KR20140028958A - 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140028958A
KR20140028958A KR1020120096421A KR20120096421A KR20140028958A KR 20140028958 A KR20140028958 A KR 20140028958A KR 1020120096421 A KR1020120096421 A KR 1020120096421A KR 20120096421 A KR20120096421 A KR 20120096421A KR 20140028958 A KR20140028958 A KR 20140028958A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
corrosion
resistance value
tower
electrodes
wind generator
Prior art date
Application number
KR1020120096421A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101379264B1 (ko
Inventor
양대장
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020120096421A priority Critical patent/KR101379264B1/ko
Publication of KR20140028958A publication Critical patent/KR20140028958A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101379264B1 publication Critical patent/KR101379264B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/041—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/20—Investigating the presence of flaws
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법이 개시된다. 풍력 발전기 타워 표면에 발생된 부식을 모니터링하는 장치는, 타워 상단부에 형성된 복수의 전극 중 하나와 타워 하단부에 형성된 복수의 전극 중 하나를 선택하여 전류를 인가하는 전류 인가부; 선택된 양 전극 사이에 인가된 전류에 의한 전압 강하에 상응하는 저항값을 측정하는 저항 측정부; 및 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 따른 기준 저항값과 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값을 비교하여 부식 여부를 판별하는 부식 판별부를 포함한다.

Description

풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법{Device and method for monitoring corrosion of wind power generator tower}
본 발명은 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 차세대 동력원으로 각광받고 있는 풍력 발전은 전세계적으로 그 규모와 시장성이 증가하고 있다. 일반적으로 풍력 발전은 풍력 터빈을 이용하여, 바람을 전기에너지로 바꾸어 생산하는 발전 방식으로, 풍력이 전력망에서 차지하는 비중이 커지면서 차세대 동력원으로서 중요한 역할을 하고 있다.
풍력 발전기를 설치하기 위한 장소로는 풍속이 빠르고 시간과 계절에 따라 그 방향이 일정한 곳이 바람직하므로, 육상보다는 미관이나 장소의 제약이 없고 풍속이 상대적으로 빠른 해상에 대규모의 풍력 발전단지가 건설되고 있는 추세이다.
이러한 풍력 발전 구조물은 구조물을 설치하기 위해서 바지선 등을 이용하여 타워, 나셀, 블레이드 등의 풍력 발전 구조물들을 분해한 상태로 이송한 후 해수면의 상부에 위치되도록 해상에서 조립하여 설치된다.
도 1은 해상 풍력 발전기의 설치된 다양한 모습을 나타낸 도면이다. 해상 풍력 발전기는 도 1의 (a)~(c)에 예시된 것과 같이 타워(10)를 지지하는 타워 고정부(12a, 12b, 12c)가 해저 바닥면에 고정되어 있다. 이 경우 바닷물과 접해 있는 타워 고정부(12a, 12b, 12c) 혹은 항상 외부 습기에 노출되어 있는 타워(10)의 표면은 부식에 노출되어 있다.
특히 강철로 이루어진 타워(10) 표면에 대해 특수 도장을 하거나 다양한 부식 방지 기술을 적용하여 부식에 대비하지만, 부식이 발생한 경우 부식의 발생 여부, 그 진행 정도 등에 대해서는 진단하지 못하고 있는 실정이다. 또한, 해상 풍력 발전기뿐만 아니라 육상에 설치된 풍력 발전기의 타워에 대해서도 부식에 대한 진단은 필요한 실정이다.
한국공개특허공보 제10-2002-0066038호에는 철 구조물의 방식 또는 부식 상태를 감시하기 위해 방식 전위를 측정하여 전류로 변환하는 장치 및 방법이 개시되어 있지만, 철 구조물과 기준 전극의 전위를 비교하는 것으로 부식의 정확한 위치를 파악하기는 어려운 한계가 있다.
