KR20130025519A

KR20130025519A - 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치

Info

Publication number: KR20130025519A
Application number: KR1020110088876A
Authority: KR
Inventors: 이병규; 김홍겸; 이종환; 조영석; 하영열; 하인철; 한동기
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-03-12
Also published as: KR101245778B1

Abstract

풍력터빈용 블레이드 유지관리장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치는 자력(磁力)에 의해 풍력터빈의 타워 외면에 부착된 상태에서 상하로 주행하는 주행장치를 갖춘 본체와, 본체와 함께 승강하도록 본체에 결합되며 블레이드의 주위에 설치된 하나이상의 지지레일과, 블레이드 외면의 유지관리를 위해 지지레일에 설치되며 지지레일을 따라 이동할 수 있는 하나이상의 유지관리유닛을 포함한다.

Description

풍력터빈용 블레이드 유지관리장치{BLADE MAINTENANCE DEVICE FOR WIND TURBINE}

본 발명은 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타워의 외면을 따라 주행하면서 블레이드의 청소, 검사, 디아이싱(deicing) 등의 유지관리를 수행할 수 있는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치에 관한 것이다.

풍력터빈은 풍력에너지를 기계적인 에너지로 변환해 전기를 생산하는 장치로, 온실가스 저감을 위한 청정에너지원으로 각광받고 있다. 통상적인 풍력터빈은 타워(tower)와, 타워의 상부에 장착된 나셀(nacelle)과, 나셀에 연결되며 복수의 블레이드를 갖춘 로터(rotor)를 구비한다.

풍력터빈은 고장이나 사고를 예방하고 동작효율을 높이기 위해 설치 후에도 청소, 검사, 디아이싱(Deicing: 블레이드 등에 형성된 얼음을 제거하는 일) 등의 주기적인 유지관리가 필요하다. 그러나 풍력터빈은 타워의 높이가 대략 100미터에 이르고, 블레이드 길이도 40 ~ 70미터 또는 그 이상에 이르는 큰 구조물이기 때문에 유지관리에 많은 어려움이 있다. 특히 블레이드는 고공에 위치하기 때문에 유지관리를 위해 작업자가 공중에 매달려야 하는 등 작업환경이 열악하고 위험하다.

블레이드의 유지관리 여건이 이처럼 열악한 관계로, 최근에는 작업자가 블레이드에 직접 접근하지 않고서도 유지관리를 수행할 수 있도록 하는 장치들이 제안되고 있다.

일본 공개특허공보 2002-115646호는 블레이드의 리딩엣지를 따라 스스로 이동하면서 블레이드 리딩엣지의 청소를 수행하는 청소장치를 제시하고 있다. 이 장치는 블레이드의 리딩엣지를 따라 이동하는 브러시와, 브러시의 이동을 위해 블레이드의 내부에 설치되며 모터, 기어, 차륜 등을 포함하는 구동기구를 갖추고 있다.

그러나 이 장치는 구동기구를 블레이드 내부에 설치해야 하기 때문에 블레이드 내에 구동기구의 이동공간을 마련해야 하는 문제가 있다. 또한, 블레이드 내부의 구동기구와 블레이드 리딩엣지 외측의 브러시를 연결하기 위해 블레이드 리딩엣지에 슬릿을 형성해야 하기 때문에 블레이드 강성을 약화시키는 문제가 있다. 청소영역도 블레이드의 리딩엣지로 제한되는 문제가 있다. 또한, 이러한 청소장치만으로 블레이드 리딩엣지에 형성되는 얼음을 제거하기 어렵다.

미국 공개특허공보 2010/0132137호는 블레이드의 리딩엣지 외면을 따라 주행하면서 블레이드의 검사 및 청소를 수행할 수 있는 장치를 제시하고 있다. 이 장치는 블레이드 리딩엣지를 주행하기 위한 복수의 휠을 갖춘 주행체, 휠을 회전시키는 구동유닛, 청소 및 검사를 위한 장치, 블레이드 리딩엣지를 따라 균형을 유지하며 주행하도록 주행체의 양측방 하측으로 연장된 날개부 등을 갖추고 있다.

그러나 이 장치는 날개부가 단지 주행체의 양측으로 연장됨으로써 균형을 유지할 수 있도록 한 것이기 때문에 주행체가 블레이드 리딩엣지를 따라 안정적으로 주행하기 어려운 문제가 있으며, 바람 등이 강할 경우 장치가 낙하할 수 있다. 또 청소 및 검사영역이 블레이드의 리딩엣지로 제한된 결점도 있다.

