많은 수의 사람들이 매일 풍력 타워를 봅니다. 세계적으로 풍력 타워는 점차 더 중요한 전기 공급원이 되고 있습니다. 실제로 미국 풍력 에너지 협회에 따르면 지난 10년 동안 새로운 풍력 프로젝트에 1,430억 달러의 투자가 있었습니다. 많은 사람들이 알고 있지 못하는 것은 모든 풍력 타워 이면에는 제조 과정 및 타워가 작동되는 동안 각 풍력 타워가 제대로 안전하게 작동될 수 있는 데 도움이 되는 종합 검사 프로그램이 있다는 것입니다. 풍력 타워를 검사하지 않으면 전체 구조물을 교체해야 하는 심각한 고장이 발생할 수 있습니다. 매년 수많은 풍력 타워가 새롭게 건설되면서, 검사 프로그램은 업계의 요구를 충족시킬 수 있도록 발전해 왔습니다.
비파괴 검사 기술을 이용하여 제조 중과 설치 후 정기적으로 검사하는 풍력 타워 구성품은 블레이드, 기어박스, 타워 구조물 등 크게 세 가지가 있습니다. 각 구성품은 풍력 타워의 전반적인 생산성과 수명에 매우 중요합니다. 기업들은 다양한 구성품을 검사하기 위해 일련의 무료 비파괴 검사 기술에 의존하여 작업을 완료합니다.
제조
제조 과정에서 구성품 검사는 품질 관리를 위해 필수입니다. 부품이 조기에 고장나면 풍력 타워 프로젝트에 상당한 비용이 추가될 수 있습니다. 일부 제조사들은 기어박스와 같은 구성품을 보증하므로 보증 기간 동안 고장난 각 부품에 대해서는 잠재적으로 제조사가 비용을 부담합니다. 이에 따라 대부분의 제조사들은 비디오스코프와 재래식 및 위상 배열 초음파 결함 탐상기를 사용한 원격 육안 검사와 같은 비파괴 검사 기술을 통해 제품이 내부 품질 기준을 충족하는지 확인합니다.
블레이드: 블레이드들은 가능한 한 가벼울 수 있도록 복합 소재로 만들어집니다. 블레이드는 한 번 설치하면 교체 비용이 많이 들기 때문에 제조사들은 접합 수지의 균열과 블레이드 내부 복합 소재의 박리, 블레이드 외부의 균열 및 박리 등을 점검합니다.
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| 설치 대기중인 풍력 터빈 블레이드. |
기어박스: 기어박스는 매우 복잡합니다. 제조 과정에서 구성품이 오정렬되거나 잘못 패키징된 경우, 구성품의 수명이 단축될 수 있습니다. 검사자들은 조립 라인에서 기어 박스를 꺼내서 품질 관리 검사를 수행합니다. 비디오스코프를 이용한 원격 육안 검사를 통해 검사자는 조립된 기어박스 내부를 보고 구성품이 제대로 작동하는지 확인할 수 있습니다.
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| IPLEX NX 비디오스코프로 촬영한 풍력 터빈 기어박스 내부 이미지 |
타워 구조물 풍력 타워 섹션은 일반적으로 평평한 금속판을 실린더에 말아서 솔기를 용접하는 방식으로 건설됩니다. 그런 다음 이러한 개별 섹션들은 플랜지를 통해 현장에서 운반 및 연결될 수 있을 만큼의 작은 조각들과 함께 용접됩니다. 제조사는 타워의 무결성을 보장하기 위해 이러한 용접의 품질을 확인하는 것이 특히 중요합니다. 일반적인 문제에는 융합 및 기공의 부족이 포함됩니다.
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| 새로운 풍력 타워 건설. |
가동 중 검사
풍력 타워가 설치되면 다양한 구성품이 환경 스트레스에 노출됩니다. 전체 구조는 수분, 온도 변화, 충격 및 낙뢰와 같은 기타 환경 요인뿐만 아니라 바람에 의한 동적 하중의 영향을 받습니다.
고장은 치명적일 수 있으며 타워 전체가 소실될 수 있습니다. 예를 들어 기어박스가 고장나면 기어에 의해 발생하는 열로 인해 윤활유에 불이 붙을 수 있습니다. 이 경우 블레이드와 타워 구조물에 뜨거운 오일이 뿌려지면서 풍력 타워가 완전히 소실될 수 있습니다.
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| 기어 박스의 윤활유에 불이 붙는 등의 일부 풍력 타워 고장으로 인해 타워 전체가 소실될 수 있습니다. |
풍력 타워 검사의 명백한 과제 중 하나는 위치입니다. 타워의 높이는 200피트 이상이 될 수 있기에 블레이드와 타워 구조물을 검사하려면 로프와 산업용 안전벨트를 사용해야 합니다. 공구를 들어올릴 수 있는 윈치가 있는 타워도 있지만 엘리베이터가 있는 경우는 거의 없어 검사자들이 검사 위치에 도달하려면 사다리를 타고 올라야 하기 때문입니다. 휴대 가능하고 인체공학적이며 견고하며 강력한 장비를 갖추는 것은 검사를 효율적이고 안전하게 완료하는 데 필수입니다.
블레이드: 바람의 힘은 블레이드에 거의 일정한 동적 하중으로 블레이드 구조, 특히 가장자리, 허브 및 팁에 응력을 가합니다. 검사자들은 복합 소재의 손상, 분리 및 박리를 찾기 위해 다양한 도구를 사용합니다. 기존 초음파 기술로 낙뢰로 인한 손상을 평가하여 검사자가 수리가 필요한 시점을 알 수 있습니다. 블레이드 복합 소재의 무결성을 평가하기 위해 검사자들은 음파를 사용하는 접합 검사 도구로 분리 및 박리를 신속하고 정확하게 탐지합니다. 또한 대부분의 블레이드에는 작은 구멍이 있어 비디오스코프가 블레이드 내부에 접근할 수 있습니다. 검사자는 최대 30m 길이의 비디오스코프를 사용하여 접근하기 어려운 영역을 육안으로 평가하여 손상을 찾을 수 있습니다.
기어박스: 기어박스는 복잡하고 움직이는 부품이 많기 때문에 잠재적으로 고장날 수 있습니다. 비디오 스코프는 기어박스를 검사하는 데 이상적인 도구로 작은 삽입 튜브를 박스 안에서 쉽게 조작할 수 있습니다. 휴대 가능하고 내구성이 우수한 IPLEX® RX/RT 비디오스코프는 기어박스 검사자가 직면하는 문제를 해결할 수 있도록 설계된 기능을 갖추고 있습니다. 한 가지 과제는 비디오스코프의 렌즈에 윤활유가 묻어 이미지가 흐려지는 것입니다. 비디오스코프의 오일 클리어링 내시경 팁 어댑터는 모세관 작용을 이용하여 렌즈에서 오일을 빼내어 더 선명한 이미지를 얻고 빠른 검사를 수행할 수 있습니다. 비디오스코프의 선명하고 밝은 이미지를 통해 검사자는 기어의 균열 및 갈라짐 여부를 확인하고, 베어링의 긁힘, 공식(孔蝕), 함몰 및 기타 결함을 검사할 수 있습니다.
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| 풍력 터빈 베어링의 결함을 보여주는 비디오스코프 이미지. |
타워 구조물: 바람의 힘은 용접된 타워 세그먼트에 응력을 가합니다. 피로 균열은 제시간에 확인되고 수리되지 않으면 결국 타워 고장으로 이어질 수 있습니다. OmniScan® 결함 탐상기와 같은 위상 배열 검사 기술은 타워 구조물의 부식 및 균열을 신속하게 탐지하는 데 사용됩니다. 보완 기술인 배열 와전류(ECA)도 용접 검사에 사용됩니다. 기존 용접 검사 기술에 비해 ECA가 지닌 장점 중 하나는 도장된 표면을 통해 작동한다는 것입니다. 다른 검사 방법에서는 용접부에서 도장을 제거하여 요소에 노출시키므로 잠재적으로 더 많은 부식 가능성이 있지만, ECA는 정확한 결과를 빠르고 쉽게 제공합니다.
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| 휴대성이 뛰어난 IPLEX RX 비디오스코프. |
발전 산업이 계속해서 변화하고 새로운 기술 발전이 등장함에 따라 비파괴 검사 기술은 이에 맞춰 계속 조정될 것입니다. 풍력 타워는 전세계적으로 점점 더 중요한 전력 공급원이 되고 있으며, 비파괴 검사 및 원격 육안 검사 기술은 제조 및 유지 관리에 중요한 역할을 합니다. 가동 중단이 일시적이든 영구적이든, 풍력 타워를 일상적으로 점검하는 것은 분명히 중요합니다.
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