KR20230174552A - 풍력발전기의 유지보수 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 풍력발전기(10)의 타워(13) 표면과 블레이드(15)를 유지보수를 위한 유지보수 장치에 관한 것으로서, 타워(13)의 측면에 타워의 높이 방향으로 길게 설치되는 랙(110)과, 랙(110)을 따라 상승 또는 하강되며, 일정한 면적의 발판이 마련되는 스테이지(130,140)와, 스테이지(130,140)가 랙(110)을 따라 이동하도록 구동하는 스테이지 구동 모듈(120)을 포함하며, 스테이지(130,140)에는 스테이지를 타워(13)의 원주 방향으로 안내하는 가이드(134)가 설치되어, 타워(13)와 블레이드(14)를 모두 감쌀 수 있는 거대한 구조물이 없더라도 상승 및 하강과 타워 둘레를 따른 이동과 블레이드로의 수평방향 접근이 모두 가능하고, 유지보수가 필요할 때 즉석에서 조립이 가능하므로, 풍력발전기의 유지보수를 위한 장치의 제작에 드는 비용이 대폭 절감되고, 풍력발전기의 유지보수 공정에 필요한 비용과 시간이 대폭 단축될 수 있어, 풍력발전기의 유지보수가 상시적으로 이루어질 수 있으므로 궁극적으로 풍력발전기의 사고 없는 장기간 사용이 보장될 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 풍력발전기의 타워 외부와 블레이드를 유지보수를 위한 유지보수 장치에 관한 것이다.
풍력발전기는 블레이드의 고장이나 사고를 예방하고 블레이드의 오염 및 파손으로 인해 블레이드의 공력 성능이 저하되거나, 또는 타워의 표면 오염이나 손상 및 타워 각 단의 접합부의 경년변화 등으로 인한 구조적 건전성 저하를 방지하기 위해, 블레이드 및 타워에 대한 청소, 검사, 디아이싱(Deicing: 블레이드나 타워에 형성된 얼음을 제거하는 일) 등의 주기적인 유지관리가 필요하다.
그러나, 풍력발전기는 타워의 높이가 약 100미터에 이르고, 블레이드의 길이도 40~70미터 또는 그 이상에 이르는 큰 구조물이기 때문에 유지관리에 어려움이 많다.
특히, 블레이드와 타워 모두 고공에 위치하기 때문에 유지관리를 위해 작업자가 공중에 매달려야 하는 등 작업환경이 열악하고 위험하다. 따라서 최근에는 작업자가 블레이드에 직접 접근하지 않고, 드론을 이용해 손상 정도를 모니터링하는등 블레이드와 타워를 유지 관리할 수 있는 장치들이 제안되고 있다.
종래의 풍력발전기용 유지보수 장치는 블레이드의 외주면을 감싸는 프레임에 연결된 블레이드의 유지보수작업을 수행하는 유지보수 유닛을 이용하여 블레이드의 외주면에 대한 유지보수작업이 수행되도록 구성된다. 이때, 블레이드를 따라 프레임부를 승강 이동하거나, 프레임부의 자세를 조절하여 유지보수 유닛으로 블레이드에 대한 유지보수작업이 수행될 수 있다.
그리고 블레이드의 유지보수는 타워 측과 블레이드 측 모두에 대해 이루어져야 하므로 타워 내부에서의 승강장치만으로는 블레이드에 접근할 수가 없어 블레이드의 유지보수는 이루어지기 힘들 수 있고, 결국 블레이드와 타워 모두에 동시에 접근 가능한 거대한 구조물이 설치되어야만 블레이드와 타워 양자에 대한 유지보수가 가능할 수 있다.
하지만 이처럼 블레이드에 접근 가능할 만큼 거대한 두께를 가지는 구조물이 오로지 풍력발전기의 유지보수를 위해 상시 설치되어야 한다면 초기 설비투자에 필요한 건설비용이 과도하게 들어 유지보수에 들어가는 시간과 노력 및 비용이 엄청나게 소요될뿐만 아니라 바람의 저항을 받아 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 풍력발전기의 타워 외부와 블레이드를 유지보수를 위한 유지보수 장치에 관한 것으로, 안정된 승 하강을 구현하고 충분한 작업 공간을 제공할 수 있는 풍력발전기의 유지보수 장치를 제공하고자 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력발전기의 유지보수 장치는, 타워와, 타워 상단에 설치되는 나셀과, 나셀의 정면에 설치되는 허브와, 허브를 수평축으로 하여 방사상으로 설치되는 복수개의 블레이드로 이루어지는 풍력발전기의 유지보수 장치로서, 상기 타워의 측면에 타워의 높이 방향으로 길게 설치되는 랙과, 상기 랙을 따라 상승 또는 하강되며, 일정한 면적의 발판이 마련되는 스테이지와, 스테이지가 상기 랙을 따라 이동하도록 구동하는 스테이지 구동 모듈을 포함하며, 상기 스테이지에는 스테이지를 상기 타워의 원주 방향으로 안내하는 가이드가 설치된다.
