KR20130025560A - Blade for wind turbine, wind turbine having the blade, and control method of the wind turbine - Google Patents
Blade for wind turbine, wind turbine having the blade, and control method of the wind turbine Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130025560A KR20130025560A KR1020110088936A KR20110088936A KR20130025560A KR 20130025560 A KR20130025560 A KR 20130025560A KR 1020110088936 A KR1020110088936 A KR 1020110088936A KR 20110088936 A KR20110088936 A KR 20110088936A KR 20130025560 A KR20130025560 A KR 20130025560A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- blade
- heater
- wind turbine
- heat transfer
- leading edge
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 48
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 abstract 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 abstract 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 9
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
- F03D80/40—Ice detection; De-icing means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/303—Temperature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Description
본 발명은 풍력터빈용 블레이드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블레이드 리딩엣지 부분의 디아이싱(deicing) 효율을 높일 수 있도록 한 풍력터빈용 블레이드 및 이를 갖춘 풍력터빈과 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a blade for a wind turbine, and more particularly, to a blade for a wind turbine, a wind turbine having the same, and a control method thereof, which can increase the deicing efficiency of the blade leading edge portion.
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.Wind turbine is a device that converts wind energy into mechanical energy to produce electricity. It is attracting attention as a clean energy source for greenhouse gas reduction. A typical wind turbine has a tower, a nacelle mounted on top of the tower, and a rotor connected to the nacelle and having a plurality of blades.
이러한 풍력터빈은 동절기와 같은 추운 환경에서 운전을 할 경우 블레이드의 리딩엣지(Leading edge) 부분에 결빙이 생길 수 있다. 블레이드 리딩엣지에 형성되는 얼음은 블레이드의 편심을 유발하여 회전을 저해할 수 있고, 심할 경우 풍력터빈의 가동정지를 초래할 수 있다. 따라서 결빙온도 이하의 추운 환경에서 운전하는 풍력터빈은 블레이드 리딩엣지 부분의 얼음을 제거하거나 결빙을 방지하는 디아이싱(deicing)대책이 필요하다.Such a wind turbine may freeze on the leading edge of the blade when operating in a cold environment such as winter. Ice formed on the blade leading edge may cause eccentricity of the blades and inhibit rotation, and in severe cases, may cause the wind turbine to stop working. Therefore, wind turbines operating in cold environments below freezing temperatures require deicing measures to remove ice from the blade leading edge or to prevent freezing.
블레이드의 디아이싱을 위한 방안으로는 블레이드 리딩엣지 부분에 히터를 설치하여 가열하는 방법이 있다. 일 예로 일본 공개특허공보 2010-234989호는 항공기나 풍력터빈 날개구조체의 착빙을 방지하기 위한 것으로, 날개구조체의 리딩엣지 내측에 전열히터 등으로 된 발열체를 설치하는 기술을 제시하고 있다.As a method for deicing the blade, there is a method of heating by installing a heater at the blade leading edge portion. As an example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-234989 discloses a technique for preventing icing of an aircraft or wind turbine wing structure and installing a heating element made of an electric heater or the like inside a leading edge of the wing structure.
그러나 위 공보에 제시된 바와 같이, 단지 블레이드 리딩엣지 부분에 발열체를 설치하여 가열하는 방식은 발열체의 가열을 위한 에너지의 소모가 너무 크기 때문에 실효성이 낮은 결점이 있었다. 즉 통상의 풍력터빈의 블레이드는 강성을 높이면서도 무게를 줄이기 위해 섬유강화플라스틱(fiber-reinforced plastic)처럼 전열성이 떨어지는 소재로 만들기 때문에 리딩엣지 내측에 발열체를 설치하더라도 표면 쪽으로의 열전달이 원활하지 않아 제빙 또는 결빙방지를 위한 에너지의 소모가 너무 큰 문제가 있다.However, as shown in the above publication, only the heating element installed on the blade leading edge portion heating method has a drawback of low effectiveness because the energy consumption for heating the heating element is too large. In other words, the blades of wind turbines are made of materials with low heat transfer properties, such as fiber-reinforced plastic, in order to increase the rigidity and reduce the weight. There is a problem of excessive consumption of energy to prevent ice making or freezing.
본 발명의 목적은 블레이드 표면으로의 열전달이 용이하도록 하여 블레이드의 디아이싱 효율을 높이면서도 에너지 소모를 줄일 수 있도록 하는 풍력터빈용 블레이드 및 이를 갖춘 풍력터빈과 그 제어방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a blade for a wind turbine, a wind turbine having the same, and a method of controlling the same, to facilitate heat transfer to the blade surface, thereby reducing energy consumption while increasing the deicing efficiency of the blade.
