KR20140058827A

KR20140058827A - 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법

Info

Publication number: KR20140058827A
Application number: KR1020120125145A
Authority: KR
Inventors: 심필섭
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-05-15

Abstract

본 발명은 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 로터를 나셀에 조립시, 블레이드의 트레일링 에지로 인한 타워와의 간섭을 방지하여 조립 작업에 소요되는 시간과 노력을 줄이도록 하고, 블레이드와 타워의 충돌을 방지함으로써 로터의 조립 작업이 안전하면서도 효율적으로 수행될 수 있도록 하는 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법은 로터를 구성하는 허브와 다수의 블레이드를 조립하는 단계; 상기 로터의 상기 다수의 블레이드 중 어느 하나의 블레이드를 트레일링 에지가 상기 허브의 전단이 향하는 방향을 향하도록 회전시키는 단계; 상기 로터를 들어올려서 상기 트레이링 에지를 회전시킨 상기 블레이드가 하방을 향하도록 한 상태에서 상기 나셀에 조립하는 단계; 및 상기 트레일링 에지를 회전시킨 상기 블레이드를 원위치로 복귀하도록 회전시키는 단계를 포함한다.

Description

풍력 발전 장치의 로터 조립 방법{Assembling method for rotor in wind power generator}

본 발명은 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 로터를 나셀에 조립시, 로터와 타워의 충돌로 인한 이들의 손상을 방지하여 타워의 조립 작업이 안전하면서도 효율적으로 수행될 수 있도록 구성된 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법에 관한 것이다.

풍력 에너지는 급성장하는 에너지 공급원으로서, 화석 기반 에너지 공급원에 비하여 청정하면서 재생 가능하며, 생태학적으로 자연 친화적인 에너지를 제공한다. 따라서, 풍력 발전은 유력한 대체 에너지원으로 인정받고 있으며, 그 이용이 늘어가고 있는 추세이다.

풍력 발전을 위한 장치는 블레이드의 회전으로부터 전력을 생산하는 발전기와, 발전기로부터 생산된 전력을 계통에 공급하기 위한 전력으로 변환하는 전력변환기를 가진다. 따라서, 블레이드를 이용하여 풍력 에너지를 회전 에너지와 같은 기계적 에너지로 변환하고, 변환된 기계적 에너지를 이용하여 발전기를 구동시킴으로써 전력을 생산하고, 생산된 전력은 전력변환기에 의하여 계통에 공급하기 위한 전력으로 변환하도록 한다.

종래의 풍력 발전 장치는 현장에서 나셀(nacelle)에 로터(rotor)를 장착하게 되는데, 이에 대하여 한국공개특허 제10-2004-0016986호의 "풍력발전소의 현장 조립 방법"이 있으며, 이는 로터를 수용하는 수단을 갖는 머신캐리어를 지지하는 타워를 포함하되, 상기 로터가 적어도 하나의 로터 블레이드를 수용하는 적어도 하나의 플랜지를 갖는 로터 축을 포함하는, 풍력 발전 설비의 현장 조립 방법으로서, 상기 로터 축의 적어도 하나의 플랜지에 균형추를 분리 가능토록 장착하는 단계와, 상기 로터 축을 상기 머신캐리어에 장착하는 단계와, 상기 로터 축을 소정위치에 설치하는 단계와, 상기 로터 축의 플랜지에 부착된 균형추를 제거하고 여기에 로터 블레이드를 부착하는 단계를 포함한다.

이와 같은 종래의 풍력 발전 장치에 대한 조립 방법은 균형추의 부착 및 제거와 반복 작업 등으로 인해 그 조립 작업에 많은 시간이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 종래의 다른 예에 따른 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법으로, 지상에서 로터(rotor)를 미리 조립한 다음, 조립을 마친 로터를 타워(tower) 상단의 나셀(nacelle)에 조립하는 방식이 있다.

그러나, 이와 같은 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 로터(10)를 크레인(40)을 이용하여 들어올려서 타워(20) 상단의 나셀(30)에 조립하게 되는데, 이때, 로터(10)의 블레이드(11)가 트레일링 에지(Trailing edge; 11a)로 인해 타워(20)와의 간섭을 유발하여 조립 작업이 어려워질 뿐만 아니라 조립 작업을 지연시키며, 심지어는 로터(10)의 흔들림에 의해 블레이드(11)와 타워(20) 간에 충돌을 발생하여 로터(10)나 타워(20)가 파손되는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로터를 나셀에 조립시, 블레이드의 트레일링 에지로 인한 타워와의 간섭을 방지하여 조립 작업에 소요되는 시간과 노력을 줄이도록 하고, 블레이드와 타워의 충돌을 방지함으로써 로터의 조립 작업이 안전하면서도 효율적으로 수행될 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전 장치의 타워에 설치된 나셀에 로터를 조립하는 방법에 있어서, 로터를 구성하는 허브와 다수의 블레이드를 조립하는 단계; 상기 로터의 상기 다수의 블레이드 중 어느 하나의 블레이드를 트레일링 에지가 상기 허브의 전단이 향하는 방향을 향하도록 회전시키는 단계; 상기 로터를 들어올려서 상기 트레이링 에지를 회전시킨 상기 블레이드가 하방을 향하도록 한 상태에서 상기 나셀에 조립하는 단계; 및 상기 트레일링 에지를 회전시킨 상기 블레이드를 원위치로 복귀하도록 회전시키는 단계를 포함하는 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법이 제공된다.

