Worm Gearbox for Tidal Energy Device Orientation

조력 발전 장치 방향 설정을 위한 웜 기어박스 — 해저 발전용 해양 등급 구동 장치

조력 에너지 변환기와 해류 발전 장치는 예측 가능한 조류의 운동 에너지를 활용합니다. 이는 호주 북부, 배스 해협, 킴벌리 해안의 조류 수로 해역에서 상당한 잠재력을 지닌 자원입니다. 조력 터빈 로터를 조류 방향에 맞춰 정렬하는 방향 전환 구동 장치는 지구상에서 가장 열악한 기계적 환경, 즉 영구적인 해수 침수, 생물 오염, 갈바닉 부식, 그리고 최대 4m/s의 조류에 의한 동적 구조 하중 속에서도 안정적으로 작동해야 합니다. 당사의 316L 스테인리스강은 이러한 환경에 적합합니다. 웜 기어 드라이브 해양 등급 윤활 및 IP68 밀봉 기능을 갖춘 이 제품은 수중 조력 에너지 운용 서비스에 적합하도록 설계되었습니다. 당사의 해양 엔지니어링 역량에 대해 알아보세요..

조력 에너지: 가장 까다로운 기계적 환경

조력 터빈 방향 전환 구동 장치는 계획된 유지 보수 간격이 5~10년 동안 안정적으로 작동해야 합니다. 이는 ROV 배치 또는 드라이 도크 인양에 드는 높은 비용 때문에 필수적인 조건입니다. 따라서 해수로 윤활유가 누출되지 않아야 하며(생태학적 요구 사항일 뿐만 아니라 베어링 오염 위험 방지), 외부 표면의 생물 오염 방지, 316 스테인리스강 부품과 구조용 탄소강 계류 요소 간의 전기적 절연, 그리고 터빈 지지 구조를 통해 전달되는 교류 조류 하중에 대한 동적 피로 저항성을 갖춰야 합니다. 기어 맞물림을 보호하고 해양 환경 규정을 준수하기 위해서는 해양 등급 윤활유를 사용하는 것이 필수적입니다.

해양용 소재 사양

주택: 316L 오스테나이트 스테인리스강 - 표준 해양 등급 스테인리스강; 5°C(배스 해협)에서 32°C(킴벌리 해안)에 이르는 온도 범위에서 조수가 있는 해수 환경에서 틈새 부식 및 공식에 강합니다.
웜 휠: 니켈-알루미늄 청동(NAB)은 수중 해양 환경에서 주석-청동보다 선호됩니다. NAB는 해수에서 고유한 음극 보호 특성을 가지며 탈아연화에 대한 저항성이 있습니다.
물개: 탄화규소(SiC) 재질의 이중 기계식 씰은 IP68 등급의 연속 침수 기능을 제공하며, 해수 유입 및 윤활유 유출을 해양 환경으로 차단합니다.
윤활유: 해양 환경 기준에 따른 개방 수역 적용을 위한 규제 요건으로 해양 등급 EAL 합성 오일(ISO 15380 E형) 또는 NSF H1 식품 안전 합성 오일을 사용해야 합니다.

기술 사양

매개변수	사양
애플리케이션	조력 터빈의 요각/방향; 조력 발전 배열 정렬
기어비	20:1 – 100:1
출력 토크	최대 10,000Nm
주택 자재	316L 스테인리스강
웜 휠	니켈-알루미늄 청동(NAB)
씰 타입	이중 기계식 면밀봉; SiC 면; IP68
윤활유	EAL 해양 등급 합성수지; ISO 15380 E형
IP 등급	IP68 (연속 침수 가능, 설치 사양에 따른 침수 깊이)
작동 온도	해수 온도 범위: 0°C ~ +35°C
부식 표준	해양 환경용 NACE MR0175 / ISO 15156
디자인 라이프	계획된 유지보수 간 10년 평균 무고장 시간(MTBF)

Marine & Environmental Standards

조력 에너지 방향 조정용 웜 기어 드라이브는 다음 조건에서 제조됩니다. ISO 9001:2015 그리고 운반하다 CE 적합성 선언재료는 다음 사항을 준수합니다. NACE MR0175 / ISO 15156 (해양 및 부식성 환경용 재료). 윤활유는 다음 기준을 충족합니다. ISO 15380 E형 (EAL) 및 해양 환경 규정에 따라 MARPOL 부속서 V 및 IMO 해양 윤활 지침. 밀봉 등급은 다음과 같습니다. IP68 설치 시 지정된 깊이와 기간(일반적으로 30~50m, 연속) 동안. IEC 60072 B5/B14 입력 플랜지는 조력 에너지 시스템에 사용되는 해저용 습식 결합 모터 커넥터와 호환됩니다.

사례 연구

조력 발전 연구 장치 — 뉴사우스웨일스주 클래런스 강 — 1kW 시제품 조력 터빈 방향 전환 장치

도전: 광물유를 사용하는 표준 주철 기어박스는 해수에 담근 후 6개월 이내에 하우징 페인트가 부식되는 현상이 나타났습니다.

해결책: 316L 스테인리스강 하우징, NAB 웜 휠, 이중 기계식 페이스 씰(SiC) 및 EAL 해양 합성 오일로 교체했습니다.

결과: 18개월 수중 검사에서 부식이나 기름 누출이 발견되지 않았으며, 마모는 예상 범위 내에 있어 5년 주기 유지보수 준비가 완료되었습니다.

OTEC 시험 플랫폼 — 호주 북서부 — 해류 탐지 장치용 해저 방향 감지 구동 장치

도전: 일반 에폭시 코팅에 부착된 생물 오염물(따개비와 홍합)은 12개월 이내에 오염층 아래에서 틈새 부식을 일으켰습니다.

