KR20130062007A - Blade heating apparatus for wind power generation and its heating method - Google Patents

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KR20130062007A
KR20130062007A KR1020110128378A KR20110128378A KR20130062007A KR 20130062007 A KR20130062007 A KR 20130062007A KR 1020110128378 A KR1020110128378 A KR 1020110128378A KR 20110128378 A KR20110128378 A KR 20110128378A KR 20130062007 A KR20130062007 A KR 20130062007A
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Abstract

PURPOSE: A blade icing prevention device of a wind generator and an icing prevention method thereof are provided to be simply manufactured, and to efficiently prevent and remove icing of the blade. CONSTITUTION: A blade icing prevention device of a wind generator comprises heat supply units(10,110) and de-icing flow passages(20,220). The heat supply units are prepared on the wind generator. The de-icing flow passages are provided inside a blade(B) of the wind generator to be connected with a heat supply unit, and guides the movement of the heat which is supplied to the heat supply units.

Description

풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치 및 방지방법{BLADE HEATING APPARATUS FOR WIND POWER GENERATION AND ITS HEATING METHOD}Icing prevention device and prevention method of blade for wind power generator {BLADE HEATING APPARATUS FOR WIND POWER GENERATION AND ITS HEATING METHOD}

본 발명은, 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치 및 방지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 풍력발전기의 블레이드에 결빙이 생기는 것을 방지할 수 있는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치 및 방지방법에 관한 것이다.The present invention relates to an icing preventing device and a method of preventing a blade for a wind turbine, and more particularly, to an icing preventing device and a method for preventing a blade for a wind turbine that can prevent freezing from occurring on the blade of the wind turbine. will be.

풍력 발전이란 자연의 바람으로 풍차(風車)를 돌리고, 이것을 기어기구 등을 이용하여 속도를 높여 발전기를 돌리는 발전 방식을 말한다. 풍력발전은 자연상태의 무공해 에너지원으로 현재의 대체에너지원 중 가장 경제성이 높은 에너지원으로써 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 전력을 전력계통이나 수요자에 직접 공급하는 기술이다.Wind power refers to a power generation system that turns a wind turbine by natural wind and drives the generator by increasing the speed by using a gear mechanism. Wind power is a non-polluting energy source in the natural state. It is the most economical energy source among the alternative energy sources. It is a technology that directly supplies power generated by converting the wind power into rotational power to the power system or consumer.

풍력발전기란 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 장치를 말한다. 이러한 풍력발전기는 무한정의 청정에너지인 바람을 동력원으로 하므로 기존의 화석연료나 우라늄 등을 이용한 발전방식과 달리 발열에 의한 열공해나 대기오염 그리고 방사능 누출 등과 같은 문제가 없는 무공해 발전방식이다.A wind turbine is a device that converts wind energy into mechanical energy using various types of windmills, and drives the generator with this mechanical energy to obtain electric power. Unlike conventional power generation systems using fossil fuels and uranium, these wind power generators are pollution-free power generation systems that do not have problems such as heat generation due to heat generation, air pollution, and radioactive leaks, because wind power, which is an infinite clean energy, is used as a power source.

풍력발전은 바람에너지를 날개를 이용해서 전기에너지로 바꾸게 되는데 이때 이론상 날개의 바람에너지 중 59.3%만이 전기에너지로 바뀔 수 있다고 한다. 이것도 날개의 형상에 따른 효율, 기계적인 마찰, 발전기의 효율 등을 고려하면 실제적으로 20 ~ 40%만이 전기에너지로 이용될 수 있다.In wind power, wind energy is converted into electric energy by using wings. In theory, only 59.3% of the wind energy of the wing can be converted into electric energy. Considering the efficiency depending on the shape of the wing, the mechanical friction, and the efficiency of the generator, practically, only 20 to 40% can be used as electric energy.

풍력발전기는 날개의 회전축이 놓인 방향에 따라 수평축 발전기와 수직축 발전기로 구별된다. 수직축 풍력 발전기는 회전축이 바람의 방향에 대해 수직인 풍력발전기로, 이 발전기는 바람의 방향과 관계없이 운전 가능하며(요잉 시스템 불필요), 증속기 및 발전기가 지상에 설치되므로 그 하중이 비교적 적어 설치시 건설 비용이 적게 소요되는 장점이 있다. 다만, 시스템 종합 효율이 낮고, 자기동(self-starting)이 불가능하며 시동 토크가 필요한 단점이 있다.The wind turbine generator is divided into a horizontal axis generator and a vertical axis generator according to the direction in which the rotation axis of the blade is laid. Vertical axis wind turbine is a wind turbine in which the axis of rotation is perpendicular to the wind direction. This generator can be operated irrespective of the direction of the wind (yawing system is not necessary), the load is relatively low because the generator and the generator are installed on the ground. The construction cost is low. However, there is a disadvantage in that the total system efficiency is low, self-starting is impossible, and a starting torque is required.