특허문헌1: 일본 공개특허공보 2002-115646호(2002. 04. 19. 공개) 특허문헌2: 미국 공개특허공보 2010/0132137호(2010. 06. 03. 공개)

본 발명의 목적은 타워에 부착된 상태로 상하로 주행하는 가운데 블레이드 유지관리를 수행함으로써 블레이드 유지관리를 용이하게 수행할 수 있도록 하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 블레이드 외면 대부분 영역에 대하여 유지관리를 수행할 수 있는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 타워의 상부에 설치된 나셀 및 나셀에 회전하도록 설치된 블레이드를 갖춘 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치에 있어서, 자력(磁力)에 의해 상기 타워 외면에 부착된 상태에서 상하로 주행하는 주행장치를 갖춘 본체와, 상기 본체와 함께 승강하도록 상기 본체에 결합되며 상기 블레이드의 주위에 설치된 하나이상의 지지레일과, 상기 블레이드 외면의 유지관리를 위해 상기 지지레일에 설치되며 상기 지지레일을 따라 이동할 수 있는 하나 이상의 유지관리유닛을 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치가 제공될 수 있다.

상기 주행장치는 영구자석과 전자석 중 적어도 하나의 자력발생수단을 구비하여 상기 타워에 부착상태로 주행하는 회전주행부를 포함할 수 있다.

상기 회전주행부는 무한궤도를 포함할 수 있다.

상기 지지레일은 상기 블레이드 주위를 포위하는 곡선형태로 마련될 수 있다.

상기 유지관리유닛은 상기 지지레일을 따라 이동하는 이동장치와, 상기 이동장치에 탑재되어 상기 블레이드 외면의 청소를 수행하는 청소장치를 포함할 수 있다.

상기 이동장치는 상기 지지레일을 따라 이동하도록 복수의 롤러에 의해 상기 지지레일에 지지된 제1이동부재와, 상기 복수의 롤러와 상기 지지레일에 접하는 구동체 중 적어도 하나를 구동하는 제1구동장치와, 상기 청소장치를 지지한 상태로 상기 제1이동부재의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴하도록 상기 제1이동부재에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2이동부재와, 상기 제2이동부재를 이동시키는 제2구동장치를 포함할 수 있다.

상기 이동장치는 상기 제1이동부재에 마련된 슬라이딩레일과, 상기 슬라이딩레일에 결합되도록 상기 제2이동부재에 마련된 슬라이딩홈을 더 포함할 수 있다.

상기 제2구동장치는 상기 제2이동부재에 마련된 랙기어부와, 상기 랙기어부에 치합되는 피니언기어와, 상기 피니언기어를 정방향과 역방향으로 회전시키도록 상기 제1이동부재에 설치된 모터를 포함할 수 있다.

상기 청소장치는 상기 제2이동부재에 설치된 청소브러시와, 상기 청소브러시의 구동을 위해 상기 제2이동부재에 설치된 모터와, 상기 제2이동부재에 탑재된 세정액탱크와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 청소브러시로 공급하는 세정액공급장치를 포함할 수 있다.

상기 청소장치는 상기 청소브러시의 중심부로 세정액을 공급하기 위해 상기 청소브러시가 결합된 회전축에 마련된 세정액공급유로와, 회전하는 세정액공급유로로 세정액을 안내하기 위해 상기 세정액공급유로의 입구를 포위하는 형태로 상기 회전축 외면에 설치된 세정액 안내부재와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 세정액 안내부재로 안내하는 세정액공급관을 더 포함할 수 있다.

상기 이동장치는 상기 블레이드 외면과의 이격거리를 감지하기 위해 상기 제2이동부재에 설치된 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 유지관리유닛은 상기 지지레일을 따라 이동하는 이동장치와, 상기 블레이드의 결함검사를 위해 상기 이동장치에 설치되며 카메라 및 초음파검사장치 중 적어도 하나로 구현되는 검사부를 포함할 수 있다.

상기 이동장치는 상기 지지레일을 따라 이동하도록 복수의 롤러에 의해 상기 지지레일에 지지된 제1이동부재와, 상기 복수의 롤러와 상기 지지레일에 접하는 구동체 중 적어도 하나를 구동하는 제1구동장치와, 상기 검사부를 지지한 상태로 상기 제1이동부재의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴하도록 상기 제1이동부재에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2이동부재와, 상기 제2이동부재를 이동시키는 제2구동장치를 포함할 수 있다.

상기 유지관리유닛은 상기 지지레일을 따라 이동하는 이동장치와, 상기 이동장치에 탑재되며 상기 블레이드 외면의 얼음제거를 위해 상기 블레이드 외면 쪽으로 열풍을 공급하는 디아이싱(deicing)장치를 포함할 수 있다.

