드에 결빙이 발생하였는가를 감지하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계로부터 결빙 감지시, 피치모터의 구동에 따라 상기 블레이드의 피치 각도를 변경 가능 구간 범위내에서 반복적으로 변경시키는 제 2 단계; 및, 상기 제 2 단계로부터 상기 블레이드의 피치 각도 변경이 이루어질 때, 상기 피치 각도 변경의 속도를 급가속시키거나 급정지시키는 운전을 반복하면서 그 반복되는 급가속과 급정지의 운전에 따른 관성력과 상기 블레이드의 자체 탄성력으로부터 상기 블레이드의 결빙을 제거하는 제 3 단계; 를 포함하여 진행하는 것이다.

또한, 상기 제 2 단계에서 상기 블레이드의 피치각도 변경과, 상기 제 3 단계에서의 급가속과 급정지의 반복 운전은 저풍속 구간에서 이루어지며, 상기 저풍속 구간에서의 피치각도 변경, 그리고 급가속과 급정지 반복 운전은 상기 결빙센서에 의해 감지되는 결빙감지신호가 중앙제어기에 출력되면서, 상기 중앙제어기가 피치제어부를 통해 피치모터를 제어함으로서 자동으로 이루어지는 것이다.

또한, 상기 제 2 단계에서 상기 블레이드의 피치각도 변경과, 상기 제 3 단계에서의 급가속과 급정지의 반복 운전은 저풍속 구간에서 이루어지며, 상기 저풍속 구간에서의 피치각도 변경, 그리고 급가속과 급정지 반복 운전은 상기 결빙센서에 의해 감지되는 결빙감지신호가 중앙제어기에 출력시, 상기 중앙제어기를 모니터링하는 외부의 모니터링 시스템에서 관리자의 조작에 의해 발생하는 수동 제어신호에 따라 이루어지는 것이다.

이와 같이, 본 발명은 풍력발전기의 블레이드에 결빙 발생시 이를 운전 제어에 따른 블레이드의 관성력으로 제거하도록 구성한 것으로, 이를 통해 블레이드에서의 결빙을 신속하게 제거하고, 특히 블레이드에 별도의 해빙 설비를 추가하지 않아도 되므로 설비 추가에 따른 비용을 절감하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 풍력 발전기의 구조도.
도 2는 본 발명의 실시예로 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법의 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 풍력 발전기의 구조도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법의 흐름도를 도시한 것이며, 이하 종래 풍력발전기의 설명과 동일부분에 대하여는 동일부호로서 표시하기로 한다.

첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법은 통상적인 도 1의 풍력발전기의 블레이드(5)에 결빙센서(10)를 장착함으로써 달성되며, 이러한 운전제어방법은 제 1 내지 제 3 단계(S10)(S20)(S30)를 포함하여 진행되는 것이다.

상기 제 1 단계(S10)는 풍력발전기의 블레이드(5)에 설치되는 결빙센서(10)를 통해 상기 블레이드(10)에 결빙이 발생하였는가를 감지하는 단계를 설명하는 것이다.

즉, 상기 제 1 단계(S10)에서는 블레이드(5)에 설치되는 결빙센서(10)가 상기 블레이드(5)에 대한 결빙여부를 감지한 후 그 감지신호를 중앙제어기(2)에 전송하게 되는 것이다.

상기 제 2 단계(S20)는 상기 제 1 단계(S10)로부터 결빙센서(10)에 의해 결빙이 감지되어 상기 중앙제어기(2)로 결빙감지신호가 전송될 때, 피치모터(4)를 구동시켜 상기 블레이드(5)의 피치 각도를 변경 가능 구간 범위내에서 반복적으로 변경시키도록 한 것이다.

상기 제 3 단계(S30)는 상기 제 2 단계(S20)로부터 상기 블레이드(5)의 피치 각도 변경이 이루어질 때, 상기 피치 각도 변경의 속도를 급가속시키거나 급정지시키는 운전을 반복하면서 그 반복되는 급가속과 급정지의 운전에 따른 관성력과 상기 블레이드(5)가 가지는 자체 탄성력에 의해, 상기 블레이드(5)의 결빙은 신속하게 제거하도록 한 것이다.

이때, 상기 제 2 단계(S20)에서의 상기 블레이드(5)의 피치각도 변경과, 상기 제 3 단계(S30)에서의 급가속과 급정지의 반복 운전은 저풍속 구간에서 이루어지는 것으로, 상기 저풍속 구간에서의 피치각도 변경, 그리고 급가속과 급정지 반복 운전은 상기 결빙센서(10)에 의해 감지되는 결빙감지신호가 중앙제어기(2)에 출력될 때, 상기 중앙제어기(2)가 피치제어부(3)를 통해 피치모터(4)를 반복 제어함으로써 자동으로 이루어지도록 한 것이다.

