KR20170068512A - 풍력 터빈 발전기의 플랫폼으로부터 장비 부품들을 제거하는 장치와 방법, 및 상기 플랫폼상의 연료 탱크를 충전하는 방법 - Google Patents

Abstract

풍력 터빈 발전기 타워의 플랫폼(1) 상의 하우징(3) 내부에 파워 팩(power pack)(2)이 배치된다. 파워 팩(2)은 연료 탱크(4)로부터 공급받는다. 하우징(3)의 문(6)이 열리면, 파워 팩(2)은 정비와 보수를 위해 전기 모터(11)가 장착된 U-형상의 지지 구조체(8)에 의해 제거될 수 있다. 하우징(3) 내부에 영구적으로 배치된 두 개의 지지 레일들(12)이 수용된 파워 팩(2)을 지지한다. 파워 팩(2)에 부착된 체인(chain)(15)이 모터(11)에 의해 구동되어 파워 팩(2)을 지지 구조체(8)를 따라서 슬라이딩 시킴으로써 파워 팩(2)을 하우징(3)으로부터 제거한다. 풀리 장치는 필요한 토크를 감소시킨다. 파워 팩(2)을 하우징(3)으로부터 제거한 후에, 파워 팩(2)을 플랫폼(1)으로부터 인양하고, 해상 선박(17)으로 하강시키기 위해 크레인(7)이 사용된다. 크레인(7)은, 연료 라인(18)을 해상 선박으로부터 플랫폼(1) 상으로 견인하여 연료 탱크(4)에 연결함으로써, 연료 탱크(4)의 충전에도 사용될 수 있다.

Description

풍력 터빈 발전기의 플랫폼으로부터 장비 부품들을 제거하는 장치와 방법, 및 상기 플랫폼상의 연료 탱크를 충전하는 방법{Apparatus and method for removing equipment parts from a platform of a wind turbine generator, and method for filling a fuel tank on said platform}

본 발명은 풍력 터빈 발전기의 타워 플랫폼에 사용될 수 있는 장치에 관한 것이다.

풍력 터빈 발전기는 풍력으로부터의 에너지를 전기로 변환하며, 전기는 주 전력망으로 공급될 수 있다. 각각의 발전기는 안전 시스템과 같은 보조 장비를 위한 전력의 공급을 요구하며, 이는 보통 충전식 배터리로부터 공급되고, 충전식 배터리는 풍력 터빈 발전기 자체의 출력으로부터의 또는 주 전력망으로부터의 전력을 사용하는 배터리 충전기에 의해 충전된다.

풍력 터빈 발전기들은 흔히, 바람이 없거나 및/또는 풍력 터빈 발전기가 주 전력망으로부터 차단되는 경우에 보조 장비 및/또는 배터리 충전기에 전력을 공급하기 위한 화석-연료 파워 팩(power pack), 예컨대 디젤 발전기, 연료 전지 또는 유사한 종류의 화석-연료 발전기를 갖추고 있다.

파워 팩이 사용될 때, 화석 연료를 위한 별도의 탱크도 요구된다.

본 발명은, 정비 및 보수를 위하여, 또한 연료 탱크를 보충하기 위하여 플랫폼으로부터 파워 팩을 제거하기 위한 장치를 제공하는 것을 추구한다.

본 발명은, 해양에 위치한 풍력 터빈 발전기들에 대한 특별한 적용예를 발견하였으며, 이 경우에 파워 팩은 정비와 보수를 위해 일반적으로 해상 선박에 의해 육상의 장소로 수송될 것이며, 파워 팩을 위한 연료는 일반적으로 해상 선박으로부터 연료 탱크로 전송될 것이다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 풍력 터빈 발전기의 플랫폼 상의 하우징으로부터 장비를 제거하는 장치가 제공되며, 상기 장치는, 상기 장비를 상기 하우징으로부터 실질적으로 수평 방향으로 인출하기 위한 윈치(winch); 및 상기 장비를 상기 하우징으로부터 인출하는 중에, 상기 장비를 지지하도록 구성된 이동식 지지 구조체;를 포함한다.