본 발명의 일 측면에 따르면, 타워 상부의 나셀에 설치되며 바람에 의해 회전하면서 상기 나셀 내부의 발전기를 구동하는 풍력터빈용 블레이드에 있어서, 상기 블레이드는 리딩엣지 부분에 매설(埋設)된 가열장치를 포함하고, 상기 가열장치는 히터 및 히터의 열을 상기 블레이드 표면으로 확산시키기 위해 상기 히터 위에 적층된 전열부재를 포함하는 풍력터빈용 블레이드가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, in the blade for a wind turbine installed in the nacelle of the top of the tower to drive the generator inside the nacelle while rotating by wind, the blade is a heating device embedded in the leading edge portion The heating apparatus may include a blade for a wind turbine including a heater and a heat transfer member stacked on the heater to diffuse heat of the heater to the blade surface.
상기 가열장치는 상기 히터의 열이 상기 전열부재 쪽으로 전달될 수 있도록 상기 히터 하부에 적층된 단열재를 더 포함할 수 있다. The heating device may further include a heat insulating material laminated under the heater so that heat of the heater can be transferred to the heat transfer member.
상기 전열부재는 상기 블레이드 리딩엣지 곡면에 대응하도록 휘어진 박판형태일 수 있다. The heat transfer member may have a thin plate shape curved to correspond to the curved surface of the blade leading edge.
상기 전열부재는 상기 블레이드 리딩엣지 곡면에 대응하도록 휘어진 철망형태일 수 있다.The heat transfer member may have a bent wire mesh shape corresponding to the curved surface of the blade leading edge.
상기 전열부재는 상기 블레이드 길이방향으로 길게 연장될 수 있다.The heat transfer member may extend in the longitudinal direction of the blade.
상기 전열부재는 복수 개가 상기 블레이드 길이방향으로 매설될 수 있다.The plurality of heat transfer members may be embedded in the blade longitudinal direction.
상기 히터는 복수 개가 상기 블레이드의 길이방향으로 매설되고, 상기 블레이드에 매설된 전원케이블에 각각 연결될 수 있다. A plurality of heaters may be embedded in the longitudinal direction of the blade, and may be connected to a power cable embedded in the blade, respectively.
상기 히터는 복수 개가 상기 블레이드의 길이방향으로 매설되고, 상기 블레이드 내에는 상기 각 히터마다 별도로 전원을 공급할 수 있는 전원케이블들이 설치될 수 있다.A plurality of heaters may be embedded in the longitudinal direction of the blades, and power cables may be installed in the blades to separately supply power to each heater.
상기 히터는 금속피복재를 포함하고, 그 외면이 금속의 용융접합에 의해 마련되는 결합부에 의해 상기 전열부재와 결합될 수 있다. The heater may include a metal coating material, and an outer surface thereof may be coupled to the heat transfer member by a coupling part provided by melt bonding of metal.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 타워의 상부에 설치되며 발전기를 갖춘 나셀과, 바람에 의해 회전하면서 상기 발전기를 구동하는 복수의 블레이드와, 상기 블레이드의 리딩엣지 부분에 매설(埋設)된 가열장치를 포함하고, 상기 가열장치는 히터 및 상기 히터의 열을 블레이드 표면으로 확산시키기 위해 히터 위에 적층된 전열부재를 포함하는 풍력터빈이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a nacelle installed on the top of the tower and having a generator, a plurality of blades for driving the generator while rotating by wind, and a heating device embedded in a leading edge portion of the blade. The heating apparatus may include a wind turbine including a heater and a heat transfer member stacked on the heater to diffuse the heat of the heater to the blade surface.
상기 풍력터빈은 상기 가열장치의 동작제어를 위한 것으로, 제어부, 외기의 온도를 감지하는 외기온도센서, 히터의 동작제어를 위한 히터구동부, 가열장치의 원격제어를 위한 무선통신부, 사용자가 가동조건을 입력하기 위한 조작부를 더 포함할 수 있다.The wind turbine is for operation control of the heating device, a control unit, an outside temperature sensor for sensing the temperature of the outside air, a heater driver for controlling the operation of the heater, a wireless communication unit for remote control of the heating device, the user to operate the conditions It may further include an operation unit for input.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 외기의 온도를 감지하고, 외기의 온도가 설정온도 미만이면 상기 히터가 가열되도록 상기 히터에 전원을 인가하고, 외기의 온도가 설정온도 이상이면 상기 히터에 전원인가를 중단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 제어방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, sensing the temperature of the outside air, and if the temperature of the outside air is less than the set temperature, applying power to the heater so that the heater is heated, and if the temperature of the outside air is above the set temperature is applied to the heater There may be provided a control method of a wind turbine, characterized in that the control to stop.