한국공개특허 10-2002-0066038호
본 발명은 풍력 발전기의 타워 표면에 교류 전류를 인가하여 측정되는 저항값의 변화로부터 부식 여부, 부식 상태 및 부식 위치 중 적어도 하나를 진단할 수 있는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 풍력 발전기의 타워 상단부 및 타워 하단부에 설치된 전극간의 연결 관계를 그물망으로 형성하여 부식 위치를 정확히 진단할 수 있는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기 타워 표면에 발생된 부식을 모니터링하는 장치로서, 타워 상단부에 형성된 복수의 전극 중 하나와 타워 하단부에 형성된 복수의 전극 중 하나를 선택하여 전류를 인가하는 전류 인가부; 선택된 양 전극 사이에 인가된 전류에 의한 전압 강하에 상응하는 저항값을 측정하는 저항 측정부; 및 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 따른 기준 저항값과 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값을 비교하여 부식 여부를 판별하는 부식 판별부를 포함하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치가 제공된다.
상기 기준 저항값은 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 부식이 없는 상태에서 측정된 저항값이며, 상기 부식 판별부는 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값이 상기 기준 저항값보다 소정 오차 범위 이상으로 큰 경우에 부식이 있는 것으로 판별할 수 있다.
상기 기준 저항값은 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 대해 부식 진행 정도에 따라 단계별로 측정된 저항값이며, 상기 부식 판별부는 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값에 가장 근접한 기준 저항값을 검색하고, 상기 검색된 기준 저항값에 상응하는 부식 진행 정도 정보로부터 부식 상태를 판별할 수 있다.
상기 부식 판별부는 부식이 있는 것으로 판별된 양 전극 사이의 최단 경로를 부식 예상 경로로 판정하고, 둘 이상의 부식 예상 경로가 판정된 경우 상기 둘 이상의 부식 예상 경로가 만나는 지점을 부식 위치로 검출할 수 있다.
부식이 있는 것으로 판별된 경우 미리 설정된 경고 혹은 알람을 발생시키는 경고/알람 발생부를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치에서 풍력 발전기 타워 표면에 발생된 부식을 모니터링하는 방법으로서, (a) 타워 상단부에 형성된 복수의 전극 중 하나와 타워 하단부에 형성된 복수의 전극 중 하나를 선택하여 전류를 인가하는 단계; (b) 선택된 양 전극 사이에 인가된 전류에 의한 전압 강하에 상응하는 저항값을 측정하는 단계; 및 (c) 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 따른 기준 저항값과 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값을 비교하여 부식 여부를 판별하는 단계를 포함하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 방법가 제공된다.
상기 기준 저항값은 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 부식이 없는 상태에서 측정된 저항값이며, 상기 단계 (c)에서 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값이 상기 기준 저항값보다 소정 오차 범위 이상으로 큰 경우에 부식이 있는 것으로 판별할 수 있다.
상기 기준 저항값은 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 대해 부식 진행 정도에 따라 단계별로 측정된 저항값이며, 상기 단계 (c)는, 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값에 가장 근접한 기준 저항값을 검색하는 단계와, 상기 검색된 기준 저항값에 상응하는 부식 진행 정도 정보로부터 부식 상태를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 단계 (c)는, 부식이 있는 것으로 판별된 양 전극 사이의 최단 경로를 부식 예상 경로로 판정하는 단계와, 둘 이상의 부식 예상 경로가 판정된 경우 상기 둘 이상의 부식 예상 경로가 만나는 지점을 부식 위치로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
부식이 있는 것으로 판별된 경우 미리 설정된 경고 혹은 알람을 발생시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 풍력 발전기의 타워 표면에 교류 전류를 인가하여 측정되는 저항값의 변화로부터 부식 여부, 부식 상태 및 부식 위치 중 적어도 하나 를 진단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 풍력 발전기의 타워 상단부 및 타워 하단부에 설치된 전극간의 연결 관계를 그물망으로 형성하여 부식 위치를 정확히 진단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 해상 풍력 발전기의 설치된 다양한 모습을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도,
도 3은 부식에 의한 전류 흐름 경로의 변화를 나타낸 풍력 발전기 타워의 전개도,
도 4는 부식 위치의 정밀 모니터링 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 풍력 발전기 타워의 전개도,
도 5는 부식 위치의 정밀 모니터링 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 풍력 발전기 타워의 전개도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 부식 모니터링 방법의 순서도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 부식 모니터링 방법의 순서도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 부식에 의한 전류 흐름 경로의 변화를 나타낸 풍력 발전기 타워의 전개도이며, 도 4는 부식 위치의 정밀 모니터링 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 풍력 발전기 타워의 전개도이고, 도 5는 부식 위치의 정밀 모니터링 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 풍력 발전기 타워의 전개도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치는 풍력 발전기 타워의 상단부 및 하단부에 형성된 전극 사이에 전류를 인가하고서 측정한 저항값의 변화에 따라 풍력 발전기 타워의 부식 여부 및/또는 부식 상태를 판별하는 것을 특징으로 한다. 또한, 저항을 측정하는 전극 간의 최단 경로가 교차되도록 하여 부식 위치를 정확히 파악하는 것도 가능하다.