이러한 수직축 발전기는 수평축 발전기에 비해 효율이 떨어지기 때문에, 현재 실시되고 있는 풍력발전기는 대부분 수평축 발전기이다. 수평축 풍력 발전기는 회전축이 바람이 불어오는 방향에 수평인 풍력 발전기로 현재 가장 안정적이고 고효율적인 풍력발전기로 인정되고 있다.Since the vertical axis generators are less efficient than the horizontal axis generators, the wind turbines currently being used are mostly horizontal axis generators. The horizontal axis wind turbine is a wind turbine that is horizontal in the direction of wind blowing and is recognized as the most stable and highly efficient wind turbine.

수평축 풍력발전기도 날개의 수가 세 개인 것과 두 개인 것 그리고 하나인 것으로 나눌 수 있다. 날개가 두 개인 형태는 주로 바다에 세우는 초대형 발전기(예상 발전용량 3-6메가와트)에 많고, 지상에 세워지는 풍력발전기는 대부분 세 개의 날개를 가지고 있다. 또한 풍력으로부터 오는 힘이 발전기에 전달될 때 기어 등의 중개장치를 이용하는지, 그 힘이 날개 이외의 아무런 매개체도 거치지 않고 직접 전달되는지에 따라 형태가 달라진다.Horizontal axis wind turbines can also be divided into three, two, and one. The two-wing type is mostly in the large-scale generator (estimated 3-6 megawatts) installed on the sea, and the wind turbine on the ground has mostly three wings. It also depends on whether the force from the wind is transmitted to the generator or whether the force is transmitted directly without any intermediary other than the wing.

한편 풍력발전기의 주요 구성을 살펴보면 풍력발전기는 바람이 가진 에너지를 회전력으로 변환시켜 주는 장치인 회전체(rotor)와, 회전체에 연결되어 회전되는 블레이드(blade)와, 터빈 및 기계 브레이크 시스템에 발생되는 과부하를 방지하기 위한 장치로 블레이드 주 코드 방향이 회전면과 수직이 되도록 피치각을 90도로 회전시켜 최대의 공력저항으로 로터를 제동시키는 원리로 작동되는 브레이크 시스템과, 바람의 세기에 관계없이 일정한 전력을 생산하도록 하는 운전시스템과, 회전체를 지지하는 타워(Tower)로 구성된다.On the other hand, if you look at the main components of the wind turbine, the wind turbine is a device that converts the energy of the wind into rotational force, the blade (blade) connected to the rotating body, and the turbine and mechanical brake system Brake system that operates on the principle of braking the rotor with maximum aerodynamic resistance by rotating the pitch angle 90 degrees so that the blade main cord direction is perpendicular to the plane of rotation, and a constant power regardless of the wind strength It is composed of a driving system for producing a, and a tower (Tower) for supporting the rotor.

종래 기술의 일 실시예에 따른 풍력발전기는 추운 겨울이나 추운 지방에 설치되는 경우 블레이드의 표면에 얼음이 얼게 되고, 이는 발전 효율에 영향을 미치고 피로 하중을 크게 증가시킨다.The wind turbine according to an embodiment of the prior art is frozen in the surface of the blade when installed in cold winter or cold climate, which affects the power generation efficiency and greatly increases the fatigue load.

따라서 블레이드의 표면이 결빙되는 것을 방지하기 위해 블레이드의 내부에 열선 또는 발열체를 설치하여 결빙을 방지하고 있는 데, 이러한 방법은 풍력발전기의 전체 하중을 증가시키게 되어 풍력발전기의 효율을 저하시키는 단점이 있다.Accordingly, in order to prevent the surface of the blade from freezing, a heating wire or heating element is installed inside the blade to prevent freezing. This method increases the overall load of the wind turbine and thus has the disadvantage of lowering the efficiency of the wind turbine. .

또한 종래 기술의 일 실시예는 블레이드에 열선 또는 발열체를 별도로 설치해야 하므로 블레이드의 제작 공정이 복잡하고, 유지 보수에 많은 비용이 소요되는 단점이 있다.In addition, one embodiment of the prior art has a disadvantage in that the blade manufacturing process is complicated and the cost is high in maintenance because it is necessary to separately install a heating wire or a heating element on the blade.

한국특허등록공보 제10-1058339호(이성재) 2011. 08. 16Korean Patent Registration Publication No. 10-1058339 (Lee Sung Jae) 2011. 08. 16

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 제작이 간단하며 블레이드의 아이싱을 효율적으로 방지 및 제거할 수 있는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치 및 방지방법을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an icing prevention device and a method of preventing a blade for a wind turbine, which is easy to manufacture and can effectively prevent and remove the icing of the blade.