상기 디아이싱장치는 출구가 상기 블레이드 외면을 향하는 송풍유로를 갖춘 케이싱과, 상기 송풍유로의 출구로 공기를 송풍하도록 상기 송풍유로 내에 설치된 송풍팬과, 상기 송풍팬을 구동하는 모터와, 상기 송풍유로의 공기를 가열하기 위해 상기 송풍유로 내에 설치된 히터를 포함할 수 있다.

상기 이동장치는 상기 지지레일을 따라 이동하도록 복수의 롤러에 의해 상기 지지레일에 지지된 이동부재와, 상기 복수의 롤러와 상기 지지레일에 접하는 구동체 중 적어도 하나를 구동하는 구동장치를 포함할 수 있다.

상기 이동장치는 상기 디아이싱장치를 지지한 상태로 상기 제1이동부재의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴하도록 상기 제1이동부재에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2이동부재와, 상기 제2이동부재를 이동시키는 제2구동장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치는 본체가 타워에 부착된 상태에서 상하로 이동함과 동시에 유지관리유닛이 본체에 결합된 지지레일을 따라 블레이드 주위를 이동할 수 있기 때문에 블레이드의 외면 전역에 대하여 유지관리를 용이하게 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치가 풍력터빈에 설치된 상태를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선에 따른 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치의 제1유지관리유닛 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치의 제1유지관리 유닛 측면도로, 일부 구성을 절개하여 나타낸 것이다.
도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ' 선에 따른 단면을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치의 제2유지관리유닛 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치의 제2유지관리 유닛 측면도로, 일부 구성을 절개하여 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 유지관리장치의 제2유지관리유닛 평면도로, 디아이싱 동작 시 위치를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 풍력에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력터빈을 나타낸다. 풍력터빈(10)은 타워(11)와, 타워(11)의 상단에 설치된 나셀(12), 그리고 나셀(12)에 설치된 복수의 블레이드(13)를 포함한다. 복수의 블레이드(13)는 나셀(12)에 회전하도록 설치된 허브(14)에 방사형으로 설치된다. 블레이드(13)는 바람에 의해 회전함으로써 허브(14)를 회전시키고, 허브(14)는 나셀(12) 내부에 설치된 발전기(미도시)를 회전시켜 전기를 발생시킨다.

풍력터빈(10)이 동작할 때 블레이드(13)의 표면은 먼지나 벌레와 같은 이물질이 부착되어 오염될 수 있다. 동절기에는 블레이드(13)의 리딩엣지(13a, Leading edge)에 결빙이 생길 수 있다. 또 사용 중 블레이드(13) 표면에 크랙이나 흠집이 생길 수 있다. 블레이드(13) 표면의 이물질이나 얼음은 풍력터빈(10)의 효율저하를 초래하고, 블레이드(13) 표면의 결함은 방치할 경우 블레이드(13) 파손의 원인이 될 수 있다. 따라서 블레이드(13)는 주기적인 관리를 통해 표면의 이물질을 제거하거나 결함을 검사할 필요가 있다.

본 실시 예의 블레이드 유지관리장치(20)는 도 1에 도시한 바와 같이, 타워(11)의 외면에 부착된 상태에서 타워(11)를 따라 상하방향으로 주행하며 블레이드(13) 외면의 청소, 검사, 디아이싱(deicing)과 같은 유지관리를 수행하는 장치다. 블레이드(13)의 유지관리를 수행할 때는 도 1의 예처럼 블레이드(13)가 타워(11)에 가까이 위치하도록 대략 블레이드(13)를 거의 수직으로 유지한다. 또 블레이드(13)는 리딩엣지(13a)가 전방을 향하고 트레일링엣지(13b,trailing edge)가 타워(11) 쪽에 위치하도록 블레이드(13) 피치를 조절할 수 있다.

블레이드 유지관리장치(20)는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 자력(磁力)에 의해 타워(11) 외면에 부착된 상태에서 상하로 주행하는 주행장치(40)를 갖춘 본체(30)와, 본체(30)와 함께 승강하도록 한 쪽이 본체(30)에 결합되며 블레이드(13) 주위를 포위하는 곡선형태로 마련된 하나이상의 지지레일(31,32)과, 블레이드(13) 외면의 유지관리를 위해 지지레일(31,32)을 따라 이동이 가능하도록 지지레일(31,32)에 설치된 하나이상의 유지관리유닛(50,70)을 포함할 수 있다.