상기 히터에 전원을 인가할 때는 외기의 온도변화에 대응하여 전압을 단계적으로 변화시킬 수 있다.When applying power to the heater it is possible to change the voltage step by step in response to the temperature change of the outside air.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 블레이드 리딩엣지의 부위별로 온도를 다르게 제어할 수 있도록 상기 블레이드의 길이방향으로 매설된 복수의 히터에 각각 전원의 인가조건을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 제어방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the conditions of applying the power to the plurality of heaters buried in the longitudinal direction of the blade so as to control the temperature for each part of the blade leading edge differently of the wind turbine A control method can be provided.
본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드는 리딩엣지 부분에 매설된 전열부재가 히터의 열을 블레이드의 리딩엣지 표면 전역으로 고르게 확산시키기 때문에 블레이드의 디아이싱 효율을 높이면서도 에너지 소모를 줄일 수 있다.In the blade for a wind turbine according to the embodiment of the present invention, the heat transfer member embedded in the leading edge portion evenly spreads the heat of the heater throughout the leading edge surface of the blade, thereby reducing energy consumption while increasing the deicing efficiency of the blade. .
또 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈의 제어방법은 외기의 온도가 설정온도 미만일 때 블레이드 리딩엣지 부분에 매설된 히터를 가동시키고, 외기의 온도가 설정온도 이상일 때 히터를 정지시키도록 제어할 수 있기 때문에 에너지소모를 최소화할 수 있다.In addition, the control method of the wind turbine according to an embodiment of the present invention can be controlled to operate the heater embedded in the blade leading edge portion when the temperature of the outside air is less than the set temperature, and to stop the heater when the temperature of the outside air is above the set temperature. Therefore, energy consumption can be minimized.
또 본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈의 제어방법은 외기의 온도변화에 대응하여 히터에 인가되는 전압을 단계적으로 변화시키는 방식으로 히터를 제어할 수 있기 때문에 에너지소모를 최소화할 수 있다.In addition, the control method of the wind turbine according to an embodiment of the present invention can minimize the energy consumption because the heater can be controlled by changing the voltage applied to the heater in response to the temperature change of the outside air.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드를 갖춘 풍력터빈의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드의 사시도로, 가열장치가 설치된 리딩엣지 부분을 절개하여 나타낸 것이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ' 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ부 상세도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드를 갖춘 풍력터빈의 가열장치 제어를 위한 구성들을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 실시 예에 따른 블레이드를 갖춘 풍력터빈의 가열장치 제어동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7과 도 8은 본 실시 예에 따른 풍력터빈용 블레이드에 설치되는 가열장치의 다른 실시 예들을 나타낸 것이다.1 is a front view of a wind turbine with a blade according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of a blade for a wind turbine according to an embodiment of the present invention, it is shown by cutting the leading edge portion is installed heating device.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 2.