여기서 상기 가이드의 하부에는 바람직하게는 상기 가이드의 형상에 대응되게 타워의 둘레를 따라 수평 방향으로 원호 형태를 이루는 베이스가 설치되고, 상기 스테이지 구동 모듈은 상기 베이스를 렉의 길이 방향을 따라 상승 또는 하강시키며, 상기 스테이지는 상기 가이드의 상부에 설치되어, 상기 베이스가 상기 구동 모듈로 인해 상승 또는 하강함에 따라 상기 스테이지가 상승 또는 하강한다.
이 경우 상기 베이스와 상기 가이드는 바람직하게는 원호 방향을 따라 복수개로 분할되고, 복수 개로 분할된 상기 가이드의 어느 하나가 나머지 하나에 중첩되는 길이가 증가할 때 복수 개의 베이스 전체가 이루는 원호를 포함하는 원이 작아지도록 복수 개의 베이스 전체의 양 단이 서로 가까워지는 방향으로 상기 어느 하나의 베이스가 가변 될 수 있다.
이때 상기 스테이지가 상기 랙을 따라 상승할수록 상기 중첩되는 길이가 감소하면서 상기 어느 하나의 베이스의 일단과 상기 나머지 하나의 베이스의 타단과 가까워지는 방향으로 상기 어느 하나 또는 나머지 하나의 베이스가 회전되어, 상기 어느 하나와 나머지 하나의 베이스가 함께 이루는 원호의 곡률반경이 감소함으로써, 스테이지가 상승함에 따라 타워의 단면적에 해당되는 원의 곡률반경이 감소하더라도, 스테이지가 상기 베이스의 상부를 따라 이동할 때 스테이지는 상기 타워의 표면과 항상 일정한 간격을 유지하면서 타워의 둘레를 따라 이동 가능함으로써, 타워를 유지보수하는 작업자가 항상 타워 표면에 근접할 수 있어 작업자의 안전이 도모될 수 있다.
한편 상기 스테이지의 측면에는 바람직하게는 상기 스테이지로부터 수평 방향으로 멀어지거나 가까워지도록 이동 가능한 블레이드 점검용 스테이지가 더 마련될 수 있다.
여기서 상기 블레이드 점검용 스테이지의 하부에는 바람직하게는 상기 스테이지의 하부와 연결되는 플랫폼 지지대와 플랫폼 지지대 상부에 배치되는 블레이드측 프레임이 고정 설치 되고, 상기 블레이드 측 프레임의 상부에는 블레이드 측 프레임의 상면을 따라 수평 이동하는 슬라이딩 플레이트가 설치되며, 상기 블레이드 점검용 스테이지는 상기 슬라이딩 플레이트의 상부에 설치되어, 상기 풍력발전기의 블레이드가 높이에 따라 상기 타워와의 거리가 증가 또는 감소 되더라도 상기 블레이드에 접근이 가능함으로써, 블레이드의 길이 전체에 걸쳐 블레이드의 점검 또는 유지보수가 가능할 수 있다.
이 경우 상기 풍력발전기의 상단에 수평 회전 가능하게 설치되며 블레이드의 회전으로 인한 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기가 내장된 나셀에는 바람직하게는 상기 스테이지와 블레이드 점검용 스테이지에 와이어로프로 연결되는 전동 윈치가 설치되어, 상기 전동윈치가 상기 와이어로프를 권출 또는 권취함으로써 상기 스테이지와 블레이드 점검용 스테이지의 수평을 유지할 수 있다.
이때 상기 슬라이딩 플레이트가 수평 방향으로 슬라이딩 형태로 이동될 때 상기 전동 윈치는 바람직하게는 슬라이딩 플레이트의 수평 이동 방향에 연동되어 상기 와이어로프를 권취 또는 권출 함으로써, 상기 블레이드 점검용 스테이지의 수평이 유지될 수 있다.