상기 용어 "윈치(winch)"는, 상기 장비가 상기 하우징으로부터 수평으로 인출될 수 있도록 하는, 전기적으로 구동되거나 또는 수동으로 작동되는, 임의의 장치를 의미하도록 의도되었다. 예를 들어, 이것은 전기 모터 또는 공기로 작동되는 램(ram) 메커니즘의 형태일 수 있다.

이동식 지지 구조체를 제공함으로써, 상기 지지 구조체는, 정비 또는 보수를 위해 장비를 제거할 수 있도록, 다른 풍력 터빈 발전기들 사이에서 쉽게 운반될 수 있다. 이러한 방식으로, 하나의 지지 구조체가 다수의 다른 플랫폼들로부터 장비의 제거를 위해 사용될 수 있다. 이는, 각각의 발전기를 위해 각자의 지지 구조체가 제공되어야 하는 경우에 지지 구조체가 풍력 터빈 발전기 내에 일체로 형성되는 시스템들과 대조된다.

본 발명은, 상기 하우징이, 예컨대, 크레인에 의해 장비를 하우징 밖으로 간단하게 인양하지 못하는 구조를 가질 때, 특히 유리하다. 따라서, 본 발명은, 상기 하우징이 장비로 접근하기 위해 그리고 위에서 정의된 장치를 사용하여 장비를 제거하기 위해 열릴 수 있는 실질적으로 수직 문을 포함하는 구조에 쉽게 적용될 수 있다.

상기 지지 구조체는 바람직하게는 비작동 배치 형태로부터, 제거 중에 상기 장비를 지지할 수 있는 작동 배치 형태로 옮겨지도록 구성된다.

"비작동 배치 형태(inoperative configuration)"라는 표현은, 상기 지지 구조체의 부분이 제거를 위해 장비를 지지하지 못하는 배치 형태를 의미하도록 의도되었다. 따라서, 상기 지지 구조체가 비작동 배치 형태일 때, 상기 하우징 내에 상기 장비와 함께 저장되거나, 또는 선택적으로 상기 하우징 외부에 위치할 수 있다. 하나의 형태로서, 상기 지지 구조체는 통상적으로 풍력 터빈 발전기로부터 멀리 위치하며, 상기 장비의 제거가 요구될 때마다 상기 플랫폼으로 운반된다.

상기 윈치는 유리하게는 상기 지지 구조체에 부착되며, 이 때문에 상기 장비는 상기 지지 구조체에 대하여 쉽게 이동될 수 있다.

바람직하게는, 상기 장비가 상기 하우징 내에 있을 때 상기 장비를 지지하도록 구성된 하우징 지지체가 더 제공된다.

이 경우에, 상기 지지 구조체는, 작동 배치 형태일 때, 실질적으로 연속적인 지지 표면을 제공하도록 상기 하우징 지지체에 편리하게 맞닿을 수 있다. 상기 장비의 제거는 결과로서 초래된 연속적인 지지 표면상에서 상기 장비를 슬라이딩시키는 것을 수반할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 장치는, 상기 장비의 제거에 앞서, 상기 장비에 연결되도록 구성된 장력선(tension line)을 포함하며, 상기 윈치는 상기 장력선을 구동시키며 그럼으로써 상기 장비를 상기 하우징으로부터 인출하도록 구성된다.

이 경우에, 상기 장비가 상기 하우징으로부터 인출되는 동안, 상기 윈치는 바람직하게는 상기 장력선을 끌어 모으도록 구성된다. 상기 장력선은 상기 윈치에 부착된 스풀(spool)의 둘레에 모일 수 있다.

