JP6714844B2 - Abnormality diagnosis method - Google Patents

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Description

本発明は、機械設備における異常を診断する異常診断方法に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis method for diagnosing an abnormality in mechanical equipment.

従来、鉄道車両や発電用風車等の回転部品は、一定期間使用した後に、軸受装置やその他の部品について損傷や摩耗等の欠陥の有無が検査される。この検査は、装置全体を定期的に分解することにより行われ、回転部品にできた損傷や摩耗は、検査担当者が目視により発見するようにしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, rotating parts such as railway vehicles and wind turbines for power generation are inspected for defects such as damage and wear on bearing devices and other parts after a certain period of use. This inspection is performed by periodically disassembling the entire apparatus, and damage or wear on the rotating parts is visually detected by an inspector.

しかし、このような回転部品の異常の有無の検査は相当な時間とコストがかかる。そのため、回転部品が組み込まれた機械装置を分解することなく、実働状態で回転部品の異常診断が可能な方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この診断方法では、稼働中に損傷を検知するため、損傷により生じる衝撃振動の発生時間間隔を振動信号(加速度や音など)より算出し、軸受諸元から算出される理論値と照合して診断する、絶対判定基準を用いている。また、同一部位を定期的に時系列比較し、正常な場合の値を初期値として、その何倍になったかをみて判定する相対的判定基準を用いた方法もある。 However, it takes a considerable amount of time and cost to inspect such rotating parts for abnormalities. Therefore, there has been proposed a method capable of diagnosing an abnormality of a rotating component in an actual operating state without disassembling a mechanical device in which the rotating component is incorporated (for example, refer to Patent Document 1). In this diagnostic method, damage is detected during operation. Therefore, the time interval of shock vibration caused by damage is calculated from the vibration signal (acceleration, sound, etc.) and compared with the theoretical value calculated from the bearing specifications for diagnosis. Yes, the absolute criterion is used. There is also a method in which the same part is periodically compared in time series, and a value in a normal case is used as an initial value, and a relative judgment criterion is used to judge how many times the value has increased.

特許第4117500号公報Japanese Patent No. 4117500

ところで、風力用発電装置において、風向や風力が常に変化しているため、軸受が支持する軸の回転数および荷重も常に変化し、発電機負荷も変動している。このような状況では、センサからの出力に変動する環境条件の影響が含まれることとなる。 By the way, in the wind turbine generator, the wind direction and the wind force are constantly changing, so the rotation speed and load of the shaft supported by the bearing are constantly changing, and the generator load is also changing. In such a situation, the output from the sensor will include the effects of varying environmental conditions.

このため、絶対判定基準を用いて、センサによる転がり軸受等の異常を診断するには、指標を条件別に設定しておく必要があり、全ての条件に対して、指標を設定するのに多大な時間が必要である。また、相対判定基準を用いる場合には、時系列データを保存しておく必要があるため、保存容量が膨大になる可能性があり、しかも、環境条件が誤診断原因になる可能性もある。 Therefore, in order to diagnose abnormalities such as rolling bearings by the sensor using the absolute judgment standard, it is necessary to set the index for each condition, and it is very difficult to set the index for all conditions. I need time. Further, when using the relative judgment criterion, it is necessary to save the time-series data, so that the storage capacity may become enormous, and the environmental condition may cause a false diagnosis.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境条件が変動する場合にも効率的に異常を診断できる異常診断方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an abnormality diagnosis method capable of efficiently diagnosing an abnormality even when environmental conditions change.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 主軸と、該主軸を支持する転がり軸受とを備える3機以上の機械設備の運転時に、前記各機械設備の共通部位となる前記転がり軸受の振動実効値をそれぞれ取得する取得工程と、
前記各機械設備の前記転がり軸受の振動実効値を、前記各機械設備間で相互比較する比較工程と、を備え、
前記比較工程は、前記各機械設備における前記転がり軸受の振動実効値のいずれかが、当該転がり軸受のピッチ円直径と、当該転がり軸受によって支持される前記主軸の回転数とを乗算したdmn値に依存して決定される閾値を越えたときに行なわれる、
ことを特徴とする異常診断方法。
(2) 前記機械設備は、運転時に前記振動実効値を変化させる環境条件が変動する、風車、鉄道車両、ポンプ、空調設備のいずれかであることを特徴とする(1)に記載の異常診断方法。
The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) An acquisition step of acquiring a vibration effective value of each of the rolling bearings, which is a common part of each of the mechanical equipments, during operation of three or more mechanical equipments including a spindle and a rolling bearing that supports the spindles.
A comparison step of mutually comparing the vibration effective value of the rolling bearing of each of the mechanical equipment, between the respective mechanical equipment ,
In the comparison step, one of the effective vibration values of the rolling bearing in each of the mechanical equipment is a dmn value obtained by multiplying the pitch circle diameter of the rolling bearing by the rotation speed of the main shaft supported by the rolling bearing. It is performed when the threshold value that is determined depending on is exceeded,
An abnormality diagnosis method characterized by the above.
(2) The abnormality diagnosis according to (1), wherein the mechanical equipment is any one of a wind turbine, a railroad vehicle, a pump, and an air conditioning equipment in which an environmental condition that changes the effective vibration value changes during operation. Method.