그 밖에도 블레이드 유지관리장치(20)의 본체(30)에는 주행 및 동작제어를 위한 제어부, 전원 공급을 위한 배터리유닛, 블레이드 유지관리장치(20)를 원격 제어할 수 있도록 원격제어시스템과 교신할 수 있는 무선통신부, 기기의 동작정보를 사용자가 직접 입력할 수 있도록 하는 조작부 등이 마련될 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 지지레일은 상측의 제1지지레일(31)과 하측의 제2지지레일(32)을 포함할 수 있다. 그리고 유지관리유닛은 블레이드(13) 외면의 청소를 위해 제1지지레일(31)에 설치된 제1유지관리유닛(50)과, 블레이드(13) 외면의 검사 및 디아이싱(deicing)을 위해 제2지지레일(32)에 설치된 제2유지관리유닛(70)을 포함할 수 있다. 물론 도 1은 블레이드 유지관리장치(20)의 일 예를 제시한 것일 뿐 그 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 지지레일은 하나 또는 3개 이상으로 이루어질 수 있고, 유지관리유닛도 앞서 언급한 경우에 한정되지 않고, 수량, 설치위치, 기능 등의 변경이 가능하다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본체(30)에 설치된 주행장치(40)는 타워의 외면에 부착될 수 있도록 영구자석과 전자석 중 적어도 하나의 자력발생수단을 구비한다. 구체적으로 주행장치(40)는 본체(30)에 결합된 구동유닛(41)과, 구동유닛(41)의 양측에 각각 설치되는 회전주행부(42)를 포함한다. 각 회전주행부(42)는 타워(11) 외면의 일정 면적이 접하도록 형성된 무한궤도(43)의 형태로 구성될 수 있다. 도면에 상세히 나타내지는 않았지만, 무한궤도(43)는 구동롤러들과 지지롤러들을 포함할 수 있다. 구동유닛(41)은 무한궤도(43)를 회전시키기 위한 모터와, 모터의 회전을 구동롤러들로 전달하는 동력전달수단을 포함할 수 있다. 그리고 양측 무한궤도(43)에는 타워(11)의 외면에 부착된 상태에서 주행할 수 있도록 영구자석과 전자석 중 적어도 하나로 구현된 자력발생수단이 설치될 수 있다.

이러한 구성은 무한궤도(43)가 주행할 때 무한궤도(43)가 강철소재로 된 타워(11)의 외면에 부착된 상태를 유지함으로써 본체(30)가 타워(11)에서 낙하하지 않고 타워(11)를 따라 상승하거나 하강할 수 있도록 한 것이다. 무한궤도(43)를 구동하는 구동유닛(41)의 동력은 무한궤도(43)가 타워(11)에 부착되려는 힘과 기기의 자중을 이길 수 있도록 크게 설정함으로써 본체(30)가 타워(11)의 외면을 따라 상승하거나 하강할 수 있도록 한다.

여기서는 주행장치(40)의 회전주행부(42)가 무한궤도 형태인 경우를 예시하였으나, 회전주행부(42)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 회전주행부(42)는 무한궤도 대신 자석이나 전자석을 갖춘 복수의 휠을 포함하는 형태일 수도 있다. 즉 자석이나 전자석을 갖춘 복수의 휠이 타워의 외면을 따라 주행하는 형태일 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본체(30)의 상측에 결합된 제1지지레일(31)은 블레이드(13)의 외면과 이격된 상태에서 블레이드(13) 둘레를 포위하는 타원형태로 마련될 수 있다. 그리고 제1지지레일(31)에 설치된 제1유지관리유닛(50)은 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 제1지지레일(31)을 따라 이동하는 제1이동장치(51)와, 제1이동장치(51)에 탑재된 상태에서 블레이드(13) 외면의 청소를 수행하는 청소장치(60)를 포함한다.

제1이동장치(51)는 제1지지레일(31)을 따라 이동하도록 복수의 롤러(53)에 의해 제1지지레일(31)에 지지된 제1이동부재(52), 복수의 롤러(53) 중 하나 이상을 구동하는 제1구동장치(54), 청소장치(60)를 지지한 상태로 제1이동부재(52)의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴하도록 제1이동부재(52)에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2이동부재(55), 제2이동부재(55)를 이동시키는 제2구동장치(56)를 포함할 수 있다.

제1구동장치(54)는 정회전과 역회전이 가능한 모터로 이루어질 수 있다. 또 제1구동장치(54)는 복수의 롤러(53) 중 하나 이상을 구동하는 것이 아니라, 제1지지레일(31)의 외면과 접하여 회전하는 별도의 구동체(미도시)를 구동하는 형태일 수도 있다. 제2이동부재(55)는 그 하면에 길이방향으로 형성된 슬라이딩홈(55a)이 제1이동부재(52)의 상부에 고정된 슬라이딩레일(52a)에 결합됨으로써 제1이동부재(52)의 이동방향과 교차하는 방향으로 이동할 수 있다.

