KR20150054197A - 풍력발전기의 승강장치 - Google Patents

풍력발전기의 승강장치 Download PDF

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KR20150054197A
KR20150054197A KR1020130136354A KR20130136354A KR20150054197A KR 20150054197 A KR20150054197 A KR 20150054197A KR 1020130136354 A KR1020130136354 A KR 1020130136354A KR 20130136354 A KR20130136354 A KR 20130136354A KR 20150054197 A KR20150054197 A KR 20150054197A
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Abstract

풍력발전기의 승강장치에 관한 것으로, 허브에 고정된 날개가 회전 가능하게 결합된 나셀, 상기 나셀 내부에 체인이 권취되도록 고정된 체인 호이스트, 상기 나셀 내부의 원하는 위치에 고정되는 체인 풀리를 마련하여 나셀 내부의 원하는 위치에 체인 풀리를 장착하여 부품을 승강시키므로 원하는 위치에 부품을 승강시킬 수 있게 되고, 레일이나 오버헤드 크레인과 같은 장비를 사용하지 않으므로 비용을 절감할 수 있으며, 유지·보수에 필요한 부품의 승강 시간을 줄일 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

풍력발전기의 승강장치{Lifting Device of Wind Turbine}
본 발명은 풍력발전기의 승강장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전기의 나셀에 필요한 부품을 승강(이송)시킬 수 있는 풍력발전기의 승강장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기는 지면에 수직으로 세워지는 타워, 상기 타워의 상단에서 회전 가능하게 설치되고 내부에 발전기를 갖춘 나셀, 복수의 블레이드를 구비하고 상기 나셀의 앞쪽 단부에 설치되어 풍력에 의해 회전되면서 회전력을 상기 발전기로 전달하는 로터로 구성된다.
상기 나셀의 내부에는 발전기뿐만 아니라 증속기 및 나셀 방향 조절장치(요잉 장치)와 발전기 토크 조절장치 등의 많은 장치들이 설치되어 있다.
따라서 나셀의 내부에서는 상기 장치들의 유지 보수를 위해 많은 작업이 이루어지며, 이때 중량물을 옮길 수 있도록 윈치시스템(winch system)이 설치되어 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 윈치시스템은 한 쌍의 평행한 횡가이드레일(1), 이들의 양단을 연결하는 연결빔(2), 상기 횡가이드레일(1)과 연결빔(2)을 지지하는 서포트빔(3), 상기 횡가이드레일(1)을 따라 자유로이 이동할 수 있도록 설치된 횡슬라이더(4), 양쪽 횡슬라이더(4)를 연결하는 종가이드레일(5), 상기 종가이드레일(5)을 따라 이동 가능하게 설치된 종슬라이더(6)가 마련되어 있다.
상기 양쪽 종슬라이더(6)에 하방으로 연결된 윈치프레임(7), 상기 윈치프레임(7)의 내측 중앙에 장착된 마운팅브라켓(8) 및 상기 마운팅브라켓(8)에 장착된 윈치(9)로 이루어지며, 상기 윈치(9)에는 단부에 후크(10)가 구비된 와이어(11)가 감겨 있다.
따라서 윈치(9)는 와이어(11)의 후크(10)에 중량물을 걸어 승강시킬 수 있고, 횡가이드레일(1)에서 횡슬라이더(4)를 이동시키고 종가이드레일(5)에서 종슬라이더(6)를 이동시켜서 자유로이 위치를 이동시킬 수 있으므로, 나셀 내에서 중량물을 옮기는데 유용하게 사용된다.
한편 풍력발전기는 기어박스 또는 발전기와 같은 큰 부품에 문제가 발생할 경우가 있다. 이럴 경우 별도의 대형 크레인으로 기어박스 또는 발전기 같은 대형 부품을 들어올리고 있다. 이와 달리 중량이나 무게가 가벼운 부품의 경우에는 기어박스, 발전기에 비하여 크기 또는 중량이 가볍더라도 작업자가 직접 들고 이동할 수 없는 경우도 발생한다.