본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력발전기에 마련되는 열공급 유닛; 및 상기 풍력발전기의 블레이드 내부에 마련되어 상기 열공급 유닛과 연통되며, 상기 열공급 유닛에서 공급되는 열이 상기 블레이드의 외측벽으로부터 미리 결정된 간격의 범위 내에서 상기 외측벽을 따라 이동되도록 상기 열의 이동을 안내하는 결빙 방지 유로를 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, the heat supply unit provided in the wind power generator; And an inside of a blade of the wind turbine, in communication with the heat supply unit, to prevent freezing for guiding movement of the heat such that the heat supplied from the heat supply unit is moved along the outer wall within a predetermined distance from the outer wall of the blade. An icing preventing device for a wind turbine blade including a flow path may be provided.

상기 블레이드의 외측벽은 상기 블레이드의 회전 시 상기 블레이드와 공기가 처음으로 접하는 리딩부일 수 있다.The outer wall of the blade may be a leading portion in which the blade and the air first contact when the blade rotates.

상기 열공급 유닛은, 상기 풍력발전기의 나셀(nacell) 내부에 마련되며 상기 결빙 방지 유로와 연결되는 히터; 및 상기 히터의 일측부에 마련되어 상기 나셀의 내부 공기를 상기 히터로 유입시키는 히터팬을 포함할 수 있다.The heat supply unit may include: a heater provided inside a nacell of the wind turbine and connected to the frost preventing passage; And a heater fan provided at one side of the heater to introduce internal air of the nacelle into the heater.

상기 열공급 유닛은, 상기 히터에서 가열된 열을 상기 결빙 방지 유로로 송풍시키는 송풍기를 더 포함할 수 있다.The heat supply unit may further include a blower for blowing heat heated by the heater to the freezing prevention flow path.

상기 풍력발전기에 설치되어 외부 공기의 온도를 감지하는 온도센서; 및 상기 풍력발전기에 마련되어 상기 온도센서에서 전달되는 신호에 의해 상기 열공급 유닛을 구동시켜 상기 결빙 방지 유로에 미리 상기 열을 공급시키는 제어장치를 더 포함할 수 있다.A temperature sensor installed at the wind turbine for sensing a temperature of outside air; And a control device provided in the wind power generator to drive the heat supply unit by a signal transmitted from the temperature sensor to supply the heat in advance to the freezing prevention flow path.

상기 열공급 유닛은, 상기 풍력발전기의 타워에 마련되어 상기 결빙 방지 유로와 연결되며 해수를 끓여서 증기를 발생시키는 보일러; 및 상기 증기를 상기 결빙 방지 유로로 송풍시키는 송풍기를 포함할 수 있다.The heat supply unit, the boiler is provided in the tower of the wind generator is connected to the freezing prevention flow path to boil sea water to generate steam; And it may include a blower for blowing the steam to the frost preventing passage.

상기 결빙 방지 유로는, 상기 블레이드의 외측벽을 형성하는 외벽부; 및 상기 외벽부로부터 상기 블레이드의 내측 중앙 영역으로 미리 결정된 범위로 이격 마련되어 밀폐된 공간을 형성하는 내벽부를 포함하며, 상기 내벽부는 상기 블레이드의 루트(root)로부터 상기 블레이드의 팁(tip)까지 상기 블레이드의 외측벽을 둘러싸도록 마련될 수 있다.The freezing prevention flow passage may include an outer wall portion forming an outer wall of the blade; And an inner wall portion spaced apart from the outer wall portion to an inner central region of the blade in a predetermined range to form a closed space, wherein the inner wall portion extends from the root of the blade to the tip of the blade. It may be provided to surround the outer wall of the.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지방법에 있어서, 상기 블레이드의 내부에 마련되되 상기 블레이드의 외측벽에 근접 마련되는 결빙 방지 유로에 고온의 열을 공급하여 상기 결빙 방지 유로에서 상기 고온의 열이 순환되게 하여 상기 블레이드의 아이싱을 방지하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지방법이 제공될 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, in the icing prevention method of the blade for a wind turbine, the high temperature heat is supplied to the frost prevention flow path provided inside the blade is provided in close proximity to the outer wall of the blade to prevent the icing An icing prevention method of a wind turbine blade for preventing icing of the blade by allowing the high temperature heat to circulate in a flow path may be provided.

상기 열은 상기 풍력발전기의 나셀 내부에 마련되며 상기 나셀 내부의 공기를 가열하는 열공급 유닛에 의해 공급될 수 있다.The heat may be provided by a heat supply unit provided inside the nacelle of the wind generator and heating the air inside the nacelle.