4 is a detailed view of part IV of FIG. 3.
Figure 5 is a block diagram showing the configuration for the heating device control of the wind turbine with a blade according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a heating device control operation of the wind turbine with a blade according to the embodiment.
7 and 8 show other embodiments of the heating device installed in the blade for a wind turbine according to the present embodiment.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드를 갖춘 풍력터빈의 정면도이다. 풍력터빈(10)은 타워(11), 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.1 is a front view of a wind turbine with a blade according to an embodiment of the present invention. The wind turbine 10 includes a
이러한 풍력터빈(10)이 결빙온도 이하의 추운 환경에 설치될 경우에는 운전 중 블레이드(13)의 리딩엣지(13a, Leading edge)에 결빙이 생길 수 있다. 블레이드 리딩엣지(13a)에 형성되는 얼음은 블레이드(13) 회전을 저해하고, 심할 경우 풍력터빈(10)의 작동불능을 초래할 수 있다. When the wind turbine 10 is installed in a cold environment below the freezing temperature, freezing may occur at the leading
따라서 본 실시 예에 따른 풍력터빈(10)용 블레이드(13)는 리딩엣지(13a) 부분의 결빙을 방지하거나 생성된 얼음을 녹여서 제거하기 위한 가열장치(20)를 구비한다.Therefore, the
가열장치(20)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 블레이드 리딩엣지(13a) 표면에 근접하도록 블레이드 리딩엣지(13a) 부분에 매설(埋設)되며, 블레이드(13) 길이방향으로 길게 연장될 수 있다. 구체적으로 가열장치(20)는 블레이드 리딩엣지(13a) 부분에 매설된 히터(21)와, 히터(21)의 열을 블레이드(13) 표면 쪽으로 전달하여 확산시키도록 히터(21)의 위에 적층된 전열부재(22)와, 히터(21)의 열이 전열부재(22) 쪽으로 전달될 수 있도록 히터(21)의 하부에 적층된 단열재(23)를 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 2 and 3, the
전열부재(22)는 블레이드 리딩엣지(13a) 부분의 곡면에 대응하도록 휘어진 박판형태로 마련될 수 있고, 도 2에 도시한 예처럼 철망형태로 마련될 수 있다. 이는 히터(21)의 열이 전열부재(22)를 통해 확산되도록 함으로써 블레이드 리딩엣지(13a) 부분 전역을 고르게 가열함과 동시에 가열효과를 높일 수 있도록 한 것이다. 이러한 전열부재(22)는 구리, 알루미늄, 철 등 전열성이 좋은 소재에 의해 마련될 수 있다.The
도 2에 도시한 바와 같이, 철망형태로 된 전열부재(22)는 전열성을 높이는 기능 뿐만 아니라 블레이드(13)의 주 재료가 되는 복합소재(섬유강화플라스틱 등)와 결합성을 높일 수 있고, 자체가 블레이드 리딩엣지(13a) 부분의 강성을 높이는 기능도 할 수 있다. 즉 도 3에 도시한 바와 같이, 전열부재(22)가 블레이드 리딩엣지(13a) 부분의 뼈대 역할도 하기 때문에 블레이드 리딩엣지(13a) 부분의 강성을 강화할 수 있다. As shown in FIG. 2, the
여기서는 블레이드(13) 소재와의 결합성 및 블레이드 리딩엣지(13a) 부분의 보강측면을 고려하여, 철망형태로 된 전열부재(22)를 제시하였으나, 전열부재의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 전열부재는 주 기능이 히터의 열을 블레이드 표면 쪽으로 확산시키는 것이므로 통상의 금속판형태 또는 그 표면에 요철을 가진 금속판 형태일 수 있다.Here, the
히터(21)의 하부에 설치되는 단열재(23)는 석면, 유리섬유, 코르크 등과 같이 단열이 우수한 소재에 의해 마련될 수 있다. 이러한 단열재는 도 3에 도시한 바와 같이, 히터(21)의 하부를 넓게 커버하여 히터(21)의 열이 블레이드(13) 내측으로 확산되는 것을 차단할 수 있다. 이는 그 만큼 히터(21)의 열이 전열부재(22) 쪽으로 전달되어 블레이드 리딩엣지(13a) 부분의 디아이싱(deicing)에 기여할 수 있음을 의미한다.The
