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풍력 터빈의 풍속 광학 측정기

전문가 제언: ○ 이 특허는 풍력 터빈의 바람의 방향과 풍속을 측정하기 위한 광학 장치에 관한 것으로, 특히 풍력 터빈 발전기와 함께 사용되기 위한 바람 검출 풍속감지 광학 시스템 장치이다.

○ 풍향과 풍속의 결합을 확인하는 방법은 로터 속도, 블레이드 피치 각도 및 발전기 토크와 함께 풍력 터빈을 지지하는 타워의 변형(tower deformation)을 이용하여 추론한다. 대형 풍력 터빈인 경우, 허브의 회전 속도는 분당 10회전까지 낮은 속도로 회전하고 더 느린 속도를 가질 수 있다. 따라서 단일 회전방향을 가질시 단일 광학측정기는 한 스캔을 완료하는 데 약 6초 정도 걸린다. 광학 측정기는 간섭으로 정보의 현저한 손실 없이 광 신호를 보내는 것이 가능하므로 광섬유케이블을 이용한 제어장치로 사용되고 있다.

○ 수평 및 수직 쉐어 바람은 감지되지 않는다. 국부적 블레이드 유동을 측정하기 위한 방법은 로터 블레이드 각각의 표면 또는 바로 인근의 유동 특성을 측정하는 장치를 채용한다. 풍장(wind field)은 유동 특성으로부터 로터 속도를 빼고 로터 유도 속도를 추산하여 추정된다. 검출장치 선정과 설치, 효율적 시스템 연결 설계방안이 기술회피 방안이다.

○ 바람 감지 시스템에 기초한 초음파 기상 탐지기(SODAR) 또는 레이더는 일반적으로 현장에서의 바람 퍼텐셜을 추정하기 위한 다지점 바람 측정을 제공하기 위해 풍력 산업분야에서 사용된다. 이 측정은 라인을 따라 이루어지는 경우가 있으므로, 로터의 투사회전 면적을 전부 수용할 수 없다. 음파 기상 탐지기나 광선 레이더 시스템은 상업적으로 풍력 터빈에 사용하기에는 너무 고가이다.

○ 풍력 터빈이나 그 구성요소 동작의 공탄성 방정식은 명확하게 기술될 수 있지만 표시되는 힘은 다르다. 예로서 로터 블레이드는 순시 공기역학적 힘뿐만 아니라, 마찰로 인한 비선형 힘이 포함된다. 이들 상태는 블레이드의 표면 자체의 거친 상태뿐만 아니라, 블레이드 표면의 난류 효과로 인해, 용이하게 측정되지 않기 때문이다.

저자: VESTAS WIND SYSTEMS AS
자료유형: 특허정보