이와 같이 작업자가 들기 어려운 부품 등을 승강시키거나 이동시키기 위하여 풍력발전기에는 나셀 내부에 이송 레일을 설치하여 원하는 위치로 이동되게 하거나 해상에 설치되는 대용량의 풍력발전기에는 오버헤드 크레인을 설치하기도 한다.
또한 풍력발전기에는 고하중의 부품을 들어올리기 위하여 나셀에 체인 호이스트를 설치하고 있기도 하다.
도 3은 풍력발전기에 체인 호이스트(15)가 설치된 상태를 나타낸 구성도이다.
이러한 체인 호이스트(15)는 나셀 위로 고하중의 부품을 올리는 데에만 활용되고 있으며, 나셀 내부에서는 위쪽에 설치된 거더(girder)에 래칫 스트랩(rachet strap)과 레버 블록(lever block)을 이용하여 고하중의 부품을 핸들링 하고 있다.
이와 같이 레일을 이용하거나 오버헤드 크레인을 사용하는 경우 추가적인 비용이 발생되고, 냉각에 필요한 부품들과 에어 덕트와의 간섭으로 인해 설치에 따른 제약이 발생하고 있다.
또한 래칫 스트랩과 레버 블록을 이용하는 경우 레버 블록의 높낮이의 정밀한 제어가 어렵고, 작업 시간이 길어지는 문제점이 있었다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '풍력발전기의 너셀 내 작업용 의자'가 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에 따른 풍력발전기의 너셀 내 작업용 의자는 한 쌍의 후크, 상기 각 후크에 연결된 로프, 상기 각 로프의 하단에 양측면이 연결되는 의자로 구성되고, 상기 후크가 너셀 내에 설치된 윈치시스템의 윈치프레임 양측부의 U형상 브라켓에 걸려져 장착되어, 상기 의자의 자유로운 위치 이동이 가능하도록 이루어져 있다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2009-0056360호(2009년 6월 3일 공개)
그러나 종래기술에 따른 풍력발전기의 너셀 내 작업용 의자는 의자를 로프의 하단에 고정하고 로프의 상단에 고정된 후크를 마운팅 브라켓에 걸어 고정함으로써 작업자가 안전하게 작업할 수 있으나, 윈치 또는 후크를 원하는 위치로 이동시켜 승강시키고자 하는 부품을 원하는 위치로 올릴 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 체인 호이스트의 체인이 지나갈 수 있는 체인 풀리를 가로 방향 및 세로 방향 등 원하는 위치에 고정할 수 있는 풍력발전기의 승강장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다수의 체인 풀리를 이용하여 나셀 내부에 고정된 부품의 간섭을 피하여 원하는 위치로 체인을 이송시킬 수 있는 풍력발전기의 승강장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 풍력발전기의 승강장치는 허브에 고정된 날개가 회전 가능하게 결합된 나셀, 상기 나셀 내부에 체인이 권취되도록 고정된 체인 호이스트, 상기 나셀 내부의 원하는 위치에 고정되는 체인 풀리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 체인 풀리는 상부에 전자석이 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 체인 풀리에는 상기 체인의 이동을 안내하는 가이드가 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 체인 풀리는 상기 전자석의 저면에 장착되는 프레임, 상기 프레임의 저면에 고정되는 풀리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 풀리는 상기 프레임에 회전 가능하게 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기의 승강장치에 의하면, 나셀 내부의 원하는 위치에 체인 풀리를 장착하여 부품을 승강시키므로 원하는 위치에 부품을 승강시킬 수 있게 되고, 레일이나 오버헤드 크레인과 같은 장비를 사용하지 않으므로 비용을 절감할 수 있으며, 유지·보수에 필요한 부품의 승강 시간을 줄일 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한 본 발명에 따른 풍력발전기의 승강장치에 의하면, 나셀 내부에 에어 덕트 등과 같은 부품과의 간섭을 피할 수 있고, 전자석에 의해 체인 풀리의 설치 및 분리가 간편하게 이루어지는 효과가 얻어진다.