本発明の異常診断方法によれば、機械設備の共通部位の物理量をそれぞれ取得して相互間で比較することで、機械設備の共通部位の相互間での異常を容易に診断することができる。これにより、各判定指標の絶対基準を条件別に設定する絶対判定基準による診断や時系列データを保存しておく必要がある相対判定基準による診断と比較し、データ保存容量を抑えつつ、環境条件が変動する場合にも効率的に異常を診断することができる。 According to the abnormality diagnosis method of the present invention, it is possible to easily diagnose the abnormality between the common parts of the mechanical equipment by acquiring the physical quantities of the common parts of the mechanical equipment and comparing them. As a result, compared with the diagnosis by the absolute judgment standard that sets the absolute standard of each judgment index according to the condition or the diagnosis by the relative judgment standard that needs to save the time series data, the environmental conditions can be reduced while suppressing the data storage capacity. Even if it fluctuates, the abnormality can be efficiently diagnosed.

本発明に係る異常診断方法が適用される複数の風力発電装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a plurality of wind turbine generators to which an abnormality diagnosis method according to the present invention is applied. 風力発電装置の転がり軸受及び異常診断を行う制御系を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining a rolling bearing of a wind power generator and a control system which performs abnormality diagnosis. 本発明に係る異常診断方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the abnormality diagnosis method which concerns on this invention. 転がり軸受の振動実効値の時系列変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a time series change of the vibration effective value of a rolling bearing. 転がり軸受の振動の周波数と振幅との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the frequency and amplitude of vibration of a rolling bearing. 転がり軸受の振動の周波数と振幅との関係の他の例を示すグラフである。It is a graph which shows the other example of the relationship between the frequency and amplitude of vibration of a rolling bearing. 本発明の変形例に係る異常診断方法を説明するフローチャートである。It is a flow chart explaining the abnormality diagnostic method concerning the modification of the present invention. 変形例の転がり軸受の振動の周波数と振幅との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the frequency and amplitude of vibration of the rolling bearing of a modification.

以下、本発明に係る異常診断方法の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of an abnormality diagnosis method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態に係る異常診断方法は、例えば、風力発電装置などの機械設備の運転時における異常の有無を監視する方法である。同仕様の機械設備が同条件下で3機以上が運転されている場合に、相互の機械設備の同一部位の振動信号(加速度や音など)を測定し、判定指標(エンベロープスペクトルの実効値またはピーク値)を分析する。求めた値を機械設備間で相互比較し、他と乖離した値を示した機械設備の測定部位に損傷(剥離・傷・電食など)が発生したと特定する。これにより、各判定指標の絶対基準を条件別に設定することなく、変動する環境条件の影響が含まれる場合にも効率的に診断でき、また、振動情報のデータ保存容量を低減できる。 The abnormality diagnosis method according to the present embodiment is, for example, a method of monitoring the presence/absence of an abnormality during operation of mechanical equipment such as a wind turbine generator. When three or more machines with the same specifications are operating under the same conditions, the vibration signals (acceleration, sound, etc.) of the same parts of the machines are measured, and the judgment index (effective value of envelope spectrum or Peak value) is analyzed. The obtained values are compared with each other between the mechanical equipment, and it is specified that damage (peeling, scratches, electrolytic corrosion, etc.) has occurred at the measurement site of the mechanical equipment that shows a value that deviates from others. As a result, it is possible to efficiently diagnose even when the influence of changing environmental conditions is included, and to reduce the data storage capacity of vibration information, without setting the absolute reference of each determination index for each condition.