제2구동장치(56)는 제2이동부재(55)에 마련된 랙기어부(56a)와, 이 랙기어부(56a)에 치합되는 피니언기어(56b)와, 피니언기어(56b)를 정방향과 역방향으로 회전시키도록 제1이동부재(52)에 고정된 모터(56c)를 포함할 수 있다. 모터(56c)의 동작에 의해 피니언기어(56b)가 회전함으로써 제2이동부재(55)가 제1이동부재(52)의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴할 수 있도록 한 것이다. 이는 제2이동부재(55)를 이동시켜 후술할 청소장치(60)와 블레이드(13) 외면 사이의 이격거리를 조정할 수 있도록 한 것이다.

청소장치(60)는 제2이동부재(55)에 회전하도록 설치되는 청소브러시(61)와, 청소브러시(61)의 구동을 위해 제2이동부재(55)의 단부 쪽에 설치된 모터(62)와, 제2이동부재(55) 위에 탑재된 세정액탱크(63)와, 세정액탱크(63)의 세정액을 청소브러시(61)로 공급하도록 세정액탱크(63) 내에 마련된 세정액공급장치(64)를 포함한다.

또 청소장치(60)는 청소브러시(61)의 중심부로 세정액을 공급하기 위해 청소브러시(61)가 결합된 회전축(65)에 마련된 세정액공급유로(66)와, 회전하는 세정액공급유로(66)로 세정액을 안내하기 위해 세정액공급유로(66)의 입구를 포위하는 형태로 회전축(65) 외면에 설치된 세정액 안내부재(67)와, 세정액탱크(63)의 세정액을 세정액 안내부재(67)로 안내하는 세정액공급관(68)을 더 포함할 수 있다. 세정액탱크(63) 내부의 세정액 공급장치(64)는 통상의 유체압송펌프로 구성될 수 있다.

이러한 제1유지관리유닛(50)은 청소장치(60)의 청소브러시(61)가 블레이드(13) 외면에 접한 상태에서 모터(62)에 의해 청소브러시(61)가 회전하고, 청소브러시(61)로 세정액이 공급됨으로써 블레이드(13) 외면의 청소를 수행할 수 있다. 또 이러한 청소동작은 제1이동장치(51)가 제1지지레일(31)을 따라 이동하면서 이루어지고, 본체(30)가 타워(11)를 따라 상승하거나 하강하면서 이루어지므로 블레이드(13) 외면 전역에 걸쳐 청소를 수행할 수 있다.

한편, 청소장치(60)가 블레이드(13) 주위를 이동하면서 청소를 할 때는 블레이드(13) 형상으로 인해 청소브러시(61)와 블레이드(13) 외면 사이의 거리가 변할 수 있는데, 이때는 제2구동장치(56)가 동작하여 제2이동부재(55)를 진퇴시킴으로써 청소브러시(61)와 블레이드(13) 외면 사이의 간격을 적절히 유지할 수 있다. 이러한 제어를 위해 제2이동부재(55)에는 도 4에 도시한 바와 같이, 블레이드(13) 외면과의 이격거리를 감지하는 센서(58)가 설치될 수 있다.

제2지지레일(32)은 도 5에 도시한 바와 같이, 제1지지레일(31)과 마찬가지로 블레이드(13) 둘레를 포위하는 타원형태로 마련될 수 있다. 그리고 제2지지레일(32)에 설치된 제2유지관리유닛(70)은 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 제2지지레일(32)을 따라 이동하는 제2이동장치(71)와, 블레이드(13)의 결함검사를 위해 제2이동장치(71)에 설치된 카메라(80)를 포함할 수 있다. 또 제2유지관리유닛(70)은 블레이드(13) 외면(특히 블레이드 리딩엣지 부분)의 얼음제거를 위해 블레이드(13) 외면 쪽으로 열풍을 공급할 수 있는 디아이싱(deicing)장치(90)를 포함할 수 있다.

제2이동장치(71)는 도 7에 도시한 바와 같이, 제2지지레일(32)을 따라 이동하도록 복수의 롤러(73)에 의해 지지된 제1이동부재(72), 제1이동부재(72)의 이동을 위한 제1구동장치(74), 카메라(80)를 탑재한 상태로 제1이동부재(72)의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴하도록 제1이동부재(72)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 제2이동부재(75), 제2이동부재(75)를 이동시키는 제2구동장치(76), 제2구동장치(76)의 동작제어를 위해 제2이동부재(75)와 블레이드(13) 외면 사이의 이격거리를 감지하는 센서(78)를 포함할 수 있다. 이처럼 제2이동장치(71)는 앞서 언급한 제1이동장치(51)와 실질적으로 동일하게 마련될 수 있으므로, 더 구체적인 구성에 대한 설명은 생락한다.