해결책: 해양용 에폭시 위에 방오 코팅(산화구리 기반)을 적용하였고, 316 스테인리스강 희생양극 보호 장치를 장착하였다.

결과: 12개월 후 ROV 검사에서 생물 오염이 현저히 감소했으며, 최소한의 잔류 오염으로 인해 틈새 부식이 관찰되지 않았습니다.

조류 수로 연구 — 워싱턴주 킴벌리 — 고속 조류(3.5m/s) 조력 터빈 정렬 구동 장치

도전: 교번하는 조석 하중으로 인한 동적 피로로 인해 18개월 사용 만에 웜 기어 이빨이 파손되었습니다. 이는 예상치 못한 고장 유형입니다.

해결책: 표준 NAB 웜 휠에서 고강도 초이중 스테인리스강 웜 휠로 업그레이드되었으며, 서비스 계수가 1.5에서 2.5로 향상되었습니다.

결과: 36개월 ROV 검사에서 치아 파손이 발견되지 않았으며, 설계가 수정되어 프로젝트의 모든 후속 장치에 적용되었습니다.

당사의 해양 엔지니어링 역량

316L 스테인리스강이 기본 사양입니다.

해양용 스테인리스 하우징 - 해양 배치 용도에 대한 특별 주문 추가 비용 없음.

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NAB 웜 휠

니켈-알루미늄 청동 - 해수에 적합하며 고유한 음극 보호 특성을 지니고 있습니다.

IP68 이중면 씰

SiC 표면 기계식 씰은 연속 침수 환경에서 윤활유 손실 없이 10년 동안 사용할 수 있습니다.

EAL 윤활유

해양 환경 윤활유 표준 충전량 - 해양 배치를 위한 MARPOL 규정 준수.

ROV 호환 설계

기어박스를 분리하지 않고도 ROV가 접근할 수 있도록 외부 점검 지점과 오일 샘플링 포트가 설계되었습니다.

자주 묻는 질문

▶ Why is 316L stainless steel preferred over 304 SS for tidal energy drives?

316L 스테인리스강은 2–3% 몰리브덴(304 스테인리스강에는 없음)을 함유하고 있어 해수 환경에서 염화물에 의한 공식 및 틈새 부식 저항성이 크게 향상됩니다. 지속적인 염화물 노출이 있는 수중 조석 환경에서 304 스테인리스강은 수개월 내에 공식 부식이 발생할 수 있습니다. 316L은 지속적인 해수 침지에 견딜 수 있는 최소 스테인리스강 등급이며, 유속이 높은 난류 환경에서는 듀플렉스 또는 슈퍼듀플렉스 스테인리스강을 권장합니다.

▶ What is nickel-aluminium bronze (NAB) and why is it better than tin-bronze for marine worm wheels?

니켈-알루미늄 청동(NAB, 일반적으로 CuAl10Ni5Fe4)은 표준 주석 청동(ZCuSn10Pb1)보다 강도와 내식성이 뛰어난 구리 합금입니다. 해수 환경에서 NAB는 대부분의 구조용 강재에 비해 음극 특성을 보여 갈바닉 부식에 대한 자체 보호 기능을 제공합니다. 또한 NAB는 염화물 환경에서 표준 청동 합금에 영향을 미치는 탈아연화 및 선택적 상 부식에 대한 저항성을 나타냅니다. 수중 조석력 응용 분야에서 NAB 웜 휠은 동등한 주석 청동 휠보다 3~5배 더 긴 수명을 보이는 것으로 입증되었습니다.

▶ What is an environmentally acceptable lubricant (EAL) and why is it required for tidal drives?

EAL lubricants are synthetic or bio-based oils that are biodegradable (>60% in 28 days per OECD 301B), non-bioaccumulative, and non-toxic to aquatic organisms. They are mandated by marine environmental regulations for vessels and ocean installations where lubricant discharge into seawater is possible — including US EPA Vessel General Permit (VGP), MARPOL Annex V, and various national EPA regulations. Using non-EAL mineral oil in a submerged tidal drive risks regulatory penalties and ecological damage in the event of seal failure.

▶ How does biofouling affect a tidal energy gearbox and how is it managed?

생물 오염(따개비, 홍합, 조류)은 대부분의 조간대 지역에서 수주 내에 수중 표면에 부착됩니다. 오염층 아래에서는 국부적으로 산소가 부족한 곳에서 틈새 부식이 316 SS까지 공격할 수 있습니다. 관리 전략: (1) 해양 에폭시 위에 방오 코팅(산화구리 또는 ECONEA 기반)을 적용하여 오염 부착을 줄입니다. (2) 하우징에 희생 아연 또는 알루미늄 양극을 설치하여 음극 보호를 제공합니다. (3) 2년 간격으로 ROV를 사용하여 오염 축적을 평가하고 제거합니다.

▶ What ROV access features are available for subsea tidal gearbox inspection?

당사의 조력 에너지용 웜 기어박스는 다음과 같은 사양으로 제공됩니다. ROV 조작기와 호환되는 오일 샘플링 포트(기어박스를 분리하지 않고 오일 샘플 추출 가능), 육안 검사 창(기어 상태 관찰용 붕규산 유리 포트), 스트레인 게이지가 장착된 출력 샤프트를 통한 토크 모니터링(수중 데이터 로거 또는 유선 원격 측정 장치), 그리고 잠수부 없이 ROV를 사용하여 기어박스를 탈부착할 수 있는 표준 수중 볼트 플랜지.