한편, 상기 제 2 단계(S20)에서의 상기 블레이드(5)의 피치각도 변경과, 상기 제 3 단계(S30)에서의 급가속과 급정지의 반복 운전은 상기 결빙센서(10)에 의해 감지되는 결빙감지신호가 중앙제어기(2)로 출력될 때, 상기 중앙제어기(2)를 모니터링하는 외부의 모니터링 시스템(6)에서 관리자의 모니터링이 이루어지는 상태에서 결빙을 확인한 후 관리자의 수동 조작에 의해 발생하는 수동 제어신호를 상기 중앙제어기(2)로 전송함으로써 이루어질 수도 있는 것이다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법은 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이, 우선 블레이드(5)에 설치되는 결빙센서(10)를 통해 결빙이 감지되면, 상기 감지된 결빙감지신호는 중앙제어기(2)로 전송된다.

그러면, 상기 중앙제어기(2)는 자동으로 결빙을 제거하기 위한 운전을 진행하거나, 또는 외부의 모니터링 시스템(6)으로부터 전송하는 수동 제어신호에 따라 피치제어부(3)를 제어하는 신호를 출력하고, 이에따라 상기 피치제어부(3)는 피치모터(4)를 구동 제어하게 되는 것이다.

이때, 상기 피치모터(4)는 상기 피치제어부(3)의 구동 제어신호에 따라 상기 블레이드(5)의 피치 각도를 변경 가능 구간 범위내에서 반복적으로 변경시키는 한편, 상기 피치 각도 변경의 속도를 급가속 또는 급정지시키는 운전을 반복하게 되는 바,

상기 피치 각도 변경에 따른 급가속 또는 급정지의 반복 운전시, 상기 블레이드(5)에서는 상기 급가속과 급정지의 반복에 따른 관성력이 발생하고, 상기 발생되는 관성력과 이에 더하여 상기 블레이드(5)의 자체적인 탄성력으로부터, 상기 블레이드(5)에서 발생하는 결빙은 별도의 해빙 장비를 사용하지 않더라도 신속하게 제거가 이루어질 수 있는 것이다.

이하, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

1 ; 타워 2 ; 중앙제어기
3 ; 피치제어부 4 ; 피치모터
5 ; 블레이드 6 ; 모니터링 시스템
10; 결빙센서

Claims (3)

1. 풍력발전기의 블레이드에 설치되는 결빙센서를 통해 상기 블레이드에 결빙이 발생하였는가를 감지하는 제 1 단계;
   상기 제 1 단계로부터 결빙 감지시, 피치모터의 구동에 따라 상기 블레이드의 피치 각도를 변경 가능 구간 범위내에서 반복적으로 변경시키는 제 2 단계; 및,
   상기 제 2 단계로부터 상기 블레이드의 피치 각도 변경이 이루어질 때, 상기 피치 각도 변경의 속도를 급가속시키거나 급정지시키는 운전을 반복하면서 그 반복되는 급가속과 급정지의 운전에 따른 관성력과 상기 블레이드의 자체 탄성력으로부터 상기 블레이드의 결빙을 제거하는 제 3 단계; 를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 단계에서 상기 블레이드의 피치각도 변경과, 상기 제 3 단계에서의 급가속과 급정지의 반복 운전은 저풍속 구간에서 이루어지며,
   상기 저풍속 구간에서의 피치각도 변경, 그리고 급가속과 급정지 반복 운전은 상기 결빙센서에 의해 감지되는 결빙감지신호가 중앙제어기에 출력되면서, 상기 중앙제어기가 피치제어부를 통해 피치모터를 제어함으로서 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 단계에서 상기 블레이드의 피치각도 변경과, 상기 제 3 단계에서의 급가속과 급정지의 반복 운전은 저풍속 구간에서 이루어지며,
   상기 저풍속 구간에서의 피치각도 변경, 그리고 급가속과 급정지 반복 운전은 상기 결빙센서에 의해 감지되는 결빙감지신호가 중앙제어기에 출력시, 상기 중앙제어기를 모니터링하는 외부의 모니터링 시스템에서 관리자의 조작에 의해 발생하는 수동 제어신호에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 결빙 제거를 위한 운전제어방법.

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