이러한 제2이동장치(71)는 제1이동장치(51)와 마찬가지로 제1이동부재(72)가 제2지지레일(32)을 따라 이동할 수 있고, 제2이동부재(75)가 블레이드(13) 외면에 근접하거나 멀어지는 방향으로 진퇴할 수 있다.

제2이동부재(75)에 설치된 카메라(80)는 블레이드(13) 외면에 대한 영상을 획득하여 전송함으로써 블레이드(13) 외면의 결함을 검사하도록 할 수 있다. 즉 촬영된 영상은 본체(30)의 무선통신부를 통해 원격제어시스템으로 전송될 수 있고, 원격제어시스템은 전송된 영상정보의 해석을 통해 블레이드(13) 외면의 결함을 검출할 수 있다.

한편, 본 실시 예는 블레이드(13) 외면의 결함검사를 위한 수단으로 카메라(80)를 채용하였으나, 결함검사를 위한 수단은 카메라(80) 대신 초음파검사장치가 이용될 수도 있다. 즉 제2유지관리유닛(70)은 카메라(80) 및 초음파검사장치 중 적어도 하나로 구현되는 검사부를 포함할 수 있다.

이러한 제2유지관리유닛(70)은 제2이동장치(71)가 제2지지레일(32)을 따라 블레이드(13) 주위를 선회하는 방식으로 이동하는 가운데, 카메라(80)나 초음파검사장치를 통해 블레이드(13) 외면의 결함을 검사할 수 있다. 또 이러한 동작은 본체(30)가 타워(11)를 따라 상승하거나 하강하면서 이루어지므로 블레이드(13) 외면 전역에 대한 결함검사를 수행할 수 있다.

제2유지관리유닛(70)의 디아이싱장치(90)는 도 7에 도시한 바와 같이, 블레이드(13) 외면과 근접하도록 제2이동부재(75)의 말단부분에 설치될 수 있다. 디아이싱장치(90)는 출구(93)가 블레이드(13) 외면을 향하는 송풍유로(92)를 갖춘 케이싱(91)과, 송풍유로(92)의 출구(93)로 공기를 송풍하도록 송풍유로(92) 내에 설치된 송풍팬(96)과, 송풍팬(96)을 구동하는 모터(97)와, 송풍유로(92)의 공기를 가열하기 위해 송풍유로(92) 내에 설치된 히터(95)를 포함한다. 송풍유로(92)의 입구(94)는 케이싱(91)의 하부에 마련될 수 있다.

이러한 디아이싱장치(90)는 모터(97)의 동작에 의해 송풍팬(96)이 동작함으로써 송풍유로(92)를 통해 공기의 송풍이 이루어진다. 즉 입구(94)로 유입된 공기가 송풍유로(92)를 거쳐 블레이드(13) 외면을 향하도록 토출된다. 이때 송풍유로(92) 내부의 히터(95)가 동작하여 토출되는 공기를 가열하므로 송풍유로 출구(93)를 통하여 고온의 공기가 토출된다. 따라서 블레이드(13) 외면에 형성된 얼음은 고온의 공기에 의해 녹아 제거될 수 있다.

통상적으로 블레이드(13)에 형성되는 얼음은 블레이드(13)의 리딩엣지(13a) 부분에 집중되므로, 디아이싱동작을 수행할 때는 도 8에 도시한 바와 같이, 제2유지관리장치(70)가 블레이드 리딩엣지(13a) 쪽으로 이동하여 정지한 상태에서 본체(30)가 타워(11)를 따라 상승하는 가운데 이루어질 수 있다.

한편, 앞서 언급한 제2유지관리유닛(70)은 도 7에 도시한 바와 같이, 제2이동장치(71)에 의해 디아이싱장치(90)가 카메라(80) 등의 결함검사수단과 함께 이동하도록 하는 형태를 제시하였으나, 디아이싱장치(90)는 별도의 지지레일에 장착되어 독립적으로 동작하는 형태일 수도 있다. 이 경우 디아이싱을 위한 유지관리유닛은 별도의 지지레일에 이동장치를 설치한 상태에서 디아이싱유닛만을 탑재하는 방식일 수 있고, 이동장치는 전술한 제2유지관리유닛(70)의 제2이동장치(71)와 실질적으로 동일하게 마련될 수 있다. 즉 이동장치는 복수의 롤러에 의해 지지레일에 지지된 제1이동부재, 복수의 롤러와 지지레일에 접하는 구동체 중 적어도 하나를 구동하는 제1구동장치, 디아이싱장치를 지지한 상태로 제1이동부재의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴하도록 제1이동부재에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2이동부재, 제2이동부재를 이동시키는 제2구동장치를 포함할 수 있다.