히터(21)는 도 4에 도시한 바와 같이, 금속튜브와 같은 피복재(21a)를 포함하고, 그 외면이 금속의 용융접합방식으로 마련되는 결합부(25)에 의해 전열부재(22)와 결합될 수 있다. 즉 납땜이나 용접과 같은 금속의 용융접합에 의해 전열부재(22)에 일체화된 형태로 결합될 수 있다. 또 이러한 결합은 히터(21)가 배열되는 방향으로 연속하여 이루어질 수 있다. 이는 히터(21)가 금속소재의 결합부(25)에 의해 전열부재(22)와 결합됨으로써 히터(21)의 열이 전열부재(22)로 원활히 전달될 수 있도록 함과 동시에 히터(21)가 전열부재(22)에 견고히 결합될 수 있도록 한 것이다. 또 이러한 구성은 히터(21)가 전열부재(22)에 미리 결합된 상태에서 설치될 수 있도록 하여 블레이드(13)의 제작과정에서 가열장치(20)를 설치하는 작업이 용이하도록 하는 부수적인 효과도 거둘 수 있도록 한 것이다.As shown in FIG. 4, the
이러한 가열장치(20)를 갖춘 블레이드(13)를 제조할 때는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 블레이드(13)의 주 원료가 되는 복합소재를 몰드(mold)를 이용하여 블레이드(13) 형태로 성형하는 과정에서 가열장치(20)를 블레이드 리딩엣지(13a) 부분에 적층하는 방식으로 매설할 수 있다. 따라서 성형이 완료된 상태(성형된 복합소재의 경화가 완료된 상태)에서 블레이드(13) 외면은 매끈한 곡면을 유지할 수 있다.When manufacturing the
한편, 제조가 완료된 블레이드에 전술한 바와 같은 가열장치(20)를 설치할 때는 블레이드 리딩엣지(13a) 부분만을 절개하여 제거 한 후, 여기에 가열장치(20)를 설치하고, 가열장치(20) 위에 블레이드 리딩엣지를 이루는 커버를 장착할 수 있다. 이 경우 커버는 볼트를 체결하거나 접착제로 부착하는 방식에 의해 결합될 수 있다. 또 커버가 결합되는 부분의 틈새(테두리부분 틈새) 또는 볼트가 체결되는 부분에는 공기저항을 최소화하기 위해 실란트(sealant) 등을 채우거나 도포하여 매끈한 외면이 유지되도록 할 수 있다.On the other hand, when installing the
또 본 실시 예에 따른 풍력터빈(10)은 도 5에 도시한 바와 같이, 가열장치(20)의 동작제어를 위한 제어부(31), 외기의 온도를 감지하는 외기온도센서(32), 사용자가 가동조건을 입력하기 위한 조작부(33), 히터(21)의 전원제어를 위한 히터구동부(34), 가열장치(20)의 원격제어를 위한 무선통신부(35)를 포함할 수 있다. In addition, the wind turbine 10 according to the present embodiment, as shown in Figure 5, the
외기온도센서(32)는 외기의 온도를 감지한 후 이를 제어부(31)에 전송함으로써 제어부(31)가 이를 토대로 히터구동부(34)를 제어할 수 있도록 한다. 조작부(33)는 가열장치(20)의 동작 조건이 되는 설정온도 등을 사용자가 설정할 수 있도록 한다. 무선통신부(35)는 원격제어시스템(미도시)과 교신을 통해 가열장치(20)를 원격제어할 수 있도록 하고, 외기온도, 히터(21)의 가동상태 등의 동작정보를 원격제어시스템으로 전송하는 기능을 한다.The
조작부(33), 제어부(31), 무선통신부(35), 히터구동부(34)는 나셀(12)의 내부에 마련될 수 있고, 외기온도센서(32)는 나셀(12)의 외면 등에 설치될 수 있다. 그리고 각 블레이드(13)에 설치된 히터(21)는 히터구동부(34)로부터 풍력터빈의 회전축(미도시)과 허브(14)를 통하여 각 블레이드(13)로 연장되는 전원케이블(미도시)과 연결될 수 있다. 또 회전하는 축으로 전원을 연결할 때는 통상의 직류전동기에서 회전하는 축으로 전원을 연결하는 장치와 유사한 브러시형 전원연결장치를 채용할 수 있다.The
도 6은 본 실시 예에 따른 풍력터빈(10)의 가열장치(20) 제어동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도시한 바와 같이, 제어부(31)는 외기온도센서(32)를 통해 외기의 온도를 감지하고(단계 41), 감지된 온도가 설정온도 미만인지를 판단한다(단계 42). 여기서 설정온도는 사용자가 미리 설정한 온도로 결빙조건이 되는 0℃이하의 임의 온도일 수 있다. 6 is a flowchart illustrating a control operation of the
단계 42에서 외기의 온도가 설정온도 미만이면, 제어부(31)는 히터구동부(34)를 제어하여 히터(21)에 전원이 인가되도록 함으로써 히터(21)가 가동되도록 한다(단계 43). 그리고 단계 42에서 외기의 온도가 설정온도 이상이면, 제어부(31)는 히터(21)에 전원인가를 중단한다(단계 44). 이처럼 본 실시 예의 가열장치(20)는 외기온도가 설정온도 미만인 경우에만 자동으로 동작하므로 에너지소모를 최소화할 수 있다.If the temperature of the outside air is less than the set temperature in