以下の説明においては、機械設備として、例えば、転がり軸受を含む風力発電装置を例にとって説明する。
図1は、本発明に係る異常診断方法が適用される複数の風力発電装置の概略構成図である。
In the following description, as the mechanical equipment, for example, a wind turbine generator including a rolling bearing will be described as an example.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plurality of wind turbine generators to which the abnormality diagnosis method according to the present invention is applied.

図1に示すように、本実施形態に係る異常診断方法は、3機の風力発電装置(風車)10A,10B,10Cの異常の有無を診断する。 As shown in FIG. 1, the abnormality diagnosis method according to the present embodiment diagnoses the presence or absence of abnormality in three wind turbine generators (wind turbines) 10A, 10B, 10C.

風力発電装置10A,10B,10Cは、地上に立設されたタワー11と、タワー11の上端に支持されたナセル12と、ナセル12の端部に設けられたブレード13とを備えており、互いに同仕様とされている。 The wind turbine generators 10A, 10B, and 10C each include a tower 11 that is erected on the ground, a nacelle 12 that is supported at the upper end of the tower 11, and a blade 13 that is provided at the end of the nacelle 12. It has the same specifications.

ナセル12には、ドライブトレイン部21が格納されている。ドライブトレイン部21は、主軸22と、増速機23と、発電機24と、転がり軸受25とを備えている。主軸22は、増速機23を介して発電機24に接続されている。主軸22は、転がり軸受25によってナセル12内に回転可能に支持されている。この主軸22を支持する転がり軸受25には、振動センサ27が設けられている。 The drive train unit 21 is stored in the nacelle 12. The drive train unit 21 includes a main shaft 22, a speed increaser 23, a generator 24, and a rolling bearing 25. The main shaft 22 is connected to a generator 24 via a gearbox 23. The main shaft 22 is rotatably supported in the nacelle 12 by a rolling bearing 25. A vibration sensor 27 is provided on the rolling bearing 25 that supports the main shaft 22.

ブレード13は、ハブ31と、複数の羽根32とを有している。羽根32は、ハブ31から放射状に延在されている。ブレード13は、ドライブトレイン部21の主軸22の端部に設けられている。 The blade 13 has a hub 31 and a plurality of blades 32. The blades 32 extend radially from the hub 31. The blade 13 is provided at the end of the main shaft 22 of the drive train unit 21.

なお、風力発電装置10A,10B,10Cは、増速機23や発電機24の回転軸も転がり軸受(図示略)によって支持されている。また、ドライブトレイン部21には、主軸22の回転を必要に応じて停止させるブレーキ装置(図示略)が設けられている。 In the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C, the rotation shafts of the speed increaser 23 and the generator 24 are also supported by rolling bearings (not shown). Further, the drive train unit 21 is provided with a brake device (not shown) that stops the rotation of the main shaft 22 as necessary.

上記構造の風力発電装置10A,10B,10Cは、ブレード13の羽根32が風を受けることで主軸22が回転される。すると、その主軸22の回転が増速機23によって増速されて発電機24に伝達され、発電機24によって発電される。これらの風力発電装置10A,10B,10Cは、同条件下で稼働される。 In the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C having the above structure, the main shaft 22 is rotated by the blade 32 of the blade 13 receiving wind. Then, the rotation of the main shaft 22 is increased in speed by the speed increaser 23, transmitted to the generator 24, and generated by the generator 24. These wind turbine generators 10A, 10B and 10C are operated under the same conditions.