도 1은 종래의 풍력발전기의 너셀 내에 설치된 윈치 시스템의 구성도,
도 2는 도 1의 윈치 시스템의 윈치 장착부를 보인 상세도,
도 3은 종래의 풍력발전기에 설치되는 체인 호이스트를 보인 개략도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍려발전기의 승강장치에 사용되는 체인 풀리를 도시한 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 승강장치를 보인 정면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 승강장치를 보인 평면도,
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 승강장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍려발전기의 승강장치에 사용되는 체인 풀리를 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 승강장치를 보인 정면도이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 승강장치를 보인 평면도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 승강장치는 허브에 고정된 날개의 회전으로 발전이 이루어지는 나셀, 상기 나셀 내부에 체인이 권취되도록 고정된 체인 호이스트(30), 상기 나셀 내부의 원하는 위치에 고정되는 체인 풀리(40)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍려발전기의 승강장치에 사용되는 체인 풀리를 도시한 분해 사시도이다.
풍력발전기에는 나셀을 지지하는 기둥, 나셀의 일측에 날개와 함께 회전되는 허브, 날개에 의한 회전수를 증가시키는 증속기, 증속기에 의해 회전되면서 전기를 발생시키는 발전기 등이 마련되어 있다.
이러한 나셀, 지주(기둥), 허브, 증속기, 발전기 등은 통상의 것이므로, 본 발명에서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
또한 나셀 내부에는 체인 호이스트(30)가 장착되어 있다. 체인 호이스트(30)는 도 5에서와 같이, 나셀의 일측에 장착된다. 즉, 체인 호이스트(30)는 풍력발전기에 사용되는 부품 등을 들어올리기 위하여 미리 고정되어 있다.
체인 호이스트(30)에는 체인(31)을 감거나 풀어주는 회전수단이 마련되어 있고, 체인(31)은 통상 체인 호이스트에 대하여 수직으로 이동되게 설치되어 있다.
이러한 체인 호이스트(30)는 풍력발전기의 나셀 내부에 장착되는데, 비교적 공간을 확보할 수 있는 후방(도 3에 도시되어 있는 체인 호이스트 참조)에 장착되어 있다.
한편 체인 호이스트(30)에는 회전수단에 의해 상하로 승강되는 체인(31)이 감겨져 있으며, 체인(31)은 회전수단의 정역 회전에 따라 고정된 위치에서 상하로 승강된다.
또한 나셀 내부에는 증속기, 발전기 등과 같은 많은 부품이 고정됨은 물론 이들 부품을 안정되게 고정하기 위한 프레임(미도시) 또는 거더 등이 마련되어 있다. 체인 호이스트(30) 또한 나셀 내부에 고정되어 있는 프레임 또는 거더에 안정되게 고정되어 있다.
본 발명에 따른 풍력발전기의 승강장치는 체인 풀리(40)를 포함한다. 체인 풀리(40)는 체인 호이스트(30)에 감겨 있는 체인(31)의 이동을 안내하는 것으로, 도 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 나셀의 내부에 종횡 방향으로 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
체인 풀리(40)에는 프레임 또는 거더 등에 고정되도록 전자석(마그네틱)이 고정되어 있으며, 체인(31)의 이동 방향을 안내하는 가이드(42)가 선택적으로 고정될 수 있다. 또한 체인 풀리(40)에는 풀리(44)가 전자석(41)에 대하여 회전 가능하게 결합되도록 프레임(43)을 선택적으로 고정할 수 있다.
체인 풀리(40)에는 체인(31)의 이동이 원활하게 이루어지도록 풀리(44)가 결합되어 있으며, 풀리(44)는 자유롭게 회전되도록 고정 프레임(45)에 결합되어 있다.