상기 장치는 바람직하게는, 상기 풀리 장치에서 상기 윈치에 의해 끌어 모인 장력선(13)의 길이가 상기 장비(3)가 이동하게 되는 거리보다 실질적으로 더 길게 되도록 하는 풀리 장치(pulley arrangement)를 더 포함한다. 이는 상기 장비를 상기 하우징으로부터 제거하기 위해 상기 윈치에 의해 요구되는 토크를 감소시킨다.

상기 윈치에 의해 끌어 모인 상기 장력선의 길이는 바람직하게는 상기 장비가 이동하게 되는 거리의 홀수 배이며, 이는 상기 풀리 휠(pulley wheel) 또는 휠들이 상기 장비에 부착될 수 있도록 하기 때문이다. 바람직한 실시예에서, 상기 윈치에 의해 끌어 모인 상기 장력선의 길이는 이 거리의 세배이다.

상기 장력선은 체인(chain)의 형태일 수 있다.

바람직한 실시예에서, 위에서 언급된 바와 같이, 상기 윈치는 비록 전기 모터이지만, 수동 핸들-작동 윈치 또는 공기식 램(pneumatic ram)과 같은 다른 장치들도 대안으로서 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 지지 구조체는 일반적으로 U-형상이며, 상기 U-형상의 두 개의 다리들은 상기 장비가 그 위에서 슬라이딩하도록 배치되는 표면을 형성하고, 상기 윈치는 상기 U-형상의 바(bar)에 부착된다. 상기 하우징 지지체가 제공될 때, 이 부품은, 상기 지지 구조체가 작동 배치 형태에 있을 때, 상기 U-형상의 다리들에 맞닿도록 구성된 두 개의 레일들의 형태일 수 있다.

상기 U-형상의 두 개의 다리들은 유리하게는 상기 U-형상의 바로부터 분리될 수 있으며, 이 때문에 상기 지지 구조체가 콤팩트한 배치 형태로 저장되고 운반될 수 있다.

상기 장치는, 상기 플랫폼 상에서 사용되도록 배치되며, 상기 하우징으로부터 제거된 후의 상기 장비를 상기 지지 구조체로부터 인양하고 상기 장비를 외부 표면상으로 하강시키도록 구성된 크레인을 더 포함할 수 있다. 상기 플랫폼이 해양에 위치할 때, 상기 외부 표면은 일반적으로 상기 장비를 정비 및/또는 보수를 위해 육상의 장소로 수송하기 위한 해상 선박상에 있을 수 있다.

본 발명은 전술한 장치를 사용하여 풍력 터빈 발전기의 플랫폼상의 하우징으로부터 장비를 제거하는 방법으로 확장된다.

상기 장비는 파워 팩(power pack)일 수 있다. 상기 파워 팩이 연료의 공급을 요구할 때, 바람직하게는 상기 플랫폼상에 상기 파워 팩을 위한 연료 탱크가 더 제공된다.

청구항 제13항에 종속할 때, 청구항 제14항 내지 제16항의 어느 한 항의 방법은, 상기 풍력 터빈 발전기는 해양에 위치하며, 상기 방법은, 제거된 후의 상기 장비를 인양하기 위해 크레인을 사용하는 단계를 더 포함한다.

상기 장치가 크레인을 포함할 때, 상기 방법은 해양 풍력 터빈 발전기에 적용될 수 있으며, 이 경우에 상기 크레인은, 상기 하우징으로부터 제거된 후의 상기 장비를 상기 지지 구조체로부터 인양하고 이어서 상기 장비를 해상 선박의 표면상으로 하강시키기 위해 사용될 수 있다.

상기 연료 탱크는 가끔 충전을 요구하게 될 것이다. 이는 비록 상기 플랫폼과 외부의 연료 공급장치 사이에 설치된 영구적인 파이프라인의 제공에 의해 달성될 수 있지만, 더욱 편리한 충전 수단을 제공하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 추가적인 태양에 따르면, 외부 연료 공급장치로부터 풍력 터빈 발전기의 플랫폼상의 연료 탱크를 충전하는 방법이 제공되며, 여기서 크레인이 상기 플랫폼 상에 배치되며, 상기 방법은, 상기 외부 연료 공급장치로부터 연료 공급 파이프라인을 상기 플랫폼으로 인양하기 위해 상기 크레인을 사용하는 단계, 및 상기 파이프라인을 상기 연료 탱크에 연결하는 단계를 포함한다.