図2は、風力発電装置の転がり軸受及び異常診断を行う制御系を説明するブロック図である。
図2に示すように、転がり軸受25は、主軸22に外嵌されて回転する内輪41と、ハウジング等に内嵌される外輪42と、内輪41と外輪42との間で転動可能に配置された複数の転動体43と、転動体43を転動自在に保持する不図示の保持器と、を有する。本実施形態では、主軸22を支持する転がり軸受25として、球面ころ軸受が用いられている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a rolling bearing of a wind turbine generator and a control system that performs abnormality diagnosis.
As shown in FIG. 2, the rolling bearing 25 is arranged so that it can be rolled between the inner ring 41 that is externally fitted to the main shaft 22 to rotate, the outer ring 42 that is internally fitted to a housing or the like, and the inner ring 41 and the outer ring 42. A plurality of rolling elements 43 and a retainer (not shown) that holds the rolling elements 43 in a rollable manner. In this embodiment, a spherical roller bearing is used as the rolling bearing 25 that supports the main shaft 22.

振動センサ27は、転がり軸受25の固定輪である外輪42のハウジング負荷圏に固定される。振動センサ27としては、加速度センサの他、例えば、AE(Acoustic Emission)センサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ等が使用可能であり、また、加速度、速度、歪み、応力、変位等を検出することで、等価的に音や振動を検出して電気信号に変換することができるものも適宜使用することができる。 The vibration sensor 27 is fixed to the housing load zone of the outer ring 42, which is the fixed ring of the rolling bearing 25. As the vibration sensor 27, in addition to an acceleration sensor, for example, an AE (Acoustic Emission) sensor, an ultrasonic sensor, a shock pulse sensor, or the like can be used, and it is also possible to detect acceleration, velocity, strain, stress, displacement, or the like. Therefore, a device capable of equivalently detecting sound or vibration and converting it into an electric signal can be appropriately used.

なお、振動センサ27の固定方法には、ボルト固定、接着、ボルト固定と接着の併用、及び樹脂材による埋め込み、磁石を用いた設置等がある。 Note that the vibration sensor 27 can be fixed by bolt fixing, bonding, a combination of bolt fixing and bonding, embedding with a resin material, installation using a magnet, or the like.

振動センサ27は、データ伝送手段51を介して制御器50に接続されており、転がり軸受25の振動を検出し、その振動情報を電気信号として制御器50に送信する。制御器50は、演算処理部52と制御装置53とを有している。演算処理部52は、振動センサ27から送信される振動情報に基づいて転がり軸受25の振動の実効値及び振幅などを演算して異常診断を行う。制御装置53は、風力発電装置10A,10B,10Cを駆動制御する。また、制御器50には、モニタや警報機等からなる出力装置54が接続されている。 The vibration sensor 27 is connected to the controller 50 via the data transmission means 51, detects the vibration of the rolling bearing 25, and transmits the vibration information to the controller 50 as an electric signal. The controller 50 has an arithmetic processing unit 52 and a control device 53. The arithmetic processing unit 52 calculates the effective value and amplitude of the vibration of the rolling bearing 25 based on the vibration information transmitted from the vibration sensor 27 to perform abnormality diagnosis. The controller 53 drives and controls the wind turbine generators 10A, 10B, 10C. Further, the controller 50 is connected to an output device 54 including a monitor and an alarm.

振動センサ27には、その出力信号を増幅して出力する増幅器が内蔵されている。なお、センサ出力を増幅する増幅手段は、振動センサ27と制御器50を構成するマイクロコンピュータとの間に接続したり、マイクロコンピュータ側に内蔵する構成としても良い。但し、増幅器を振動センサ27に内蔵させた構成の場合は、振動センサ27の出力信号が強いため、振動センサ27とマイクロコンピュータとの間の信号伝達経路等で加わるノイズの影響を抑えることができ、ノイズによる処理精度の低下を抑制して、異常診断の信頼性を向上させることができる。 The vibration sensor 27 has a built-in amplifier that amplifies and outputs the output signal. The amplifying means for amplifying the sensor output may be connected between the vibration sensor 27 and the microcomputer constituting the controller 50, or may be built in the microcomputer side. However, in the case where the amplifier is built in the vibration sensor 27, since the output signal of the vibration sensor 27 is strong, it is possible to suppress the influence of noise added in the signal transmission path between the vibration sensor 27 and the microcomputer. Therefore, it is possible to suppress deterioration of processing accuracy due to noise and improve reliability of abnormality diagnosis.