상기 열은 상기 풍력발전기의 타워 내부에 마련되며 해수를 가열하여 증기를 발생시키는 열공급 유닛에 의해 공급될 수 있다.The heat may be provided by a heat supply unit provided inside the tower of the wind generator and generating steam by heating sea water.

본 발명의 실시예들은, 블레이드의 내부에 결빙 방지 유로를 마련하고 결빙 방지 유로에 고온의 열을 공급하여 블레이드의 아이싱을 효율적으로 방지 및 제거할 수 있고, 블레이드를 편리하게 제작할 수 있다.Embodiments of the present invention, by providing a freezing prevention flow path inside the blade and supplying high temperature heat to the freezing prevention flow path can efficiently prevent and remove the icing of the blade, it is possible to manufacture the blade conveniently.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치가 풍력발전기에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치에서 블레이드에 결빙 방지 유로가 마련된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 결빙 방지 유로에 고온의 열이 공급되어 결빙 방지 유로를 순환하는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치의 열공급 유닛이 타워에 마련된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치의 결빙 방지 유로가 블레이드에 마련된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
1 is a view schematically illustrating a state in which an icing preventing device for a wind turbine blade according to a first embodiment of the present invention is installed in a wind turbine.
FIG. 2 is a view schematically illustrating a state in which an frost preventing passage is provided in a blade in the icing prevention device of the blade for a wind turbine shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a view illustrating a state in which high temperature heat is supplied to the frost preventing flow passage shown in FIG. 2 to circulate the frost preventing flow passage.
4 is a view schematically illustrating a state in which a heat supply unit of an icing preventing device of a blade for a wind turbine according to a second embodiment of the present invention is provided in a tower.
FIG. 5 is a view schematically illustrating a state in which a freezing prevention flow path of an icing prevention device of a wind turbine blade according to a third embodiment of the present invention is provided in a blade.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치가 풍력발전기에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치에서 블레이드에 결빙 방지 유로가 마련된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a state in which an icing prevention device of a wind turbine blade according to a first embodiment of the present invention is installed in a wind turbine, and FIG. 2 is an icing prevention device of a wind turbine blade shown in FIG. 1. Figure 2 is a view schematically showing a state in which the frost preventing flow path is provided on the blade.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치(1)는, 풍력발전기에 마련되는 열공급 유닛(10)과, 풍력발전기의 블레이드(B) 내부에 마련되어 열공급 유닛(10)과 연통되며 열공급 유닛(10)에서 공급되는 열이 블레이드(B)의 외측벽을 따라 이동되도록 열의 이동을 안내하는 결빙 방지 유로(20)를 구비한다.As shown in these drawings, the icing prevention device 1 of the blade for a wind turbine according to the present embodiment is provided in the heat supply unit 10 provided in the wind turbine and the blade B of the wind turbine. It is provided with a freezing prevention flow path 20 in communication with the 10 and to guide the movement of the heat so that the heat supplied from the heat supply unit 10 is moved along the outer wall of the blade (B).

열공급 유닛(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 나셀(N)의 내부에 마련되며 나셀(N) 내부의 공기를 가열하여 후술하는 결빙 방지 유로(20)로 공급하는 것으로서, 나셀(N)의 내부 공기를 가열하는 히터(11)와, 히터(11)의 후면에 설치되어 히터(11)로 공기를 유입시키는 히터팬(12)과, 히터(11)와 결빙 방지 유로(20)를 연결하는 제1 유로(L1)에 마련되어 히터(11)에서 가열된 열을 결빙 방지 유로(20)로 송풍시키는 송풍기를 포함한다.As shown in FIG. 1, the heat supply unit 10 is provided inside the nacelle N and heats the air inside the nacelle N to supply the icing preventing flow path 20 to be described later. Heater 11 for heating the internal air of the heater, a heater fan 12 installed at the rear of the heater 11 to introduce air into the heater 11, and a heater 11 and an icing preventing flow path 20 It includes a blower provided in the first flow path (L1) for connecting to blow the heat heated in the heater 11 to the freezing prevention flow path (20).

결빙 방지 유로(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(B)의 외측벽에 근접되게 마련되어 열공급 유닛(10)에서 공급되는 고온의 열을 블레이드(B)의 내부에서 블레이드(B)의 루트(BR)로부터 블레이드(B)의 팁(BT)까지 순환하게 하여 블레이드(B)의 표면을 가열함으로써 블레이드(B)의 결빙을 방지하거나 제거하는 역할을 한다.As shown in FIG. 2, the freezing prevention flow path 20 is provided to be close to the outer wall of the blade B so that the high temperature heat supplied from the heat supply unit 10 is applied to the inside of the blade B. It serves to circulate from the root BR to the tip BT of the blade B to heat the surface of the blade B, thereby preventing or removing freezing of the blade B.

