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풍력 터빈 기어박스 검사

1. 배경

풍력 발전은 원자력 및 화력 발전보다 경제성이 뛰어나 청정에너지의 원천으로 급성장하고 있습니다. 자연 바람은 비용이 들지 않기에 주요 비용은 풍력 발전 건설과 유지에 지출됩니다. 풍력 터빈의 수명은 20년으로 알려져 있는데, 화력 발전소와 마찬가지로 풍력 터빈도 20년의 수명을 달성하기 위해서는 주기적인 검사와 수리가 필요합니다. 해당 작동 기간 동안 기어박스, 블레이드 및 각 풍력 터빈의 모든 다양한 부품들이 철저히 검사됩니다. 풍력 터빈 기어박스를 검사할 때 가장 검증되고 효과적인 방법은 원격 육안 검사입니다.

2. 과제와 솔루션

직경이 90-200m인 풍력 터빈의 회전력을 발전기에 전달할 때 기어박스는 상당한 긴장 하에서 작동되며 당연히 검사 및 유지 보수가 필요합니다.

(1) 고속 스테이지 베어링(HSS-B)

• 과제

고속 샤프트는 샤프트의 전면과 후면에 위치한 고속 스테이지 베어링에 의해 지지되며, 이 베어링은 발전 중에 분당 1500-1800회 회전합니다.

고속 샤프트와 연결된 제너레이터 사이에 오정렬이 있을 경우, 예상치 못한 미세한 진동이 발생하여 베어링이 손상될 수 있습니다. 또한 고속 스테이지 베어링은 윤활유에 함유된 이물질, 공기 또는 습기에 의해 손상될 수 있습니다. 더욱이 고속 스테이지 베어링의 고속 회전으로 인해 베어링 롤러가 파손되면 기어박스의 다른 부분이 파손되어 기어박스 전체를 교체해야 할 수 있습니다.

• 솔루션

대부분의 기어박스에서 고속 스테이지 베어링은 그 위에 위치한 해치를 통해 IPLEX 산업내시경을 사용하여 쉽게 접근할 수 있습니다. IPLEX 산업내시경을 베어링 롤러의 틈새에 삽입하여 롤러 표면, 내측 레이스 및 외측 레이스의 사소한 결함을 검사하고 기록할 수 있습니다. 앞서 검사한 것보다 결함이 커진 경우, 손상이 다른 영역으로 확산되기 전에 풍력 터빈의 고속 샤프트와 고속 스테이지 베어링을 교체할 수 있습니다. 따라서 크레인이나 기타 고가의 장치를 사용하여 변속기를 지면에 내려 수리 과정에서 전력 손실을 일으키지 않고도 유지보수를 수행할 수 있습니다.

(2) 중간 속도 스테이지 베어링(ISS-B)

• 과제

중간 샤프트는 고속 및 저속 샤프트 사이에 위치하며, 샤프트의 전면 및 후면에 위치한 중간 속도 스테이지 베어링에 의해 지지됩니다. 이 베어링은 위에서 언급한 고속 스테이지 베어링과 동일한 요인에 의해 손상될 수 있습니다.

• 솔루션

고속 스테이지 베어링의 검사 방법이 중간 속도 스테이지 베어링에도 유효합니다. 그러나 고속 샤프트를 지나서 내시경을 삽입해야 하기 때문에 이 검사는 더 어려울 수 있습니다. 내시경의 원활한 진입을 보장하기 위해 내시경은 내유성이 높은 수지와 알루미늄으로 만들어진 세미 플렉스 가이드 튜브를 통해 삽입할 수 있습니다.

(3) 유성 스테이지 베어링

• 과제

터빈에 작용하는 풍력은 지형적 영향, 지면에서부터의 높이 및 날씨 변화에 의한 난기류에 따라 달라집니다. 이 가변력이 변속 장치에 큰 부담을 주지만, 유성 기어와 유성 스테이지 베어링은 다양한 바람 응력을 흡수하는 역할을 합니다. 회전속도가 분당 20~30바퀴에 불과하지만, 유성 기어는 난기류에 의해 상당한 응력을 받습니다. 따라서 유성 스테이지 베어링 뿐만 아니라 유성 기어에도 내시경을 사용한 육안 검사가 필요합니다

• 솔루션

유성 기어는 구조가 복잡하고 일반적으로 접근하기 어렵지만 개별 검사 목적에 맞게 맞춤 제작된 Olympus의 형상 기억 우레탄 가이드 튜브를 통해 IPLEX 산업내시경을 삽입하여 검사 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다. 또한 채널이 내장된 외경 6.2mm의 IPLEX 비디오스코프는 내시경 끝에서 압축 공기를 주입하여 유성 스테이지 베어링, 유성 기어 또는 내시경 끝에 달라붙은 윤활유를 제거하는 기능을 갖추고 있어 선명한 시야로 검사를 수행할 수 있습니다.

(4) 기어 톱니

• 과제

기어는 터빈 날개에 가해지는 바람 응력을 흡수하기 위해 작동합니다. 지속적인 풍력은 기어의 노화를 초래합니다. 진동 분석기는 기어박스의 전체 상태를 지속적으로 모니터링하지만, 기어 톱니를 포함한 기어박스 부품의 손상 정도와 위치를 확인하기 위해서는 내시경을 통한 육안 검사가 필수입니다.

• 솔루션

각 샤프트의 기어 톱니도 베어링과 마찬가지로 육안 검사를 받습니다. 특히 저속 샤프트 기어, 유성 기어 및 링 기어를 검사하려면 내시경이 필요합니다. 이러한 복잡한 기어를 검사할 때는 내시경 팁에 오일이 묻지 않도록 주의해야 합니다. 베어링 검사에 사용되는 Olympus의 가이드 튜브 또한 이 검사에 사용할 수 있습니다. 대부분의 기어 톱니는 10cm 이상이지만 감지해야 할 결함은 대체로 매우 작습니다. IPLEX 비디오스코프의 근거리 초점 광학 광학 아답터는 기어 톱니 검사에 큰 도움을 줍니다.

(5) 터빈 블레이드

• 과제

일반적으로 40m 이상의 터빈 블레이드에 대한 품질 검사는 생산 중에 이루어집니다. 블레이드의 끝 가장자리에 있는 관절을 검사하는 경우, 블레이드 안으로 반쯤 들어갈 수 있으나 블레이드 끝으로 갈수록 공간이 줄어들기 때문에 더 이상 들어갈 수 없습니다. 또한 가동 중인 터빈 블레이드도 1년 내내 혹독한 환경에 노출되어 있으므로 검사가 필요합니다. 블레이드 끝의 배수구가 막히면 낙뢰 시 내부 물이 갑자기 증발하여 블레이드가 내부에서 파손될 수 있습니다. 겨울철에는 배수구 내부의 물이 얼면서 팽창하여 블레이드가 파손될 수 있습니다.

• 솔루션

IPLEX 시리즈의 작고 가벼운 산업내시경을 쉽게 블레이드의 중간으로 가져와 블레이드 팁 육안 검사를 수행할 수 있습니다.

3. Olympus의 주요 이점

(1) 검사자의 업무 효율성 향상을 위한 휴대성

70m 이상 대형 풍력 터빈을 검사할 때는 검사 도구를 들고 긴 사다리에 올라야 합니다. Olympus는 뛰어난 이미지 품질과 휴대성을 결합한 다양한 산업내시경을 제공합니다.

독특한 PulsarPic 기술이 적용된 IPLEX 모델은 밝고 선명한 이미지로 기어박스 내부의 세부 사항을 드러내며, 광량을 정교하게 조정하여 금속 부품을 관찰하는 중에 자주 발생하는 난반사를 줄입니다. TrueFeel 관절 기술을 사용하면 작업자가 기어박스 내의 내시경 관절을 정밀하게 제어하여 내시경 팁이 기어의 윤활유에 닿는 것을 방지할 수 있습니다.

IPLEX 시리즈의 손바닥 크기의 휴대용 모델은 풍력 터빈 타워의 꼭대기처럼 접근하기 어려운 곳까지 편안하게 운반할 수 있습니다.

(2) 베어링 표면을 선명하게 관찰하기 위한 우수한 광학 성능

베어링은 풍력 터빈 기어박스의 모든 부품 중에서 가장 일반적으로 검사되며, 그에 적합한 내시경은 베어링의 설계 및 위치에 따라 달라집니다. IPLEX 비디오스코프는 직경이 φ4mm ~ φ8.5mm로, 팁의 광학 광학 아답터를 변경하여 최적의 관찰을 위해 배율과 시야 방향을 전환할 수 있습니다. 120° 시야각의 근거리 초점 광학 아답터를 사용하면 베어링 롤러의 작은 틈새에 내시경을 삽입하여 넓은 시야에서 베어링 표면을 관찰할 수 있습니다.

(3) 대형 기어 부품을 선명하게 관찰할 수 있는 특수 도구

기어박스 전체는 오일로 윤활되므로 기어박스가 정지된 후에도 기어와 베어링에 많은 오일이 남아 있습니다. 내시경으로 이러한 부품을 검사할 때 렌즈에 기름이 묻지 않도록 유지해야 합니다. 채널이 내장된 외경 6.2mm의 IPLEX 비디오는 슬림한 에어 튜브를 장착할 수 있으며, 에어 튜브에서 공기를 주입하여 기어와 베어링 표면에서 오일을 불어낼 수 있습니다. 내시경 렌즈 팁에 기름이 묻어 있어도 공기 주입으로 제거할 수 있어 내시경 팁에서 기름을 자주 닦아 낼 필요가 없습니다.

또한 기어 검사에 많은 광량이 필요한 경우도 있습니다. 작업자가 원하는 대로 구부릴 수 있는 Olympus의 맞춤형 LED 가이드 튜브는 접근 포트를 통해 기어박스에 부드럽게 삽입되어 원하는 부품에 보조 LED 조명을 전달할 수 있습니다.

(4) 신뢰할 수 있는 검사 기록을 위한 검사 지원 소프트웨어

내시경을 이용한 기어박스 검사에서는 일반적으로 100∼400장의 이미지를 기록합니다. 다양한 샤프트를 지지하는 베어링의 검사 이미지는 서로 매우 유사하므로 검사 중 및 검사 후에 검사 위치에 따라 유사한 이미지를 정확하게 분류하기 위해 많은 노력을 기울여야 합니다.

이러한 상황에서는 당사의 검사 지원 소프트웨어가 솔루션입니다. 소프트웨어 가이드에 따라 검사를 수행하여 진단이 포함된 검사 이미지를 폴더로 분류하고 이미지에 설명을 추가할 수 있습니다. 검사 후, 맞춤형 보고서 형식으로 소프트웨어를 활용하여 50개 이상의 이미지가 포함된 보고서를 신속하게 작성할 수 있습니다.

(5) 육안 검사 이외의 검사용 장비

Olympus는 또한 풍력 발전 설비에 대한 검사를 지원하기 위해 초음파 결함 탐상기와 X선 분석기를 제공합니다.

초음파 결함 탐상기를 사용하면 터빈 블레이드 내부의 손상을 탐지할 수 있습니다. 또한 당사의 배터리 구동식 X선 분석기를 통해 검사 현장에서 기어박스 내부의 윤활유에 포함된 금속의 종류, 크기 및 양을 즉시 확인할 수 있습니다.

제품 리소스

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IPLEX G Lite/G Lite-W

IPLEX G Lite 산업용 비디오스코프는 작지만 견고한 본체에 강력한 이미징 기능을 탑재하고 있습니다.가벼운 무게와 어디든 가져갈 수 있는 휴대성 덕분에, 까다로운 분야에서 작업하는 사용자는 뛰어난 이미지 품질과 사용 편의성을 갖춘 원격 육안 검사 도구를 사용하여 작업을 완수할 수 있습니다.

풍력 타워 나셀의 좁은 공간에서 검사하는 경우, 강력한 이미징 기능과 휴대성을 겸비한 IPLEX G Lite 비디오스코프의 풍력 버전을 사용하면 더 쉽게 작업할 수 있습니다.

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IPLEX GX/GThttps://main--eds-evident-website--evident-scientific.aem.live/ko/products/video-borescopes/iplex-gx-gt

교체 가능한 삽입 튜브와 광원, 8인치 터치 스크린 및 고급 이미징 기능을 갖춘 IPLEX GX/GT 비디오스코프는 다재다능성, 이미징 기능 및 사용 편의성의 최적의 균형을 제공합니다.

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InHelp

InHelp는 현장 검사의 모든 측면을 능률화하는 Olympus 산업용 비디오스코프용 검사 데이터 관리 및 보고 소프트웨어입니다. 저장된 이미지를 정리하고 상세한 검사 보고서를 생성하여 업무 효율성을 크게 향상시킵니다.