• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
• /
• 제2권4호
• /
• pp.619-625
• /
• 2016

본 논문에서는 풍력 발전 시스템에서 발생 가능한 고장 중 블레이드에 대한 고장 진단 방법으로 자이로 센서를 이용한 각속도 측정을 통해 고장 진단용 모니터링 시스템을 제안한다. 제안하는 방법은 우선 손상이 발생하지 않은 상태의 블레이드 회전에 대한 각속도 dataset을 구성한다. 블레이드 상태 판별을 위한 dataset 구성이 되었다면, 임의의 상태에 대한 블레이드가 부착된 풍력 발전기를 일정한 힘을 가해 회전시킨 후 최종적으로 블레이드의 손상 정도에 따라 발생하는 각속도의 차이를 비교하여 블레이드의 고장 진단에 대해 판단한다. 실험 결과 정상 상태의 블레이드는 초당 1회 (초당 $360^{\circ}$) 이상의 속도로 회전을 진행하며, 손상 상태의 블레이드는 초당 1회 미만의 속도로 회전하며 표준 편차가 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권2호
• /
• pp.193-203
• /
• 2014

터빈의 운전온도와 세라믹 입자크기를 고려한 경사기능재료(FGM)로 만들어진 회전하는 가스터빈 블레이드의 열전달해석 및 응력해석을 수행하였다. 경사기능성 블레이드는 벽 두께에 따라서 연속적인 재료물성 변화를 나타낸다. 이러한 경사기능재료의 특성과 온도에 따른 열전 재료물성 변화를 고려하여 블레이드의 시스템 강성을 얻기 위해 블레이드의 열전달해석을 먼저 수행하였다. 이 열전달해석으로 얻은 시스템 강성으로부터 복합 변형 변수를 사용한 회전하는 가스터빈 블레이드의 운동방정식을 유도하였다. 유도된 운동방정식은 상용 유한요소 모델과 해석결과 비교를 통해 그 정확성을 입증하였으며 회전주파수와 구배 지수에 따른 최대 응력의 변화를 조사하였다. 또한, 열전달해석을 통해 가장 낮은 블레이드 온도를 나타내는 구배 지수를 조사하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.49-52
• /
• 2008

터빈 블레이드의 엣지 형상 변화에 따른 표면 가스온도 발달과정에 대해서 전산해석을 수행하였다. Sharp형과 Round형의 터빈 블레이드를 모델링하였으며, 터빈의 회전수는 두 가지 형상 모두 0${\sim}$10,000 rpm의 회전 속도를 주어 전산해석을 실시하였다. 터빈의 회전수가 증가할수록 터빈 블레이드 표면의 평균 온도는 하강하였고, Sharp형 엣지 형상이 Round형 엣지 형상에 비해서 터빈 블레이드의 표면 온도 분포가 전반적으로 낮은 분포를 나타내었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제40권6호
• /
• pp.499-505
• /
• 2012

회전익 항공기에서 가장 심각한 문제의 한 가지는 로터의 회전에 의한 진동 가진이다. 이를 완화하기 위하여 본 논문에서는 능동 뒷전플랩(ATF)을 적용한 로터 블레이드를 개발하였다. 이 플랩은 로터 중심에서부터 65~85% 스팬에 장착되었다. 블레이드 회전 속도는 끝단에서 마하수를 충족하기 위하여 1,528rpm정도로 높은 수준이다. 이런 특별한 장치가 내부에 삽입된 블레이드에서는 구조적인 강건성을 파악하고 관찰하는 것이 중요하다. 플랩을 작동시키는 세밀한 부품들이 회전하는 블레이드 내에 삽입되기 때문이다. 블레이드의 구조적 설계와 분석을 위하여 CAMRAD-II와 1차원 보 모델을 이용하였다. 동시에 3차원 유한요소 해석 프로그램인 MSC. PATRAN/NSTRAN를 통해 현재 블레이드의 상세한 해석을 수행하였다. 그 결과 개발한 로터의 특성이 적절한 수준인 것으로 예측되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
• /
• pp.94-97
• /
• 2008

부분 흡입형 터빈의 표면 가스온도 분포 해석은 유동장 내부가 3차원의 매우 복잡한 유동장을 구성하기 때문에 실제 해석상 많은 시간이 소요된다. 파이로 시동기는 입사각 $18^{\circ}$로 설치되어 있으며, 105개의 충동형 터빈 블레이드로 구성되어 있다. 다양한 파이로 시동기 압력 변화에 대하여 터빈 블레이드의 표면 가스온도 분포 해석이 이루어 졌으며, Round형의 터빈 블레이드는 1423K의 온도와 7.2MPa의 압력 조건에서 16000rpm까지 회전하게 된다. 파이로 시동기의 압력과 터빈 블레이드의 회전수가 증가함에 따라 터빈 블레이드의 표면 가스 온도는 하강하게 되며, 파이로 시동기 압력이 5.75MPa 이고 회전수가 12100rpm의 보다 증가함에 따라 터빈 블레이드로 입구의 유동장에는 균일한 표면 가스 온도가 유입되는 것을 확인 할 수 있었다.

• 항공우주기술
• /
• 제1권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2002

본 논문은 HDS를 통해 헬리콥터 로우터 블레이드 동적 특성을 분석하는 기법 및 하중 분석 기법을 포함하고 있다. 헬리콥터의 진동 특성을 결정짓는 블레이드의 동적 특성을 분 석하기 위해 로우터 회전속도에 따른 고유 진동수 및 고유 모드를 구하였다. 헬리콥터 로 우터의 운용 회전속도(Ω)의 정수배(NΩ)와 회전하는 로우터 블레이드의 고유 진동수와 근 접성을 검토함으로써 헬리콥터에 전달되는 진동을 예측할 수 있게 된다. 또한 블레이드에 서 생기는 공력 하중을 정확히 예측함으로써 동체에 전달되는 진동하중을 구할 수 있게 된다. 로우터 블레이드 동역학적 설계시 필수적인 2가지 기법의 기본적인 내용을 기술함으 로써 헬리콥터 설계 과정을 수립하고자 하였다.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제8권3호
• /
• pp.266-273
• /
• 2003

풍력 발전 시스템의 제어 알고리즘 개발 및 개발 제품의 성능 시험을 위해 회전자 블레이드를 대신하여 발전기축에 토오크를 입력할 수 있는 풍력 발전기 시뮬레이터를 개발하였다. 제안된 알고리즘은 풍속의 변화에 따른 블레이드의 출력 토오크 변화를 실시간으로 계산하여 직류 전동기 구동을 위한 토오크 지령값으로 사용하며, 특히 회전자 블레이드의 관성이 일반적으로 전동기보다 매우 큰 점에 착안하여 가감속시 회전자 관성에 의한 영향을 고려할 수 있도록 설계되었다. 즉, 바람으로부터 획득하는 운동에너지 중에서 미리 회전자 블레이드 관성 모멘트에 저장/변환되는 에너지를 계산하여 나머지 성분만 발전기 축에 전달하도록 하여 실제로 커다란 관성체를 사용하지 않고도 효과적으로 회전자 블레이드와 발전기부의 동특성을 실제 상황에 가깝게 모의할 수 있다. 직류 전동기를 사용하여 풍속의 변화에 따른 풍력 터빈 시뮬레이터를 설계 제작하고, 시뮬레이션 및 실험을 통해 그 성능을 보였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
• /
• pp.163-166
• /
• 2005

사이클로콥터는 회전축에 평행하게 회전하는 블레이드로 구성된 사이클로이드 블레이드 시스템으로부터 추력을 얻는 수직이착륙 무인기이다. 본 논문에서는 공기역할을 고려한 최적 설계를 통해 결정된 로터 형상을 갖는 사이클로콥터에 대해서 구조 해석을 수행하였다. 복합재료 블레이드의 적층각, 적층수 등을 MSC/NASTRAN 과 반응면 기법 등에 의해서 결정하였다. 블레이드를 포함한 로터 정적 해석을 통해 각 요소가 허용 응력 이내의 값을 가짐을 확인하였고, 동적 해석을 통해 주요 저차 모드가 로터 회전과 불일치하게 함으로써 공진의 가능성을 없앴다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
• /
• pp.513-514
• /
• 2007

본 연구는 우리나라와 같은 상대적으로 낮은 풍속에 적합한 6[W]급 풍력터빈의 블레이드를 개발하고자 하였다. 풍력발전기의 출력은 풍속 및 블레이드의 회전수에 매우 의존적으로 풍속이 증가함에 따라 전력도 증가하였다. 또한, 피치각에 따라 블레이드의 회전수도 매우 다르며, 낮은 풍속 상태에서는 공기의 힘을 받는 면적이 클수록 출력특성이 줄게 나타났다. 최대출력은 피치각 $10^{\circ}$, 풍속 5.5[m/s]일 때 3.8[W] 의 출력을 보였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.680-681
• /
• 2012