도 2를 참조하면, 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치(100)는 전류 인가부(110), 저항 측정부(120), 부식 판별부(130)를 포함한다. 실시예에 따라 경고/알람 발생부(140)를 더 포함할 수 있다.
전류 인가부(110)는 타워(10)의 상단부 및 하단부에 형성된 전극(150, 160) 사이에 미세전류를 인가한다. 여기서, 타워(10)에 인가되는 미세전류는 타워(10)를 구성하는 금속 재질의 전기 부식을 방지하기 위한 교류 전류일 수 있다.
타워(10)의 상단부 및 하단부에는 각각 복수의 전극(150, 160)이 형성되어 있을 수 있으며, 전류 인가부(110)는 상단부의 전극(150) 중 하나와 하단부의 전극(160) 중 하나를 선택하여 양 전극 사이에 미세전류를 인가하게 된다.
전류 인가부(110)는 선택된 양 전극 사이의 저항값에 상관없이 일정한 크기의 전류가 흐를 수 있도록 하는 전류원(current source)일 수 있다.
저항 측정부(120)는 전류 인가부(110)에 의해 선택된 양 전극 사이에 흐르는 미세전류에 의한 강하된 전압으로부터 양 전극 사이의 저항값을 측정한다.
교류 전류가 인가된 경우 저항 성분과 리액턴스 성분이 측정되며, 본 발명에서 리액턴스값은 항상 동일한 것으로 가정하면 타워 표면의 부식에 의해 변화되는 값은 저항값이 된다.
부식 판별부(130)는 저항 측정부(120)에서 측정한 저항값과 전류 인가부(110)에 의해 선택된 양 전극 사이의 기준 저항값을 비교하여 타워 표면에 부식이 있는지 여부를 판별한다. 부식 판별부(130)에서의 부식 판별 원리는 다음과 같다.
전기의 특성상 선택된 양 전극 사이를 흐르는 전류는 저항이 가장 작은 경로를 따라 흐르게 된다.
도 3의 (a)에 도시된 풍력 발전기 타워(10)의 전개도를 참조하면, 타워 상단부의 A 전극과 하단부의 A' 전극이 선택되었을 때 부식이 없는 경우에는 A 전극과 A' 전극을 잇는 최단 경로가 타워 표면을 따라 흐르는 전류의 흐름 경로가 될 것이다. 이 경우 전류는 L 만큼의 길이를 흐르게 된다.
도 3의 (b)에 도시된 풍력 발전기 타워(10)의 전개도를 참조하면, 타워 상단부의 A 전극과 하단부의 A' 전극을 잇는 최단 경로 상에 부식(20)이 발생한 경우, 부식(20)에 의해 금속이 산화되면서 전도성을 잃게 된다. 따라서, A 전극과 A' 전극이 선택된 경우 부식이 없을 때와는 달리 부식(20) 부분을 통과하지 못하고 그 주변을 따라 흐르게 되어 L+α 만큼 전류 흐름 경로의 길이가 변경될 것이다.
저항은 전류가 흐르는 길이에 비례하므로, 부식이 존재하는 경우에는 전류 흐름 경로의 길이가 증가한 만큼 저항도 증가하게 될 것이다.