또한 상기 와이어로프는 바람직하게는 상기 전동 윈치로부터 권출 또는 권취되는 메인 와이어로프와, 상기 슬라이딩 플레이트에 연결된 보조 와이어로프가 서로 연결되어 이루어지고, 상기 보조 와이어로프는 상기 블레이드 측 프레임에 설치되는 제1와이어 지지로드의 상단에 마련되는 제1와이어로프 고리와, 상기 블레이드 측 프레임에 설치되되 상기 제1와이어 지지로드보다 타워와의 거리가 더 큰 지점에 설치되는 제2와이어 지지로드의 상단에 마련되는 제2와이어로프 고리를 차례로 통과한 다음, 상기 슬라이딩 플레이트의 단부에 마련되는 제3와이어로프 고리에 고정될 수 있다.
한편 바람직하게는 상기 랙을 상기 타워에 연결시키는 복수개의 고정 로드가 일정한 간격으로 상기 랙을 따라 설치되고, 상기 고정 로드와 상기 랙은 볼조인트로 연결됨으로써, 상기 고정 로드와 상기 랙 사이에 미세한 상대 가변이 발생되더라도 상기 고정 로드와 상기 랙의 결합력이 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 풍력발전기의 유지보수 장치는 타워와 블레이드를 모두 감쌀 수 있는 거대한 구조물이 없더라도 상승 및 하강과 타워 둘레를 따른 이동과 블레이드로의 수평방향 접근이 모두 가능하고, 유지보수가 필요할 때 즉석에서 조립이 가능하므로, 풍력발전기의 유지보수를 위한 장치의 제작에 드는 비용이 대폭 절감되고, 풍력발전기의 유지보수 공정에 필요한 비용과 시간이 대폭 단축될 수 있어, 풍력발전기의 유지보수가 상시적으로 이루어질 수 있으므로 궁극적으로 풍력발전기의 사고 없는 장기간 사용이 보장될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유지보수 장치가 풍력발전기에 설치된 상태를 보여주는 측면도 및 부분확대도이다.
도 2a는 도 1a에서 타워점검용 및 블레이드 점검용 스테이지의 높이에 따른 사용 상태를 나타낸 측면도이다.
도 2b와 도 2c는 도 2a의 좌측과 우측을 각각 나타낸 부분 확대도이다.
도 3은 도 1에서 타워점검용 스테이지를 나타낸 부분확대도이다.
도 4a는 도 3에서 발판 하부의 구성요소들을 분리 해서 나타낸 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 구성들이 조립된 사용 상태를 단계적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 1에서 블레이드 점검용 스테이지를 나타낸 부분확대도이다.
도 6은 도 5의 블레이드 점검용 스테이지를 나타낸 평면도이다.
도 7a는 도 1에서 상단 고정부를 나타낸 부분확대도이다.
도 7b는 도 1에서 하부 지지대를 나타낸 부분확대도이다.
도 8a와 도 8b는 블레이드 점검용 스테이지의 높이에 따른 상태를 나타낸 측면도이다.
도 2a는 도 1a에서 타워점검용 및 블레이드 점검용 스테이지의 높이에 따른 사용 상태를 나타낸 측면도이다.
도 2b와 도 2c는 도 2a의 좌측과 우측을 각각 나타낸 부분 확대도이다.
도 3은 도 1에서 타워점검용 스테이지를 나타낸 부분확대도이다.
도 4a는 도 3에서 발판 하부의 구성요소들을 분리 해서 나타낸 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 구성들이 조립된 사용 상태를 단계적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 1에서 블레이드 점검용 스테이지를 나타낸 부분확대도이다.
도 6은 도 5의 블레이드 점검용 스테이지를 나타낸 평면도이다.
도 7a는 도 1에서 상단 고정부를 나타낸 부분확대도이다.
도 7b는 도 1에서 하부 지지대를 나타낸 부분확대도이다.
도 8a와 도 8b는 블레이드 점검용 스테이지의 높이에 따른 상태를 나타낸 측면도이다.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유지보수 장치가 풍력발전기(10)에 설치된 상태를 보여주는 측면도이다.
본 발명에 따른 유지보수 장치가 설치되는 풍력발전기(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 수직으로 높게 설치되는 타워(13)와, 타워(13) 상단에 설치되며 발전기가 내장되는 나셀(11)과, 나셀(11) 정면에 설치되는 허브(12)와, 허브(12)를 수평축으로 하여 회전되도록 허브(12)에 방사상으로 설치되는 복수 개의 블레이드(15)로 구성되는 풍력발전기라면 어떤 것이든 해당될 수 있다.