한편, 가열장치(20)가 동작할 때 히터(21)의 열은 전열부재(22)를 통해 블레이드 리딩엣지(13a) 전역으로 빠르게 확산되므로 블레이드 리딩엣지(13a)의 고른 가열이 이루어질 수 있다. 또 히터(21)의 하부는 단열재(23)에 의해 단열된 상태이기 때문에 히터(21)의 열은 대부분 블레이드 리딩엣지(13a) 표면 쪽으로 발산되므로 블레이드 리딩엣지(13a)의 가열효과를 높일 수 있다. 이처럼 본 실시 예에 따른 풍력터빈(10)의 가열장치(20)는 블레이드 리딩엣지(13a) 표면 쪽으로의 열 확산이 빠르고, 대부분의 열을 블레이드 리딩엣지(13a) 표면으로 유도할 수 있기 때문에 에너지 소모를 줄이면서도 블레이드 리딩엣지(13a)의 가열을 빠르게 수행할 수 있다. 이처럼 블레이드 리딩엣지(13a)가 가열되면, 블레이드 리딩엣지(13a)의 결빙을 방지할 수 있다. 물론 블레이드 리딩엣지(13a)에 이미 얼음이 형성된 경우에는 얼음을 녹여 제거할 수 있다.On the other hand, since the heat of the
히터(21)가 가동될 때 제어부(31)는 에너지절감차원에서 주기적으로 설정시간동안 히터(21)에 전원을 인가하였다가 중단하는 형태를 반복하는 방식으로도 제어할 수 있다. 또한 외기의 온도변화에 대응하여 히터(21)에 인가되는 전압을 단계적으로 변화시키는 방식으로 제어할 수도 있다. 예를 들면, 외기온도가 0 ~ -10℃인 경우를 1단계, -11 ~ -20℃를 2단계, -21 ~ -30℃를 3단계 식으로 설정한 후 외기온도가 하강할수록 히터(21)에 인가되는 전압을 높이는 방식으로 제어할 수 있다. 이렇게 하면, 에너지소모를 최소화하면서도 블레이드 리딩엣지(13a)의 결빙을 방지할 수 있다.When the
도 7과 도 8은 블레이드(13)에 설치되는 가열장치의 다른 실시 예들이다. 도 7의 가열장치(120)는 전열부재(122)의 하면에 블레이드(13)의 길이방향으로 복수의 히터(121a,121b,121c...)가 상호 이격된 상태로 매설되고, 각 히터(121a,121b,121c...)가 블레이드(13)에 매설된 전원케이블(127)에 연결되는 형태다. 또 각 히터(121a,121b,121c...)의 하부에는 도 2의 예와 마찬가지로 단열재(미도시)가 설치될 수 있다.7 and 8 are other embodiments of the heating device installed in the blade (13). In the
도 8의 가열장치(220)는 복수의 전열부재(222a,222b,222c...)가 블레이드(13)의 길이방향으로 연이어 매설되고, 각 전열부재(222a,222b,222c...)의 하면에 각각 별도의 히터(221a,221b,221c...)가 설치되며, 각 히터(221a,221b,221c...)가 블레이드(13)에 매설된 전원케이블(227)에 연결되는 것이다. 또 각 히터(221a,221b,221c...)의 하부에는 역시 단열재(미도시)가 설치될 수 있다. In the
이처럼 상호 분할된 복수의 전열부재(222a,222b,222c...)와 복수의 히터(221a,221b,221c...)가 블레이드(13) 길이방향으로 매설되는 형태는 블레이드(13)의 제작과정에서 이들의 설치가 용이하도록 할 수 있다. 또 풍력터빈(10)의 사용과정에서 히터에 고장이 발생할 경우 고장난 히터가 있는 부분의 블레이드 외면만을 부분적으로 절개한 후 히터와 전열부재를 함께 교체하는 것이 가능하기 때문에 유지보수가 용이할 수 있다. The plurality of
또 복수의 히터(221a,221b,221c...)가 블레이드(13) 길이방향으로 매설되는 형태는 히터들(221a,221b,221c...) 중 일부에만 선택적으로 전원을 인가함으로써 블레이드 리딩엣지(13a)가 부분적으로 가열되도록 하거나, 각 히터(221a,221b,221c...)마다 전원의 인가조건(전압, 전원공급시간 등)을 달리하여 블레이드 리딩엣지(13a) 부위별로 온도를 다르게 제어할 수도 있다. 이처럼 각 히터(221a,221b,221c...)를 별도로 제어하기 위해 블레이드(13) 내에는 히터마다 별도로 전원을 공급할 수 있는 복수의 전원케이블이 설치될 수 있다.In addition, the plurality of heaters (221a, 221b, 221c ...) is embedded in the longitudinal direction of the
10: 풍력터빈, 11: 타워,
12: 나셀, 13: 블레이드,
20: 가열장치, 21: 히터,
22: 전열부재, 23: 단열재,
25: 결합부.10: wind turbine, 11: tower,
12: nacelle, 13: blade,
20: heater, 21: heater,
22: heat transfer member, 23: heat insulating material,
25: coupling part.
Claims (15)
상기 블레이드는 리딩엣지 부분에 매설(埋設)된 가열장치를 포함하고,
상기 가열장치는 히터 및 상기 히터의 열을 상기 블레이드 표면으로 확산시키기 위해 상기 히터 위에 적층된 전열부재를 포함하는 풍력터빈용 블레이드.In the blade for the wind turbine is installed on the nacelle of the top tower and rotates by wind to drive the generator inside the nacelle,
The blade includes a heating device embedded in the leading edge portion,
The heater is a blade for a wind turbine comprising a heater and a heat transfer member stacked on the heater to spread the heat of the heater to the blade surface.