본 실시 예에서 결빙 방지 유로(20)와 열공급 유닛(10)의 연결은 허브(H)의 내부를 통과하는 제1 유로(L1)에 의해 연결되며, 블레이드(B)의 루트(BR)에 배치되어 결빙 방지 유로(20)와 연결되는 제1 유로(L1)는 블레이드(B)의 피치각 제어 등에 의한 블레이드의 회전에 의한 변형에 탄력적으로 대응할 수 있는 플렉시블 호스(flexible hose)로 제작될 수 있다.In the present embodiment, the connection between the freezing prevention flow path 20 and the heat supply unit 10 is connected by the first flow path L1 passing through the inside of the hub H, and is disposed at the root BR of the blade B. The first flow path L1 connected to the frost preventing flow path 20 may be manufactured as a flexible hose that can flexibly respond to deformation caused by the rotation of the blade by the pitch angle control of the blade B, or the like. .

그리고 본 실시 예에서 결빙 방지 유로(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(B)의 리딩부(BL)에 마련되되 블레이드(B)의 외측벽에 근접 배치될 수 있다. 블레이드(B)의 리딩부(BL)는 블레이드(B)의 회전 시 블레이드(B)와 공기가 처음으로 접하는 영역으로 일반적으로 블레이드(B)의 결빙은 리딩부(BL)에서 많이 일어나므로 리딩부(BL)로 고온의 열이 흐르도록 하면 블레이드(B)의 결빙을 효율적으로 방지 및 제거할 수 있다.In addition, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the frost preventing flow path 20 may be provided in the leading part BL of the blade B, but may be disposed close to the outer wall of the blade B. The leading part BL of the blade B is the area where the blade B and the air contact for the first time when the blade B rotates. In general, the freezing of the blade B occurs in the leading part BL, so the leading part When high temperature heat flows to BL, freezing of the blade B can be efficiently prevented and removed.

또한 결빙 방지 유로(20)를 블레이드(B)의 외측벽에 근접 배치하면 블레이드(B)의 내부 전체로 열을 순환시키는 것에 비해 소량으로 블레이드(B)를 가열할 수 있어 히터(11)나 제1 송풍기(13)의 크기를 작게 할 수 있으므로 열공급 유닛(10)의 소형화가 가능한 이점이 있다.In addition, if the anti-freezing flow path 20 is disposed in close proximity to the outer wall of the blade B, the blade B can be heated in a small amount as compared with circulating heat throughout the inside of the blade B, so that the heater 11 or the first Since the size of the blower 13 can be reduced, the heat supply unit 10 can be miniaturized.

본 실시 예에서 결빙 방지 유로(20)는 블레이드(B)의 제작 과정에서 블레이드의 재질을 이용하여 마련할 수도 있고, 튜브나 파이프 같은 별도의 부재를 블레이드의 내부에 설치하여 마련할 수도 있다.In the present embodiment, the freezing prevention flow path 20 may be provided using the material of the blade in the manufacturing process of the blade (B), or may be provided by installing a separate member such as a tube or pipe inside the blade.

한편 본 실시예는 외부의 온도를 감지하여 일정 온도 이하가 되면 미리 결빙 방지 유로(20)에 고온의 열을 공급하여 블레이드(B)의 결빙을 방지하기 위해, 나셀(N)에 설치되는 온도센서(30)와, 나셀(N)에 설치되며 온도센서(30)에서 전달되는 신호에 의해 열공급 유닛(10)을 구동시켜 결빙 방지 유로(20)에 미리 고온의 열을 공급시키는 제어장치(미도시)를 더 포함한다.On the other hand, in the present embodiment, the temperature sensor is installed in the nacelle (N) in order to prevent the freezing of the blade (B) by supplying a high temperature heat in advance to the freezing prevention flow path 20 when the temperature below the predetermined temperature is sensed 30 and a control device (not shown) installed in the nacelle (N) to drive the heat supply unit 10 by a signal transmitted from the temperature sensor 30 to supply the high temperature heat to the icing preventing flow path 20 in advance. More).

도 3은 도 2에 도시된 결빙 방지 유로에 고온의 열이 공급되어 결빙 방지 유로를 순환하는 상태를 도시한 도면이다. 이하에서 도 3을 참조하여 본 실시 예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치(1)의 사용 상태 즉 블레이드의 아이싱 방지방법을 간략히 설명한다.FIG. 3 is a view illustrating a state in which high temperature heat is supplied to the frost preventing flow passage shown in FIG. 2 to circulate the frost preventing flow passage. Hereinafter, a state of use of the icing preventing device 1 of the blade for a wind turbine according to the present embodiment, that is, a method of preventing icing of the blade will be described with reference to FIG. 3.