본 발명에 따른 유지보수 장치는 도 1과 같은 풍력발전기의 구조에 대응될 수 있도록 타워(13)의 측면에 타워의 높이 방향으로 길게 설치되는 랙(110)과, 랙(110)을 따라 상승 또는 하강되며, 일정한 면적의 발판이 마련되는 스테이지와, 스테이지가 랙(110)을 따라 이동하도록 구동하는 구동 모듈(120)을 포함한다.
이때 스테이지에는 스테이지를 타워의 원주 방향으로 안내하는 가이드(134)가 설치된다.
참고로 여기서 스테이지는 후술하게 될 블레이드 점검용 스테이지(140)와 구분되도록 이하에서는 ‘타워 점검용 스테이지(130)’라 칭하기로 한다.
타워 점검용 스테이지(130)는 일정한 면적을 가지는 타워 측 발판(135)과 타워 측 발판(135)을 지지하는 구성들로 이루어진다. 타워 점검용 스테이지(130)가 도 1과 같이 랙(110)을 따라 상승 또는 하강할 수 있게 구성됨으로써 종래처럼 점검은 드론으로 수행하고 유지보수는 거대한 구조물을 설치하여 수행하면서 드는 막대한 비용과 시간 및 이중 공정이 소요될 필요가 없게 된다.
가이드(134)의 하부에는 특히 도3 내지, 도 4b에 도시된 바와 같이 가이드(134)의 형상에 대응되게 타워(10)의 둘레를 따라 수평 방향으로 원호 형태를 이루는 베이스(131,132)가 설치되고, 구동 모듈(120)은 베이스(131,132)를 랙(110)의 길이 방향을 따라 상승 또는 하강시키며, 타워 점검용 스테이지(130)는 가이드(134)의 상부에 설치되어, 베이스(131,132)가 구동 모듈(120)로 인해 상승 또는 하강함에 따라 타워 점검용 스테이지(130)가 상승 또는 하강할 수 있다.
이처럼 타워 점검용 스테이지(130)가 제한된 면적을 가지는 소형 발판이 설치된 구조물이더라도 원하는 높이까지 자유롭게 이동할 수 있고, 원하는 높이에서 또한 수평 방향으로 타워(13) 둘레를 따라 이동할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 유지보수 장치에 따르면 종래와 같이 타워(13)의 표면 전체를 감싸는 구조물이 설치되지 않더라도 높이 솟은 타워(13)의 표면 전체에 대한 점검이 적은 비용으로 조립되는 장치만으로도 가능할 수 있다.
그리고, 도 4a에 도시된 바와 같이 베이스(131,132)와 가이드(134)는 원호 방향을 따라 복수 개로 분할되고, 복수 개로 분할된 가이드(134)의 어느 하나가 나머지 하나에 중첩되는 길이가 증가하면서 복수 개의 가이드(134) 전체가 이루는 원호의 곡률반경이 증가하고, 가이드(134)의 어느 하나가 나머지 하나에 중첩되는 길이가 감소하면서 상기 곡률반경이 감소하는 형태로 제작될 수 있다.
보다 구체적으로, 타워 점검용 스테이지(130)와 그 하부의 구조를 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이 가장 하부에는 승강 구동 모터(121)와, 기어 박스(122)와, 기어 박스 설치용 블록(123) 및 승강 가이드(124)로 이루어지는 구동 모듈(120)이 설치될 수 있다.
그리고 도 3내지 도 4b를 참조하면, 구동 모듈(120)의 상부에는 차례로 메인 베이스(131)와, 확장 베이스(132)와, 원호 프레임(133)과, 가이드(134)와, 타워 측 발판(135)과, 타워 측 안전난간(136)이 설치된다.
이때 베이스가 전체적으로 하나의 부재가 원호 형상을 이루는 것이 아니라, 보다 작은 각도의 원호 형상을 이루는 복수 개의 베이스가 서로 조합되어 더 큰 각도의 원호 형상을 이루도록 제작됨으로써, 도 4b에 도시된 바와 같이 타워 점검용 스테이지(130)가 랙(110)을 따라 상승할수록 중첩되는 길이가 감소하면서 곡률 반경이 감소할 수 있다. 따라서, 타워 점검용 스테이지(130)는 상승하더라도 타워(13)와 일정한 간격을 유지하면서 타워 점검용 스테이지(130)가 타워(13)의 둘레를 따라 이동 가능할 수 있다.
일례로 도 4b에 도시된 바와 같이 메인 베이스(131)가 중앙에 배치되고, 메인 베이스(131)의 양측에는 확장 베이스(132)가 배치되어 서로 중첩되는 길이에 따라 전체적으로 이루는 곡률반경이 변화될 수 있다.
이 경우 가이드(134)는 메인 베이스(131) 상부에 설치되고, 확장 베이스(132)의 상부에는 가이드(134)를 지지하는 원호 프레임(133)이 설치되되, 확장 베이스(132)와 메인 베이스(131)가 서로 상대가변이 가능한 것과 동일하게 가이드(134)와 원호 프레임(133)도 상대 가변이 가능다.
이때 원호 프레임(133)의 단부에는 말단 가이드(1331)가 설치되어 가이드(134)와 서로 긴밀하게 어느 하나가 나머지 하나에 삽입되거나 인출되는 형태로 상대 가변될 수 있다.
가이드(134)는 가이드(134)의 상부에 배치되는 타워 측 발판(135)이 가이드(134)를 따라 원호 형태로 수평 이동할 수 있도록 안내한다. 특히 도 4b의 오른쪽 도면과 같이 타워 점검용 스테이지(130)가 점차 상승할수록 타워(13)의 직경은 감소하고 곡률반경도 감소하므로, 이에 대응되게 확장 베이스(132)가 점차 메인 베이스(131)로부터 인출되면서 또한 두 개의 확장 베이스(132)가 서로 거리가 감소하는 형태로 가변 되어 전체적인 곡률반경이 감소한다. 따라서 확장 베이스(132)와 메인 베이스(131)의 가변으로 인해 확장 베이스(132)와 메인 베이스(131)의 상부를 따라 이동 가능한 타워 점검용 스테이지(130)와 타워(13)의 표면 간의 거리는 높이나 수평 위치에 관계없이 항상 동일하게 유지될 수 있다.
특히 이러한 원리는 도 4b에 도시된 바와 같이 메인 베이스(131)로부터 인출되는 메인 베이스(131) 양 측의 두 확장 베이스(132)가 단부가 서로 가까워지는 방향으로, 즉 타워(13)를 꼭 껴안듯이 타워(13)를 향해 가변됨으로써, 결국 타워 점검용 스테이지(130)는 타워 상부를 향하여 상승하더라도, 어떤 높이에서도 수평이동 할 때 타워(13)와 타워 점검용 스테이지(130)의 간격은 일정하게 유지될 수 있어 작업자의 안전이 최대한으로 도모될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 타워 점검용 스테이지(130)의 측면에는 타워 점검용 스테이지(130)로부터 수평 방향으로 멀어지거나 가까워지도록 이동 가능한 블레이드 점검용 스테이지(140)가 더 마련될 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 블레이드 점검용 스테이지(140)는, 타워 점검용 스테이지(130)의 하부와 연결되는 플랫폼 지지대(141)와, 플랫폼 지지대(141) 상부에 배치되는 블레이드 측 프레임(142)과, 블레이드 측 프레임(142)의 상부에 설치되며 블레이드 측 프레임(142)의 상면을 따라 수평 이동하는 슬라이딩 플레이트(143)와, 슬라이딩 플레이트(143)의 상부에 설치되어 슬라이딩 플레이트(143)와 함께 수평 이동하는 블레이드 측 발판(145)과, 블레이드 측 발판(145)에 설치되는 블레이드 측 안전난간(146)을 포함할 수 있다.
따라서 일례로, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 풍력발전기(10)의 블레이드(15)가 높이에 따라 타워(13)와의 거리가 증가 또는 감소 되더라도 항상 블레이드(15)의 표면까지 접근이 가능함으로써, 블레이드(15)의 길이 전체에 걸쳐 블레이드(15)의 점검 또는 유지보수가 가능할 수 있다.
한편, 풍력발전기(10)의 상단에 수평 회전이 가능하도록 요 모터가 내장되며 블레이드(15)의 회전으로 인한 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기가 내장된 나셀(11)에는, 도 1에 도시된 바와 같이 타워 점검용 스테이지(140)와 블레이드 점검용 스테이지(130)에 각각 와이어 로프로 연결되는 전동 윈치(도시되지 않음)가 설치되어, 전동 윈치가 와이어 로프를 권출 또는 권취 함으로써 타워 점검용 스테이지(130)와 블레이드 점검용 스테이지(140)가 함께 수평을 유지할 수 있다.
특히 슬라이딩 플레이트(143)가 수평 방향으로 슬라이딩 형태로 이동될 때 전동 윈치는 슬라이딩 플레이트(143)의 수평 이동 거리에 연동되어 와이어로프를 권취 또는 권출 함으로써, 블레이드 점검용 스테이지(140)의 수평이 유지될 수 있다. 이때 도 5의 하부에 도시된 슬라이딩 구동 모터(125)가 슬라이딩 플레이트(143)의 수평 이동을 구동하기 위해 설치될 수 있으므로 전동 윈치와 슬라이딩 구동 모터(125)가 서로 일정한 비율로 연동되면서 작동될 수 있다.
그리고 와이어로프는 도 5에 도시된 바와 같이 전동 윈치로부터 권출 또는 권취되는 메인 와이어로프(151)와, 슬라이딩 플레이트(143)에 연결된 보조 와이어로프(153)가 서로 연결되어 이루어질 수 있다.
이때 보조 와이어로프(153)는 도 5에 도시된 바와 같이 블레이드 측 프레임(142)에 설치되는 제1와이어 지지로드(1475)의 상단에 마련되는 제1와이어로프 고리(1477)와, 블레이드 측 프레임(142)에 설치되되 제1와이어 지지로드(1475)보다 타워(13)와의 거리가 더 큰 지점에 설치되는 제2와이어 지지로드(1476)의 상단에 마련되는 제2와이어로프 고리(1478)를 차례로 통과한 다음, 슬라이딩 플레이트(143)의 단부에 마련되는 제3와이어로프(1479) 고리에 고정될 수 있다.
만일 메인 와이어로프(151)가 곧바로 제3와이어로프 고리(1479)에 연결된다면 메인 와이어로프(151)만으로 블레이드 점검용 스테이지(140)의 수평을 조절하기에는 어려울 수 있으나, 도 5와 같이 제1 내지 제3와이어로프 고리(1477,1478,1479)에 보조 와이어로프(153)가 연결됨으로써 와이어로프의 권취 또는 권출 길이가 용이하게 확인될 수 있어 수평 조절이 더욱 용이해질 수 있다. 참고로 이 경우 전동 윈치와 슬라이딩 구동 모터(125) 및 승강 구동 모터(121)의 제어는 리모컨으로 이루어질 수도 있다.
한편 랙(110)은 랙(110)을 타워(13)에 연결시키는 복수 개의 고정 로드(114)가 일정한 간격으로 랙(110)을 따라 설치되고, 고정 로드(114)와 랙(110)은 볼 조인트(1141)로 서로 연결됨으로써, 고정 로드(114)와 랙(110) 사이에 미세한 상대 가변이 발생 되더라도 고정 로드(114)와 랙(110)의 결합이 일정한 강도로 유지될 수 있다.
보다 구체적으로 고정 로드(114)가 설치되는 높이마다 랙(110)에서 대응되는 높이에는 도 3과 같이 고정 플레이트(113)가 설치되고, 볼 조인트(1141)는 고정 플레이트(113)에 설치될 수 있다. 이때 고정 플레이트(113)는 볼트와 같은 플레이트 고정부재(115)로 랙(110)과 단단하게 결합될 수 있다.
따라서 종래처럼 거대한 구조물이 설치되지 않더라도 랙(110)은 타워(13)에 견고하게 설치될 수 있고, 타워 점검용 플레이트(130)와 블레이드 점검용 플레이트(140) 또한 유지보수가 필요할 때에만 즉석에서 간단하게 조립될 수 있으므로 풍력발전기(10)의 유지보수에 소요되는 비용과 시간이 종래에 비해 현저하게 감축되면서도, 유지보수 작업은 작업자가 유지보수가 필요한 부위에 용이하게 도달하여 작업이 훨씬 수월하게 이루어질 수 있으므로 풍력발전기(10)의 내구성은 더욱 향상될 수 있다.
참고로 승강 구동 모터(121)로 구동되는 기어박스(122)는 랙과 피니언 기어의 원리로 구성될 수도 있고, 또는 기타 모터의 운동에너지를 직선 승강 운동에너지로 변환시킬 수 있는 공지된 구성이라면 어떠한 구조도 기어박스(122)의 구성으로 채택 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10 : 풍력발전기 11 : 나셀
12 : 허브 13 : 타워
14 : 기초 지지대 15 : 블레이드
110 : 랙 111 : 하부 지지대
112 : 상단 고정부 113 : 고정 플레이트
114 : 고정 로드 115 : 플레이트 고정 부재
120 : 구동 모듈 121 : 승강 구동 모터
122 : 기어 박스 123 : 기어박스 설치용 블럭
124 : 승강 가이드 125 : 슬라이딩 구동 모터
130 : 타워 점검용 스테이지 131 : 메인 베이스
132 : 확장 베이스 133 ; 원호 프레임
134 : 가이드 135 : 타워 측 발판
136 : 타워 측 안전 난간 140 : 블레이드 점검용 스테이지
141 : 플랫폼 지지대 142 : 블레이드 측 프레임
143 : 슬라이딩 플레이트 144 : 블레이드 점검용 베이스
145 : 블레이드 측 발판 146 : 블레이드 측 안전난간
150 : 수평 유지 모듈 151 : 메인 와이어로프
152 : 측면 와이어로프 153 : 보조 와이어로프
154 : 와이어로프 연결부재 1141 : 볼 조인트
1331 : 말단 가이드 1351 : 타워 측 와이어로프 걸이
1475 : 제1와이어 지지로드 1476 : 제2와이어 지지로드
1477 : 제1와이어로프 고리 1478 : 제2와이어로프 고리
1479 : 제3와이어로프 고리
12 : 허브 13 : 타워
14 : 기초 지지대 15 : 블레이드
110 : 랙 111 : 하부 지지대
112 : 상단 고정부 113 : 고정 플레이트
114 : 고정 로드 115 : 플레이트 고정 부재
120 : 구동 모듈 121 : 승강 구동 모터
122 : 기어 박스 123 : 기어박스 설치용 블럭
124 : 승강 가이드 125 : 슬라이딩 구동 모터
130 : 타워 점검용 스테이지 131 : 메인 베이스
132 : 확장 베이스 133 ; 원호 프레임
134 : 가이드 135 : 타워 측 발판
136 : 타워 측 안전 난간 140 : 블레이드 점검용 스테이지
141 : 플랫폼 지지대 142 : 블레이드 측 프레임
143 : 슬라이딩 플레이트 144 : 블레이드 점검용 베이스
145 : 블레이드 측 발판 146 : 블레이드 측 안전난간
150 : 수평 유지 모듈 151 : 메인 와이어로프
152 : 측면 와이어로프 153 : 보조 와이어로프
154 : 와이어로프 연결부재 1141 : 볼 조인트
1331 : 말단 가이드 1351 : 타워 측 와이어로프 걸이
1475 : 제1와이어 지지로드 1476 : 제2와이어 지지로드
1477 : 제1와이어로프 고리 1478 : 제2와이어로프 고리
1479 : 제3와이어로프 고리
Claims (10)
- 풍력발전기의 타워에 설치되는 풍력발전기의 유지보수 장치에 있어서,
상기 타워의 측면에 타워의 높이 방향으로 길게 설치되는 랙과;
상기 랙을 따라 상승 또는 하강되며, 일정한 면적의 발판이 마련되는 스테이지와;
상기 스테이지가 상기 랙을 따라 이동하도록 구동하는 스테이지 구동 모듈을 포함하며,
상기 스테이지에는 스테이지를 상기 타워의 원주 방향으로 안내하는 가이드가 설치되는 풍력발전기의 유지보수 장치. - 제1항에 있어서,
상기 가이드의 하부에는 상기 가이드의 형상에 대응되게 타워의 둘레를 따라 수평 방향으로 원호 형태를 이루는 베이스가 설치되고,
상기 스테이지 구동 모듈은 상기 베이스를 렉의 길이 방향을 따라 상승 또는 하강시키며,
상기 스테이지는 상기 가이드의 상부에 설치되어, 상기 베이스가 상기 구동 모듈로 인해 상승 또는 하강함에 따라 상기 스테이지가 상승 또는 하강하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수 장치. - 제2항에 있어서,
상기 베이스와 상기 가이드는 원호 방향을 따라 복수 개로 분할되고, 복수 개로 분할된 상기 가이드의 어느 하나가 나머지 하나에 중첩되는 길이가 증가할 때 복수 개의 베이스 전체가 이루는 원호를 포함하는 원이 작아지도록 복수 개의 베이스 전체의 양 단이 서로 가까워지는 방향으로 상기 어느 하나의 베이스가 가변 되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수 장치. - 제3항에 있어서,
상기 스테이지가 상기 랙을 따라 상승할수록 상기 중첩되는 길이가 감소하면서 상기 어느 하나의 베이스의 일단과 상기 나머지 하나의 베이스의 타단과 가까워지는 방향으로 상기 어느 하나 또는 나머지 하나의 베이스가 회전되어, 상기 어느 하나와 나머지 하나의 베이스가 함께 이루는 원호의 곡률반경이 감소함으로써,
상기 스테이지가 상승함에 따라 상기 타워의 단면적을 이루는 원의 곡률 반경이 감소하더라도, 상기 스테이지가 상기 베이스의 상부를 따라 이동할 때 상기 스테이지는 상기 타워의 표면과 항상 일정한 간격을 유지하면서 타워의 둘레를 따라 이동 가능한 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수 장치. - 제1항에 있어서,
상기 스테이지의 측면에는 상기 스테이지로부터 수평 방향으로 멀어지거나 가까워지도록 이동 가능한 블레이드 점검용 스테이지가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수 장치. - 제5항에 있어서,
상기 블레이드 점검용 스테이지의 하부에는 상기 스테이지의 하부와 연결되는 플랫폼 지지대와 플랫폼 지지대 상부에 배치되는 블레이드측 프레임이 고정 설치 되고,
상기 블레이드 측 프레임의 상부에는 블레이드 측 프레임의 상면을 따라 수평 이동하는 슬라이딩 플레이트가 설치되며, 상기 블레이드 점검용 스테이지는 상기 슬라이딩 플레이트의 상부에 설치되어,
상기 풍력발전기의 블레이드가 높이에 따라 상기 타워와의 거리가 증가 또는 감소 되더라도 상기 블레이드에 접근이 가능함으로써, 블레이드의 길이 전체에 걸쳐 블레이드의 점검 또는 유지보수가 가능한 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수 장치. - 제6항에 있어서,
상기 풍력발전기의 상단에 수평 회전 가능하게 설치되며 블레이드의 회전으로 인한 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기가 내장된 나셀에는 상기 스테이지와 블레이드 점검용 스테이지에 와이어로프로 연결되는 전동 윈치가 설치되어,
상기 전동윈치가 상기 와이어로프를 권출 또는 권취함으로써 상기 스테이지와 블레이드 점검용 스테이지의 수평을 유지하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수 장치. - 제7항에 있어서,
상기 슬라이딩 플레이트가 수평 방향으로 슬라이딩 형태로 이동될 때 상기 전동 윈치는 슬라이딩 플레이트의 수평 이동 거리에 연동되어 상기 와이어로프를 권취 또는 권출 함으로써, 상기 블레이드 점검용 스테이지의 수평이 유지되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수 장치. - 제8항에 있어서,
상기 와이어로프는 상기 전동 윈치로부터 권출 또는 권취되는 메인 와이어로프와, 상기 슬라이딩 플레이트에 연결된 보조 와이어로프가 서로 연결되어 이루어지고,
상기 보조 와이어로프는 상기 블레이드 측 프레임에 설치되는 제1와이어 지지로드의 상단에 마련되는 제1와이어로프 고리와, 상기 블레이드 측 프레임에 설치되되 상기 제1와이어 지지로드보다 타워와의 거리가 더 큰 지점에 설치되는 제2와이어 지지로드의 상단에 마련되는 제2와이어로프 고리를 차례로 통과한 다음, 상기 슬라이딩 플레이트의 단부에 마련되는 제3와이어로프 고리에 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수 장치. - 제1항에 있어서,
상기 랙을 상기 타워에 연결시키는 복수 개의 고정 로드가 일정한 간격으로 상기 랙을 따라 설치되고,
상기 고정 로드와 상기 랙은 볼 조인트로 연결됨으로써,
상기 고정 로드와 상기 랙 사이에 미세한 상대 가변이 발생 되더라도 상기 고정 로드와 상기 랙의 결합이 일정한 강도로 유지되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수 장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220075630A KR102656133B1 (ko) | 2022-06-21 | 2022-06-21 | 풍력발전기의 유지보수 장치 |
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ID=89385031
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| KR1020220075630A KR102656133B1 (ko) | 2022-06-21 | 2022-06-21 | 풍력발전기의 유지보수 장치 |
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Citations (6)
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| KR101182676B1 (ko) | 2011-08-03 | 2012-09-14 | 한국고벨주식회사 | 풍력발전기용 타워리프트 승강구조 |
| KR101304575B1 (ko) | 2011-09-21 | 2013-09-05 | 삼성중공업 주식회사 | 타워 보수 장치 |
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-
2022
- 2022-06-21 KR KR1020220075630A patent/KR102656133B1/ko active IP Right Grant
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