이 방식으로, 영구적인 파이프라인이 설치될 필요가 없으며, 외부의 연료 공급 장치로부터 하나의 연료 공급 파이프라인이 다수의 다른 플랫폼들 상의 연료 탱크들을 충전하는데 사용될 수 있다.

본 발명은, 상기 풍력 터빈 발전기가 해양에 위치한 특별한 적용예를 발견하였으며, 이 경우에, 상기 외부 연료 공급장치는 해상 선박에 있다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하면서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치를 비작동 배치 형태로 도시하며;
도 2는 도 1의 장치를 작동 배치 형태로 도시하며;
도 3은 도 1의 장치를 사용하여 파워 팩을 플랫폼으로부터 인양하는 것을 도시하며;
도 4는 도 1의 장치를 사용하여 파워 팩 발전기를 플랫폼으로부터 하강시키는 것을 도시하며;
도 5a 내지 5h는 본 발명의 추가 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기의 타워 플랫폼상의 연료 탱크의 재충전 방법을 도시한다.

도면들 전체에 걸쳐, 동일한 참조 번호들이 동일한 구성요소들을 나타내는데 사용된다.

도 1과 2를 참조하면, 플랫폼(platform)(1)은 해양 풍력 터빈 발전기(미도시)의 타워에 장착된다. 또한, 상기 타워에는 하우징(3) 내부의 파워 팩(power pack)(2)과 연료 탱크(4)가 장착된다. 상기 연료 탱크(4)는 디젤 연료를 연료 파이프(5)를 따라서 상기 파워 팩(2)에 공급한다. 상기 하우징(3)은 문(door)(6)을 가지며, 상기 문은 상기 파워 팩(2)에 관한 정비 작업을 수행하기 위해 정비 요원에 의해 열릴 수 있다.

크레인(7)이 상기 하우징(3)의 일측에서 상기 플랫폼(1) 상에 지지된다.

때때로 상기 파워 팩(2)은 제자리에서 수행될 수 없는 더욱 실질적인 정비와 보수를 가능하게 하기 위해 하우징(3)으로부터 제거될 필요가 있다.

상기 파워 팩(2)을 하우징(3)으로부터 제거하기 쉽도록 U-형상의 지지 구조체(8)가 사용된다. 이것은 두 개의 가늘고 긴 레일들(9)의 단부들이 도 1의 화살표로 나타낸 방향으로 크로스-바(cross-bar)(10)의 양단부들에 각각 맞물리도록 함으로써 형성된다. 상기 크로스-바(10)에 전기 모터(11)가 장착된다.

두 개의 추가적인 지지 레일들(12)이 상기 하우징(3) 내부에 영구적으로 배치되어 수용된 상기 파워 팩(2)을 지지하는데 사용된다. 이러한 추가적인 지지 레일들(12)은, 상기 지지 구조체(9)의 두 개의 가늘고 긴 레일들(9)과 동일한 거리로 이격되며, 동일한 단면 형상을 가진다. 따라서, 상기 지지 구조체(8)가 도 2의 화살표로 나타낸 방향으로 이동함에 의해 두 개의 추가적인 지지 레일들(12)과 맞닿도록 이동되었을 때, 두 개의 가늘고 긴 레일들(9)과 추가적인 지지 레일들(12)의 상면에 의해 연속적인 슬라이딩 표면이 형성된다.

강재 체인(steel chain)(13)의 형태를 가진 장력선(tension line)이 상기 체인(13)의 일단부에 장착된 후크(hook)(14)에 의해 상기 파워 팩(2)에 연결된다. 상기 체인(13)은 상기 파워 팩(2)을 하우징(3)으로부터 제거하기 위해 상기 모터(11)에 의해 구동된다.