따라서, 부식 판별부(130)는 부식이 없는 경우에 측정된 타워 상단부와 하단부에서 선택된 양 전극 사이의 저항값을 기준 저항값으로 데이터베이스화하여 별도의 메모리(미도시)에 저장하고 있다가 현재 저항 측정부(120)에서 측정한 저항값과 비교한다. 측정 저항값이 기준 저항값에 비해 소정의 오차 범위(예를 들어, ±5% 정도)를 벗어난 경우(예를 들어, 증가한 경우) 양 전극 사이의 최단 경로 상에 부식이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
또는 기준 저항값은 부식 진행 정도에 따라 단계적으로 측정된 타워 상단부와 하단부에서 선택된 양 전극 사이의 저항값일 수 있으며, 부식 진행 정도와 연관되어 데이터베이스화되어 있을 수 있다. 이 때 부식 판별부(130)는 측정 저항값에 가장 근접한 기준 저항값을 찾고, 해당 기준 저항값에 상응하는 부식 진행 정도 데이터를 검색함으로써 현재 타워의 표면 부식 상태를 보다 정확히 파악할 수 있게 된다.
또한, 부식 판별부(130)는 부식 여부뿐만 아니라 부식 위치도 정확하게 파악할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 풍력 발전기 타워의 전개도가 도시되어 있다. 타워 상단부의 복수의 지점(P1, P2, ..., Pn)에 전극이 형성되어 있고, 타워 하단부에도 복수의 지점(P1', P2', ..., Pn')에 전극이 형성되어 있다.
타워 상단부에 형성되어 있는 전극 중 어느 하나와 타워 하단부에 형성되어 있는 전극 중 어느 하나가 선택되면, 타워 표면 상 최단 경로도 정해진다. 정해진 최단 경로를 따라 기준 저항값이 미리 측정되어 데이터베이스화되고, 추후 모니터링 단계에서 측정된 저항값과 비교하게 된다.
일 실시예에서는 P1-P1', P2-P2', P3-P3', ..., Pn-Pn'와 같이 세로 방향으로 서로 평행한 경로를 가지도록 타워 상단부와 하단부의 양 전극을 선택하여 저항값 변화를 측정하면, 부식이 있는 위치를 지나는 경로에서 저항값 변화가 발생하게 된다. 즉, 저항값 변화가 있는 경로를 판별함으로써, 세로 방향으로 타워의 부식 위치를 파악할 수 있게 된다.
다른 실시예에서는, 부식이 발생한 것으로 판별된 양 전극 사이의 경로(부식 예상 경로)가 복수인 경우 이들 경로가 만나는 지점이 부식이 발생한 위치가 될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 예시된 것과 같이, 부식이 발생한 것으로 판별된 경로가 P1-Pn'와 Pn-P3'인 경우에 P1-Pn' 경로(L1)와 Pn-P3' 경로(L2)가 만나는 지점(CP)이 부식이 발생한 위치가 될 것이다.
타워 상단부에 형성되어 있는 복수의 전극과 타워 하단부에 형성되어 있는 복수의 전극 사이의 모든 경로에 대하여 저항값을 측정함으로써 보다 정밀한 부식 위치 진단이 가능하다. 하지만, 이 경우 타워 표면 전체에 대한 저항값 측정에 소요되는 시간이 증가하게 되는 바, 규칙성을 가진 일부의 경로만을 선택하여 그 저항값을 측정할 수도 있을 것이다.
또는 도 4에 예시된 것과 같이 우선 세로 방향으로 부식 위치를 개략 검출하고서 해당 세로 방향의 경로를 지나는 타 경로에 대하여 선택적으로 저항값을 측정하여 보다 정확한 부식 위치를 검출할 수도 있을 것이다.
다시 도 2를 참조하면, 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치(100)는 부식 판별부(130)에서의 판별 결과 부식이 존재하는 경우 풍력 발전기 운영자가 인식 가능한 경고 및/또는 알람을 발생시키는 경고/알람 발생부(140)를 더 포함할 수 있다.
경고/알람 발생부(140)는 부식이 존재하는 것으로 판별된 경우 1단계로 경고(warning)를 발생시킨다. 측정 오류, 외부 환경(기온, 습도, 날씨 등) 변화 등과 같이 부식 이외의 원인으로 인한 일시적 저항값 변화가 있을 수 있는 바, 1단계에서는 운영자의 주의를 환기시킬 수 있을 정도의 경고를 보내준다.
이후 경고/알람 발생부(140)는 설정된 N회(N은 2 이상의 자연수) 이상 경고가 발생되는 경우에 일시적 저항값 변화가 아닌 영구적 저항값 변화로 판단하여, 부식이 발생한 것으로 확정하고 알람(alarm)을 발생시켜 풍력 발전기 운영자가 타워 유지 보수를 실시하도록 할 수 있다.