상기 가열장치는 상기 히터의 열이 상기 전열부재 쪽으로 전달될 수 있도록 상기 히터 하부에 적층된 단열재를 더 포함하는 풍력터빈용 블레이드.The method of claim 1,
The heating device blade further comprises a heat insulating material laminated to the lower portion of the heater so that the heat of the heater can be transferred to the heat transfer member.
상기 전열부재는 상기 블레이드 리딩엣지 곡면에 대응하도록 휘어진 박판형태인 것을 특징으로 하는 풍력터빈용 블레이드.The method of claim 1,
The heat transfer member is a blade for a wind turbine, characterized in that the thin plate shape curved to correspond to the blade leading edge curved surface.
상기 전열부재는 상기 블레이드 리딩엣지 곡면에 대응하도록 휘어진 철망형태인 것을 특징으로 하는 풍력터빈용 블레이드.The method of claim 1,
The heat transfer member is a blade for a wind turbine, characterized in that the wire mesh shape bent to correspond to the blade leading edge curved surface.
상기 전열부재는 상기 블레이드 길이방향으로 길게 연장된 것을 특징으로 하는 풍력터빈용 블레이드.The method of claim 1,
The blade for the wind turbine, characterized in that the heat transfer member is extended in the longitudinal direction of the blade.
상기 전열부재는 복수 개가 상기 블레이드 길이방향으로 매설된 것을 특징으로 하는 풍력터빈용 블레이드.The method of claim 1,
The blade for the wind turbine, characterized in that the plurality of heat transfer member is embedded in the longitudinal direction of the blade.
상기 히터는 복수 개가 상기 블레이드의 길이방향으로 매설되고 상기 블레이드에 매설된 전원케이블에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 풍력터빈용 블레이드.The method of claim 1,
And a plurality of heaters are embedded in the longitudinal direction of the blade and connected to a power cable embedded in the blade, respectively.
상기 히터는 복수 개가 상기 블레이드의 길이방향으로 매설되고,
상기 블레이드 내에는 상기 각 히터마다 별도로 전원을 공급할 수 있는 전원케이블들이 설치된 것을 특징으로 하는 풍력터빈용 블레이드.The method of claim 1,
The plurality of heaters are embedded in the longitudinal direction of the blade,
The blade blade for a wind turbine, characterized in that the power cable is installed to supply power separately for each heater in the blade.
상기 히터는 금속피복재를 포함하고, 그 외면이 금속의 용융접합에 의해 마련되는 결합부에 의해 상기 전열부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 풍력터빈용 블레이드.The method of claim 1,
The heater comprises a metal coating material, the blade for the wind turbine, characterized in that the outer surface is coupled to the heat transfer member by a coupling portion provided by the melt bonding of the metal.
상기 가열장치의 동작제어를 위한 것으로, 제어부, 외기의 온도를 감지하는 외기온도센서, 상기 히터의 동작제어를 위한 히터구동부를 더 포함하는 풍력터빈.The method of claim 10,
Wind turbine for controlling the operation of the heating device, the control unit, an outside air temperature sensor for sensing the temperature of the outside air, the heater driving unit for controlling the operation of the heater.
상기 가열장치의 원격제어를 위한 무선통신부와, 사용자가 가동조건을 입력하기 위한 조작부를 더 포함하는 풍력터빈.The method of claim 11,
The wind turbine further comprises a wireless communication unit for remote control of the heating device, and an operation unit for the user to input the operating conditions.
외기의 온도를 감지하고,
외기의 온도가 설정온도 미만이면 상기 히터가 가열되도록 상기 히터에 전원을 인가하고,
외기의 온도가 설정온도 이상이면 상기 히터에 전원인가를 중단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 제어방법.In the control method of the wind turbine according to claim 11,
Sense the temperature of the outside air,
When the temperature of the outside air is less than the set temperature, power is applied to the heater so that the heater is heated,
The control method of the wind turbine, characterized in that the control to stop the power supply to the heater when the temperature of the outside air is above the set temperature.
상기 히터에 전원을 인가할 때는 외기의 온도변화에 대응하여 전압을 단계적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 제어방법.The method of claim 13,
The method of controlling a wind turbine, characterized in that when applying power to the heater to change the voltage step by step in response to the temperature change of the outside air.