상기 파워 팩(2)을 하우징(3)으로부터 인출하기 위해 상기 모터에 의해 요구되는 토크를 감소시키기 위해 풀리 장치가 사용된다. 상기 풀리 장치는 풀리(16)의 둘레에 연장된 상기 체인(13)의 루프(loop)(15)의 형태이며, 상기 풀리는, 사용 시에, 상기 파워 팩(2)에 장착된다. 작동에 있어서, 상기 모터(11)는 상기 루프(15)로부터 체인(13)을 끌어 모아 스풀(spool)(미도시)에 감는다. 이러한 풀리 장치를 이용하면, 상기 체인(13)의 세 개의 길이 단위들 각각이 상기 모터(11)에 의해 끌어 모이며, 상기 파워 팩(2)은 하우징(3)으로부터 하나의 길이 단위의 거리만큼 인출된다.

도 3을 참조하면, 상기 파워 팩(2)이 하우징(3)으로부터 완전하게 인출된 후에, 상기 크레인(7)으로부터 권양선(winching line)(16)이 하강되어 상기 파워 팩(2) 상단의 러그(lug)에 연결된다. 그 다음에, 상기 크레인(7)이 상기 플랫폼(1)으로부터 파워 팩(2)을 인양한다.

도 4를 참조하면, 그 다음에, 상기 크레인(7)의 아암이 상기 파워 팩(2)을 해상 선박(미도시)의 적합한 표면상으로 하강시킬 수 있는 위치로 수직축의 둘레를 회전한다.

도 5a 내지 도 5h를 참조하면, 상기 크레인(7)은 또한 디젤 연료 탱크(4)의 충전을 용이하게 하는 데에도 사용된다. 디젤 연료의 공급장치를 포함하는 해상 선박(17)은 플랫폼(1)을 지지하는 풍력 터빈 타워에 도착한다(도 5a). 그 다음에, 정비 요원은 사다리를 사용하여 상기 타워 위로 올라간다(도 5b). 다음으로, 상기 크레인(7)을 사용하여 상기 타워의 플랫폼(1) 상으로 디젤 연료 라인(18)이 권양된다(도 5c). 상기 연료 라인(18)이 제 위치에 오면(도 5d), 그것은 상기 타워의 일측에 장착된 디젤 연료 탱크(4)에 부착된다(도 5e). 다음으로, 상기 연료 라인(18)을 통해 원하는 양의 디젤 연료가 상기 연료 탱크(4)에 공급된다(도 5f). 그 다음에, 상기 연료 라인(18)은 해상 선박(17) 상으로 다시 하강되며(도 5g), 그 다음에, 정비 요원은 상기 타워를 다시 내려와서 해상 선박(17)으로 되돌아 온다(도 5h).

본 발명의 바람직한 실시예들이 위에서 설명되었다 할지라도, 다음의 청구항들에 의해 규정되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 많은 변형들이 만들어질 수 있다는 것은 분명하다.

Claims (19)