경고/알람 발생부(140)는 풍력 발전기 운영자가 시청각을 통해 확인가능하도록 문자, 그래픽, 기호, 숫자 등을 통한 경고/알람 메시지 전송, 경고/알람등 점등 혹은 주기적 점멸, 경고음/알람음 출력 등을 수행하거나 이의 수행이 가능한 시청각 장치에 경고/알람 신호를 전송하여 해당 동작이 이루어지도록 할 수 있다.
여기서, 알람은 경고보다 상대적으로 높은 위험을 알리는 신호로서, 알람 메시지 긴급 전송, 알람등 점멸 주기 단축, 알람음 데시벨 증가 등과 같은 방법을 통해 풍력 발전기 운영자에게 보다 강력한 시청각 자극을 전달할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 부식 모니터링 방법의 순서도이다. 도 6의 각 단계들은 풍력 발전기 부식 모니터링 장치(100)의 각 구성요소에 의해 수행될 수 있을 것이다.
도 6을 참조하면, 풍력 발전기 부식 모니터링 장치(100)가 작동되면, 전류 인가부(110)에서 타워 상단부와 하단부에서 각각 하나씩 선택된 전극들 사이에 전류를 인가한다(단계 S210). 이 때 전류 인가부(110)에서 인가하는 전류는 타워 표면의 전기 부식을 방지하기 위한 교류 전류일 수 있다.
양 전극 사이의 전류 흐름에 따라 강하된 전압으로부터 양 전극 사이의 저항값을 측정하고(단계 S220), 미리 측정되어 저장되어 있는 기준 저항값과 비교한다(단계 S230). 기준 저항값은 전류 인가부(110)에 의해 선택된 양 전극 사이를 잇는 타워 표면 상의 최단 경로를 전류가 흐를 때의 저항값일 수 있다.
측정된 저항값이 기준 저항값과 비교할 때 소정 오차 범위 이내에 있는 경우에는 정상 상태(부식이 없는 상태)로 판단하고 단계 S210으로 되돌아간다. 하지만, 기준 저항값과 비교한 결과 측정된 저항값이 소정 오차 범위를 벗어나 초과한 경우에는 경고/알람 발생부(140)에서 경고를 발생시킨다(단계 S240).
단계 S250에서 경고 횟수가 미리 설정된 N(N은 임의의 자연수)회 미만인 경우에는 단계 S210으로 되돌아가며, 경고 횟수가 N회 이상인 경우에는 풍력 발전기 운영자가 소정의 조치를 취할 수 있도록 알람을 발생시킨다(단계 S260).
다른 실시예에서는 기준 저항값이 부식 진행 정도에 따라 단계별로 측정된 저항값일 때, 단계 S220에서 측정된 저항값과 가장 근접한 기준 저항값을 찾고 해당 기준 저항값에 상응하는 부식 진행 정도에 따라 단계 S240으로 진행하여 경고를 발생하거나 단계 S210으로 되돌아갈 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기 부식 모니터링 방법의 순서도이다. 도 7의 각 단계들은 풍력 발전기 부식 모니터링 장치(100)의 각 구성요소에 의해 수행될 수 있을 것이다. 도 7의 단계 S310 내지 S330는 도 6의 단계 S210 내지 S230과 동일하다.
단계 S330에서 측정된 저항값이 기준 저항값과 비교할 때 소정 오차 범위 이내에 있는 경우에는 정상 상태(부식이 없는 상태)로 판단하고 단계 S310으로 되돌아간다. 하지만, 기준 저항값과 비교한 결과 측정된 저항값이 소정 오차 범위를 벗어나 초과한 경우에는 현재 선택된 타워 상단부와 하단부의 각 전극 사이의 최단 경로를 부식 예상 경로로 판정한다(단계 S340).
단계 S350에서 판정된 부식 예상 경로가 하나인 경우에는 단계 S310으로 되돌아가서 타워 상단부와 하단부의 각 전극 선택을 변경하여 타 경로에 대한 부식 여부를 판별한다. 판정된 부식 예상 경로가 둘 이상인 경우에는 부식 예상 경로가 서로 만나는 지점을 찾아 부식 위치로 검출할 수 있다(단계 S360).
