Journal of the KSTLE Vol. 27, No. 4, August 2011, pp. 204~208 The Korean Society of Tribologists & Lubrication Engineers 204 풍력발전기 요 브레이크 시스템의 설계 박진환·박상신* † ·윤용익·유창희·황정규 상신브레이크㈜ * 영남대학교 기계공학부 Design for Yaw Brake System in Wind Turbine Jin-Hwan Park, Sang-Shin Park* † , Yong-Ik Yoon, Chang-Hee Yoo and Jung-Gyu Hwang Sangsin Brake *School of Mechanical Engineering, Yeungnam University (Received April 15, 2011; Revised June 5, 2011; Accepted June 15, 2011) Abstract - Yaw brakes are used in wind turbines to control the orientation of blades to be perpendicular to the wind. These devices are very important machine elements because they are closely related to the overall effi- ciency of wind turbines. One unit of yaw brakes is composed of a friction pad and a caliper. In this study, a tan- gential force between the friction pad and the disk is calculated when the brake is acting in 750 kW wind turbine. Then, stress distribution and the deformation of the caliper are calculated using a finite element analysis. An experimental equipment is also developed to verify the exactness of calculated results. The analytical and exper- imental results are presented and discussed. Keywords - wind turbine(풍력발전기), brake(브레이크), yaw system(요 시스템), structural analysis(구조해석) 1. 서 론 세계 풍력발전 시장은 2005 년 이후 급격히 성장하고 있다. 2001~2004 년 간 연평균(GAGR) 8.1% 성장 한 데 반하여 2005~2008 년 간은 무려 연평균 32.9% 나 성장하였고, 이러한 동향은 고유가 시대를 맞이하여 더 욱 확대될 것으로 전망되고 있다. 국내 역시 저 탄소, 녹색성장 국가 전략으로 인해 풍력 발전을 9 대 중점 기술 개발 분야로 선정하고 2020 년까지 국산 풍력발전 기 2,000 MW 를 공급할 계획이다. 또한 제주도, 새만금 등 대규모 풍황지에 풍력발전단지를 조성할 예정이고 2 MW, 3 MW 급 대형 풍력발전기 대규모 상용화 발전 단지도 조성될 예정이다[1]. 이처럼 풍력발전산업이 국 내외를 통하여 발전함에 따라 풍력발전기의 제동 장치 에도 많은 관심이 쏟아지고 있다. 풍력발전기에는 크게 두 가지의 브레이크 시스템이 사용된다. 첫 번째는 로 터 브레이크(Rotor Brake) 로 강풍이 불거나 시스템 이 상 또는 보수점검 등 비상사태 시에 로터를 정지시키 기 위하여 사용되고 두 번째는 요 브레이크(Yaw Brake) 로 바람의 방향에 날개의 회전면을 수직으로 위 치시키기 위해 사용된다. 풍력발전의 시동풍속은 4 m/s 발전기 기동) 이고 정상 출력 운전의 발전풍속은 4.5 m/s ~24 m/s 이다. 단, 풍속이 24 m/s 이상 시 브레이크를 작동하여 풍차 회전날개를 정지시키고 바람의 저항을 받지 않도록 날개방향을 조절할 필요가 있다. 수평축 풍력발전기의 경우 바람의 방향에 날개의 회전면이 수 직이 되었을 때 가장 높은 효율을 나타내기 때문에 이 를 제어하기 위해서는 요 브레이크가 필수적이라고 할 수 있겠다[2]. 하지만 요 브레이크의 경우, 날개의 회전 면이 바람의 방향에 수직이 되도록 구조물을 회전시키 고, 수직을 이룬 위치에서 브레이크로 구조물을 고정한 상태로 발전이 이루어지기 때문에 작동과 해제를 자주 † 주저자·책임저자 : [email protected]
5
Embed
Design for Yaw Brake System in Wind Turbine하고 브레이크 시뮬레이션을 위해 구조해석에 서 수렴 성이 좋은 Ansys Workbench V12.1[3] 프로그램을 ... 실험결과
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Journal of the KSTLE Vol. 27, No. 4, August 2011, pp. 204~208The Korean Society of Tribologists & Lubrication Engineers
204
풍력발전기 요 브레이크 시스템의 설계
박진환·박상신*†·윤용익·유창희·황정규
상신브레이크㈜
*영남대학교 기계공학부
Design for Yaw Brake System in Wind Turbine
Jin-Hwan Park, Sang-Shin Park*†, Yong-Ik Yoon, Chang-Hee Yoo and Jung-Gyu Hwang
Sangsin Brake
*School of Mechanical Engineering, Yeungnam University
(Received April 15, 2011; Revised June 5, 2011; Accepted June 15, 2011)
Abstract − Yaw brakes are used in wind turbines to control the orientation of blades to be perpendicular to the
wind. These devices are very important machine elements because they are closely related to the overall effi-
ciency of wind turbines. One unit of yaw brakes is composed of a friction pad and a caliper. In this study, a tan-
gential force between the friction pad and the disk is calculated when the brake is acting in 750 kW wind turbine.
Then, stress distribution and the deformation of the caliper are calculated using a finite element analysis. An
experimental equipment is also developed to verify the exactness of calculated results. The analytical and exper-