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방위각 제어를 최적화하기 위한 실질적인 잠재력

풍력 터빈으로 하여금 바람 방향을 추적하도록 하는 요 시스템(yaw system)은 풍력 터빈에 불필요한 기계적 스트레스와 마모 가속화를 가져온다. B&R의 Peter Kronberger와 Alois Holzleitner 는 보다 지속 가능한 접근 방식이 가능하다고 확신한다.

Wind turbine YAW System_final 3k
요 시스템은 에너지 수익률을 극대화하기 위해 터빈을 바람 방향으로 회전시킨다. 이것은 일반적으로 기계적 마모의 증가를 가져오지만, ACOPOS P3과 같은 지능형 서보 드라이브는 큰 차이를 만들어낼 수 있다.

요 시스템은 에너지 수익률을 극대화하기 위해 터빈을 바람 방향으로 회전시킨다. Peter, 당신은 종래의 접근 방식을 구식이라고 부른 적이 있다. 그것은 무엇을 의미하나요?

Peter Kronberger: 헤드 부분 즉 나셀(nacelle)은 전형적으로 4-8대의 모터에 의해 회전된다. 이것이 요 시스템이라고 알려진 것이며, 이 프로세스는 방위각 제어(azimuth control)라고 불린다. 모터들은 전형적으로 소프트 스타터(soft starter) 또는 주파수 인버터(frequency inverter)에 의해 제어된다. 해상 풍력 터빈 헤드의 중량은 흔히 500톤이 넘고, 요 시스템은 현저한 기계적 마모를 겪게 되는데 이것은 불가피하게 터빈 정지와 고비용의 서비스로 이어진다. 추가적인 기계적 스트레스는 나셀을 정지시키는 유압식 제동기로부터 발생한다. 이 제동기는 측풍(側風: crosswind)에서 통제되지 않는 움직임을 방지하기 위해 요 조정 중에는 부분적으로만 해제된다.

당신이 제안하는 대안은 무엇인가?

Kronberger: 지능형 서보 드라이브는 방위각 제어를 최적화하기 위한 현저한 잠재력을 제공한다. 예를 들어 고급 토크 제어는, 기계 컴포넌트들이 겪는 토크의 수준을 감소시킬 수 있다. 또한 터빈이 방향을 바꿀 때 보상이 없는 경우에 기어 톱니 사이에서 발생하게 되는 충격을 방지하는. 백래시(backlash) 보상도 있다. 만약 마모 문제를 통제할 수 있다면, 나셀을 보다 빈번히 재조정하는 것이 가능하다. 이것은 가용성과 전력 생산 양면의 향상을 의미한다.

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Peter Kronberger, B&R의 에너지 글로벌 기술 부장
 

“지능형 서보 드라이브는 방위각 제어를 최적화하기 위한 현저한 잠재력을 제공합니다.”

혹독한 해상 조건에 견딜 수 있는 서보 드라이브가 있는가?

Alois Holzleitner: 물론입니다. 당사의 신형 ACOPOS P3 서보 드라이브는 예외적으로 튼튼하다. 단축에서 3개 축까지 제어할 수 있는 변형이 제공되며, 이들은 모두 풍력 터빈에서 발견할 수 있는 환경적 조건에 견디도록 설계되어 있다. 이들은 1 g까지의 연속 진동에 대해 시험되었고, 회로 기판들은 습도와 염분 있는 공기 중에서도 결점 없는 운전을 보장하도록 완벽하게 코팅되어 있다. 그러나 서보 드라이브들은 다른 몇 가지 매우 중요한 장점도 갖추고 있다.

그러한 장점이란?

Holzleitner: 당사의 서보 드라이브는 방위각 제어에 뿐만 아니라 원격 진단에도 이용될 수 있는, 시스템에 관한 유용한 피드백을 제공한다. 온도와 전류 값뿐만 아니라 오류 기록도 자동 저장되고 원격으로 판독이 가능하다. 다른 여러 가지 장점 가운데서도, 이것은 최적화된 유지보수를 가능하게 한다. 또한 안전 측면도 잊지 않아야 한다 B&R의 안전 기술을 자랑하는 P3 변형은 안전 토크와 함께 PL e까지의 위치 값을 제공한다. 사용자가 이 정보를 활용한다면, 종래의 시스템에서 사용되는 케이블 트위스트 센서(cable twist sensor)는 더 이상 필요하지 않을 것이다.

Holzleitner Alois_SPS IPC Drives 2014

Alois Holzleitner, B&R의 모션 기술 부장
 

“당사의 ACOPOS P3 서보 드라이브를 이용하면 전력 생산 증가, 마모 감소, 가용성 개선에 도움이 될 것입니다.”

서보 솔루션으로 전환하는 프로세스는 얼마나 복잡한가?

Kronberger: 예상보다는 훨씬 용이하다. 모든 컴포넌트는 기성 제품이고, ACOPOS P3는 어떠한 서보 모터와도 함께 사용할 수 있다. 본질적으로 사용자가 해야 하는 일은 필요한 개수의 축에 대해 소프트 스타터나 주파수 인버터를 서보 드라이브로 교체하는 것뿐이다. 상대적으로 별다른 노력을 들이지 않고도, 전력 생산량과 가용성 측면에서 큰 성과를 거두는 것이다.

B&R의 ACOPOS P3 서보 드라이브의 튼튼한 구조는 이 제품이 해상 어플리케이션에 이상적으로 적합하게 하다. P3는 또한 원격 진단과 예측 유지보수에 이용될 수 있는 시스템에 관한 피드백도 제공한다.

ACOPOS P3 #1
Ejemplo
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