대한기계학회논문집B (Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B)

  • 제40권8호
  • /
  • Pages.543-556
  • /
  • 2016
  • /
  • 1226-4881(pISSN)
  • /
  • 2288-5324(eISSN)
대한기계학회 (The Korean Society of Mechanical Engineers)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

대형 풍력터빈 절연커플링 시험장치 개발 및 평가

Development and Evaluation for the Insulated Coupling Test Machine of a Large Wind Turbine

  • 주성하 (경상대학교 기계항공공학부 대학원(해상풍력기술개발사업단)) ;
  • 김동현 (경상대학교 기계항공공학부 대학원(해상풍력기술개발사업단)) ;
  • 오민우 (경상대학교 기계항공공학부 대학원(해상풍력기술개발사업단)) ;
  • 김수현 (씨에이코리아(주)) ;
  • 배준우 (중앙카프링(주)) ;
  • 강종훈 (중원대학교 메카트로닉스학과) ;
  • 이형우 (중원대학교 메카트로닉스학과) ;
  • 김경희 (한국산업기술시험원(KTL) 시스템융합본부)
  • 투고 : 2015.12.09
  • 심사 : 2016.05.02
  • 발행 : 2016.08.01
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 연구에서는 5 MW 급 대형 풍력터빈 절연커플링의 시험평가 장치를 자체설계 개발하였다. 3 MW 급 대형 풍력터빈용 절연커플링에 대한 공인성능시험평가를 수행하고 시험장치에 대해서는 개발요구도, 장치설계, 기능적 고려사항, 구조진동해석 및 검토 결과를 제시하였다. 본 연구에서 고려한 대형 풍력용 절연커플링 모델과 같이 필라멘트와인딩 공법으로 제작된 두꺼운 유리섬유 복합재 파이프의 경우 shell 요소 기반의 유한요소 해석기법과 두께 효과를 정확하게 모델링 할 수 있는 복합재 적층형 3D solid 모델링 기법의 비교결과를 제시하였다. 또한 다수의 판스프링이 적층된 형태로 제작된 디스크팩 구조에 대한 효과적인 비선형 유한요소 해석기법을 제시하고 시험평가 결과와 비교 검증을 수행하였다.

In this work, an insulated coupling test machine for a 5-MW-class wind turbine was designed and developed, along with the public performance testing of a 3-MW-class wind turbine. The results of the device design, development requirements, functional considerations, structural vibration analysis, and the evaluation of the insulated coupling test machine are presented in this study. For the coupling models, thick fiberglass composite pipe insulation, fabricated by filament winding, was considered. Results of three-dimensional finite element analysis conducted using both solid element and shell element modeling were analyzed and compared, considering the effect of thickness. In addition, results from the nonlinear finite element analysis of multiple leaf springs of the laminated disk pack structure were verified and compared with experimental data.

키워드

참고문헌

  1. Han, K. B., Kang, J. H. and Lee, H. W., 2014, "The Study of Insulated Coupling Disc Pack for 750KW Wind Turbine," Proceedings of the KSMPE Conference, pp. 139-139.
  2. Son, S. D., Lee, H. W., Han, J. Y., Kim, Y. W. and Kang, J. H., 2014, "Development of High Speed Coupling for 2MW Class Wind Turbine," Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 38, No. 3, pp. 262-268. https://doi.org/10.5916/jkosme.2014.38.3.262
  3. Guideline for the Certification of Wind Turbines, Edition, 2010, Published by Germanischer Lloyd (GL), Hamburg.
  4. International Standard IEC 61400-1. Wind Turbines, 2005, Part 1: Design requirements, Third Edition.
  5. Kim, Y. H., Kim, D. H., Hwang, M. H., Kim, K. H., Hwang, B. S. and Hong, U. S., 2010, "Aerodynamic and Structural Design of 6kW Class Vertical-Axis Wind Turbine," Journal of Fluid Machinery, Vol. 14, No. 3, pp. 39-43.
  6. Jeong, D. H., Kim, D. H. and Kim, M. H., 2014, "Multi-body Dynamic Analysis for the Drivetrain System of a Large Wind Turbine Based on GL 2010," Transactions of the KSNVE, Vol. 24, No. 5, pp. 363-373. https://doi.org/10.5050/KSNVE.2014.24.5.363
  7. Kim, D. H., Lee, J. H., Tran, T. T. and Kwak, Y. S., 2014, "Extreme Design Load Case Analyses of a 5 MW Offshore Wind Turbine Using Unsteady Computational Fluid Dynamics," Journal of Wind Energy, Vol. 5, No. 1, pp. 22-32.
  8. Hernandez-Morenoa. H., Douchin. B., Collombet. F., Choqueuse. D. and Davies. P., 2008, "Influence of Winding Pattern on the Mechanical Behavior of Filament Wound Composite Cylinders Under External Pressure," Composites Science and Technology, Vol. 68, pp. 1015-1024. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2007.07.020
  9. Tran, T. T. and Kim, D. H., 2016, "Fully Coupled Aero-Hydrodynamic Analysis of a Semi-Submersible FOWT Using a Dynamic Fluid Body Interaction Approach," Renewable Energy Journal, Vol. 92, pp. 244-261. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.02.021