이처럼 디아이싱만을 별도로 수행할 수 있는 유지관리유닛을 구비할 경우 청소동작이나 결함검사동작과 병행하여 블레이드 리딩엣지(13a)의 디아이싱을 수행할 수 있다.

다음은 블레이드 유지관리장치(20)의 동작 및 사용법에 관하여 설명한다.

블레이드 유지관리장치(20)는 도 1에 도시한 바와 같이, 주행장치(40)가 타워(11)의 외면에 부착된 상태에서 주행함으로써 타워(11)를 따라 상승할 수 있다. 이때 블레이드(13)는 거의 수직을 유지하게 되므로, 블레이드 유지관리장치(20)가 타워(11)를 따라 상승할 경우 도 2와 도 5에 도시한 바와 같이, 블레이드(13)는 제1 및 제2지지레일(31,32)의 내측에 위치할 수 있게 된다.

블레이드 유지관리장치(20)의 주행 및 유지관리동작은 작업자가 본체(30)의 조작부를 통해 직접 동작을 지령하여 제어하거나 원격제어수단을 통해 동작을 제어할 수 있다. 이때는 청소동작, 검사동작, 디아이싱동작을 동시에 수행하거나, 하나 또는 복수의 동작을 선택하여 수행할 수 있다.

블레이드(13)의 청소를 할 때는 청소장치(60)를 탑재한 제1유지관리유닛(50)이 제1지지레일(31)을 따라 블레이드(13) 주위를 이동하면서 블레이드(13) 외면의 청소를 수행할 수 있다. 동시에 본체(30)는 타워를 따라 상하방향으로 이동할 수 있다. 따라서 블레이드(13) 외면 전체에 대하여 청소를 수행할 수 있다.

블레이드 검사동작은 청소동작과 병행하거나 별도로 수행할 수 있다. 검사동작은 제2유지관리유닛(70)이 제2지지레일(32)을 따라 블레이드(13) 주위를 이동하는 가운데 카메라(80)가 블레이드(13) 외면의 결함을 검사할 수 있다. 또 본체(30)는 타워(11)를 따라 상하방향으로 이동할 수 있다. 따라서 블레이드(13) 외면 전체에 대하여 결함을 검사할 수 있다.

디아이싱 동작도 청소동작 및 검사동작과 함께 수행하거나 별도로 수행할 수 있다. 디아이싱 동작을 수행할 때는 도 8에 도시한 바와 같이, 디아이싱장치(90)를 탑재한 제2유지관리유닛(70)을 블레이드(13)의 리딩엣지(13a) 쪽으로 이동시켜 정지상태를 유지하고, 이 상태에서 디아이싱장치(90)를 동작시켜 블레이드 리딩엣지(13a)에 고온의 공기를 송풍한다. 따라서 블레이드 리딩엣지(13a)에 형성된 얼음은 본체(30)가 타워를 따라 상하방향으로 주행함에 따라 순차적으로 녹아 제거될 수 있다.

10: 풍력터빈, 11: 타워,
13: 블레이드, 20: 블레이드 유지관리장치,
30: 본체, 31: 제1지지레일,
32: 제2지지레일, 40: 주행장치,
50: 제1유지관리유닛, 60: 청소장치,
70: 제2유지관리유닛, 80: 카메라,
90: 디아이싱장치.