도 7에 도시된 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 방법을 통해 타워 표면 상에서 부식 위치를 정밀하게 검출할 수 있어 유지 보수 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
도 6 및 도 7에서 상술한 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 방법은 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치에 내장되거나 설치된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 부식 모니터링 장치 및 방법에 의하면, 부식 여부뿐만 아니라 부식 진행 정도(부식 상태), 부식 위치까지 검출할 수 있어 풍력 발전기 타워 전체에 대한 수명 관리가 용이해지며, 자동 모니터링을 통해 유지 보수 인력을 절감하고 유지 보수 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 타워 부식에 대한 정보를 제공하여 관리 측면에서 신뢰도가 향상되며, 대형 문제가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치
110: 전류 인가부 120: 저항 측정부
130: 부식 판별부 140: 경고/알람 발생부
150, 160: 전극 10: 타워

Claims (10)

  1. 풍력 발전기 타워 표면에 발생된 부식을 모니터링하는 장치로서,
    타워 상단부에 형성된 복수의 전극 중 하나와 타워 하단부에 형성된 복수의 전극 중 하나를 선택하여 전류를 인가하는 전류 인가부;
    선택된 양 전극 사이에 인가된 전류에 의한 전압 강하에 상응하는 저항값을 측정하는 저항 측정부; 및
    상기 양 전극 사이의 최단 경로에 따른 기준 저항값과 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값을 비교하여 부식 여부를 판별하는 부식 판별부를 포함하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 저항값은 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 부식이 없는 상태에서 측정된 저항값이며,
    상기 부식 판별부는 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값이 상기 기준 저항값보다 소정 오차 범위 이상으로 큰 경우에 부식이 있는 것으로 판별하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준 저항값은 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 대해 부식 진행 정도에 따라 단계별로 측정된 저항값이며,
    상기 부식 판별부는 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값에 가장 근접한 기준 저항값을 검색하고, 상기 검색된 기준 저항값에 상응하는 부식 진행 정도 정보로부터 부식 상태를 판별하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부식 판별부는 부식이 있는 것으로 판별된 양 전극 사이의 최단 경로를 부식 예상 경로로 판정하고, 둘 이상의 부식 예상 경로가 판정된 경우 상기 둘 이상의 부식 예상 경로가 만나는 지점을 부식 위치로 검출하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    부식이 있는 것으로 판별된 경우 미리 설정된 경고 혹은 알람을 발생시키는 경고/알람 발생부를 더 포함하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치.
  6. 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치에서 풍력 발전기 타워 표면에 발생된 부식을 모니터링하는 방법으로서,
    (a) 타워 상단부에 형성된 복수의 전극 중 하나와 타워 하단부에 형성된 복수의 전극 중 하나를 선택하여 전류를 인가하는 단계;
    (b) 선택된 양 전극 사이에 인가된 전류에 의한 전압 강하에 상응하는 저항값을 측정하는 단계; 및
    (c) 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 따른 기준 저항값과 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값을 비교하여 부식 여부를 판별하는 단계를 포함하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기준 저항값은 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 부식이 없는 상태에서 측정된 저항값이며,
    상기 단계 (c)는 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값이 상기 기준 저항값보다 소정 오차 범위 이상으로 큰 경우에 부식이 있는 것으로 판별하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기준 저항값은 상기 양 전극 사이의 최단 경로에 대해 부식 진행 정도에 따라 단계별로 측정된 저항값이며,
    상기 단계 (c)는, 상기 저항 측정부에서 측정한 저항값에 가장 근접한 기준 저항값을 검색하는 단계와, 상기 검색된 기준 저항값에 상응하는 부식 진행 정도 정보로부터 부식 상태를 판별하는 단계를 포함하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 단계 (c)는, 부식이 있는 것으로 판별된 양 전극 사이의 최단 경로를 부식 예상 경로로 판정하는 단계와, 둘 이상의 부식 예상 경로가 판정된 경우 상기 둘 이상의 부식 예상 경로가 만나는 지점을 부식 위치로 검출하는 단계를 포함하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    부식이 있는 것으로 판별된 경우 미리 설정된 경고 혹은 알람을 발생시키는 단계를 더 포함하는 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 방법.
