[go: up one dir, main page]

KR102681649B1 - Monitoring method for the support structure of a wind turbine - Google Patents

Monitoring method for the support structure of a wind turbine Download PDF

Info

Publication number
KR102681649B1
KR102681649B1 KR1020240038181A KR20240038181A KR102681649B1 KR 102681649 B1 KR102681649 B1 KR 102681649B1 KR 1020240038181 A KR1020240038181 A KR 1020240038181A KR 20240038181 A KR20240038181 A KR 20240038181A KR 102681649 B1 KR102681649 B1 KR 102681649B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
support structure
wind
wind turbine
stress
wind speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020240038181A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김문옥
정재훈
Original Assignee
주식회사 스펙엔지니어링와이엔피
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 스펙엔지니어링와이엔피 filed Critical 주식회사 스펙엔지니어링와이엔피
Priority to KR1020240038181A priority Critical patent/KR102681649B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102681649B1 publication Critical patent/KR102681649B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F03D17/027Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the component being monitored or tested
    • F03D17/034Towers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F03D17/009Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the purpose
    • F03D17/011Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the purpose for monitoring mechanical loads or assessing fatigue; for monitoring structural integrity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/80Diagnostics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

본 발명은 풍력터빈의 계측정보가 없더라도 풍력발전기의 운전여부에 따라 달라지는 상태에 대응하는 지지구조물의 변화를 확인하여 상기 지지구조물의 무결성 여부를 모니터링하는 방법에 관한 것으로서, 풍력발전기의 지지구조물에 설치된 경사계와 가속도계 및 변형률계로부터 지지구조물의 고유진동수와 경사도 및 지지구조물에 작용하는 응력을 산정하고, 산정된 고유진동수와 경사도 및 응력을 관리기준치와 대비하여 지지구조물의 안전성을 판단하되, 상기의 관리기준치를 풍력발전기의 정상 운전시와 긴급 정지시로 구분하여 설정되게 하여, 풍력발전기의 운전상태에 따라 모니터링이 달리 이루어지도록 한다The present invention relates to a method for monitoring the integrity of a support structure by checking changes in the support structure corresponding to conditions that vary depending on whether the wind turbine is operated, even if there is no measurement information of the wind turbine, and is installed on the support structure of the wind turbine. Calculate the natural frequency and slope of the support structure and the stress acting on the support structure from the inclinometer, accelerometer and strain meter, and compare the calculated natural frequency, slope and stress with the management standards to determine the safety of the support structure. The standard value is set separately for normal operation of the wind turbine and emergency stop, so that monitoring is carried out differently depending on the operating status of the wind turbine.

Description

풍력발전기 지지구조물의 무결성 여부를 모니터링하는 방법{MONITORING METHOD FOR THE SUPPORT STRUCTURE OF A WIND TURBINE}{MONITORING METHOD FOR THE SUPPORT STRUCTURE OF A WIND TURBINE}

본 발명은 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 안전에 관한 무결성을 모니터링하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 풍력터빈의 계측정보가 없더라도 풍력발전기의 운전여부에 따라 달라지는 상태에 대응하는 지지구조물의 변화를 확인하여 상기 지지구조물의 무결성 여부를 모니터링하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for monitoring the integrity of the structural safety of the support structure of a wind turbine. More specifically, the change in the support structure corresponding to the state that varies depending on whether the wind turbine is in operation even without measurement information of the wind turbine. It relates to a method of monitoring the integrity of the support structure by checking.

전 세계적으로 이산화탄소 발생의 상당부분을 차지하고 있는 화석 발전분야는 풍력 등 신재생에너지를 이용한 발전으로의 전환이 필수적인 바, 풍력발전시장의 규모는 지속적으로 확대될 전망이다.As fossil power generation, which accounts for a significant portion of carbon dioxide emissions worldwide, needs to be converted to power generation using new and renewable energy such as wind power, the size of the wind power generation market is expected to continue to expand.

풍력발전기는 풍력터빈을 통해 바람의 에너지를 운동에너지로 변환시키고 이를 다시 전기에너지로 변환시키는 장치로서 블레이드, 증속기, 발전기, 나셀 등으로 구성되는 풍력터빈과 이를 지지하는 타워구조의 지지구조물로 이루어진다.A wind turbine is a device that converts wind energy into kinetic energy through a wind turbine and then converts it back into electrical energy. It consists of a wind turbine consisting of blades, a gearbox, a generator, a nacelle, etc., and a tower structure that supports it. .

풍력발전기에 의한 발전은 바람의 세기에 의해 결정되는 것인 바, 풍력터빈은 보다 큰 풍압을 받을 수 있도록 매우 높은 곳에 위치하게 되며, 이에 따라 지지구조물 역시 길이가 긴 장대구조를 가지게 되고 이에 대한 구조적 안정성을 관리하기 위한 작업자의 접근이 쉽지 않게 된다.Power generation by a wind generator is determined by the strength of the wind, so the wind turbine is located at a very high place so that it can receive greater wind pressure. Accordingly, the support structure also has a long pole structure and has a structural support for it. It becomes difficult for workers to access stability.

이에 따라 풍력발전기의 지지구조물을 원격관리할 수 있는 다양한 방법들이 제안되고 있으며, 그 예의 하나로 등록특허공보 등록번호 10-1507008호는 해상풍력발전 구조물의 원격 안전도 평가 시스템을 제안한 바 있다.Accordingly, various methods have been proposed to remotely manage the support structures of wind power generators, and as one example, Registered Patent Publication No. 10-1507008 has proposed a remote safety evaluation system for offshore wind power generation structures.

상기의 원격 안전도 평가 시스템은, 하부구조물, 타워 및 나셀로 이루어진 다수의 해상풍력발전 구조물 각각에 설치되어 상기 해상풍력 발전 구조물 각각의 진동에 대응하는 가속도를 측정하는 가속도센서; 상기 다수의 해상풍력발전 구조물의 현장 데이터를 수집하고, 상기 가속도센서에서 측정된 가속도신호와 함께 유선 또는 무선으로 원격 송신하는 현장단말; 및 상기 현장단말로부터 송신된 가속도신호를 변위로 변환하여 기설정된 기준 변위와 비교하고, 상기 변위 비교 결과에 따라 상기 해상풍력발전 구조물의 이상 여부를 1차적으로 판단하고, 상기 해상풍력발전 구조물들 각각의 1차 판단 데이터를 상호 비교하여 상기 해상풍력발전 구조물 각각의 이상 여부를 2차적으로 판단하여 상기 해상풍력발전 구조물의 안전도를 원격 평가하는 원격단말이 포함되어 구성된다.The remote safety evaluation system includes an acceleration sensor installed in each of a plurality of offshore wind power generation structures consisting of substructures, towers, and nacelles to measure acceleration corresponding to vibration of each of the offshore wind power generation structures; A field terminal that collects field data from the plurality of offshore wind power structures and transmits it remotely by wire or wirelessly along with the acceleration signal measured by the acceleration sensor; And converting the acceleration signal transmitted from the field terminal into a displacement and comparing it with a preset reference displacement, primarily determining whether the offshore wind power generation structure is abnormal according to the displacement comparison result, and each of the offshore wind power generation structures. It is configured to include a remote terminal that remotely evaluates the safety of the offshore wind power generation structure by comparing the primary judgment data to secondarily determine whether each of the offshore wind power generation structures is abnormal.

한편 풍력터빈을 지지하는 지지구조물에 발생하는 응력은 풍력발전기의 운전 여부 내지 풍압에 대응하는 블레이드의 작동상태에 따라 달라질 수 있다. 예컨대 풍속이 정격풍속을 초과하게 되는 경우 풍력발전기가 운전을 멈추게 되나 이 경우 풍력터빈이 바람의 방향에 따라 요잉되지 않을 뿐더러 블레이드도 접히지 않기 때문에 풍력발전기 및 지지 구조물에 작용하는 외부 하중이 가장 크게 작용하게 되나, 다른 한편으로 이러한 큰 하중의 작용은 일시적인 것이라는 점에서 운전상태에서와는 적용기준이 달라져야 한다.Meanwhile, the stress generated in the support structure that supports the wind turbine may vary depending on whether the wind turbine is in operation or the operating state of the blades corresponding to wind pressure. For example, if the wind speed exceeds the rated wind speed, the wind power generator stops operating. However, in this case, the wind turbine does not yaw according to the wind direction and the blades do not fold, so the external load acting on the wind power generator and support structure is the greatest. However, on the other hand, since the action of such a large load is temporary, the application standards must be different from those in driving conditions.

그런데 상기와 같은 종래기술들은 풍력발전기의 운전여부, 풍속 및 그의 변화에 따른 풍력발전기의 운전상태 등에 대한 고려없이 획일적으로 센서들의 계측만을 통해 얻은 값만을 기준으로 하여 지지구조물의 상태를 파악하기 때문에 진단결과에 대한 신뢰성이 높지 않게 된다.However, the above-described prior technologies determine the status of the support structure based only on values obtained through uniform sensor measurements without considering whether the wind turbine is in operation, wind speed, and the operating condition of the wind turbine according to its changes, so diagnosis is not possible. The reliability of the results is not high.