먼저 나셀(N)에 설치된 온도센서(30)에 의해 외부의 온도가 감지되고, 이 온도가 미리 설정된 온도의 이하로 내려가면 제어장치(미도시)는 히터(11)와 히터팬(12)을 구동시켜 나셀(N) 내부의 공기를 고온으로 가열한다.First, an external temperature is sensed by the temperature sensor 30 installed in the nacelle N, and when the temperature falls below a preset temperature, the controller (not shown) controls the heater 11 and the heater fan 12. By driving, the air inside the nacelle N is heated to a high temperature.

히터(11)에 의해 가열된 고온의 공기는 제1 송풍기(13)와 제1 유로(L1)를 통해 허브(H, 도 1 참조)를 거쳐 블레이드(B)의 내부에 마련된 결빙 방지 유로(20)로 공급된다. 결빙 방지 유로(20)로 공급되는 고온의 공기는 송풍기에서 송풍되는 송풍력에 의해 결빙 방지 유로(20)를 순환하면서 블레이드(B)의 외측벽을 가열시킨다.The hot air heated by the heater 11 passes through the hub H (see FIG. 1) through the first blower 13 and the first flow path L1 to prevent the freezing flow path 20 provided in the blade B. Is supplied. The hot air supplied to the frost preventing passage 20 heats the outer wall of the blade B while circulating the frost preventing passage 20 by the blowing force blown by the blower.

블레이드(B)의 외측벽이 순환되는 고온의 공기에 의해 블레이드(B)의 회전 전에 미리 가열되므로 블레이드(B)의 결빙을 방지할 수 있다. 또한 블레이드(B)의 회전과는 별도로 블레이드(B)의 표면에 결빙이 발생된 경우 전술한 방법에 의해 고온의 공기를 공급하여 블레이드 표면의 결빙을 제거할 수도 있다.Since the outer wall of the blade B is heated in advance before the rotation of the blade B by hot air circulated, the freezing of the blade B can be prevented. In addition, when freezing occurs on the surface of the blade (B) separately from the rotation of the blade (B), the hot air may be supplied by the above-described method to remove the freezing of the blade surface.

한편 결빙 방지 유로(20)를 순환하면서 블레이드(B)의 외측벽과 열교환된 공기는 제1 유로(L1)를 통해 히터(11)로 재 공급될 수도 있다.Meanwhile, the air that is heat-exchanged with the outer wall of the blade B while circulating the frost preventing flow path 20 may be supplied to the heater 11 through the first flow path L1.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치(1)는 블레이드(B)의 외측벽에 근접되게 결빙 방지 유로(20)를 마련하고, 결빙 방지 유로(20)에 고온의 열을 공급하여 블레이드 표면의 결빙을 방지할 수 있으므로 종래 기술의 일 실시예에 비해 구조가 간단하여 블레이드(B)를 편리하게 제작할 수 있고, 블레이드의 결빙(아이싱)을 효율적으로 방지 및 제거할 수 있는 이점이 있다.As described above, the icing prevention device 1 of the blade for a wind turbine according to the present embodiment provides an frost preventing flow passage 20 in close proximity to an outer wall of the blade B, and a high temperature in the frost preventing flow passage 20. Since the freezing of the blade surface can be prevented by supplying heat, the structure is simpler than in the prior art, so that the blade (B) can be manufactured conveniently, and the freezing (icing) of the blade can be effectively prevented and removed. There is an advantage to this.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치의 열공급 유닛이 타워에 마련된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a view schematically illustrating a state in which a heat supply unit of an icing preventing device of a blade for a wind turbine according to a second embodiment of the present invention is provided in a tower.

전술한 실시예의 경우, 열공급 유닛(10, 도 1 참조)이 나셀(N)의 내부에 설치되고 나셀(N)의 내부 공기를 이용하였다. 하지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치의 열공급 유닛(110)은, 타워(T)의 내부에 설치되어 해수를 이용할 수 있다.In the case of the above-described embodiment, the heat supply unit 10 (see FIG. 1) is installed inside the nacelle N and the internal air of the nacelle N is used. However, as shown in FIG. 4, the heat supply unit 110 of the icing prevention device of the blade for a wind turbine according to the present embodiment may be installed inside the tower T to use seawater.

본 실시 예에서 열공급 유닛(110)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 타워(T)의 내부에 설치되며 펌프(미도시)에 의해 펌핑되는 해수를 가열시켜 증기를 생성하는 보일러(111)와, 보일러(111)와 결빙 방지 유로(20)를 연결하는 제2 유로(L2) 상에 마련되어 보일러(111)에서 생성된 증기를 결빙 방지 유로(20)로 송풍시키는 제2 송풍기(112)를 포함한다.In the present embodiment, the heat supply unit 110, as shown in Figure 4, is installed inside the tower (T) and the boiler 111 to generate steam by heating the sea water pumped by a pump (not shown) and And a second blower 112 provided on the second flow path L2 connecting the boiler 111 and the freezing prevention flow path 20 to blow steam generated by the boiler 111 to the freezing prevention flow path 20. do.