1. 풍력 터빈 발전기의 플랫폼(1) 상의 하우징(3)으로부터 장비(2)를 제거하는 장치로서,
   상기 장비(2)를 상기 하우징(3)으로부터 실질적으로 수평 방향으로 인출하기 위한 윈치(winch)(11); 및
   상기 장비(2)를 상기 하우징(3)으로부터 인출하는 중에, 상기 장비(2)를 지지하도록 구성된 이동식 지지 구조체(8);를 포함하는, 장비를 제거하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 윈치(11)는 상기 지지 구조체(8)에 부착되는, 장비를 제거하는 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 지지 구조체(8)는, 비작동 배치 형태(inoperative configuration)로부터, 제거 중에 상기 장비(2)를 지지할 수 있는 작동 배치 형태(operative configuration)로 옮겨지도록 구성되는, 장비를 제거하는 장치.
4. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장비가 상기 하우징 내에 있을 때 상기 장비를 지지하도록 구성된 하우징 지지체(12)를 더 포함하는, 장비를 제거하는 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 지지 구조체(8)는, 작동 배치 형태일 때, 실질적으로 연속된 지지 표면을 제공하도록 상기 하우징 지지체(12)에 맞닿는, 장비를 제거하는 장치.
6. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장비(2)의 제거에 앞서, 상기 장비(2)에 연결되도록 구성된 장력선(tension line)(13)을 더 포함하며, 상기 윈치(11)는 상기 장력선(13)을 구동시켜서 상기 장비(2)를 상기 하우징(3)으로부터 인출하도록 구성되는, 장비를 제거하는 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 장비(2)가 상기 하우징(3)으로부터 인출되는 동안 상기 윈치(11)는 상기 장력선(13)을 끌어 모으도록 구성되는, 장비를 제거하는 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   풀리 장치(pulley arrangement)를 더 포함하며, 상기 풀리 장치에서 상기 윈치(11)에 의해 끌어 모인 장력선(13)의 길이는 상기 장비(3)가 이동하게 되는 거리보다 실질적으로 더 긴, 장비를 제거하는 장치.
9. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장력선(13)은 체인(chain)을 포함하는, 장비를 제거하는 장치.
10. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 윈치(11)는 전기 모터를 포함하는, 장비를 제거하는 장치.
11. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조체(8)는 일반적으로 U-형상이며, 상기 U-형상의 두 개의 다리들(9)은 상기 장비가 그 위에서 슬라이딩하도록 배치되는 표면을 형성하고, 상기 윈치(11)는 상기 U-형상의 바(bar)(10)에 부착되는, 장비를 제거하는 장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 U-형상의 두 개의 다리들(9)은 상기 U-형상의 바(10)로부터 분리될 수 있는, 장비를 제거하는 장치.
13. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랫폼(1) 상에서 사용되도록 배치되며, 상기 하우징(3)으로부터 제거된 후의 상기 장비(2)를 상기 지지 구조체(8)로부터 인양하고 상기 장비(2)를 외부 표면상으로 하강시키도록 구성된 크레인(7)을 더 포함하는, 장비를 제거하는 장치.
14. 전기한 항들 중 어느 한 항에 따른 장치를 사용하여 풍력 터빈 발전기의 플랫폼(1) 상의 하우징(3)으로부터 장비(2)를 제거하는 방법.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 장비(2)는 파워 팩(power pack)인, 장비를 제거하는 방법.
16. 제 15항에 있어서,
    상기 플랫폼(1) 상에 상기 파워 팩(2)을 위한 연료 탱크(4)가 더 제공되는, 장비를 제거하는 방법.
17. 제 13항에 종속될 때, 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 발전기는 해양에 위치하며, 상기 방법은, 상기 하우징(3)으로부터 제거된 후의 상기 장비(2)를 상기 지지 구조체(8)로부터 인양하고 상기 장비(2)를 해상 선박의 표면상으로 하강시키기 위해 크레인(7)을 사용하는 단계를 더 포함하는, 장비를 제거하는 방법.
18. 외부 연료 공급장치로부터 풍력 터빈 발전기의 플랫폼(1) 상의 연료 탱크를 충전하는 방법으로서, 크레인(7)이 상기 플랫폼(1) 상에 배치되며, 상기 방법은, 상기 외부 연료 공급장치로부터 연료 공급 파이프라인(18)을 상기 플랫폼(1)으로 인양하기 위해 상기 크레인(7)을 사용하는 단계 및 상기 파이프라인(18)을 상기 연료 탱크(4)에 연결하는 단계를 포함하는, 연료 탱크를 충전하는 방법.
19. 제 18항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 발전기는 해양에 위치하며, 상기 외부 연료 공급장치는 해상 선박(17)에 있는, 연료 탱크를 충전하는 방법.

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