상기 블레이드 중 어느 하나를 회전시키는 단계는 상기 허브에 조립을 마친 상기 다수의 블레이드 중 어느 하나의 블레이드를 시계방향 또는 반시계방향으로 150°∼180°로 회전시킬 수 있다.

상기 블레이드 중 어느 하나를 회전시키는 단계는 상기 로터의 중심이 지상에 설치된 받침대에 지지되도록 상기 로터를 수평되게 설치한 상태에서, 상기 다수의 블레이드 중 어느 하나의 블레이드를 회전시킬 수 있다.

상기 블레이드를 원위치로 복귀하도록 회전시키는 단계는 상기 로터가 상기 나셀에 조립된 후, 상기 로터에 설치된 피칭장치의 구동에 의해 상기 블레이드를 회전시킬 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 풍력 발전 장치의 타워에 설치된 나셀에 로터를 조립하는 방법에 있어서, 허브와 다수의 블레이드에 의해 이루어지는 로터를 나셀에 조립하기 전에 상기 다수의 블레이드 중 어느 하나의 블레이드를 상기 허브의 전단이 향하는 방향을 향하도록 회전시킨 다음, 상기 로터를 상기 나셀에 조립되도록 하는 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 로터를 나셀에 조립시, 블레이드의 트레일링 에지로 인한 타워와의 간섭을 방지하여 조립 작업에 소요되는 시간과 노력을 줄이도록 하고, 블레이드와 타워의 충돌을 방지함으로써 로터의 조립 작업이 안전하면서도 효율적으로 수행될 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법을 설명하기 위한 사시도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법을 순차적으로 설명하기 위한 도면.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법을 순차적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법은 허브(111)와 다수의 블레이드(112,113,114)에 의해 이루어지는 로터(110)를 나셀(120)에 조립하기 전에, 다수의 블레이드(112,113,114) 중 어느 하나의 블레이드(112)를 허브(111)의 전단(111a)이 향하는 방향(a)을 향하도록 회전시킨 다음, 로터(110)를 나셀(120)에 조립되도록 하는데, 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 로터(110)를 구성하는 허브(111)와 다수의 블레이드(112,113,114)를 조립함으로써 로터(110)에 대한 조립을 실시한다. 이때, 조립을 마친 로터(110)는 받침대(210)에 수평되도록 설치될 수 있다. 또한, 본 실시예에서처럼 로터(110)는 블레이드(112,113,114)가 3개로 이루어짐으로써 "Y"자 형태로 배열될 수 있는데, 이는 일례를 나타낼 뿐, 다른 예로서 블레이드가 3개 이외에도 다양한 개수로 이루어질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 허브(111)와 다수의 블레이드(112,113,114)의 조립에 의해 이루어지는 로터(110)에서 다수의 블레이드(112,113,114) 중 어느 하나의 블레이드(112)를 트레일링 에지(112a)가 허브(111)의 전단(111a)이 향하는 방향(a)을 향하도록 회전시킨다. 이때, 도 2에서와 같이, 허브(111)에 조립을 마친 다수의 블레이드(112,113,114) 중 어느 하나의 블레이드(112)를 시계방향 또는 반시계방향으로 150°∼180°로 회전시킴으로써, 허브(111)의 후단(111b)이 향하는 방향을 향하던 블레이드(112)의 트레일링 에지(112a)가 허브(111)의 전단(111a)이 향하는 방향(a)을 향하도록 할 수 있다. 여기서, 트레일링 에지(112a)는 블레이드(112)의 몸체에서 후행하도록 형성되는 에지로서, 블레이드(112)의 몸체에 선행하도록 형성되는 리딩 에지(Leading edge)와 함께 블레이드(112)가 풍력에 의하여 회전력을 발생시킬 수 있도록 하는 양력을 발생시키는데 도움을 준다. 한편, 트레일링 에지(112a)가 허브(111)의 전단(111a)이 향하는 방향(a)을 향하는 것은, 허브(111)의 전단(111a)이 향하는 방향과 반드시 일치하는 것을 의미하는 것은 아니며, 허브(111)의 전단(111a)이 향하는 방향(a)에 비슷한 방향으로 향하는 것도 포함된다.