본 실시 예는 해수를 이용하므로 육상에 설치되는 풍력발전기 보다 해상이나 해변에 근접되게 설치되는 풍력발전기에 더 적합하다.Since the embodiment uses seawater, it is more suitable for wind turbines installed close to the sea or the beach than wind turbines installed on land.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치의 결빙 방지 유로가 블레이드에 마련된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 5 is a view schematically illustrating a state in which a freezing prevention flow path of an icing prevention device of a wind turbine blade according to a third embodiment of the present invention is provided in a blade.

본 실시 예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치는 결빙 방지 유로(220)의 유로 구조를 달리하는 점에서 전술한 실시예들과 차이점이 있다.The icing prevention device of the wind turbine blade according to the present embodiment is different from the above-described embodiments in that the flow structure of the icing preventing flow path 220 is different.

즉 본 실시 예에 따른 결빙 방지 유로(220)는 블레이드(B)의 표면 전체로 고온의 열이 전달될 수 있도록 하되 블레이드(B)의 표면인 외측벽에 근접되게 유로를 형성한 점에서 차이점이 있다.That is, the freezing prevention flow path 220 according to the present embodiment has a difference in that a high temperature heat can be transmitted to the entire surface of the blade B, but the flow path is formed to be close to the outer wall which is the surface of the blade B. .

본 실시 예에서 결빙 방지 유로(220)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 블레이드(B)의 외측벽을 형성하는 외벽부(221)와, 외벽부(221)로부터 블레이드(B)의 내측 중앙 영역으로 미리 결정된 범위로 이격 마련되어 밀폐된 공간을 형성하는 내벽부(222)를 포함하며, 내벽부(222)는 블레이드(B)의 루트(BR)로부터 블레이드(B)의 팁(BT)까지 블레이드(B)의 외측벽을 둘러싸도록 마련될 수 있다.In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the anti-freezing flow path 220 includes an outer wall portion 221 forming an outer wall of the blade B, and an inner central region of the blade B from the outer wall portion 221. The inner wall portion 222 spaced in a predetermined range to form a closed space, the inner wall portion 222 is a blade (B) from the root (BR) of the blade (B) to the tip (BT) of the blade (B) It may be provided to surround the outer wall of B).

본 실시 예와 같이 결빙 방지 유로(220)를 블레이드(B)의 외측벽에 근접되게 배치하되 블레이드(B)의 전면적에 걸쳐서 마련하면 소량의 고온의 공기를 이용하여 블레이드(B)의 전면적에 걸쳐서 결빙을 방지할 수 있는 이점이 있다.If the anti-freezing flow path 220 is disposed in close proximity to the outer wall of the blade (B) as in the present embodiment, but is provided over the entire area of the blade (B), the freezing path is formed over the entire area of the blade (B) by using a small amount of hot air. There is an advantage that can be prevented.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

1 : 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치 10,110 : 열공급 유닛
11 : 히터 12 : 히터팬
13 : 제1 송풍기 20,220 : 결빙 방지 유로
30 : 온도센서 111 : 보일러
112 : 제2 송풍기 221 : 외벽부
222 : 내벽부 B : 블레이드
BL : 블레이드 리딩부 BR : 블레이드 루트
BT : 블레이드 팁 H : 허브(hub)
L1 : 제1 유로 L2 : 제2 유로
N : 나셀(nacelle) T : 타워
1: Icing prevention device of the wind turbine blade 10,110: Heat supply unit
11: heater 12: heater fan
13: 1st blower 20,220: freezing prevention flow path
30: temperature sensor 111: boiler
112: second blower 221: outer wall portion
222: inner wall portion B: blade
BL: Blade Lead BR: Blade Root
BT: Blade Tip H: Hub
L1: 1st flow path L2: 2nd flow path
N: nacelle T: Tower

Claims (10)