전자석(41)은 자력을 갖는 마그네틱으로서, 인가된 전원에 의해 발생된 자력에 의해 나셀 내부의 프레임 또는 거더 등에 고정된다. 이러한 전자석(41)은 프레임 또는 거더의 정해진 위치에 고정되어 있지 않고 작업자가 필요한 위치에 탈착될 수 있다.
즉, 전자석(41)은 풀리(44)에 의해 안내되는 체인(31)의 위치를 자유로이 선택하여 고정할 수 있도록 한다. 또한 가이드(42)는 풀리(44)의 일측 또는 양측에 고정될 수 있다. 가이드(42)는 일정 길이를 가지며, 체인(31)이 관통되도록 개방구(46)가 형성됨은 물론이다.
개방구(46)는 체인(31)의 이동 방향과 동일한 방향으로 형성되거나 일정 길이를 갖는 원호 형상으로 형성될 수 있다. 가이드(42)에는 체인(31)과 동일한 방향으로 형성되는 개방구(46) 및 원호 형상으로 형성되는 개방부(46)가 동시에 형성될 수 있다.
이는 체인(31)의 이동 방향을 자유로이 선택할 수 있도록 하기 위함이다.
또 전자석(41) 저면에는 프레임(43)이 고정될 수 있다. 프레임(43)에는 풀리(44)가 결합된 고정 프레임(45)이 고정되고, 이들 고정 프레임(45) 사이에는 풀리(44)가 회전 가능하게 결합된다.
다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 승강장치의 결합관계를 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 체인 호이스트(30)는 풍력발전기의 나셀 내부에 고정되어 있는 프레임 또는 거더에 고정한다. 이러한 체인 호이스트(30)는 풍력발전기를 제조할 때 미리 고정해 둘 수 있다.
체인 풀리(40)는 체인(31)을 안내하는 풀리(44)가 고정 프레임(45)에 회전 가능하게 결합하고, 풀리(44)의 상측에 인가된 전원에 의해 자력을 갖는 전자석(41)을 고정한다. 또 풀리(44)의 일측에는 가이드(42)를 고정한다.
가이드(42)에는 체인(31)의 길이 방향과 동일하게 개방구(46)를 형성하고, 직교하는 방향에 또 다른 개방구(46)를 형성한다. 즉, 가이드(42)에는 모두 2개의 개방구(46)를 형성한다. 이러한 개방구(46)는 필요에 따라 하나의 개방구(46)를 형성할 수 있음은 물론이다.
또한 전자석(41)의 저면에는 프레임(43)을 고정한다. 프레임(43)은 전자석(41)에 대하여 회전 가능하게 고정한다. 즉, 프레임(43)은 체인(31)의 이동 시 체인(31)의 이동 방향을 따라 방향 전환이 이루어지도록 한다.
이와 같이 프레임(43)이 회전 가능하게 고정되는 경우 체인(31)의 이동을 안내하는 가이드(42)의 설치는 생략할 수 있다.
다음 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 승강장치에 따른 작동방법을 상세하게 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기의 승강장치는 풍력발전기의 나셀 내부에 체인 호이스트(30)가 장착되며, 체인 호이스트(30)에는 회전수단(미도시)에 의해 이동되는 체인(31)이 감겨 있다.
이와 같은 체인 호이스트(30)는 회전수단의 정역 회전에 따라 풍력발전기의 유지 또는 보수에 필요한 부품을 체인 호이스트(30)가 설치된 위치로 한정되어 올리거나 내릴 수 있게 된다.
풍력발전기의 요 구동장치 또는 피치 제어장치 등은 풍력발전기의 허브 쪽에 근접하게 설치되어 있으므로, 이들의 유지·보수에 필요한 부품을 승강시킬 경우 나셀의 후방에 설치되어 있는 체인 호이스트(30)로 승강시키게 된다.
이에 작업자는 체인 호이스트(30)로 올려진 부품을 들고서 허브를 향해 부품을 들고 이동하거나 별도의 크레인 등을 이용하여 승강시켜야 한다.