Claims

타워의 상부에 설치된 나셀 및 나셀에 회전하도록 설치된 블레이드를 갖춘 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치에 있어서,
자력(磁力)에 의해 상기 타워 외면에 부착된 상태에서 상하로 주행하는 주행장치를 갖춘 본체와,
상기 본체와 함께 승강하도록 상기 본체에 결합되며 상기 블레이드의 주위에 설치된 하나이상의 지지레일과,
상기 블레이드 외면의 유지관리를 위해 상기 지지레일에 설치되며 상기 지지레일을 따라 이동할 수 있는 하나이상의 유지관리유닛을 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제1항에 있어서,
상기 주행장치는 영구자석과 전자석 중 적어도 하나의 자력발생수단을 구비하여 상기 타워에 부착상태로 주행하는 회전주행부를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제2항에 있어서,
상기 회전주행부는 무한궤도를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제1항에 있어서,
상기 지지레일은 상기 블레이드 주위를 포위하는 곡선형태로 마련된 것을 특징으로 하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제4항에 있어서,
상기 유지관리유닛은 상기 지지레일을 따라 이동하는 이동장치와, 상기 이동장치에 탑재되어 상기 블레이드 외면의 청소를 수행하는 청소장치를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제5항에 있어서,
상기 이동장치는 상기 지지레일을 따라 이동하도록 복수의 롤러에 의해 상기 지지레일에 지지된 제1이동부재와, 상기 복수의 롤러와 상기 지지레일에 접하는 구동체 중 적어도 하나를 구동하는 제1구동장치와, 상기 청소장치를 지지한 상태로 상기 제1이동부재의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴하도록 상기 제1이동부재에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2이동부재와, 상기 제2이동부재를 이동시키는 제2구동장치를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제6항에 있어서,
상기 이동장치는 상기 제1이동부재에 마련된 슬라이딩레일과, 상기 슬라이딩레일에 결합되도록 상기 제2이동부재에 마련된 슬라이딩홈을 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제6항에 있어서,
상기 제2구동장치는 상기 제2이동부재에 마련된 랙기어부와, 상기 랙기어부에 치합되는 피니언기어와, 상기 피니언기어를 정방향과 역방향으로 회전시키도록 상기 제1이동부재에 설치된 모터를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제6항에 있어서,
상기 청소장치는 상기 제2이동부재에 설치된 청소브러시와, 상기 청소브러시의 구동을 위해 상기 제2이동부재에 설치된 모터와, 상기 제2이동부재에 탑재된 세정액탱크와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 청소브러시로 공급하는 세정액공급장치를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제9항에 있어서,
상기 청소장치는 상기 청소브러시의 중심부로 상기 세정액을 공급하기 위해 상기 청소브러시가 결합된 회전축에 마련된 세정액공급유로와, 회전하는 세정액공급유로로 상기 세정액을 안내하기 위해 상기 세정액공급유로의 입구를 포위하는 형태로 상기 회전축 외면에 설치된 세정액 안내부재와, 상기 세정액탱크의 세정액을 상기 세정액 안내부재로 안내하는 세정액공급관을 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제6항에 있어서,
상기 이동장치는 상기 블레이드 외면과의 이격거리를 감지하기 위해 상기 제2이동부재에 설치된 센서를 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제4항에 있어서,
상기 유지관리유닛은 상기 지지레일을 따라 이동하는 이동장치와, 상기 블레이드의 결함검사를 위해 상기 이동장치에 설치되며 카메라 및 초음파검사장치 중 적어도 하나로 구현되는 검사부를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제12항에 있어서,
상기 이동장치는 상기 지지레일을 따라 이동하도록 복수의 롤러에 의해 상기 지지레일에 지지된 제1이동부재와, 상기 복수의 롤러와 상기 지지레일에 접하는 구동체 중 적어도 하나를 구동하는 제1구동장치와, 상기 검사부를 지지한 상태로 상기 제1이동부재의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴하도록 상기 제1이동부재에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2이동부재와, 상기 제2이동부재를 이동시키는 제2구동장치를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제13항에 있어서,
상기 이동장치는 상기 제1이동부재에 마련된 슬라이딩레일과, 상기 슬라이딩레일에 결합되도록 상기 제2이동부재에 마련된 슬라이딩홈을 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제13항에 있어서,
상기 제2구동장치는 상기 제2이동부재에 마련된 랙기어부와, 상기 랙기어부에 치합되는 피니언기어와, 상기 피니언기어를 정방향과 역방향으로 회전시키도록 상기 제1이동부재에 설치된 모터를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제13항에 있어서,
상기 이동장치는 상기 블레이드 외면과의 이격거리를 감지하기 위해 상기 제2이동부재에 설치된 센서를 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제4항에 있어서,
상기 유지관리유닛은 상기 지지레일을 따라 이동하는 이동장치와, 상기 이동장치에 탑재되며 상기 블레이드 외면의 얼음제거를 위해 상기 블레이드 외면 쪽으로 열풍을 공급하는 디아이싱(deicing)장치를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제17항에 있어서,
상기 디아이싱장치는 출구가 상기 블레이드 외면을 향하는 송풍유로를 갖춘 케이싱과, 상기 송풍유로의 출구로 공기를 송풍하도록 상기 송풍유로 내에 설치된 송풍팬과, 상기 송풍팬을 구동하는 모터와, 상기 송풍유로의 공기를 가열하기 위해 상기 송풍유로 내에 설치된 히터를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제18항에 있어서,
상기 이동장치는 상기 지지레일을 따라 이동하도록 복수의 롤러에 의해 상기 지지레일에 지지된 제1이동부재와, 상기 복수의 롤러와 상기 지지레일에 접하는 구동체 중 적어도 하나를 구동하는 제1구동장치를 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.
제19항에 있어서,
상기 이동장치는 상기 디아이싱장치를 지지한 상태로 상기 제1이동부재의 이동방향과 교차하는 방향으로 진퇴하도록 상기 제1이동부재에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2이동부재와, 상기 제2이동부재를 이동시키는 제2구동장치를 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드 유지관리장치.