또한 풍력터빈의 운전상태에 대한 모니터링은 제작사에서 관리하면서 이를 공개하지 않고 있어 이들의 운전상태 등에 대한 정보를 취득하는 것이 쉽지 않다.In addition, monitoring of the operating status of wind turbines is managed by the manufacturer and is not disclosed, making it difficult to obtain information on their operating status.

KRKR 10-1529701 10-1529701 B1B1

본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 풍력발전기에 대한 직접적인 운전정보 없이도 풍력발전기를 지지하는 구조물에 대한 무결성 여부를 쉽게, 그리고 상시적으로 모니터링할 수 있고, 모니터링 결과에 대한 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 풍력발전기 지지구조물의 구조적 무결성 여부를 모니터링하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is possible to easily and continuously monitor the integrity of the structure supporting the wind power generator without direct operation information about the wind power generator, and has a high level of accuracy in the monitoring results. The purpose of this study is to provide a method for monitoring the structural integrity of wind turbine support structures that can ensure reliability.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에서는 풍력발전기의 지지구조물에 설치된 경사계와 가속도계 및 변형률계로부터 지지구조물의 고유진동수와 경사도 및 지지구조물에 작용하는 응력을 산정하고, 산정된 고유진동수와 경사도 및 응력을 관리기준치와 대비하여 지지구조물의 안전성을 판단하되, 상기의 관리기준치를 풍력발전기의 정상 운전시와 긴급 정지시로 구분하여 설정되게 하여, 풍력발전기의 운전상태에 따라 모니터링이 달리 이루어지도록 한다.In the most preferred embodiment of the present invention to solve the above problems, the natural frequency and inclination of the support structure and the stress acting on the support structure are calculated from the inclinometer, accelerometer, and strain meter installed on the support structure of the wind power generator, and the calculated unique The safety of the support structure is determined by comparing the frequency, slope, and stress with the management standards, and the above management standards are set separately for normal operation and emergency stop of the wind turbine, so that monitoring is performed according to the operation status of the wind turbine. Let it be done differently.

지지구조물의 고유진동수 산정 내지 확인을 위한 센서 들의 설치에 관한 본 발명의 일 실시예에서는 지지구조물의 상부에 경사계가 설치되고 지지구조물의 중앙에 가속도계가 설치되며 지지구조물의 하부에 변형률계가 설치된다.In one embodiment of the present invention regarding the installation of sensors for calculating or confirming the natural frequency of a support structure, an inclinometer is installed at the top of the support structure, an accelerometer is installed at the center of the support structure, and a strain gauge is installed at the bottom of the support structure.

상기 고유진동수의 산정에 관한 본 발명의 일 실시예는 지지구조물의 전후 및 좌우방향에서 경사계와 가속도계 및 변형률계로부터 각 측정된 데이타에 의해 이루어지고, 이에 의해 산정된 고유진동수를 대비하기 위한 관리기준치의 기준 고유진동수는 가상공간 상에서의 전산해석된 값을 통해 설정된다.One embodiment of the present invention regarding the calculation of the natural frequency is made using data measured from an inclinometer, an accelerometer, and a strain gauge in the front, rear, and left and right directions of the support structure, and a management standard for comparing the natural frequency calculated thereby. The reference natural frequency is set through computerized values in virtual space.

상기 경사도의 확인에 관한 본 발명의 일 실시예는 지지구조물에 설치된 경사계의 측정에 의해 전후 및 좌우방향에 대하여 이루어지고, 이에 의해 확인된 경사도를 대비하기 위한 긴급 정지시 관리기준치 중 정상 범위의 기준 경사도는 가상공간 상에서 지지구조물에 허용되는 최대 수평력을 풍력터빈 위치에 재하하여 구조해석된 값으로 설정된다.One embodiment of the present invention regarding the confirmation of the slope is carried out in the forward and backward and left and right directions by measuring the inclinometer installed on the support structure, and is a standard of the normal range among the management standards at the time of emergency stop to prepare for the slope confirmed by this. The slope is set to a structurally analyzed value by applying the maximum horizontal force allowed to the support structure to the wind turbine location in virtual space.

상기 경사도의 확인에 관한 본 발명의 또 다른 실시예는 정상 운전시 관리기준치의 정상 기준 경사도는 풍력터빈에 작용하는 것으로 가정되는 풍속 또는 풍력발전기에 의해 생산되는 것으로 가정되는 전력량을 기준으로 설정된다.In another embodiment of the present invention regarding the confirmation of the slope, the normal standard slope of the management standard during normal operation is set based on the wind speed assumed to act on the wind turbine or the amount of power assumed to be produced by the wind generator.

상기 응력의 산정에 관한 본 발명의 일 실시예는 지지구조물에 설치된 변형률계의 측정에 의해 이루어지고, 이에 의해 산정된 응력을 대비하기 위한 긴급 정지시 관리기준치 중 정상 범위의 응력은 지지구조물의 재질과 두께 의해 산정되는 항복강도를 기준으로 설정된다. 이때 상기 변형률계의 측정에 의해 산정된 응력은 적어도 1회 이상 풍력터빈의 위치에서의 추정풍속에 의해 검증이 진행될 수 있다.아울러 상기 추정풍속은 지지구조물의 지상 2 ~ 5m 높이에서 확인된 측정 풍속과 기상청에서 제공하는 지상 10m높이에서의 제공풍속을 이용하여 산정될 수 있다.One embodiment of the present invention regarding the calculation of the stress is performed by measuring a strain gauge installed on the support structure, and the stress in the normal range among the management standards for emergency stops to prepare for the stress calculated by this is determined by the material of the support structure. It is set based on the yield strength calculated by weight and thickness. At this time, the stress calculated by the measurement of the strain gauge can be verified at least once by the estimated wind speed at the location of the wind turbine. In addition, the estimated wind speed is the measured wind speed confirmed at a height of 2 to 5 m above the ground of the support structure. It can be calculated using the wind speed at a height of 10m above the ground provided by the Korea Meteorological Administration.

상기 응력의 산정에 관한 본 발명의 또 다른 실시예는 지지구조물에 설치된 변형률계의 측정에 의해 이루어지고, 이에 의해 산정된 응력을 대비하기 위한 정상 운전시 관리기준치의 정상 범위는 피로파괴가 변수에 포함되어 적용된 구조계산에 의해 산정된 값을 기준으로 설정된다. 이때 상기 변형률계의 측정에 의해 산정된 응력은 적어도 1회 이상 풍력발전기에 의해 생산되는 전력량에 의해 검증이 진행될 수 있고, 상기의 상기 응력의 검증을 위한 생산 전력량의 측정은 전력선에 전력계를 설치하여 간접적으로 이루어질 수 있다.Another embodiment of the present invention regarding the calculation of the stress is made by measuring a strain gauge installed on the support structure, and the normal range of the management standard during normal operation to prepare for the stress calculated by this is the fatigue failure variable. It is set based on the value calculated by included and applied structural calculation. At this time, the stress calculated by the measurement of the strain meter can be verified by the amount of power produced by the wind power generator at least once, and the amount of power produced for verification of the stress is measured by installing a power meter on the power line. It can be done indirectly.

본 발명은 경사계, 가속도계 및, 변형률계의 각각에 의해 지지구조물의 고유진동수를 중첩적으로 확인함과 더불어, 변형률계에 의해 계측된 응력에 대하여 추정풍속과 발전 전력량에 의해 검증이 쉽게 이루어지도록 하는 바, 모니터링 결과에 대한 높은 신뢰성을 가지게 한다.The present invention overlaps to confirm the natural frequency of the support structure using each of the inclinometer, accelerometer, and strain gauge, and also allows for easy verification of the stress measured by the strain gauge using the estimated wind speed and power generation amount. This ensures high reliability of the monitoring results.

또한, 본 발명은 풍력발전기의 긴급 정지시와 정상 운행시에 따른 관리기준을 달리함으로써 정밀한 모니터링이 이루어지게 한다.In addition, the present invention enables precise monitoring by varying the management standards according to the emergency stop of the wind power generator and the normal operation.

아울러, 본 발명은 모니터링을 위한 풍력발전기에 관한 내부 데이터를 알지 못하더라도 이에 관한 취득을 외부에서 간접적으로 취득하여 지지구조물 안정성에 관한 모니터링을 할 수 있게 하므로 모든 풍력발전기의 지지구조물에 적용할 수 있는 범용성이 있다.In addition, the present invention allows monitoring of the stability of the support structure by indirectly acquiring it from the outside even without knowing the internal data about the wind turbine for monitoring, so it can be applied to the support structure of all wind turbines. It has versatility.

도 1은 본 발명의 모니터링 방법에 관한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 시험예에서 기준 고유진동수를 산정하기 위한 전산모델링과 이에 대한 고유치해석 결과의 표이다.
도 3은 본 발명의 풍속에 따른 전산해석으로 최대하중 및 최대응력을 산정한 결과의 표이다.
도 4는 본 발명의 추정풍력과 실제 풍력의 비교 그래프이다.
도 5는 상기 추정풍력을 토대로 하여 전산 해석한 기준응력과 계측에 의한 응력의 비교 표이다.
도 6은 풍력발전기의 생산 전력과 본 발명의 변형률계의 계측에 의한 응력의 비교 그래프이다.
도 7은 풍력발전기의 생산 전력과 본 발명에 의한 간접 측정 전력의 비교 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 무결성 여부 판단에 관한 알고리즘이다.
1 is a conceptual diagram of the monitoring method of the present invention.
Figure 2 is a table of computer modeling and eigenvalue analysis results for calculating the reference natural frequency in a test example of the present invention.
Figure 3 is a table of the results of calculating the maximum load and maximum stress through computer analysis according to wind speed of the present invention.
Figure 4 is a graph comparing the estimated wind power of the present invention and the actual wind power.
Figure 5 is a comparison table of the reference stress calculated by computer analysis based on the above estimated wind power and the measured stress.
Figure 6 is a graph comparing the power produced by the wind turbine and the stress measured by the strain gauge of the present invention.
Figure 7 is a graph comparing the power produced by a wind power generator and the power indirectly measured according to the present invention.
Figure 8 is an algorithm for determining integrity according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 기준으로 하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings based on the most preferred embodiment. However, when explaining the present invention in detail, if the technical idea of the present invention is obscured or unclear, the description of the known configuration will be omitted.

도 1은 본 발명에 의해 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법을 개념적으로 도시한 것이다.Figure 1 conceptually illustrates a method for monitoring the structural integrity of a support structure of a wind turbine according to the present invention.

본 발명은 풍력발전기를 지지하는 지지구조물의 특정 위치에 거동 계측을 위한 복수의 센서들을 부착하고 이들 각 센서로부터 상기 지지구조물의 거동에 관한 데이터 등을 수집 분석하며, 이들에 의해 확인 내지 산정된 안전 관련 각 지표들을 사전에 설정된 각 관리기준치와 비교함으로써 상기 지지구조물에 대한 안전 여부 상태를 상시 모니터링할 수 있도록 한다.The present invention attaches a plurality of sensors for measuring behavior to a specific position of a support structure supporting a wind power generator, collects and analyzes data on the behavior of the support structure from each of these sensors, and confirms or calculates the safety by these. By comparing each related indicator with each preset management standard, the safety status of the support structure can be monitored at all times.

특히 본 발명은 모니터링 결과의 신뢰성을 확보할 수 있도록 복수의 안전지표에 관하여 얻은 각 데이터를 중첩적으로 분석하고, 이들 데이터에 의해 확인 내지 산정된 결과를 검증하여 확인할 수 있도록 하며, 아울러 풍력발전기의 작동 상태에 따른 관리기준치를 달리 설정하여 정밀한 모니터링이 이루어질 수 있도록 하는 것을 중요한 기술적 특징의 하나로 한다. 이에 관하여 제주특별자치시 제주시 구좌읍 월정리에 위치한 것으로서, 풍력발전기의 용량은 3MW(상부터빈;WinDS3000TM, 중량 192t)이고, 지지구조물은 콘크리트 직접 기초에 강접합구조로 연결된 것으로서 두께를 고려한 항복강도가 355MPa인 S355 강재의 재질로 구성되어 중량이 200t이고 높이가 80m인 것을 예(이하에서 이를 '시험예'라 한다)로 하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In particular, the present invention analyzes the data obtained regarding a plurality of safety indicators in an overlapping manner to ensure the reliability of the monitoring results, verifies and confirms the results confirmed or calculated by these data, and also enables the wind power generator's One of the important technical features is to enable precise monitoring by setting different management standards according to operating conditions. In relation to this, it is located in Woljeong-ri, Gujwa-eup, Jeju-si, Jeju Special Self-Governing City. The capacity of the wind power generator is 3MW (top turbine; WinDS3000 TM , weight 192t), and the support structure is connected to a concrete direct foundation through a strong joint structure, and has a yield strength considering the thickness. It is made of S355 steel with a force of 355 MPa, has a weight of 200 tons, and has a height of 80 m. This is described in detail as an example (hereinafter referred to as a 'test example') as follows.

1) 관리기준치 설정1) Setting management standards

본 발명은 현재 상태에서의 지지구조물에 대한 고유진동수와 경사도 및 응력값을 산정하고, 이들의 각 계측값을 통해 산정된 안전관련 지표들을 관리기준치와 대비함으로써 지지구조물의 무결성 여부를 판단할 수 있도록 한다.The present invention calculates the natural frequency, slope, and stress values of the support structure in its current state, and compares the safety-related indicators calculated through each of these measured values with the management standards to determine the integrity of the support structure. do.

<고유진동수의 관리기준치><Management standards for natural frequency>

현재 상태에서의 고유진동수를 대비하기 위한 기준 고유진동수, 즉 무결상태에서의 최초 고유진동수(이를 기준 고유진동수라 한다)는 모니터링 시스템을 설치할 풍력발전기 지지구조물의 모델을 컴퓨터의 가상공간에 구축하고 이를 기반으로 전산해석을 수행하는 방식으로 확인할 수 있다.The reference natural frequency to prepare for the natural frequency in the current state, that is, the first natural frequency in the intact state (this is referred to as the reference natural frequency), is determined by building a model of the wind power generator support structure on which the monitoring system will be installed in the virtual space of the computer. It can be confirmed by performing a computerized analysis based on this.

시험예에 대하여 기준 고유진동수를 확인한 결과는 도 2에 도시된 바와 같이 아래의 표 1과 같다.The results of confirming the standard natural frequency for the test example are shown in Table 1 below, as shown in FIG. 2.

No.No. Frequency
(rad/sec)
Frequency
(rad/sec)
Frequency
(cycle/sec)
Frequency
(cycle/sec)
Period
(sec)
Period
(sec)
RemarkRemark
1One 2.1272.127 0.3380.338 2.9542.954 1st mode (Side-side)1st mode (Side-side) 22 2.1322.132 0.3390.339 2.9482.948 1st mode (Fore-aft)1st mode (Fore-aft) 33 17.27317.273 2.7492.749 0.3640.364 2nd mode (Fore-aft)2nd mode (Fore-aft) 44 18.08818.088 2.8792.879 0.3470.347 2nd mode (Side-side)2nd mode (Side-side)

시험예에 대한 전산해석을 위해 지지구조물은 프레임요소를 이용하여 모델링하였고, 플랜지 연결부는 하중으로 고려하였으며, RNA(Roter Nacelle Assembly)는 동급출력의 제원을 참고하여 편심을 고려하였다.For the computerized analysis of the test example, the support structure was modeled using frame elements, the flange connection was considered as a load, and the RNA (Roter Nacelle Assembly) was considered eccentric by referring to the specifications of the same output.

위 전산해석의 결과 시험예에서는 기본 고유진동수는 0.338Hz로 산정되고, 이를 기준으로 지지구조물의 현재 상태에 대한 고유진동수 변화에 대한 모니터링이 이루어지게 된다.As a result of the above computerized analysis, in the test example, the basic natural frequency is calculated to be 0.338Hz, and based on this, the change in natural frequency of the current state of the support structure is monitored.

따라서 상기 시험예에 따른 고유진동수의 관리기준치는 아래의 표 2와 같이 설정할 수 있다.Therefore, the management standard value of natural frequency according to the above test example can be set as shown in Table 2 below.

적 정Adequate 기준값(0.338)의 ±8%(0.311~0.365) 이내Within ±8% (0.311~0.365) of the reference value (0.338) 주 의caution 기준값의 ±8%(0.311~0.365)초과 ~ ±12%(0.297~0.379) 이내Exceeds ±8% (0.311~0.365) to within ±12% (0.297~0.379) of the standard value 심 각serious 기준값의 ±12%(0.297~0.379) 초과Exceeds ±12% (0.297~0.379) of reference value

<경사도의 관리기준치><Slope management standard>

지지구조물은 모든 방향에 대하여 수직으로 정밀 시공된 것을 전제로 한다.It is assumed that the support structure is precisely constructed vertically in all directions.

그러나 지지구조물이 풍압의 수평하중에 대하여 하부는 기초와 강접합된 고정단이고 상부는 자유단인 캔틸레버의 구조를 가지게 되는 바, 이를 고려가 필요하게 된다.However, in response to the horizontal load of wind pressure, the support structure has a cantilever structure where the lower part is a fixed end strongly connected to the foundation and the upper part is a free end, so this needs to be taken into consideration.

아울러 풍력발전기가 정상 운전되고 있을 때와 강풍에 의해 긴급 정지되었을 때에 대한 관리기준치를 달리 설정할 필요가 있다. 예컨대 풍력발전기가 정격풍속(시험예의 경우는 25m/s인 것으로 예시하였다)을 초과한 강풍으로 인해 긴급 정지될 때는 블레이드가 접힘되지 아니한 상태로 높은 풍압은 받게 될 수 있으나 이는 일시적인 것이므로, 지지구조물의 재질에 따른 최대 허용응력을 기준으로 안정성 판단을 위한 정상 범위의 기준 경사도가 설정될 수 있는 반면, 정상 운전되고 있을 때에는 지지구조물이 사용되어 온 기간 동안 풍력발전기에 의한 지속적인 진동이 발생되어 왔는 바, 이에 따른 지지구조물의 피로파괴와 운전중인 현재의 진동이 함께 고려되어 정상 범위의 기준 경사도가 설정될 필요가 있게 된다.In addition, it is necessary to set different management standards for when the wind power generator is operating normally and when it is emergency stopped due to strong winds. For example, when a wind power generator is brought to an emergency stop due to strong winds exceeding the rated wind speed (in the test example, it was 25 m/s), the blades may be subjected to high wind pressure without being folded, but this is temporary, so the support structure While a standard slope in the normal range for determining stability can be set based on the maximum allowable stress according to the material, continuous vibration caused by the wind power generator has occurred during the period the support structure has been used during normal operation. As a result, it is necessary to consider the fatigue failure of the support structure and the current vibration during operation to set a standard slope in the normal range.

따라서 풍력발전기의 긴급 정지시의 경사도에 대한 관리기준치는, 상술한 가상공간에 구축된 지지구조물에 허용되는 최대 수평력을 풍력터빈 위치에 재하하여 구조해석된 값으로 설정되며, 이에 의해 아래 표 3과 같이 설정될 수 있다.Therefore, the management standard for slope during an emergency stop of a wind turbine is set as a structurally analyzed value by applying the maximum horizontal force allowed to the support structure built in the above-mentioned virtual space to the position of the wind turbine, and as a result, Table 3 below and can be set together.

상 부Top 중 앙center 하 부bottom 적 정Adequate 1.13° 이내Within 1.13° 0.64° 이내Within 0.64° 0.09° 이내Within 0.09° 주 의caution 1.13° 초과 ~ 1.53° 이내Above 1.13° ~ Within 1.53° 0.64° 초과 ~ 0.87° 이내Greater than 0.64° to within 0.87° 0.09° 초과 ~ 1.13° 이내Greater than 0.09° to within 1.13° 심 각serious 1.53° 초과Greater than 1.53° 0.87° 초과Greater than 0.87° 0.13° 초과Greater than 0.13°

그러나 풍력발전기가 정상 운전(과잉전력생산을 방지하기 위하여 블레이드를 접어놓은 경우 포함)될 때에는 상술한 바와 같이 지지구조물의 피로파괴 등 고려하여 보다 엄격한 관리기준치가 설정되어야 하며, 아울러 지지구조물에 작용하는 풍속에 따라 달리 설정되어야 한다.However, when a wind power generator is in normal operation (including when the blades are folded to prevent excessive power production), more stringent management standards must be set in consideration of fatigue failure of the support structure, etc., as described above, and in addition, the It must be set differently depending on the wind speed.

또한 발전량은 풍속에 따라 달라지므로 발전량을 지지구조물에 작용하는 풍속으로 변환할 수 있다. 따라서 풍력발전기가 정상 운전될 때의 관리기준치의 정상 범위는 풍력터빈에 작용하는 것으로 가정되는 풍속 또는 풍력발전기에 의해 생산되는 것으로 가정되는 전력량을 기준으로 설정될 수 있으며, 그 예로 아래의 표 4와 같이 설정될 수 있다.Additionally, since the amount of power generation varies depending on wind speed, the amount of power generation can be converted to the wind speed acting on the support structure. Therefore, the normal range of management standards when a wind turbine is normally operated can be set based on the wind speed assumed to act on the wind turbine or the amount of power assumed to be produced by the wind turbine, for example, Table 4 below can be set together.

풍 속
(m/s)
wind speed
(m/s)
출 력
(W)
Print
(W)
관리기준치(degree)Management standard (degree)
상 부Top 중 앙center 하 부bottom 주 의caution 심 각serious 주 의caution 심 각serious 주 의caution 심 각serious 33 00 0.250.25 0.340.34 0.140.14 0.190.19 0.010.01 0.020.02 55 1,0001,000 0.390.39 0.530.53 0.220.22 0.300.30 0.030.03 0.040.04 77 1,5001,500 0.630.63 0.850.85 0.360.36 0.490.49 0.050.05 0.070.07 99 2,0002,000 0.630.63 0.850.85 0.360.36 0.490.49 0.050.05 0.070.07 1111 2,5002,500 0.730.73 0.980.98 0.410.41 0.560.56 0.050.05 0.080.08 1313 3,0003,000 0.770.77 1.041.04 0.430.43 0.590.59 0.060.06 0.080.08 1515 3,0003,000 0.770.77 1.041.04 0.430.43 0.590.59 0.060.06 0.080.08 1717 3,0003,000 0.790.79 1.071.07 0.450.45 0.610.61 0.060.06 0.090.09 1919 3,0003,000 0.790.79 1.091.09 0.450.45 0.610.61 0.060.06 0.090.09 2121 3,0003,000 0.730.73 1.061.06 0.410.41 0.600.60 0.060.06 0.090.09 2323 3,0003,000 0.730.73 0.990.99 0.410.41 0.560.56 0.050.05 0.080.08 2525 3,0003,000 0.730.73 0.990.99 0.410.41 0.560.56 0.050.05 0.080.08

<응력의 관리기준치><Stress management standard>

상술한 바와 같이, 정격풍속을 초과하는 강풍으로 인하여 발생되는 응력은 일시적인 것인 바, 이러한 긴급 정지시의 발생되는 응력에 대한 안정성을 판단하기 위한 관리기준치 중 정상 범위의 응력은 지지구조물의 재질과 두께에 의해 산정되는 항복강도를 기준으로 설정된다.As mentioned above, the stress generated by strong winds exceeding the rated wind speed is temporary, and among the management standards for determining the stability of the stress generated during an emergency stop, the stress in the normal range is determined by the material of the support structure and It is set based on the yield strength calculated by thickness.

따라서 시험예의 경우 지지구조물이 항복강도 355MPa인 S355 재질의 강재로 이루어져 있는 바, 그 두께 및 안전율을 고려한 응력의 관리기준치는 아래의 표 5와 같이 설정될 수 있다.Therefore, in the test example, the support structure is made of S355 steel with a yield strength of 355 MPa, and the stress management standard considering the thickness and safety factor can be set as shown in Table 5 below.

적 정Adequate 180MPa 이내Within 180MPa 주 의caution 180MPa 초과 ~ 255MPa 이내Exceeding 180MPa ~ Within 255MPa 심 각serious 255MPa 초과Exceeding 255MPa

그러나, 기준 경사도와 마찬가지로 풍력발전기가 정상 운전될 경우의 허용응력은 지지구조물의 사용경과에 따른 피로파괴 및 운전중인 현재의 블레이드에 의한 진동이 변수에 포함되어 적용된 구조계산에 의해 산정된 값을 기준으로 설정되어야한다. However, like the standard slope, the allowable stress when the wind power generator is operated normally is based on the value calculated by the applied structural calculation, including fatigue failure due to the use of the support structure and vibration due to the current blade in operation as variables. It should be set to .

도 3은 지지구조물에 작용한 풍속에 따른 최대하중 및 최대응력에 대하여 난류(Ti)의 강도(%)를 고려하여 전산해석한 결과를 나타낸 것이다. 이에 의하면 풍속이 11m/s ~ 19m/s인 경우에 난류의 영향으로 최대하중 및 최대응력이 가장 크게 나타나고 있음을 알 수 있다.Figure 3 shows the results of computer analysis considering the intensity (%) of turbulence (Ti) for the maximum load and maximum stress according to wind speed acting on the support structure. According to this, it can be seen that when the wind speed is 11 m/s to 19 m/s, the maximum load and maximum stress appear the largest due to the influence of turbulence.

또한 후술하는 바와 같이 지지구조물에 작용하는 응력과 풍력발전기에 의해 생산되는 전력량의 형태가 유사하게 나타난다.Additionally, as will be described later, the stress acting on the support structure and the amount of power produced by the wind generator appear similar.

따라서 지지구조물에 발생하는 응력에 대한 안전성 판단을 위한 관리기준치 역시 풍속 또는 전력량을 기준으로 설정하여 효율적으로 비교 검토할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 표 6은 풍속 또는 전력량을 기준으로 설정된 관리기준치의 예이다.Therefore, it is desirable to set management standards for determining the safety of stress occurring in support structures based on wind speed or electric power so that they can be compared and reviewed efficiently. Table 6 is an example of management standards set based on wind speed or power amount.

풍 속
(m/s)
wind speed
(m/s)
출 력
(W)
Print
(W)
관리기준치(MPa)Management standard (MPa)
주 의caution 심 각serious 33 00 3030 4040 55 1,0001,000 5050 7070 77 1,5001,500 9090 120120 99 2,0002,000 9090 130130 1111 2,5002,500 100100 140140 1313 3,0003,000 110110 150150 1515 3,0003,000 110110 150150 1717 3,0003,000 120120 160160 1919 3,0003,000 120120 170170 2121 3,0003,000 100100 150150 2323 3,0003,000 100100 140140 2525 3,0003,000 100100 140140

2) 지지구조물의 거동에 관한 데이터의 수집 및 분석2) Collection and analysis of data on the behavior of support structures

본 발명은 경사계, 가속도계, 변형율계 등의 센서들을 지지구조물에 설치하고, 이들로부터 상기 지지구조물에 대한 현재 상태에서의 고유진동수와 경사도 및 지지구조물에 작용하는 최대응력을 산정한 후, 이들을 상술한 관리기준치에 대비하여 지지구조물의 무결성 여부를 판단한다.The present invention installs sensors such as inclinometers, accelerometers, and strain gauges in a support structure, calculates the natural frequency and inclination in the current state of the support structure from these, and the maximum stress acting on the support structure, and then calculates the maximum stress acting on the support structure. Determine the integrity of the support structure against the management standards.

이때 경사계, 가속도계, 변형율계 등의 센서는 이미 구축이 완료된 원형단면 강구조물인 기존 지지구조물에 새로이 설치되어야 하는 것인 바, 지지구조물이 용접이나 볼트 체결등의 고정수단에 부가에 의해 물리적 손상이 발생하지 않도록 하면서 탈부착이 용이하도록 센서의 하우징에 자석을 부착하고 그의 자력에 의해 고정되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 센서가 자석을 매개로 지지구조물에 고정되면 이의 설치 및 해체가 매우 용이할 뿐 아니라 해체 후에 별도의 재도장을 할 필요가 없게 된다.At this time, sensors such as inclinometers, accelerometers, and strain gauges must be newly installed in the existing support structure, which is a circular cross-section steel structure that has already been built, and physical damage occurs when the support structure is added to the fixing means such as welding or bolting. It is desirable to attach a magnet to the housing of the sensor so that it can be easily attached and detached and fixed by its magnetic force. In this way, if the sensor is fixed to the support structure using a magnet, not only is its installation and disassembly very easy, but there is no need for separate repainting after disassembly.

아울러 센서 등에 의한 계측 데이터는 IoT 무선 장비를 이용하여 외부 서버로 전송되도록 함으로써 풍력발전기의 전력 간섭이 최소화되도록 하고 설치를 위한 작업량을 최소화시키는 것이 바람직하다.In addition, it is desirable to minimize power interference from wind power generators and minimize the amount of work for installation by having measurement data from sensors, etc. transmitted to an external server using IoT wireless equipment.

<고유진동수 확인><Check natural frequency>

고유진동수의 확인은 지지구조물의 전후 및 좌우방향에서 경사계와 가속도계 및 변형률계로부터 각각 측정된 각 데이터에 의해 개별적으로 이루어진다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Confirmation of the natural frequency is made individually by each data measured from the inclinometer, accelerometer, and strain meter in the front, rear, and left and right directions of the support structure. This is explained in detail as follows.

풍력발전기의 지지구조물에 설치된 경사계와 가속도계 및 변형률계의 각각으로부터 취득한 데이터를 이용하여 각기 독립적으로 지지구조물의 고유진동수 값을 확인한다. 즉 경사계에 의한 지지구조물 경사도의 변화, 가속도계에 의한 지지구조물 진동 가속도의 변화, 변형률계에 의한 응력의 변화를 FFT(Fast Fourier Transform) 해석을 통해 개별적으로 지지구조물에 대한 고유진동수를 산정한다.The natural frequency value of the support structure is independently confirmed using data acquired from the inclinometer, accelerometer, and strain meter installed on the support structure of the wind turbine. That is, the natural frequency of the support structure is individually calculated through FFT (Fast Fourier Transform) analysis of the change in the slope of the support structure by the inclinometer, the change in vibration acceleration of the support structure by the accelerometer, and the change in stress by the strain gauge.

각 센서들에 의한 고유진동수는 대체적으로 거의 비슷하게 확인되나, 이들에 차이가 있으면 그의 평균값 또는 이들 중 가장 불리한 값을 지지구조물의 고유진동수로 결정하여 관리기준치와 대비함으로써 무결성 여부 판단의 높은 신뢰성을 확보할 수 있도록 한다. The natural frequencies of each sensor are generally confirmed to be almost the same, but if there is a difference, the average value or the most unfavorable value among them is determined as the natural frequency of the support structure and compared with the management standard to ensure high reliability in determining integrity. make it possible

또한 고유진동수의 결정을 위한 경사계와 가속도계 및 변형률계의 각 센서는, 그 계측값이 풍력발전기 운전시 발생하는 진동의 간섭이 최소화된 상태에서 획득되고, 지지구조물의 거동을 크게 확인할 수 있도록 그 설치 위치를 달리하여 설치될 수 있다.In addition, the inclinometer, accelerometer, and strain sensor for determining the natural frequency are installed so that the measured values are obtained with minimal interference from vibrations that occur during wind turbine operation, and the behavior of the support structure can be largely confirmed. It can be installed in different locations.

예컨대 지지구조물의 상단부에서는 경사도가 가장 크게 나타나므로 여기에 경사계를 설치함으로써 거동의 취득 및 분석이 정확하게 이루어지게 할 수 있다.For example, the slope is greatest at the top of the support structure, so by installing an inclinometer there, the behavior can be acquired and analyzed accurately.

그러나 지지구조물의 상단부는 풍력발전기에 의한 진동이 크게 발생하는 바, 이에 의해 지지구조물의 가속도 거동이 간섭되어 지지구조물의 고유진동수가 풍력발전기의 진동에 묻힐 수 있게 된다. 따라서 가속도계는 풍력발전기에 의한 진동의 간섭이 적고, 지지구조물 2차 진동모드가 발생하는 중앙부에 설치하는 것이 바람직하다.However, the upper part of the support structure experiences a large amount of vibration caused by the wind power generator, which interferes with the acceleration behavior of the support structure and causes the natural frequency of the support structure to be buried in the vibration of the wind power generator. Therefore, it is desirable to install the accelerometer in the central part of the support structure, where there is less interference from vibration caused by the wind turbine and where the secondary vibration mode of the support structure occurs.

아울러 응력은 지지구조물의 하단부에서 가장 크게 발생한다. 따라서 변형률계는 지지구조물의 하부에 설치하게 되면 지지구조물에 대한 거동 확인 및 분석이 정확하게 이루어게 된다.In addition, the greatest stress occurs at the bottom of the support structure. Therefore, if the strain gauge is installed at the bottom of the support structure, the behavior of the support structure can be confirmed and analyzed accurately.

이와 같이 지지구조물의 상부에 경사계를, 중앙에 가속도계를, 하부에 변형률계를 각각 설치하여 외부 간섭에 의한 오류없는 정밀한 고유진동수를 확인할 수 있게 된다. 상기의 각 센서들은 후술하는 경사도 확인과 응력 산정을 위한 수단으로도 사용된다.In this way, by installing an inclinometer at the top of the support structure, an accelerometer at the center, and a strain gauge at the bottom, it is possible to check the precise natural frequency without errors due to external interference. Each of the above sensors is also used as a means for checking inclination and calculating stress, which will be described later.

<경사도 확인><Check the slope>

현재 상태의 지지구조물 경사도 확인은 지지구조물에 설치된 경사계의 측정에 의해 전후 및 좌우방향에 대하여 이루어진다.Confirmation of the current state of inclination of the support structure is made in the front-to-back and left-right directions by measuring the inclinometer installed on the support structure.

경사도 확인을 위한 경사계의 설치는 지지구조물의 상부와 중앙 및 하부 모두에 대하여 설치함으로써 지지구조물이 전체적인 거동을 확인하는 것이 바람직한다.When installing an inclinometer to check the inclination, it is desirable to check the overall behavior of the support structure by installing it at the top, center, and bottom of the support structure.

<최대응력 산정><Calculation of maximum stress>

지지구조물에 작용하고 있는 최대응력은 상기 지지구조물에 설치된 변형률계의 측정에 의해 이루어진다. 이를 위해 상기 변형률계는 지지구조물의 동일 단면상에 전후 및 좌우로 상호 대칭이 되도록 배치된다. 최대응력 산정을 위해 상기와 같이 배치되는 변형률계는 지지구조물의 상부와 중앙 및 하부에 각 설치될 수 있다.The maximum stress acting on the support structure is measured by a strain gauge installed on the support structure. For this purpose, the strain gauges are arranged to be symmetrical front-to-back and left-to-right on the same cross-section of the support structure. To calculate the maximum stress, the strain gauges arranged as above can be installed at the top, center, and bottom of the support structure.

변형률계에 의한 지지구조물에서의 최대응력 산정은 다음과 같은 순서 및 산식에 의해 결정된다.Calculation of the maximum stress in the support structure using a strain gauge is determined by the following sequence and formula.

먼저, 동일 단면상에 전후 및 좌우로 배치된 각 변형률계에서 가장 큰 절대값을 가진 변형률()과, 그 다음으로 큰 값을 가지면서 동일한 방향(동일 부호)를가진 변형률()에 탄성계수()를 곱하여 위 각 지점(각 변형률계의 위치)에서의 응력(,)을 산정한다.First, the strain with the largest absolute value ( ), and the strain with the next largest value and the same direction (same sign) ( ) to the elastic modulus ( ) to obtain the stress at each point above (the position of each strain gauge) ( , ) is calculated.

, ,

단면 내의 최대응력()은 을 가지는 변형률계의 위치와 을 가지는 변형률계의 사이에 위치하게 되는 바, 을 가지는 변형률계의 위치와 단면 내 최대응력()을 가지는 위치 사이의 각도()는 다음과 같이 산정된다.Maximum stress within the cross section ( )silver The position of the strain gauge with It is located between the strain gauges having, The position of the strain gauge and the maximum stress in the cross section ( The angle between positions with ) ( ) is calculated as follows.

따라서 최대응력()= ×

Figure 112024031026215-pat00017
가 된다.Therefore, the maximum stress ( )= ×
Figure 112024031026215-pat00017
It becomes.

3) 검증3) Verification

아래의 표 7은 지지구조물에 대하여 변형률계를 이용하여 변형률을 계측한 후 상기한 방법에 의해 산정된 일 최대발생응력(B)과 상기 지지구조물에 실제 작용한 풍속을 이용하여 전산해석으로 산정한 일 최대기준응력(A)을 비교한 결과이다. Table 7 below shows the maximum daily stress (B) calculated by the method described above after measuring the strain using a strain gauge for the support structure and the wind speed actually acting on the support structure, which was calculated by computer analysis. This is the result of comparing the maximum daily standard stress (A).

항 목item 1회차1st round 2회차2nd round 일 최대기준응력(A)Maximum daily reference stress (A) 71.147 MPa71.147 MPa 71.797 MPa71.797 MPa 일 최대발생응력(B)Maximum daily stress (B) 68.529 MPa68.529 MPa 70.865 MPa70.865 MPa 재료의 허용응력(C)Allowable stress of material (C) 355 MPa355 MPa 355 MPa355 MPa 오차율(A-B)/C)Error rate (A-B)/C) 0.74%0.74% 0.26%0.26%

위 표 7에 의하면 변형률계에 의한 계측과 이를 바탕으로 한 상술한 산식에 의해 산정되는 지지구조물의 응력은 충분한 신뢰성이 있는 것으로 판단될 수 있다.According to Table 7 above, the stress of the support structure calculated by the measurement using a strain gauge and the above-mentioned formula based on this can be judged to be sufficiently reliable.

다른 한편으로 풍력터빈은 지지구조물 상부의 높은 에 위치하고 있는 바곳(통상적으로 시험예에서와 같이 약 80m 높이에 위치함), 이 곳에서 수시로 직접 풍속을 측정하여 변형률계의 계측에 의해 결정된 응력을 검증하는 것은 쉽지 않다.On the other hand, the wind turbine is located high above the support structure (usually at a height of about 80 m as in the test example), and the wind speed is measured directly at this location to verify the stress determined by the measurement of the strain gauge. It's not easy to do.

따라서 본 발명에서는 지상 2~5m 높이에서 계측한 측정풍속을, 풍력발전기 설치지역에서의 높이 10m 위치에 대하여 제공하는 기상청의 제공풍속과 연계하여 최대풍속과 최소풍속을 산정한 후, 이들의 평균값을 풍력터빈 위치에서의 풍속(추정풍속)으로 추정하고, 통합하중해석(Aero-Hydro-Servo-Elastic coupling)을 통해 풍속 및 난류강도별 지지구조물에 작용하는 하중을 산정하거나, 디지털트윈 모델을 구축하고 이를 학습시켜 풍속에 따라 지지구조물에 작용하는 하중을 산정하여 검증을 실시한다.Therefore, in the present invention, the maximum and minimum wind speeds are calculated by linking the measured wind speed measured at a height of 2 to 5 m above the ground with the wind speed provided by the Korea Meteorological Administration at a height of 10 m in the wind turbine installation area, and then the average value of these is calculated. Estimate the wind speed (estimated wind speed) at the wind turbine location, calculate the load acting on the support structure for each wind speed and turbulence intensity through integrated load analysis (Aero-Hydro-Servo-Elastic coupling), or build a digital twin model. By learning this, the load acting on the support structure is calculated and verified according to wind speed.

최대풍속(m/s)=Min(25, Min(측정풍속×1.5), 제공풍속×2.0) Maximum wind speed (m/s) = Min(25, Min (measured wind speed × 1.5), provided wind speed × 2.0)

최소풍속(m/s)=Min(25, Max(측정풍속×0.5), 제공풍속×1.0) Minimum wind speed (m/s) = Min(25, Max (measured wind speed × 0.5), provided wind speed × 1.0)

풍력터빈 위치에서의 추정풍속=최대풍속과 최소풍속의 평균값 Estimated wind speed at wind turbine location = average value of maximum and minimum wind speeds

위 추정풍속의 산정에 대하여 시험예에 적용하고, 풍력발전기 내부에 설치한 풍속계로 실제 풍속(주황색 그래프의 SCADA풍속)을 확인해 본 결과, 도 4에 도시된 바와 같이, 지상 80m에서의 풍속은 지상 10m에서의 제공풍속(기상청 제공, 파란색 그래프의 AWS풍속)보다 높고, 추정풍속(녹색 그래프의 타워상단 추정풍속)과 유사하거나 다소 낮은 수준인 것으로 확인되었다. 따라서 상기의 산정에 의한 추정풍속을 실제 풍속으로 가정하여 사용할 수 있다.As a result of applying the calculation of the above estimated wind speed to a test example and checking the actual wind speed (SCADA wind speed in the orange graph) with an anemometer installed inside the wind power generator, as shown in Figure 4, the wind speed at 80m above the ground is It was confirmed to be higher than the provided wind speed at 10m (provided by the Korea Meteorological Administration, AWS wind speed in the blue graph) and similar to or somewhat lower than the estimated wind speed (estimated wind speed at the top of the tower in the green graph). Therefore, the estimated wind speed based on the above calculation can be assumed to be the actual wind speed and used.

도 5는 상기한 추정풍속을 토대로 하여 이를 전산해석한 기준응력과 변형률계의 계측에 의한 발생응력을 비교한 것이다.Figure 5 compares the reference stress calculated by computer analysis based on the above-described estimated wind speed and the stress generated by measurement by a strain gauge.

참고로 도 5에서의 '시험대상제품 데이터'는 시험예의 지지구조물에서 지상 2~5m 위치에서 계측한 '측정풍속'을 의미하고, '기상청 데이터'는 기상청에서 제공한 지상 10m높이의 '제공풍속'을 의미하며, '타워상단 추정풍속'은 상술한 산식에 의해 풍력터빈 위치에서의 풍속으로 산정된 '추정풍속'을 의미한다. 또한 '기준응력'은 상기 추정풍속을 전산해석하여 산정된 응력을 의미하고, '시험대상제품 발생응력'은 변형률계의 계측에 의해 산정된 응력을 의미한다.For reference, the 'test target product data' in Figure 5 refers to the 'measured wind speed' measured at a position of 2 to 5 m above the ground in the support structure of the test example, and the 'Korea Meteorological Administration data' refers to the 'provided wind speed' at a height of 10 m above the ground provided by the Korea Meteorological Administration. ', and 'estimated wind speed at the top of the tower' means 'estimated wind speed' calculated as the wind speed at the wind turbine location using the above-mentioned formula. In addition, 'reference stress' refers to the stress calculated by computerized analysis of the above estimated wind speed, and 'stress generated by the test product' refers to the stress calculated by measurement of a strain gauge.

상기 도 5의 각 응력값을 비교하면 대체적으로 큰 편차없이 유사한 값을 나타내고 있는 바, 상기한 방법에 의해 풍력터빈 위치에서의 풍속을 추정하여 활용할 수 있음을 알 수 있다.Comparing the respective stress values in FIG. 5, they generally show similar values without large deviations, and it can be seen that the wind speed at the wind turbine location can be estimated and utilized by the above-described method.

이러한 풍속의 추정방법은 응력 검증을 매우 효율적이면서 용이하게 실시할 수 있게 하는 바, 변형률계의 측정에 의해 산정된 응력은 적어도 1회 이상 풍력터빈의 위치에서의 추정풍속에 의한 검증이 진행되도록 하는 것이 바람직하다.This method of estimating wind speed allows stress verification to be carried out very efficiently and easily. The stress calculated by measuring the strain gauge can be verified by the estimated wind speed at the location of the wind turbine at least once. It is desirable.

아울러 풍력발전기의 운전에 따른 블레이드의 회전 및 이에 이에 의한 진동은 지지구조물에 작용하는 응력에 영향을 준다. 따라서 변형률계의 계측에 의해 결정된 응력에 풍력발전기 운전의 영향이 반영된 것인지에 대한 확인이 필요하다.In addition, the rotation of the blades and the resulting vibrations caused by the operation of the wind turbine affect the stress acting on the support structure. Therefore, it is necessary to confirm whether the influence of wind turbine operation is reflected in the stress determined by strain gauge measurement.

도 6은 풍력발전기가 생산한 전력량의 변화와 변형률계의 계측에 의해 결정된 응력의 변화를 비교한 것이다.Figure 6 compares the change in the amount of power produced by the wind power generator and the change in stress determined by measurement of the strain gauge.

이에 따르면 실시간으로 생산되는 전력의 출력은 실시간으로 계측되어 결정된 응력과 형태가 유사하게 나타내고 있는 바, 변형률계의 계측에 의해 결정된 응력은 풍속에 따른 풍력발전기의 운전 영향을 적절히 반영하고 있음을 알 수 있다. 따라서 적어도 1회 이상 변형률계의 계측에 의해 결정된 응력을 풍력발전기에 이해 생산되는 전력량에 이해 검증되는 것이 바람직하다.According to this, the output of power produced in real time has a similar shape to the stress determined by measuring in real time, and it can be seen that the stress determined by measurement of the strain gauge appropriately reflects the influence of wind power generator operation depending on wind speed. there is. Therefore, it is desirable to verify the amount of power produced by the wind power generator by measuring the stress determined by measuring the strain gauge at least once.

한편 풍력발전기의 내부에는 다수의 센서가 설치되어 풍력발전기에 작용하는 풍속, 발전출력, 발전기의 움직임 등이 측정되고, 이러한 정보들은 상술한 바와 같이 풍력발전기를 제작한 제작사에서 관리하고 있으나 이를 공개하지 않는 것이 일반적이다.Meanwhile, a number of sensors are installed inside the wind power generator to measure wind speed, power generation output, and movement of the generator acting on the wind power generator. As mentioned above, this information is managed by the manufacturer of the wind power generator, but is not disclosed. It is common not to.

그러나 상술한 바와 같이, 풍력발전기에 의해 실시간으로 생산되는 전력량과 이에 작용하는 풍속을 기준으로 운전시의 관리기준치를 설정하는 것이 바람직한 바, 본 발명에서는 전력선에 전력계를 설치하여 풍력발전기에 의해 생산되는 전력량을 간접적으로 실시간 측정하여 이를 이용함으로써, 관리기준치의 설정과 응력의 검증 내지 무결성의 모니터링을 용이하게 한다.However, as described above, it is desirable to set management standards during operation based on the amount of power produced by the wind power generator in real time and the wind speed acting on it. In the present invention, a power meter is installed on the power line to measure the power produced by the wind power generator. By indirectly measuring the amount of power in real time and using it, it is easy to set management standards and verify stress or monitor integrity.

도 7은 풍력발전기에 의해 생산되는 실제의 전력과 전력선에 설치한 전력계에서 측정된 전력의 양을 실시간으로 비교한 것이다. 이에 의하면 전력계에서 측정된 결과와 실제 생산된 전력량이 매우 유사하게 나타나는 바, 전력계에 의한 풍력발전기 출력의 추정은 신뢰성이 있는 것으로 판단된다.Figure 7 shows a real-time comparison between the actual power produced by the wind turbine and the amount of power measured by a power meter installed on the power line. According to this, the results measured by the power meter and the actual amount of power produced are very similar, so the estimation of the wind power generator output by the power meter is judged to be reliable.

4) 무결성 여부 판단4) Determination of integrity

지지구조물의 무결성 여부에 대한 판단은 풍력발전기의 지지구조물에 설치된 경사계와 가속도계 및 변형률계로부터 지지구조물의 고유진동수와 경사도 및 지지구조물에 작용하는 응력을 산정하고, 산정된 고유진동수와 경사도 및 응력을 관리기준치와 대비하여 종합적으로 지지구조물의 안전성을 확인하는 방식으로 이루어진다.To determine the integrity of the support structure, the natural frequency and slope of the support structure and the stress acting on the support structure are calculated from the inclinometer, accelerometer and strain meter installed on the support structure of the wind power generator, and the calculated natural frequency, slope and stress are used to determine the integrity of the support structure. This is done by comprehensively confirming the safety of the support structure by comparing it with the management standards.

물론 상기한 대비는 상술한 바와 같이 풍력발전기의 정상 운전시와 긴급 정지시로 구분되어 설정된 각 관리기준치를 기준으로 이루어져야 한다.Of course, the above-mentioned preparation must be made based on each management standard set separately for normal operation and emergency stop of the wind power generator, as described above.

예컨대 풍력발전기의 긴급 정지시에는 도 8에 예시된 알고리즘을 통해 종합적인 무결성을 판단할 수 있다. 물론 정상 운전시에는 경사도 및 응력에 관한 관리기준치는 표4, 표6의 것으로 각각 대체되어야 한다.For example, in the event of an emergency stop of a wind power generator, comprehensive integrity can be determined through the algorithm illustrated in FIG. 8. Of course, during normal operation, the management standards for slope and stress should be replaced with those in Tables 4 and 6, respectively.

도 8의 예시에서는 동일 계측항목 3개이상 3번 연속적으로 주의단계가 발생되는 경우 또는, 동일 계측항목 1개 이상 3번 연속하여 심각단계가 발생되는 경우 이들을 종합적인 심각단계로 판단토록 하고 있다.In the example of FIG. 8, when a caution level occurs three or more times in a row for three or more of the same measurement items, or a serious level occurs three times in a row for one or more of the same measurement items, these are judged to be a comprehensive serious level.

그러나, 이러한 안전성 평가기준은 지지구조물의 노후화 정도, 그 지역의 기후 내지 환경적인 조건을 고려하여 보다 엄격하게 또는 완화하여 그 기준을 설정할 수 있으며, 이는 풍력발전기의 정상 운전시에도 마찬가지 있다.However, these safety evaluation standards can be set more strictly or more relaxed in consideration of the degree of deterioration of the support structure and the climate or environmental conditions of the area, and this also applies during normal operation of the wind turbine.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, but the embodiments are merely examples to make the present invention easier to understand, so those skilled in the art will understand the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that this can be implemented with various modifications. Accordingly, such modifications will be said to fall within the scope of the present invention as set forth in the claims.

Claims (12)

풍력발전기의 지지구조물에 설치된 경사계와 가속도계 및 변형률계로부터 지지구조물의 고유진동수와 경사도 및 지지구조물에 작용하는 응력을 확인 내지 산정하고, 확인 내지 산정된 고유진동수와 경사도 및 응력을 관리기준치와 대비하여 지지구조물의 안전성을 판단하되,
상기의 관리기준치는 풍력발전기의 정상 운전시와 긴급 정지시로 구분되어 설정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
Confirm or calculate the natural frequency and slope of the support structure and the stress acting on the support structure from the inclinometer, accelerometer and strain meter installed on the support structure of the wind power generator, and compare the confirmed or calculated natural frequency, slope and stress with the management standards. Determine the safety of the support structure,
A method of monitoring the structural integrity of the support structure of a wind turbine, characterized in that the above management standards are set separately during normal operation and emergency stop of the wind turbine.
제1항에 있어서,
상기 경사계는 지지구조물의 상부에 설치되고,
상기 가속도계는 지지구조물의 중앙에 설치되며,
상기 변형률계는 지지구조물의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
According to paragraph 1,
The inclinometer is installed at the top of the support structure,
The accelerometer is installed in the center of the support structure,
A method for monitoring the structural integrity of a support structure of a wind turbine, characterized in that the strain gauge is installed at the lower part of the support structure.
제1항에 있어서,
상기 경사계와 가속도계 및 변형률계는 자석을 매개로 지지구조물에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
According to paragraph 1,
A method for monitoring the structural integrity of a support structure of a wind turbine, characterized in that the inclinometer, accelerometer, and strain gauge are each installed on the support structure via a magnet.
제1항에 있어서,
상기 고유진동수의 확인은 지지구조물의 전후 및 좌우방향에서 경사계와 가속도계 및 변형률계로부터 각 측정된 데이타에 의해 이루어지고,
이에 의해 확인된 고유진동수를 대비하기 위한 관리기준치의 기준 고유진동수는 가상공간 상에서의 전산해석된 값을 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
According to paragraph 1,
Confirmation of the natural frequency is made by measuring data from inclinometers, accelerometers, and strain meters in the front, rear, and left and right directions of the support structure,
A method for monitoring the structural integrity of the support structure of a wind power generator, characterized in that the standard natural frequency of the management standard to prepare for the natural frequency confirmed by this is set through a computerized value in virtual space.
제1항에 있어서,
상기 경사도의 확인은 지지구조물에 설치된 경사계의 측정에 의해 지지구조물의 전후 및 좌우방향에 대하여 이루어지고,
이에 의해 확인된 경사도를 대비하기 위한 긴급 정지시 관리기준치 중 정상 범위의 기준 경사도는 가상공간 상에서 지지구조물에 허용되는 최대 수평력을 풍력터빈 위치에 재하하여 구조해석된 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
According to paragraph 1,
The inclination is confirmed in the front, rear, and left directions of the support structure by measuring the inclinometer installed on the support structure,
The standard slope in the normal range among the emergency stop management standards to prepare for the slope confirmed by this is set to a structurally analyzed value by loading the maximum horizontal force allowed for the support structure in virtual space at the wind turbine location. Methods for monitoring the structural integrity of a generator's support structures.
제1항에 있어서,
상기 경사도의 확인은 지지구조물에 설치된 경사계의 측정에 의해 지지구조물의 전후 및 좌우방향에 대하여 이루어지고,
이에 의해 확인된 경사도를 대비하기 위한 정상 운전시 관리기준치의 정상 기준 경사도는 풍력터빈에 작용하는 것으로 가정되는 풍속 또는 풍력발전기에 의해 생산되는 것으로 가정되는 전력량을 기준으로 설정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
According to paragraph 1,
The inclination is confirmed in the front, rear, and left directions of the support structure by measuring the inclinometer installed on the support structure,
The normal standard slope of the management standard during normal operation to prepare for the slope confirmed by this is set based on the wind speed assumed to act on the wind turbine or the amount of power assumed to be produced by the wind generator. Methods for monitoring structural integrity of support structures.
제1항에 있어서,
상기 응력의 산정은 지지구조물에 설치된 변형률계의 측정에 의해 이루어지고,
이에 의해 산정된 응력을 대비하기 위한 긴급 정지시 관리기준치 중 정상 범위의 응력은 지지구조물의 재질과 두께 의해 산정되는 항복강도를 기준으로 설정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
According to paragraph 1,
Calculation of the stress is made by measuring a strain gauge installed on the support structure,
The stress in the normal range among the management standards at the time of emergency stop to prepare for the stress calculated by this is set based on the yield strength calculated by the material and thickness of the support structure to ensure the structural integrity of the support structure of the wind power generator. How to monitor.
제7항에 있어서,
상기 변형률계의 측정에 의해 산정된 응력은 적어도 1회 이상 풍력터빈의 위치에서의 추정풍속에 의해 검증이 진행되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
In clause 7,
A method for monitoring the structural integrity of a support structure of a wind turbine, characterized in that the stress calculated by the measurement of the strain gauge is verified at least once by the estimated wind speed at the location of the wind turbine.
제8항에 있어서,
상기 추정풍속은 지지구조물의 지상 2 ~ 5m 높이에서 확인된 측정 풍속과 기상청에서 제공하는 지상 10m높이에서의 제공풍속을 이용한 하기의 산식에 의해 산정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
최대풍속(m/s)=Min(25, Min(측정풍속×1.5), 제공풍속×2.0)
최소풍속(m/s)=Min(25, Max(측정풍속×0.5), 제공풍속×1.0)
풍력터빈 위치에서의 추정풍속=최대풍속과 최소풍속의 평균값
According to clause 8,
The estimated wind speed is calculated by the following formula using the measured wind speed confirmed at a height of 2 to 5 m above the ground of the support structure and the wind speed provided at a height of 10 m above the ground provided by the Korea Meteorological Administration. How to monitor integrity.
Maximum wind speed (m/s) = Min(25, Min (measured wind speed × 1.5), provided wind speed × 2.0)
Minimum wind speed (m/s) = Min(25, Max (measured wind speed × 0.5), provided wind speed × 1.0)
Estimated wind speed at wind turbine location = average value of maximum and minimum wind speeds
제1항에 있어서,
상기 응력의 산정은 지지구조물에 설치된 변형률계의 측정에 의해 이루어지고,
이에 의해 산정된 응력을 대비하기 위한 정상 운전시 관리기준치의 정상 범위는 피로파괴가 변수에 포함되어 적용된 구조계산에 의해 산정된 값을 기준으로 설정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
According to paragraph 1,
Calculation of the stress is made by measuring a strain gauge installed on the support structure,
The normal range of the management standard during normal operation to prepare for the stress calculated by this is set based on the value calculated by the applied structural calculation with fatigue failure included as a variable. How to monitor integrity.
제10항에 있어서,
상기 변형률계의 측정에 의해 산정된 응력은 적어도 1회 이상 풍력발전기에 의해 생산되는 전력량에 의해 검증이 진행되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
According to clause 10,
A method for monitoring the structural integrity of a support structure of a wind turbine, characterized in that the stress calculated by the measurement of the strain gauge is verified by the amount of power produced by the wind turbine at least once.
제11항에 있어서,
상기 응력의 검증을 위한 생산 전력량의 측정은 전력선에 전력계를 설치하여 간접적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 지지구조물에 대한 구조적 무결성을 모니터링하는 방법.
According to clause 11,
A method of monitoring the structural integrity of a support structure of a wind turbine, characterized in that the measurement of the amount of power produced for verification of the stress is indirectly made by installing a power meter on the power line.
KR1020240038181A 2024-03-20 2024-03-20 Monitoring method for the support structure of a wind turbine Active KR102681649B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020240038181A KR102681649B1 (en) 2024-03-20 2024-03-20 Monitoring method for the support structure of a wind turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020240038181A KR102681649B1 (en) 2024-03-20 2024-03-20 Monitoring method for the support structure of a wind turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102681649B1 true KR102681649B1 (en) 2024-07-04

Family

ID=91912773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020240038181A Active KR102681649B1 (en) 2024-03-20 2024-03-20 Monitoring method for the support structure of a wind turbine

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102681649B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120426190A (en) * 2025-07-08 2025-08-05 华能新能源股份有限公司山西分公司 A method for detecting fracture of high-strength bolts for variable pitch wind turbines

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012052445A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Abnormal vibration detection device of wind power generator
KR20130055149A (en) * 2011-11-18 2013-05-28 엘에스전선 주식회사 Tower monitoring system for wind turbine and method thereof
KR20150032395A (en) * 2013-09-16 2015-03-26 한국남부발전 주식회사 Wind turbine monitoring system to detect foundation displacement and abnormal structural movement during operation
JP2020003243A (en) * 2018-06-26 2020-01-09 日置電機株式会社 Measuring instrument protection case

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012052445A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Abnormal vibration detection device of wind power generator
KR20130055149A (en) * 2011-11-18 2013-05-28 엘에스전선 주식회사 Tower monitoring system for wind turbine and method thereof
KR20150032395A (en) * 2013-09-16 2015-03-26 한국남부발전 주식회사 Wind turbine monitoring system to detect foundation displacement and abnormal structural movement during operation
KR101529701B1 (en) 2013-09-16 2015-06-17 한국남부발전(주) Wind turbine monitoring system to detect foundation displacement and abnormal structural movement during operation
JP2020003243A (en) * 2018-06-26 2020-01-09 日置電機株式会社 Measuring instrument protection case

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120426190A (en) * 2025-07-08 2025-08-05 华能新能源股份有限公司山西分公司 A method for detecting fracture of high-strength bolts for variable pitch wind turbines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1707262B (en) Methods and apparatus for rotor blade ice detection
EP1674724B1 (en) Methods and apparatus for wind turbine fatigue load measurement and assessment
KR101706508B1 (en) Data Analysis System of Mechanical Load Measurement Data for Wind Turbine
KR101192940B1 (en) Stress analysis device of windmill structure, computer-readable recording medium with stress analysis program recorded thereon, and wind power system
KR101529701B1 (en) Wind turbine monitoring system to detect foundation displacement and abnormal structural movement during operation
CN102589512B (en) Method, device and system for measuring skew deformation amount of tower of wind generating set
CN119984799B (en) Method and system for detecting state of wind power bolt
CN107939617A (en) A kind of wind power generating set, which is toppled, monitors system and method
Benedetti et al. Structural health monitoring of wind towers: remote damage detection using strainsensors
CN113323816A (en) Blade detection method based on blade load analysis
KR102681649B1 (en) Monitoring method for the support structure of a wind turbine
EP2333318A2 (en) Monitoring joint efficiency in wind turbine rotor blades
Rebelo et al. Structural monitoring of a wind turbine steel tower—Part I: System description and calibration
US11714023B2 (en) Method of monitoring the structural integrity of the supporting structure of a wind turbine
JP4908357B2 (en) Wind turbine generator expansion and remodeling method.
KR101358397B1 (en) Fault detection appaturas and method for wind turbin base on acceleration sensor and output power
EP3642481B1 (en) A method for determining wind turbine blade edgewise load recurrence
CN108825447B (en) Wind turbine monitoring method and system
CN113530765A (en) A system and method for monitoring the impact of earthquakes on vibration of offshore wind turbines
Santos et al. Mechanical loads test report for the US Department of Energy 1.5-megawatt wind turbine
CN116085211B (en) A method for monitoring the condition of wind turbine towers
CN117054064A (en) Bolt tightness state monitoring method and system for offshore wind power foundation structure
CN109357647A (en) A kind of wind power equipment positioning monitoring system and method
CN116292146B (en) Tower barrel safety diagnosis system and method using inclination angle sensor
EP4299900A1 (en) Method for monitoring and determining wake conditions and providing alarm at a wind turbine generator and method for monitoring, localizing and providing alarm when cracks are observed in wind turbine blades

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PA0302 Request for accelerated examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D17-exm-PA0302

St.27 status event code: A-1-2-D10-D16-exm-PA0302

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18 Changes to party contact information recorded

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-5-5-R10-R18-OTH-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000