또한, 블레이드(112)의 회전시 로터(110)의 위치 및 자세에 대해서 한정되는 것은 아니나, 로터(110)의 중심이 지상에 설치된 받침대(210)에 지지되도록 로터(110)를 수평되게 설치한 상태에서, 다수의 블레이드(112,113,114) 중 어느 하나의 블레이드(112)를 회전시킬 수 있다. 이때, 별도의 지그(jig)나 회전장치를 이용하여 블레이드(112)를 원하는 위치로 회전시키거나, 로터(110)에 블레이드(112,113,114)의 회전을 위해 마련된 피칭장치(pitching unit; 미도시)의 액추에이터에 구동을 위한 유압이나 전기를 공급함으로써 피칭장치의 구동에 의해 블레이드(112)를 원하는 위치로 회전시킬 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 로터(110)에서 어느 하나의 블레이드(112)에 대한 회전을 마치면, 로터(110)를 들어올려서 트레이링 에지(112a)를 회전시킨 블레이드(112)가 하방을 향하도록 세운 상태에서 로터(110)가 안정적인 자세를 유지하도록 하여 나셀(120)에 조립하도록 한다. 이때, 로터(110)는 크레인(220)을 이용하여 지상에 미리 설치된 타워(130) 상단의 나셀(120)에 조립되도록 들어올릴 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 로터(110)를 나셀(120)에 조립하면, 트레일링 에지(112a)를 회전시킨 블레이드(112)를 원위치로 복귀하도록 회전시킨다. 이때, 로터(110)가 나셀(120)에 조립된 후, 블레이드(112,113,114)의 회전을 위해 마련된 피칭장치(미도시)의 구동에 의해 블레이드(112)를 회전시키도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법에 의하면, 로터(110)를 나셀(120)에 조립시, 블레이드(112)의 트레일링 에지(112a)로 인한 타워(130)와의 간섭을 방지하여 조립 작업에 소요되는 시간과 노력을 줄이도록 한다.

또한, 블레이드(112)와 타워(130)의 충돌을 방지함으로써 로터(110)의 조립 작업이 안전하면서도 효율적으로 수행될 수 있도록 한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

110 : 로터 111 : 허브
111a : 전단 111b : 후단
112,113,114 : 블레이드 112a : 트레일링 에지
120 : 나셀 130 : 타워
210 : 받침대 220 : 크레인

Claims

풍력 발전 장치의 타워에 설치된 나셀에 로터를 조립하는 방법에 있어서,
로터(110)를 구성하는 허브(111)와 다수의 블레이드(112,113,114)를 조립하는 단계;
상기 로터(110)의 상기 다수의 블레이드(112,113,114) 중 어느 하나의 블레이드(112)를 트레일링 에지(112a)가 상기 허브(111)의 전단(111a) 방향으로 향하도록 회전시키는 단계;
상기 로터(110)를 들어올려서 상기 트레이링 에지(112a)를 회전시킨 상기 블레이드(112)가 하방을 향하도록 세운 상태에서 상기 나셀(120)에 조립하는 단계; 및
상기 트레일링 에지(112a)를 회전시킨 상기 블레이드(112)를 원위치로 복귀하도록 회전시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 블레이드 중 어느 하나를 회전시키는 단계는,
상기 허브(111)에 조립을 마친 상기 다수의 블레이드(112,113,114) 중 어느 하나의 블레이드(112)를 시계방향 또는 반시계방향으로 150°∼180°로 회전시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 블레이드 중 어느 하나를 회전시키는 단계는,
상기 로터(110)의 중심이 지상에 설치된 받침대(210)에 지지되도록 상기 로터(110)를 수평되게 설치한 상태에서, 상기 다수의 블레이드(112,113,114) 중 어느 하나의 블레이드(112)를 회전시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 블레이드를 원위치로 복귀하도록 회전시키는 단계는,
상기 로터(110)가 상기 나셀(120)에 조립된 후, 피칭장치의 구동에 의해 상기 블레이드(112)를 회전시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법.
풍력 발전 장치의 타워에 설치된 나셀에 로터를 조립하는 방법에 있어서,
허브(111)와 다수의 블레이드(112,113,114)에 의해 이루어지는 로터(110)를 나셀(120)에 조립하기 전에 상기 다수의 블레이드(112,113,114) 중 어느 하나의 블레이드(112)를 상기 허브(111)의 전단(111a)방향으로 향하도록 향하도록 회전시킨 다음, 상기 로터(110)를 상기 나셀(120)에 조립되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치의 로터 조립 방법.