KR20170068524A - 풍력 터빈 발전기 조립체 - Google Patents

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Abstract

연안 풍력 터빈 발전기는 타워(1) 및 플랫폼(2)을 구비한다. 타워(1)에는 상부 플랫폼(6)으로 이어지는 계단(5)을 이용하여 플랫폼(2)으로부터 접근되는 측부 도어(4)가 제공된다. 상부 플랫폼(6)은 디젤 백업 발전기를 하우징하는 캐비넷(7)의 상부 표면으로부터 형성된다. 백업 발전기 및 캐비닛(7)은 볼트에 의하여 타워(1)에 장착됨으로써, 캐비닛과 백업 발전기는 타워(1)에 의하여 완전하게 지지된다. 디젤 연료 탱크(12)도 볼트들에 의하여 타워(1)에 장착된다. 연료 탱크는 디젤 연료를 백업 발전기로 공급한다.

Description

풍력 터빈 발전기 조립체{Wind Turbine Generator Assemblies}
본 발명은 풍력 터빈 발전기의 조립체에 관한 것이며 또한 백업 발전기 및/또는 백업 발전기용 연료 공급부를 수용하는 구성에 관한 것이다.
풍력 터빈 발전기는 바람으로부터의 에너지를 전기로 변환시키도록 구성되며 전기는 주 전기 그리드(main electricity grid)로 공급된다. 각각의 발전기는 안전 시스템과 같은 보조 장비를 위한 전력의 공급을 필요로 하며, 상기 전력은 풍력 터빈 발전기 자체의 출력 또는 주 그리드(main grid)로부터의 전력을 이용하여 배터리 충전기에 의해 재충전되는 재충전 가능 배터리로부터 항상 공급된다.
풍력 발전기들에는 종종 디젤 발전기와 같은 백업 발전기가 설치되는데, 이것은 바람이 없을 때 그리고/또는 풍력 터빈 발전기가 주 그리드로부터 연결 해제되었을 경우에 보조 장비 및/또는 배터리 충전기로 전력을 공급하기 위한 것이다.
본 발명은 그러한 풍력 터빈 발전기들을 향상시키기 위한 것이다.
따라서, 본 발명의 제 1 양상에 따르면,
사용시에 실질적으로 수직으로 지향되는 외측 표면을 가진 벽을 포함하고, 풍력 터빈 발전기를 지지하는 타워; 및,
벽의 외측 표면에 장착된 백업 발전기;를 포함하고,
백업 발전기의 중량이 타워의 벽에 의해서만 실질적으로 지지되도록 구성이 이루어지는 조립체가 제공된다.
백업 발전기의 중량을 지지하도록 타워를 이용함으로써, 추가적인 지지 구조의 필요성이 회피된다.
더욱이, 타워의 외부에 있는 위치에 백업 발전기를 제공함으로써, 다음의 기술적인 장점을 제공한다:(a) 백업 발전기는 작업자가 타워에 진입할 필요 없이 용이하게 접근될 수 있고, (b) 백업 발전기에 의해 발생된 열은 더욱 용이하게 방산될 수 있으며, (c) 발전기에 화재가 발생할 경우에 용이하게 진화될 수 있다.
백업 발전기가 바람직스럽게는 타워에 대한 내부 접근을 필요로 하지 않기 때문에 하나 이상의 볼트들에 의하여 타워의 벽에 장착된다.
바람직한 구성에서, 백업 발전기는 캐비닛 안에 수용된다. 이것은 비와 외부의 부정적인 날씨 조건으로부터의 보호를 제공한다.
이러한 경우에, 캐비닛이 바람직스럽게는 하나 이상의 볼트들에 의하여 타워의 벽에 장착된다. 이러한 방식으로, 캐비닛은 타워에 대한 내측 접근을 필요로 하지 않으면서 타워의 벽에 부착될 수 있다.
백업 발전기가 편리하게는 예를 들어 디젤, 가솔린 또는 천연 가스와 같은 연료에 의하여 동력을 얻을 수 있다. 이것은 발전기가 연료의 공급부와 조합되어 자체 포함될 수 있고 외부 전원을 필요로 하지 않는 장점을 제공한다. 바람직한 실시예에서, 백업 발전기는 디젤 연료에 의하여 전력을 생산한다.
조립체가 바람직스럽게는 사용시에 백업 발전기의 아래에 있는 위치에서 타워에 장착된 플랫폼을 더 포함한다. 이것은 서비스 작업원이 백업 발전기를 수리할 때 또는 서비스를 수행할 때 작업원에게 적절한 지지 표면을 제공한다. 플랫폼이 바람직스럽게는 타워의 주위 둘레에 완전하게 연장됨으로써 서비스 작업원에게 타워의 모든 측에 대한 적절한 접근을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 계단은 사용시에 백업 발전기의 위에 있는 상부 표면과 플랫폼 사이에 배치되고, 아래로 내려다볼 때 백업 발전기와 상부 표면의 투사 범위(footprint)가 겹치도록 구성이 이루어진다.
상부 표면이 바람직스럽게는 타워에 부착됨으로써 상부 표면상에 서 있는 서비스 작업원의 중량은 아래로부터의 추가적인 지지를 필요로 하지 않으면서 타워에 전달된다.
"투사 범위(footprint)" 라는 표현은 여기에서 상부 표면과 백업 발전기에 의해 점유된 수평 영역을 지칭하도록 의도된다. 그러한 구성으로써, 계단과 백업 발전기의 기능이 집약적인 구성(compact arrangement)으로 조합될 수 있다. 실제로, 백업 발전기의 투사 범위가 완전하게 상부 표면의 투사 범위내에 있는 바람직한 구성에서, 백업 발전기의 제공을 위하여 플랫폼의 추가적인 영역이 필요하지 않다.
백업 발전기가 캐비닛 안에 수용될 때, 캐비닛 자체는 상부 표면을 포함할 수 있다. 따라서, 캐비닛이 타워에 장착될 때, 상부 표면에 서 있는 서비스 작업원의 체중은 아래로부터의 추가적인 지지를 필요로 하지 않으면서 타워로 이전된다.
계단은 타워에 인접하여 유리하게 위치한다. "인접한" 이라는 표현은 계단을 오르는 작업원이 타워를 면하지 않는 것을 의미하도록 의도된다. 이것은 작업원이 타워에 인접하에 유지되면서 계단을 오르도록 할 수 있다. 더욱이, 만약 그 어떤 안내 레일이라도 계단상에 제공된다면, 그것은 타워로부터 이격된 계단의 일 측에 위치되기만 할 필요성이 있으며, 즉, 계단의 외측에 위치된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면:
풍력 터빈 발전기를 지지하고, 사용시에 실질적으로 수직으로 지향된 외측 표면을 가지는 벽을 구비한 타워; 및,
벽의 외측 표면에 장착된 백업 발전기용 연료 탱크;를 포함하고, 연료 탱크의 중량이 실질적으로 타워의 벽에 의해서만 지지되도록 구성된 조립체가 제공된다.
연료 탱크의 중량을 지지하도록 타워를 사용함으로써, 추가적인 지지 구조의 필요성이 회피된다.
더욱이, 타워의 외부에 있는 위치에 연료 탱크를 제공함으로써, 연료 탱크는 타워에 진입할 필요 없이 서비스 작업원에 의해 용이하게 접근될 수 있다.
연료 탱크가 바람직스럽게는 하나 이상의 볼트에 의하여 타워의 벽에 장착됨으로써, 연료 탱크는 타워에 대한 내부 접근을 필요로 하지 않으면서 타워의 벽에 부착될 수 있다.
바람직한 실시예의 특징이 아니지만, 비와 다른 부정적인 날씨 조건으로부터 추가적인 보호를 제공하도록 연료 탱크를 캐비닛 안에 수용할 수 있을 것이다.
풍력 터빈 타워들은 통상적으로 원형 단면이다. 본 발명이 그러한 원형 타워에 적용될 때, 타워의 외측 표면의 프로파일에 맞춰지도록 그리고 그에 의하여 연료 탱크의 투사 범위를 감소시키도록 연료 탱크가 바람직스럽게는 만곡된다. 더욱이, 이러한 방식으로 프로파일을 맞춤으로써, 연료 탱크를 타워에 장착시키는 것이 용이해진다.
상기의 구성들은 편리하게 조합될 수 있다. 따라서, 조립체가 바람직스럽게는 백업 발전기를 위한 연료 탱크를 더 포함하고, 연료 탱크는 타워의 외측 벽에 장착되며, 연료 탱크의 중량이 실질적으로 타워의 벽에 의해서만 지지되도록 구성이 이루어진다.
연료 탱크 및 플랫폼 모두를 포함하는 실시예들에서, 플랫폼에 바람직스럽게는 연장된 영역이 형성되어 작업원이 연료 탱크의 전방 둘레에서 자유롭게 걸을 수 있다.
본 발명은 상기 설명된 조립체들중 어느 것이라도 포함하는 풍력 터빈 발전기로 확장된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 풍력 터빈 발전기의 타워를 설치하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 타워를 설치하기 전에 청구항 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 따른 조립체의 형성을 포함한다.
따라서, 조립체는 제조 공장 안에서와 같은 편리한 위치에서 형성될 수 있고, 완성된 조립체가 이후에 풍력 터빈 발전기의 소망되는 위치로 이전될 수 있다.
본 발명은 특히 풍력 터빈 발전기가 연안에 위치되어야 할 때 유리하며, 그러한 경우에 조립체는 소망의 연안 위치로 이송되어 설치되기 전에 육상 위치에서 바람직스럽게 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 이제 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백업 발전기, 연료 탱크 및 풍력 터빈 발전기 타워의 조립체를 도시한다.
도 2 는 상이한 각도로부터의 도 1 의 조립체를 도시한다.
도 3 은 백업 발전기 도어가 개방되어 있는 도 1 의 구성에 대한 전면도이다.
도 4 는 도 1 의 조립체를 도시하는 방법을 도시하는 순서도이다.
도 5a 내지 도 5h 는 도 1 의 조립체를 설치하는 방법을 그림의 형태로 나타낸다.
도 1 을 참조하면, 풍력 발전기(미도시)를 지지하기 위한 타워(1)는 연안 위치에 장착된다. 플랫폼(2)은 타워(1)에 부착되고 작업자가 타워(1)의 내부 및 외부 양쪽에서 서비스 작업을 수행할 수 있게 한다. 안전 레일(safety railing, 3)이 플랫폼(2)의 주위에 제공된다.
타워(1)에는 측부 도어(4)가 제공되어 작업자가 타워(1)의 내부에서 유지 관리 작업을 수행하는데 사용된다.
측부 도어(4)는 계단(5)에 의하여 플랫폼(2)으로부터 접근되며, 계단은 상부 플랫폼(6)으로 이어진다. 상부 플랫폼(6)은 캐피닛(7)의 상부 표면에 의해 형성되고, 캐비닛은 디젤 백업 발전기(diesel backup generator, 미도시)를 하우징하는데, 이것은 주 전기 그리드에 대한 연결에 고장이 발생되거나 또는 터빈의 동력을 제공하는 바람이 없을 때 백업 전력(backup power)을 풍력 터빈 발전기내의 보조 장비에 공급하기 위한 것이다. 계단(5)은 타워(1)에 바로 인접하여 위치되고, 계단에는 계단(5)을 오를 때 계단(5)의 좌측에 단일의 난간(8)이 제공된다. 안전 레일(9)은 상부 플랫폼(6)의 둘레에 제공된다. 도면에서 알 수 있는 바로서, 캐비닛(7)은 플랫폼(2)상에 실질적으로 사각형의 투사 범위(footprint)를 형성하며, 이것은 캐비닛(7)의 상부 표면의 측부를 지나서 연장되지 않는다.
캐비닛(7)과 디젤 백업 발전기 양쪽은 볼트(미도시)에 의하여 타워(1)에 직접 장착됨으로써, 캐비닛(7)과 백업 발전기는 타워(1)에 의하여 완전하게 지지되고 플랫폼(2)에 의해 지지되지 않는다.
배기 파이프(10)는 백업 발전기로부터 수직으로 연장되어 발전기 캐비닛(7)의 상당히 위에 있는 위치에서 배기 기체를 배출시킨다.
발전기 캐비닛(7)의 벽들에는 그릴(grill, 11)이 제공되어 작동하는 동안 열의 방산(heat dissipation)이 허용된다.
또한 만곡된 연료 탱크(12)가 타워(1)에 부착되며, 연료 탱크는 백업 발전기를 위한 디젤을 포함한다.
도 2 를 참조하면, 동일하거나 대응하는 특징들을 나타내도록 동일한 참조 번호들이 이용되며, 연료 탱크(12)는 볼트(13)를 이용하여 타워(1)의 벽에 장착된다. 도면에서 알 수 있는 바로서, 연료 탱크(12)는 타워(1)의 벽과 같은 프로파일을 채용하도록 만곡된다. 연료 파이프(14)는 연료 탱크(12)로부터 발전기 캐비닛(7) 안에 있는 디젤 백업 발전기로 디젤 연료를 이송시킨다.
플랫폼(2)은 작업원이 타워(1)의 전체 주위 둘레에서 걸어다닐 수 있기에 충분한 크기이다. 연료 탱크(12)는 플랫폼(2)의 상당한 영역을 점유하기 때문에 플랫폼(2)에는 연장된 영역(2)이 형성되어(도면에서 음영 영역(2')으로 도시됨), 작업자가 연료 탱크(12)의 둘레에서 자유롭게 걸어다닐 수 있다.
도 3 을 참조하면, 동일하거나 대응하는 특징들을 나타내도록 동일한 참조 번호가 이용되며, 발전기 캐비닛(7)의 전방 벽은 도어(15)를 형성하고, 도어는 유지 관리 작업원이 발전기 캐비닛(7) 안의 백업 발전기에 접근할 수 있게 한다.
조립체의 설치 방법은 이제 도 4 및 도 5(a) 내지 도 5(h)를 참조하여 설명될 것이다.
도 4 의 순서도를 참조하면, 디젤 백업 발전기는 단계(17)에서 풍력 터빈 타워의 외측벽에 볼트 체결된다. 단계(18)에서 백업 발전기를 하우징하는 캐비닛은 발전기 위에 위치되고 외측벽에 볼트 체결된다. 단계(19)에서 디젤 연료 탱크는 풍력 터빈 발전기 타워의 외측 벽에 볼트 체결된다. 단계(20)에서 결과적인 조립체는 소망의 연안 위치로 수송된다. 마지막으로, 조립체는 단계(21)에서 소망의 연안 위치에 설치된다.
도 5a 내지 도 5h 를 참조하면, 디젤 발전기 및 디젤 연료 탱크의 지지 브래킷(support bracket)은 육상 위치에서 처음에 타워에 볼트 체결된다 (도 5a). 다음에 디젤 발전기는 관련된 지지 브래킷상에 장착되고 (도 5b), 타워의 외측 표면에 볼트 체결된다. 발전기 캐비닛과 일체형 계단은 디젤 발전기를 하우징하도록 위치되고 다음에 타워에 볼트 체결된다 (도 5c). 다음에 디젤 탱크가 관련 지지 브래킷상의 위치로 인양되고 (도 5d), 타워의 외측 표면에 볼트 체결된다. 결과적인 완성 조립체는 다음에 선박에 장착된 크레인에 의하여 설치 선박으로 들어올려진다 (도 5e). 소망의 연안 위치로 수송된 이후에, 조립체는 크레인에 의하여 설치 선박으로 내려지며 (도 5f), 플랫폼을 향하여 이동한다 (도 5g). 마지막으로, 조립체는 플랫폼상에 설치된다 (도 5h).
본 발명의 바람직한 실시예들이 위에서 설명되었을지라도, 다음의 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않으면서 다양한 변형예들이 이루어질 수 있을 것이다.
1. 타워 2. 플랫폼
4. 측부 도어 5. 계단
6. 플랫폼 12. 연료 탱크

Claims (18)

  1. 사용시 실질적으로 수직으로 지향되는 외측 표면을 가진 벽을 포함하고, 풍력 터빈 발전기를 지지하는 타워(1); 및,
    벽의 외측 표면에 장착된 백업 발전기(backup generator, 16);를 포함하고,
    백업 발전기(16)의 중량이 실질적으로 타워(1)의 벽에 의해서만 지지되도록 구성되는, 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    백업 발전기(16)는 하나 이상의 볼트들에 의하여 타워(1)의 벽에 장착되는, 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    백업 발전기(16)는 캐비닛(7) 안에 수용되는, 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    캐비닛(7)은 하나 이상의 볼트로 타워(1)의 벽에 장착되는, 조립체.
  5. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    백업 발전기(16)는 연료에 의해 동력을 공급받는, 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    백업 발전기(16)는 디젤 발전기인, 조립체.
  7. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    사용시에, 백업 발전기(16) 아래에 있는 위치에서 타워(1)에 장착된 플랫폼(2)을 더 포함하는, 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    사용시에 백업 발전기(16)의 위에 있는 상부 표면(6)과 플랫폼 사이에 배치된 계단(5)을 더 포함하고, 아래로 내려다볼 때 백업 발전기(16) 및 상부 표면(6)의 투사 범위(footprint)들이 겹치도록 구성되는, 조립체.
  9. 제 3 항에 따른 제 8 항에 있어서, 캐비닛(7)은 상부 표면(6)을 포함하는, 조립체.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 계단(5)은 타워(1)에 인접하여 위치하는, 조립체.
  11. 풍력 터빈 발전기를 지지하고, 사용시에 실질적으로 수직으로 지향되는 외측 표면을 가진 벽을 구비하는, 타워(1); 및,
    벽의 외측 표면에 장착된 연료 탱크(12);를 포함하고, 연료 탱크(12)의 중량이 실질적으로 타워(1)의 벽에 의해서만 지지되도록 구성되는, 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    백업 발전기(16)를 위한 연료 탱크(12)를 더 포함하고, 연료 탱크(12)는 타워(1)의 외측 벽에 장착되고, 연료 탱크(12)의 중량이 실질적으로 타워(1)의 벽에 의해서만 지지되도록 구성되는, 조립체.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    연료 탱크(12)는 볼트(13)들에 의하여 타워의 벽에 장착되는, 조립체.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,
    타워(1)의 외측 표면은 만곡된 프로파일을 형성하고, 연료 탱크(12)는 타워(1)의 만곡된 프로파일에 맞춰지도록 만곡되는, 조립체.
  15. 제 7 항에 따른 제 11 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    플랫폼(2)에는 연장된 영역이 형성됨으로써 작업원이 연료 탱크(12)의 전방 둘레에서 자유롭게 걸을 수 있는, 조립체.
  16. 전기한 항들중 어느 한 항에 따른 조립체를 포함하는 풍력 터빈 발전기.
  17. 풍력 터빈 발전기의 타워를 설치하기 위한 방법으로서, 타워를 설치하기 전에 제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 따른 조립체의 형성을 포함하는, 풍력 터빈 발전기 설치 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    타워는 연안 위치(offshore location)에 설치되고, 풍력 터빈 발전기 설치 방법은 육상 위치(onshore location)에서의 조립체 형성을 포함하는, 풍력 터빈 발전기 설치 방법.
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