상기 블레이드 리딩엣지의 부위별로 온도를 다르게 제어할 수 있도록 상기 각 히터에 인가되는 전원의 인가조건을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈의 제어방법.In the control method of the wind turbine with a blade according to claim 8,
The control method of the wind turbine, characterized in that the application conditions of the power applied to the respective heaters are different so that the temperature can be controlled differently for each part of the blade leading edge.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110088936A KR101291152B1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Blade for wind turbine, wind turbine having the blade, and control method of the wind turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110088936A KR101291152B1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Blade for wind turbine, wind turbine having the blade, and control method of the wind turbine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130025560A true KR20130025560A (en) | 2013-03-12 |
KR101291152B1 KR101291152B1 (en) | 2013-07-31 |
Family
ID=48177166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110088936A KR101291152B1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Blade for wind turbine, wind turbine having the blade, and control method of the wind turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101291152B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180091135A (en) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | (주)티엔케이 | Wind blade capable of self melting ice on the wind blade |
EP3708830A4 (en) * | 2017-11-09 | 2020-12-23 | Xinjiang Goldwind Science & Technology Co., Ltd. | Fan blade heating and deicing system and control method, fan blade, and wind turbine |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106438229A (en) * | 2016-10-28 | 2017-02-22 | 上海电机学院 | Megawatt wind power generation heating system adapting to extremely low temperature environment |
KR102238008B1 (en) * | 2020-02-24 | 2021-04-08 | 한국에너지기술연구원 | Heating Fiber Line Lead-in Apparatus for Composite Structure Producted by RIM Method and Method for Producting There of |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3038676U (en) * | 1996-12-11 | 1997-06-24 | 明治機械株式会社 | Thermal insulation cover for powdered dairy products |
JP2010234989A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Ikutoku Gakuen Kanagawa Koka Daigaku | Blade structure having anti-icing structure |
US20110038729A1 (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | EcoTemp International, Inc. | Wind turbines |
GB2477338B (en) * | 2010-01-29 | 2011-12-07 | Gkn Aerospace Services Ltd | Electrothermal heater |
-
2011
- 2011-09-02 KR KR1020110088936A patent/KR101291152B1/en active IP Right Grant
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180091135A (en) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | (주)티엔케이 | Wind blade capable of self melting ice on the wind blade |
EP3708830A4 (en) * | 2017-11-09 | 2020-12-23 | Xinjiang Goldwind Science & Technology Co., Ltd. | Fan blade heating and deicing system and control method, fan blade, and wind turbine |
US11506183B2 (en) | 2017-11-09 | 2022-11-22 | Xinjiang Gold Wind Science & Technology Co., Ltd. | Heating deicing system for blade and control method thereof, blade and wind turbine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101291152B1 (en) | 2013-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107084100B (en) | Wind power blade heating and ice melting system based on graphene heating film and manufacturing method of blade | |
US9482208B2 (en) | Wind turbine rotor blade having an electrical heating arrangement and method of making the same | |
JP6194201B2 (en) | Aircraft deicing system and method | |
CN103161689B (en) | Anti-icing and deicing system for large wind power generation built-up blade | |
CN105626370B (en) | A kind of anti-ice wind electricity blade structure | |
RU2591369C2 (en) | Wind turbine blade and method for manufacturing said blade | |
EP1715159B1 (en) | Aircraft engine nacelle inlet having access opening for electrical ice protection system | |
KR101291152B1 (en) | Blade for wind turbine, wind turbine having the blade, and control method of the wind turbine | |
CA2914727C (en) | Rotor blade deicing | |
US20060237590A1 (en) | Aircraft engine nacelle inlet having electrical ice protection system | |
US20150056074A1 (en) | System and method for deicing wind turbine rotor blades | |
EP3193013B1 (en) | Anti-icing and deicing method and device for high-power wind turbine blades | |
JP5675673B2 (en) | Fiber reinforced plastic heating element and wind power generator equipped with the heating element | |
US20110038729A1 (en) | Wind turbines | |
EP3478959B1 (en) | Busbars in a stacking arrangement | |
EP2795119B1 (en) | De-icing of a wind turbine blade | |
AU2011325254B2 (en) | Rotor blade with heating device for a wind turbine | |
CN107859603B (en) | A kind of anti-icing and deicing wind electricity blade and preparation method thereof | |
CN106438226B (en) | Circulation electric-heating for blade of wind-driven generator melts anti-icing equipment | |
ITMI20110329A1 (en) | AEROGENERATOR EQUIPPED WITH ILLEGAL DEVICES AND METHOD TO PREVENT ICE FORMATION ON THE BLADES OF A VENTILATOR | |
CN105386945A (en) | Heat insulating and cooling device of wind power cabin cover, wind power cabin cover and wind turbine generator | |
CN112922792A (en) | Blade electrothermal composite film, blade, wind generating set and method for manufacturing blade | |
KR101954616B1 (en) | Wind blade capable of self melting ice on the wind blade | |
CN206299047U (en) | Self-heating waterproof roll and waterproof construction | |
CN110481795A (en) | A kind of graphene composite material ice preventing and removing device for helicopter rotors and production method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |