KR20190018490A - 풍력 발전 설비를 건조하기 위한 방법 및 풍력 발전 설비의 로터 블레이드를 장착하기 위한 리프팅 빔 - Google Patents

풍력 발전 설비를 건조하기 위한 방법 및 풍력 발전 설비의 로터 블레이드를 장착하기 위한 리프팅 빔 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 로터 블레이드 접속부들(111)을 구비하는 공기 역학적 로터(110)를 포함하는, 풍력 발전 설비(100)를 건조하기 위한 방법에 관한 것이다. 밸러스트 유닛(300)을 가진 리프팅 빔(300)이, 크레인(400)의 크레인 후크(410)에 고정된다. 로터 블레이드(200)가, 호이스팅 케이블(360)에 의해, 밸러스트 유닛(300)의 하측부 상의 제2 크레인 후크(340)에 고정된다. 리프팅 빔(300)과 로터 블레이드(200)는, 로터 블레이드 접속부들(111) 중 하나에 대한 로터 블레이드(200)의 장착을 위해, 크레인(400)에 의해 들어 올려진다.

Description

풍력 발전 설비를 건조하기 위한 방법 및 풍력 발전 설비의 로터 블레이드를 장착하기 위한 리프팅 빔
본 발명은 풍력 발전 설비를 건조하기 위한 방법 및 풍력 발전 설비의 로터 블레이드를 장착하기 위한 리프팅 빔에 관한 것이다.
풍력 발전 설비의 로터 블레이드들의 장착 시, 로터 블레이드는 기상 조건에 무방비로 노출된다. 풍력 발전 설비의 로터 블레이드들의 장착은, EN 13000에 따라 특정 풍속까지만 허용된다. 이러한 풍속이 초과되는 경우에, 로터 블레이드는 장착되지 못할 수 있을 것이다.
우선권이 주장되는 독일 특허 출원 시, 독일 특허청에 의해 하기 간행물이 조사되었다: 안내서 로터 블레이드 빔(Ematec, 2014)
본 발명의 과제는, 더 높은 풍속에서도 수행될 수 있는, 풍력 발전 설비를 건조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는, 청구항 제 1항에 따른 풍력 발전 설비를 건조하기 위한 방법 및 청구항 제 4항에 따른 리프팅 빔에 의해 해결된다.
로터 블레이드 접속부들을 구비하는 공기 역학적 로터를 포함하는 풍력 발전 설비를 건조하기 위한 방법이 제공된다. 리프팅 빔은, 밸러스트 유닛을 포함하며 그리고 크레인의 크레인 후크에 고정된다. 로터 블레이드는, 호이스팅 케이블들에 의해 밸러스트 유닛의 하측부 상의 제2 크레인 후크에 고정된다. 로터 블레이드 접속부들 중 하나에 대한 로터 블레이드의 장착을 위해 크레인에 의해 리프팅 빔과 로터 블레이드가 들어 올려진다. 밸러스트 유닛은, 더 높은 풍속에서도 로터 블레이드가 장착될 수 있도록, 리프팅 빔의 전체 중량을 증가시키는 역할을 한다.
본 발명의 양태에 따르면, 밸러스트 유닛은, 적어도 하나의 밸러스트 중량물을 구비하고, 밸러스트 중량물은, 로터 블레이드의 면적과, 밸러스트 중량물과 로터 블레이드 중량의 합 사이의, 비율이 1 이하가 되도록 선택된다.
본 발명의 양태에 따르면, 풍력 발전 설비의 로터에 윈치 유닛이 제공된다. 장착될 로터 블레이드의 로터 블레이드 근위부가 윈치 유닛의 후크에 고정된다. 로터 블레이드는, 윈치 유닛과 크레인을 이용해서 들어 올려진다.
본 발명은 또한, 풍력 발전 설비의 로터 블레이드를 장착하기 위한 리프팅 빔에 관한 것이다. 리프팅 빔은, 밸러스트 유닛 및, 밸러스트 유닛의 상측부 상에 있는, 크레인 후크를 수용하기 위한 적어도 하나의 현수 지점(suspension point)을 구비한다. 또한, 리프팅 빔은, 밸러스트 유닛의 하측부 상의 후크 및 밸러스트 중량물을 포함한다.
본 발명의 양태에 따르면, 풍력 발전 설비의 로터 블레이드가, 이후에 로터 블레이드를 당겨 올리기 위해, 리프팅 빔에 의해 크레인 후크에 고정된다. 리프팅 빔은, 적어도 하나의 밸러스트 중량물을 갖는 밸러스트 유닛을 구비한다. 리프팅 빔에서의 밸러스트 중량물의 사용은, 로터 블레이드의 장착 도중에, 전체 중량(로터 블레이드 + 빔)을 증가시키는 역할을 한다. 크레인에 의해 운반될 중량의 증가가, 처음에는 비생산적으로 보이지만, 로터 블레이드의 면적 대 로터 블레이드의 하중 사이의 비율을 증가시키는 장점을 제공한다.
로터 블레이드의 장착 시, 최대 허용 풍속을 계산하기 위한 공식은, 사용되는 이동식 크레인에 의존하며, 그리고 EN 13000에 따라 결정된다. 특히 장착될 구성요소의 면적 대 구성요소의 하중의 비율은 매우 중요하다. 최대 허용 풍속에서, 면적 대 하중의 비율이 1을 초과하지 않아야만 한다. 그러나, 이러한 비율은, 풍력 발전 설비의 최근의 로터 블레이드들에서, 1보다 상당히 더 클 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들은, 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명의 장점 및 실시예들은 계속해서 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전 설비의 개략도를 도시하고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터 블레이드의 장착 시의 풍력 발전 설비의 개략도를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 리프팅 빔의 개략도를 도시하고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전 설비의 일부분에 대한 개략도를 도시한다.
도 1은 풍력 발전 설비의 개략도를 도시한다. 도 1은 타워(102)와 기관실(104)을 구비하는 풍력 발전 설비(100)를 도시한다. 3개의 로터 블레이드(200)와 스피너(110)를 구비하는 로터(106)가, 기관실(104)에 배치된다. 로터(106)는, 작동 시 풍력에 의해 회전 운동하며 그리고 그로 인해 기관실(104) 내의 발전기를 구동한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로터 블레이드의 장착 시의 풍력 발전 설비의 개략도를 도시한다. 풍력 발전 설비(100)는, 타워(102), 기관실(104) 및 스피너(110)를 포함한다. 로터 블레이드 접속부들(111)이, 스피너 상에 제공된다. 로터 블레이드(200)는, 로터 블레이드 근원부(210)와 로터 블레이드 팁부(220)를 구비한다. 크레인(400)과 제1 후크(크레인 후크; 410)에 의해, 제2 후크(340)를 구비하는 리프팅 빔(300)과 로터 블레이드(200)가, 풍력 발전 설비(100)의 스피너(110)에 로터 블레이드(200)를 고정하기 위해, 들어 올려진다. 크레인 후크(410)는, 제2 크레인 후크(340)를 구비하는 리프팅 빔(300)에 연결되고, 상기 제2 크레인 후크를 통해, 로터 블레이드(200)가 호이스팅 케이블들(360)에 의해 들어 올려진다. 따라서 크레인(400)은, 로터 블레이드(200) 및, 밸러스트 유닛 또는 리프팅 빔(300) 양자 모두를 들어 올려야 한다.
본 발명에 따르면, 밸러스트 유닛(300)을 포함하는 리프팅 빔이, 크레인(400)에 의해 들어 올려질 중량을 증가시키기 위해, 사용된다. 본 발명은, 크레인(400)에 의해 들어 올려질 중량을 증가시킴에 의해, 장착될 구성요소(여기에서 로터 블레이드)의 면적 대 구성요소의 중량의 비율이 감소하게 된다는 사상에 기초하게 되고, 이는 들어 올려질 중량이, 밸러스트 유닛(300)의 밸러스트 중량물에 의해 증가되기 때문이다. 이는, 로터 블레이드가 더 높은 풍속에서도 장착될 수 있다는 것을, 보장할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 리프팅 빔의 개략도를 도시한다. 리프팅 빔(300)은, 그의 상측부에, 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의, 현수 지점(310)을 구비하고, 상기 현수 지점에 의해, 리프팅 빔은, 크레인 후크(410)에 고정되어야 한다. 선택적으로, 리프팅 빔(300)은, 밸러스트 중량물(330)을 수용하기 위한 프레임(320)을 구비할 수 있다. 리프팅 빔(300)의 하측부에 제2 크레인 후크(340)가 제공되고, 상기 제2 크레인 후크에, 로터 블레이드(200)를 위한 호이스팅 케이블들(360)이, 고정될 수 있다. 상기 제2 크레인 후크(340)는, 회전 가능하게 형성될 수 있다. 가이드 케이블들을 위한 부착 지점(321)이, 프레임(320) 상에 제공될 수 있다. 본 발명의 양태에 따르면, 밸러스트 중량물(330)을 장착된 상태에서 고정하는, 고정 유닛(350)이, 제공될 수 있다.
밸러스트 중량물(330)은, 프레임 내부에 고정될 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 제2 크레인 후크(340)가 장착된 상태에서도 리프팅 빔이 그에 의해 지면 상에 안착될 수 있도록 하는, 적하 수단 또는 적하 유닛(parking unit)(322)이, 제공될 수 있다.
계속해서, 로터 블레이드의 리프팅을 위한 허용 풍속의 계산이 설명된다:
AW = AP * cW
AW = 135㎡ * 1.1
AW = 148.5㎡
[풍력 작용 면적의 계산을 위한 식]
Figure pct00001
[허용 풍속의 계산을 위한 식]
Figure pct00002
[로터 블레이드의 리프팅을 위한 최대 허용 풍속]
로터 블레이드의 리프팅을 위한 허용 풍속 및 밸러스트 중량물을 갖는 부가적인 리프팅 빔의 사용에 의한 장착 크레인의 질량의 증가에 대한 계산은, 다음과 같이 이루어진다:
A = 148.5㎡
(비록 보조 윈치와 장착 크레인 사이에서 분담이 이루어지지만, 풍력 작용 면적이 변경되지 않는다고 가정함)
Figure pct00003
(장착 크레인은 기관실 부품들의 장착을 위해서도 또한 필요한 80t의 리프팅 능력을 갖는다고 가정함)
Figure pct00004
(추가 밸러스트 중량물을 이용함에 의한 로터 블레이드의 리프팅을 위한 최대 허용 풍속)
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전 설비의 일부분에 대한 개략도를 도시한다. 도 4는, 풍력 발전 설비(100)의 스피너(110)를 윈치 유닛(500)과 함께 도시한다. 윈치 유닛(500)은, 스피너(110)에 고정될 수 있으며 그리고, 프레임(510), 윈치(520) 및 2개의 풀리(531, 532)를 구비한다. 또한, 윈치 유닛(500)은, 후크(540)를 구비한다. 장착될 로터 블레이드(200)의 로터 블레이드 근원부(210)가, 예를 들어 루프(loop)(550)에 의해 상기 후크(540)에 고정될 수 있다. 크레인 후크(410)를 갖는 크레인은, 제1 실시예에 따른 리프팅 빔(300)을 들어올릴 수 있고, 상기 리프팅 빔은 순차로, 호이스팅 케이블들을 통해, 로터 블레이드(200)에, 특히 파지 지점(201)에, 연결된다. 그에 따라, 로터 블레이드(200)는, 크레인 및 윈치 유닛(500)에 의해 들어 올려진다. 이는, 케이블 윈치들을 갖는 가이드 수단을 생략될 수 있기 때문에 유리하다. 이는 특히, 삼림지대에서 유익한 것으로 입증되었다.
로터 블레이드의 리프팅을 위한 허용 풍속 및 밸러스트 중량물을 갖는 부가적인 빔의 사용에 의한 장착 크레인의 질량의 증가에 대한 계산은, 보조 장치와 장착 크레인 사이의 하중 분담을 고려하여, 다음과 같이 이루어진다:
Aw1 = 2/3(135㎡)* 1.1
(면적의 2/3가 크레인 상에 작용한다고 가정함)
AW = 99㎡
Aw2 = 5㎡ * 1.6
(부가적 밸러스트 유닛을 갖는 빔의 면적)
Aw2 = 8㎡
Figure pct00005
본 발명에 따르면, 로터 블레이드의 장착 시, 허용 최대 속도가, 리프팅 빔에 의해, 상당히 증가될 수 있다. 밸러스트 유닛을 갖는 리프팅 빔을 사용함으로써, 최대 허용 풍속은, 4.4㎡로부터 7.2㎡로 증가될 수 있다. 본 발명의 양태에 따라 윈치 유닛이 사용되면, 허용 풍속은 8.5m/s로 증가될 수 있다. 이는 특히, 이로써 로터 블레이드가 더 높은 풍속에서도 장착될 수 있기 때문에, 유리하다.

Claims (4)

  1. 로터 블레이드 접속부들(111)을 구비하는 가진 공기 역학적 로터(110)를 포함하는 풍력 발전 설비(100)를 건조하기 위한 방법으로서,
    리프팅 빔(300)에 밸러스트 유닛(300)을 고정하는 단계,
    상기 밸러스트 유닛(300)을 갖는 상기 리프팅 빔(300)을 크레인(400)의 크레인 후크(410)에 고정하는 단계,
    로터 블레이드(200)를 호이스팅 케이블들(360)에 의해 상기 밸러스트 유닛(300)의 하측부 상의 제2 크레인 후크(340)에 고정하는 단계, 및
    로터 블레이드 접속부들(111) 중 하나에 대한 로터 블레이드(200)의 장착을 위해, 상기 크레인(400)에 의해, 밸러스트 유닛을 갖는 리프팅 빔(300) 및 로터 블레이드(200)를 들어올리는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밸러스트 유닛(300)은, 적어도 하나의 밸러스트 중량물(330)을 구비하며, 그리고 상기 밸러스트 중량물은, 상기 로터 블레이드(200)의 면적과, 상기 밸러스트 중량물(300)과 상기 로터 블레이드(200)의 중량의 합 사이의, 비율이 1 이하가 되도록 선택되는 것인, 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 풍력 발전 설비(100)의 상기 로터(110)에 윈치 유닛(500)을 제공하는 단계,
    장착될 로터 블레이드(200)의 로터 블레이드 근원부(210)를 상기 윈치 유닛(500)의 후크(540)에 고정하는 단계, 및
    상기 윈치 유닛(500) 및 상기 크레인(400)에 의해 상기 로터 블레이드(200)를 들어올리는 단계
    를 더 포함하는 것인, 방법.
  4. 풍력 발전 설비(100)의 로터 블레이드(200)를 장착하기 위한 리프팅 빔(300)으로서,
    밸러스트 유닛(300)으로서, 상기 밸러스트 유닛(300)의 상측부 상의 크레인 후크(410)를 수용하기 위한 적어도 하나의 현수 지점(310), 상기 밸러스트 유닛(300)의 하측부 상의 후크(340), 및 밸러스트 중량물(330)을 구비하는 것인, 밸러스트 유닛(300)
    을 포함하는 것인, 리프팅 빔.
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