KR1020120096421A 2012-08-31 2012-08-31 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법 KR101379264B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120096421A KR101379264B1 (ko) 2012-08-31 2012-08-31 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120096421A KR101379264B1 (ko) 2012-08-31 2012-08-31 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140028958A true KR20140028958A (ko) 2014-03-10
KR101379264B1 KR101379264B1 (ko) 2014-03-28

Family

ID=50642248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120096421A KR101379264B1 (ko) 2012-08-31 2012-08-31 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101379264B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3001176A1 (en) 2014-09-29 2016-03-30 Korea Electric Power Corporation Sensor for monitoring corrosion and method of manufacturing the same
KR20180085193A (ko) * 2017-01-18 2018-07-26 경희대학교 산학협력단 콘크리트 구조물 진단 모니터링 시스템 및 그 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101636057B1 (ko) 2015-08-31 2016-07-04 김병연 풍력발전기 타워 설치용 지그

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09159639A (ja) * 1995-12-12 1997-06-20 Ohbayashi Corp コンクリート部材のひび割れ診断装置
JP3326587B2 (ja) * 1996-01-16 2002-09-24 電気化学工業株式会社 コンクリート中の鋼材の腐食箇所検出方法
KR100539380B1 (ko) * 2003-10-09 2005-12-28 한국가스공사 철근콘크리트 구조물의 열화인자 침투 모니터링 시스템
KR20120029303A (ko) * 2010-09-16 2012-03-26 조은주 박막 센서를 이용한 콘크리트 부식 손상 측정용 부식탐지기 및 시스템, 이를 이용한 측정 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3001176A1 (en) 2014-09-29 2016-03-30 Korea Electric Power Corporation Sensor for monitoring corrosion and method of manufacturing the same
KR20180085193A (ko) * 2017-01-18 2018-07-26 경희대학교 산학협력단 콘크리트 구조물 진단 모니터링 시스템 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101379264B1 (ko) 2014-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102219090B1 (ko) 발전기의 고장예측 진단 시스템
Soua et al. Determination of the combined vibrational and acoustic emission signature of a wind turbine gearbox and generator shaft in service as a pre-requisite for effective condition monitoring
US20240288859A1 (en) System and method for proactive handling of multiple faults and failure modes in an electrical network of energy assets
US7930141B2 (en) Communicating faulted circuit indicator apparatus and method of use thereof
KR102068446B1 (ko) 자가 학습형 풍력발전시스템 상태 감시 고장 진단 방법
KR20120068718A (ko) 전력 생산 시스템 내의 결함 센서를 식별하는 시스템 및 방법
CN104067011A (zh) 旋转系统状态监控装置与方法
KR101379264B1 (ko) 풍력 발전기 타워 부식 모니터링 장치 및 방법
CN117590159A (zh) 一种基于深度学习的隧道电缆供电状态监测方法及系统
CN104977512A (zh) 一种海水管道绝缘性能的检测装置
CN102997962A (zh) 传输来自风能系统的电能的电缆及其监控方法
JP2018113737A (ja) 柱上変圧器の寿命推定装置
CN114004991B (zh) 风电机组的故障识别方法及装置
JP2019120219A (ja) 風車ブレードの落雷判定システム及び方法
KR101268474B1 (ko) 발전기 고정자의 건전성 예측 방법 및 그 시스템
KR101200675B1 (ko) 전력 계통의 위험도 평가 방법
Wang et al. Prognosis-informed wind farm operation and maintenance for concurrent economic and environmental benefits
May Operational expenditure optimisation utilising condition monitoring for offshore wind parks
JP2011187808A (ja) 太陽光発電システム
JP5025499B2 (ja) 風力発電に対する負荷周波数制御容量不足検知システム、方法及びプログラム
Amyot et al. A new prognostic approach for hydro-generator stator windings
CN112670952B (zh) 发电机组的控制方法、设备及可读存储介质
CN113449985B (zh) 齿轮箱监测方法及其系统及计算机可读存储介质
CN118604532B (zh) 一种基于故障分析的配电网故障定位方法及系统
KR20170140881A (ko) 태양광발전 어레이 모니터링 비교를 통한 자체 이상 조기발견방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant