내시경을 사용한 풍력 기어박스 검사 팁

작성자: Junko Uehara, 마케팅 전문가, 원격 시각 검사, Evident Scientific | 2023년 7월 11일

전 세계적으로 재생 에너지로 전환하고 풍력 발전 사용이 확대되면서 육상 및 해상 모두에서 풍력 터빈의 수가 크게 늘어났습니다. 풍력 터빈 유지 관리에 대한 수요도 증가하고 있으며, 특히 기어박스와 같은 중요한 구성 요소에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 기어박스의 내시경 검사는 풍력 터빈의 가동 중지 시간을 단축하고 기어박스 교체로 이어지는 결함의 조기 발견을 방지하는 비용 효율적인 방법입니다.

풍력 터빈 기어박스, 발전기 및 블레이드는 풍력 터빈이 상당한 응력과 마모에 직면하기 때문에 집중적인 유지 관리가 필요합니다. 이러한 부품을 유지 관리하면 비용이 많이 드는 수리 및 가동 중지 시간을 방지하는 데 도움이 됩니다. 기어박스 고장은 상대적으로 드물지만(평균 10년에 한 번) 풍력 터빈 가동 중단 시간은 이 부품이 수리될 때까지 기다리는 동안 최대 6개월까지 지속될 수 있습니다.

일반적인 2.4MW 풍력 터빈은 하루에 약 1,000달러 상당의 전기를 생산하므로 몇 달 동안 가동을 중단하면 수익 손실 측면에서 비용이 많이 들 수 있습니다. 기어박스 고장은 과열로 인한 화재와 같이 기어박스에 치명적인 손상을 초래할 수도 있으며, 이로 인해 터빈이 영구적으로 작동하지 않을 수도 있습니다.

풍력 터빈의 상태는 일반적으로 오일 샘플링 및 소음 점검을 위해 타워 상단에서 검사가 수행되기 전후에 SCADA(감시 제어 및 데이터 수집) 시스템과 상태 모니터링 시스템(CMS)을 사용하여 모니터링됩니다. SCADA 또는 CMS 장비는 풍력 터빈의 인라인 진동 및 오일 데이터를 수집하여 잠재적인 고장 날짜로부터 최대 30일 전에 블레이드, 메인 베어링 및 기어박스 고장을 예측하거나 감지할 수 있습니다.

그러나 SCADA 및 CMS 오류 정보는 결함의 정확한 위치를 나타내거나 오류 조건을 지정하지 않습니다. 기어박스 고장에 대한 30일 경고를 받더라도 부품이 도착할 때까지 풍력 터빈이 몇 주 동안 작동하지 않을 수 있습니다. 기어박스 내부를 관찰하는 원격 육안 검사(RVI) 장비로 예방적 유지 관리 전략을 보완하면 결함이 있는 구성 요소를 보다 빠르고 정확하게 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.

특정 기어박스 부품의 배송 및 교체가 거의 6개월 지연되므로 필요한 부품이 빨리 결정될수록 풍력 터빈의 가동 중지 시간이 줄어듭니다. 또한 잠재적인 오류 상태를 알면 부품 조달 및 유지 관리 계획에 대해 사전에 정보를 바탕으로 결정을 내릴 수 있습니다. 예를 들어, 바람이 약한 계절에 정기적으로 내시경을 검사하면 내부 기어박스 성능 저하를 모니터링하고 장비 고장을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다.

내시경이나 비디오 내시경(비디오 영상을 갖춘 고급 내시경)으로 촬영한 관찰 이미지는 특정 위치의 열화 및 결함을 조기에 식별하는 데 도움이 됩니다. 운영자는 이 데이터를 사용하여 유지 관리 활동과 부품 교체 계획을 지시할 수 있습니다.

기어박스 내부는 블레이드에 의해 구동되는 저속 회전을 발전기를 구동하는 고속 회전으로 변환하는 일련의 변속기로 구성됩니다. 진동, 윤활유에 이물질이 혼입되거나 과도한 응력에 의해 부품이 손상될 수 있습니다. 피로, 마모, 부식, 파손 등의 결함을 육안으로 점검하는 것이 좋습니다.

유성 스테이지 베어링과 유성 기어는 저속 샤프트를 지지합니다. 유성 스테이지는 다양한 기후 조건에서 느린 스테이지로부터 높은 스트레스를 흡수합니다. 유성기어 톱니의 구조는 복잡하고 기어박스 내 위치로 인해 검사 장비로 접근하기 어렵습니다.

중간 단계 베어링은 중간 샤프트를 지지하며 전면과 후면, 즉 다른 샤프트 바로 아래에 위치합니다. 중간 베어링은 위치 때문에 검사하기가 어렵습니다.

고속 스테이지 베어링은 검사 중에 접근하기가 더 쉽지만 1,500-1,800rpm 사이의 빠른 속도로 인해 손상될 가능성이 더 높습니다. 이러한 높은 속도는 또한 고속 베어링의 손상이 기어박스의 다른 부분에 영향을 미칠 가능성이 더 높다는 것을 의미합니다.