Nowadays, the utilization of renewable energy sources like wind energy is considered one of the most effective means of generating massive amounts of electricity. This is evident in the rapid increase of wind farms all over the world which comprise a huge number of wind turbines. However, the drawback of utilizing wind turbines is that it requires maintenance, which could be a costly operation. To keep the wind turbines in pristine condition so as to reduce downtime, the implementation of CMS (Condition Monitoring System) and FDS (Fault Detection System) is mandatory. The efficiency and accuracy of these systems are crucial in deciding when to carry out a maintenance process. In this paper, a fault detection system based on intelligent clustering method is proposed. Using SCADA data, the clustering model was trained and evaluated for its accuracy through rigorous simulations. Results show that the proposed approach is able to accurately detect the deteriorating condition of a wind turbine as it nears a downtime period.
The annual average of energy sources is continuously increasing at a rate of 5.8%, and particularly, the power generation proportion of new/renewable energy is increasing significantly. Furthermore, South Korea has established a national energy master plan for 2008-2030 and is aiming at obtaining approximately 11% of total energy production from the wind turbine sector. Although offshore wind turbines are similar to wind turbines installed on land, they require materials with excellent dynamic properties and durability to prevent damage due to seawater at the lower parts and connecting parts. The lower parts of wind turbines are submerged in seawater, and the upper and lower parts are connected by filling the connecting part with grout. This paper describes the test results of the process of determining the mix ratios to develop ultra-high grout for offshore wind turbines. There is virtually no relevant technology regarding grout for offshore wind turbines in South Korea that can be referenced for the process of determining the mix ratios. Therefore, tests were conducted for determining compression strength, elastic modulus, flexural strength, density, constructability (floor test), and early strength by referencing a high-performance grout produced in South Korea, and the mixing process for achieving the goal strengths was described using the Korean Industrial Standards (KS) as the reference.
As a key part in the wind turbine system, the power electronic converter is proven to have high failure rates. At the same time, the failure of the wind power converter is becoming more unacceptable because of the quick growth in capacity, remote locations to reach, and strong impact to the power grid. As a result, the correct assessment of reliable performance for power electronics is a crucial and emerging need; the assessment is essential for design improvement, as well as for the extension of converter lifetime and reduction of energy cost. Unfortunately, there still exists a lack of suitable physic-of-failure based evaluation tools for a reliability assessment in power electronics. In this paper, an advanced tool structure which can acquire various reliability metrics of wind power converter is proposed. The tool is based on failure mechanisms in critical components of the system and mission profiles in wind turbines. Potential methodologies, challenges, and technology trends involved in this tool structure are also discussed. Finally, a simplified version of the tool is demonstrated on a wind power converter based on Double Fed Induction Generator system. With the proposed tool structure, more detailed information of reliability performances in a wind power converter can be obtained before the converter can actually fail in the field and many potential research topics can also be initiated.
로켓 엔진 시스템의 예비 설계를 위한 성능 설계 프로그램을 작성하였다. 추력실, 비극저온 추진제용 원심 펌프, 축류 단단 충동형 터빈 그리고 개방형 가스발생기 사이클에서 추가 추력을 얻기 위한 배기 파이프 등이 고려되었다. 설계 절차의 단순화를 위해서 펌프 토출 압력은 설계 입력치로 하였다. 이로 인해서 터보펌프유닛과 추력실 사이의 압력 밸런싱 문제는 설계과정에서 배제되었으며 시스템 전체의 유량 밸런싱만이 고려되었다. 본 논문에서는 시스템 흐름도와 부분품별 설계 절차를 제시하였고 계산 결과는 실제의 대상 엔진 사양과 함께 제시되었다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제25권1호
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pp.87-94
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2001
Filament winding process is a comparatively simple operation in which continuous reinforcements in the form of roving are wound over a rotating mandrel. And now it is well established as a versatile method for storage tanks and pipe for the chemical and other industries. In this study, tensile strength of a filament wound ring specimens were evaluated by split disk test fixture and dress disk test fixture. The results obtained from experiments were compared with the theoretical values obtained by the rule of mixture. And the purpose of this paper is to suggest an appropriate test method for the evaluation of tensile properties of filament wound structures. The tensile strength of a ring specimens tested by the dress disk test showed better agreement with the theoretical values than of a ring specimen tested by the split disk test because the stress concentration in edges of s split disk test fixture is more severe than the that of dress disk test fixture. The results showed that the tensile strength of a ring specimen was influenced by the geometry of test fixture, the continuity of fibers, fiber-tension, fiber-end and stress concentration in specimen.
Anti-icing is important in gas turbines because ice formation on compressor inlet components, especially inlet guide vane, can cause performance degradation and mechanical damages. In general, the compressor bleeding anti-icing system that supplies hot air extracted from the compressor discharge to the engine intake has been used. However, this scheme causes considerable performance drop of gas turbines. A new method is proposed in this study for the anti-icing in combined cycle power plants(CCPP). It is a heat exchange heating method, which utilizes heat sources from the heat recovery steam generator(HRSG). We selected several options for the heat sources such as steam, hot water and exhaust gas. Performance reductions of the CCPP by the various options as well as the usual compressor bleeding method were comparatively analyzed. The results show that the heat exchange heating system would cause a lower performance decrease than the compressor bleeding anti-icing system. Especially, the option of using low pressure hot water is expected to provide the lowest performance reduction.
Due to enhanced demands on quality, security and reliability of the electric power energy system, a microgrid has become a subject of special interest. In this paper, output characteristics of energy storage system (ESS) with an electric double layer capacitor (EDLC) and battery energy storage system (BESS) of a renewable energy based microgrid were analyzed under grid-connected and islanded operation modes. The microgrid which consists of photovoltaic and wind power turbine generators, diesel generator, ESS with an EDLC, BESS and loads was modeled using real time digital simulator. The results present the effective control patterns of the microgrid system.
In a wind farm, a large number of small wind turbine generators (WTGs) operate whilst a small number of a large generator do in a conventional power plant. To maintain high quality and reliability of electrical energy, a wind farm should have equal performance to a thermal power plant in the transient state as well as in the steady state. The wind farm shows similar performance to the conventional power plant in the steady state due to the advanced control technologies. However, it shows quite different characteristics during fault conditions in a grid, which gives significant effects on the operation of a wind farm and the power system stability. This paper presents an analysis of response of a wind farm during grid fault conditions. During fault conditions, each WTG might produce different frequency components in the voltage. The different frequency components result in the non-fundamental frequencies in the voltage and the current of a wind farm, which is called by "beats". This phenomenon requires considerable changes of control technologies of a WTG to improve the characteristics in the transient state such as a fault ride-through requirement of a wind farm. Moreover, it may cause difficulties in protection relays of a wind farm. This paper analyzes the response of a wind farm for various fault conditions using a PSCAD/EMTDC simulator.
HILS(Hardware In-the Loop Simulation)은 임베디드(Embedded) 시스템의 개발과 시험에 많이 이용된다. 임베디드(Embedded) 시스템은 시스템의 운전 환경에서 쉽고, 철저하게 그리고 반복해서 시험할 수 없을 때 사용된다. HILS는 빠르고 경제적으로 제품을 개발하는데 유효하다. 또한 생산품이 생산을 시작한 후에 심각한 문제점들이 발견될 가능성을 상당히 줄여주어 생산품 개발 시간동안에 설계 최적화와 하드웨어/소프트웨어 디버깅을 실행하는데 도움을 준다. 본 연구는 Digital Governor의 성능을 확인하기 위해 스팀터빈 플랜트와 동기 발전기를 포함한 시뮬레이터를 HIL(Hardware In-the Loop Simulator)로 구현하였으며, 실시간으로 시스템의 응답을 확인할 수 있도록 소프트웨어로 구성하였다.
The renewable resource are getting more attentions with increased concerns on the depletion of fossil fuels and several environmental issues like emission problem. Wind power is a representative option among several renewable sources and the generation capacity using wind power is being increased. However, the wind generation is so volatile on its output characteristic, so it is required to assess the grid impact of wind power generation by measuring the fluctuation effect more precisely. This paper proposes the method for measuring the generation output according to IEC 61400-21(Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines) to assess the power quality of wind turbine generation. In addition, it shows an application case to a small-scale wind power generator. In the case study, it suggests a structure design of the proposed measurement instrument both on hardware and software aspects, which is composed of a remote monitoring & data analysis program and an FPGA based real-time signal processing device.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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