이와 같이, 작업자가 부품을 원하는 위치에 승강하기 위하여 나셀의 프레임 또는 거더에 체인 풀리(40)를 설치하게 된다.
체인 풀리(40)의 설치는 나셀 내부의 프레임 또는 거더에 체인 풀리(40)의 전자석(41)을 장착함으로써, 체인 풀리(40)가 간편하게 고정된다. 이러한 전자석(41)은 인가된 전원에 의해 프레임 또는 거더에 안정된 상태로 고정되며, 마그네틱을 이용하여 프레임 또는 거더 등에 장착할 수 있다.
이러한 체인 풀리(40)는 대략 1톤(ton) 이하의 중량물을 승강시키는 것으로 사용된다. 즉, 체인 호이스트(30)가 가지는 최대 하중과 관계없이, 체인 풀리(40)에 의해 승강시킬 수 있는 하중이 산정되며, 이는 1톤 이하로 제한되는 것이 바람직하다.
한편 작업자는 원하는 위치에서 체인(31)이 승강되도록 하기 위하여 적어도 하나 이상의 체인 풀리(40)를 설치하게 된다. 이때 작업자는 나셀 내부의 다른 부품과의 간섭 등이 발생하지 않도록 하기 위하여 체인 풀리(40)를 종(세로) 방향 또는 횡(가로) 방향으로 설치할 수 있게 된다.
도 5에서와 같이 체인 풀리(40)는 일직선으로 설치되거나 도 6에서와 같이 종횡 방향으로 필요한 개수만큼 설치될 수 있다. 이는 다른 부품과의 간섭을 피함은 물론 풍력발전기에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 에어 덕트와의 간섭 등을 피하기 위함이다.
또한 체인 풀리(40)는 그 상부에 고정되어 있는 전자석(41)을 나셀 내부의 프레임 또는 거더에 밀착시킴에 따라 장착된다. 이렇게 장착된 체인 풀리(40)에는 체인 호이스트(30)의 체인(31)을 풀리(44) 상면에 안착시킨다.
이와 같이 체인 풀리(40)에 체인(31)이 안착된 상태에서 작업자는 체인 호이스트(30)의 체인(31)을 하강시킨 다음 올리고자 하는 부품을 체인(31)에 고정하게 된다. 한편 체인(31)의 선단에는 후크 등이 고정되어 있어 부품을 용이하게 고정할 수 있도록 한다.
이에 작업자는 체인 호이스트(30)를 기동시켜 체인(31)을 감아주게 되면, 체인(31)은 풀리(44)를 따라 이동되면서 상승되고, 체인(31)의 상승이 완료되면, 상승시키고자 하는 부품이 나셀에 올려지게 된다.
한편 체인 풀리(40)에는 가이드(42)가 고정되어 있으므로, 체인(31)이 도 6에서와 같이 방향이 90°로 전환되어 있더라도 안정적으로 이동되며, 전자석(41)에 대하여 회전 가능하게 결합된 프레임(43)이 체인(31)의 이동 방향을 따라 선회될 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
30: 체인 호이스트
31: 체인
40: 체인 풀리
41: 전자석
42: 가이드
43: 프레임
44: 풀리
45: 고정 프레임
46: 개방구

Claims (5)

  1. 허브에 고정된 날개가 회전 가능하게 결합된 나셀,
    상기 나셀 내부에 체인이 권취되도록 고정된 체인 호이스트,
    상기 나셀 내부의 원하는 위치에 고정되는 체인 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 승강장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 체인 풀리는 상부에 전자석이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 승강장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 체인 풀리에는 상기 체인의 이동을 안내하는 가이드가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 승강장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 체인 풀리는 상기 전자석의 저면에 장착되는 프레임,
    상기 프레임의 저면에 고정되는 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 승강장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 풀리는 상기 프레임에 회전 가능하게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 승강장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110805525A (zh) * 2018-01-16 2020-02-18 李敏 一种用于风力发电的采用脉宽检测技术的发电装置
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