풍력발전기에 마련되는 열공급 유닛; 및
상기 풍력발전기의 블레이드 내부에 마련되어 상기 열공급 유닛과 연통되며, 상기 열공급 유닛에서 공급되는 열이 상기 블레이드의 외측벽으로부터 미리 결정된 간격의 범위 내에서 상기 외측벽을 따라 이동되도록 상기 열의 이동을 안내하는 결빙 방지 유로를 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치.
A heat supply unit provided in the wind power generator; And
It is provided inside the blade of the wind turbine is in communication with the heat supply unit, the anti-freeze flow path for guiding the movement of the heat so that the heat supplied from the heat supply unit is moved along the outer wall within a predetermined interval from the outer wall of the blade Icing prevention device of the blade for a wind turbine comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 블레이드의 외측벽은 상기 블레이드의 회전 시 상기 블레이드와 공기가 처음으로 접하는 리딩부인 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치.
The method according to claim 1,
The outer wall of the blade is the icing prevention device of the blade for a wind turbine, characterized in that the blade and the air for the first contact with the blade when the blade rotates.
청구항 1에 있어서,
상기 열공급 유닛은,
상기 풍력발전기의 나셀(nacell) 내부에 마련되며 상기 결빙 방지 유로와 연결되는 히터; 및
상기 히터의 일측부에 마련되어 상기 나셀의 내부 공기를 상기 히터로 유입시키는 히터팬을 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치.
The method according to claim 1,
The heat supply unit,
A heater provided in a nacell of the wind turbine and connected to the frost preventing passage; And
The icing preventing device of the wind turbine blade comprising a heater fan provided on one side of the heater to introduce the internal air of the nacelle to the heater.
청구항 2에 있어서,
상기 열공급 유닛은,
상기 히터에서 가열된 열을 상기 결빙 방지 유로로 송풍시키는 제1 송풍기를 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치.
The method according to claim 2,
The heat supply unit,
And a first blower configured to blow the heat heated by the heater to the freezing prevention flow path.
청구항 1에 있어서,
상기 풍력발전기에 설치되어 외부 공기의 온도를 감지하는 온도센서; 및
상기 풍력발전기에 마련되어 상기 온도센서에서 전달되는 신호에 의해 상기 열공급 유닛을 구동시켜 상기 결빙 방지 유로에 미리 상기 열을 공급시키는 제어장치를 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치.
The method according to claim 1,
A temperature sensor installed at the wind turbine for sensing a temperature of outside air; And
And a control device provided in the wind generator to drive the heat supply unit by a signal transmitted from the temperature sensor to supply the heat to the freezing prevention flow path in advance.
청구항 1에 있어서,
상기 열공급 유닛은,
상기 풍력발전기의 타워에 마련되어 상기 결빙 방지 유로와 연결되며 해수를 끓여서 증기를 발생시키는 보일러; 및
상기 증기를 상기 결빙 방지 유로로 송풍시키는 제2 송풍기를 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치.
The method according to claim 1,
The heat supply unit,
A boiler provided in the tower of the wind power generator and connected to the frost preventing passage to boil sea water to generate steam; And
An icing preventing device of a blade for a wind turbine comprising a second blower for blowing the steam to the frost preventing passage.
청구항 1에 있어서,
상기 결빙 방지 유로는,
상기 블레이드의 외측벽을 형성하는 외벽부; 및
상기 외벽부로부터 상기 블레이드의 내측 중앙 영역으로 미리 결정된 범위로 이격 마련되어 밀폐된 공간을 형성하는 내벽부를 포함하며,
상기 내벽부는 상기 블레이드의 루트(root)로부터 상기 블레이드의 팁(tip)까지 상기 블레이드의 외측벽을 둘러싸도록 마련되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지장치.
The method according to claim 1,
The freezing prevention flow path,
An outer wall portion forming an outer wall of the blade; And
An inner wall portion spaced apart from the outer wall portion by a predetermined range to an inner central region of the blade to form a closed space;
The inner wall portion is icing prevention device for a wind turbine blade, characterized in that provided to surround the outer wall of the blade from the root of the blade (tip) to the tip (tip) of the blade.
풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지방법에 있어서,
상기 블레이드의 내부에 마련되되 상기 블레이드의 외측벽에 근접 마련되는 결빙 방지 유로에 고온의 열을 공급하여 상기 결빙 방지 유로에서 상기 고온의 열이 순환되게 하여 상기 블레이드의 아이싱을 방지하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지방법.
In the icing prevention method of the blade for a wind power generator,
The blade of the wind turbine is provided inside the blade to provide a high temperature heat to the anti-freeze flow path provided in close proximity to the outer wall of the blade to prevent the icing of the blade by circulating the high temperature heat in the freeze prevention flow path How to prevent icing.
청구항 8에 있어서,
상기 열은 상기 풍력발전기의 나셀 내부에 마련되며 상기 나셀 내부의 공기를 가열하는 열공급 유닛에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지방법.
The method according to claim 8,
The heat is provided in the nacelle of the wind turbine and the icing prevention method of the blade for a wind turbine, characterized in that supplied by a heat supply unit for heating the air in the nacelle.
청구항 8에 있어서,
상기 열은 상기 풍력발전기의 타워 내부에 마련되며 해수를 가열하여 증기를 발생시키는 열공급 유닛에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드의 아이싱 방지방법.
The method according to claim 8,
The heat is provided inside the tower of the wind turbine and the icing prevention method of the blade for a wind turbine, characterized in that supplied by a heat supply unit for generating steam by heating sea water.
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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

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