次に、上記同仕様の3機の風力発電装置10A,10B,10Cの異常診断を行う本発明の異常診断方法について説明する。
図3は、本発明に係る異常診断方法を説明するフローチャートである。
Next, an abnormality diagnosis method of the present invention for performing abnormality diagnosis of the three wind turbine generators 10A, 10B, 10C having the same specifications will be described.
FIG. 3 is a flow chart for explaining the abnormality diagnosis method according to the present invention.

まず、風力発電装置10A,10B,10Cを同一条件で稼働させた状態で、各風力発電装置10A,10B,10Cの共通部位である転がり軸受25の物理量である振動情報を振動センサ27から取得する(ステップS1)。 First, in a state where the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C are operated under the same conditions, vibration information, which is a physical quantity of the rolling bearing 25 that is a common part of the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C, is acquired from the vibration sensor 27. (Step S1).

更に、取得した各風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25の振動情報を監視する。具体的には、各風力発電装置10A,10B,10Cのいずれかの転がり軸受25の振動実効値が、予め設定した閾値を越えているか否かを監視する(ステップS2)。なお、閾値は、一般的には、転がり軸受25のピッチ円直径と主軸22の回転数を乗算したdmn値に依存して決定される。 Furthermore, the acquired vibration information of the rolling bearing 25 of each wind power generator 10A, 10B, 10C is monitored. Specifically, it is monitored whether or not the effective vibration value of the rolling bearing 25 of any of the wind turbine generators 10A, 10B, 10C exceeds a preset threshold value (step S2). Note that the threshold value is generally determined depending on the dmn value obtained by multiplying the pitch circle diameter of the rolling bearing 25 and the rotation speed of the main shaft 22.

そして、各風力発電装置10A,10B,10Cのいずれかの転がり軸受25の振動実効値が閾値を越えていると判断すると(ステップS2:Yes)、各風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25の周波数分析を行い(ステップS3)、風力発電装置10A,10B,10Cの間で、転がり軸受25の振動情報を相互比較する(ステップS4)。 When it is determined that the effective vibration value of the rolling bearing 25 of any of the wind turbine generators 10A, 10B, 10C exceeds the threshold value (step S2: Yes), the rolling bearings of the wind turbine generators 10A, 10B, 10C. The frequency analysis of 25 is performed (step S3), and the vibration information of the rolling bearing 25 is mutually compared among the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C (step S4).

図4は、転がり軸受の振動実効値の時系列変化の一例を示すグラフである。
図4では、風力発電装置10Cの振動実効値が次第に増加し、閾値を越えている。このように、例えば、風力発電装置10Cの振動実効値が閾値を越えた場合は、各風力発電装置10A,10B,10Cの間で振動情報を相互比較することとなる。
FIG. 4 is a graph showing an example of a time series change of the effective vibration value of the rolling bearing.
In FIG. 4, the effective vibration value of the wind turbine generator 10C gradually increases and exceeds the threshold value. Thus, for example, when the effective vibration value of the wind turbine generator 10C exceeds the threshold value, the vibration information is mutually compared among the wind turbine generators 10A, 10B, 10C.

各風力発電装置10A,10B,10Cの間での相互比較は、全ての風力発電装置10A,10B,10Cの最後に取得した振動情報を集約して分析することで行う。具体的には、バンドパスフィルタ処理(絶対値検波から包絡線処理)を行った後に、エンベロープ処理を行い、その波形からFFTパワースペクトルを算出し、判定指標である振幅のピーク(周波数ピーク)を求め、風力発電装置10A,10B,10Cの間で相互比較する。このピークは転がり軸受25の設置された主軸22の回転数に依存して周波数やレベルが変動するため、転がり軸受25の回転情報(主軸22の回転数)を振動情報と同時に取得し、転がり軸受25の諸元から算出する。
また、エンベロープ処理の代わりに、ウェーブレット変換やヒルベルト変換を行ってもよい。
The mutual comparison among the wind turbine generators 10A, 10B, 10C is performed by collecting and analyzing the vibration information acquired at the end of all the wind turbine generators 10A, 10B, 10C. Specifically, after performing bandpass filter processing (absolute value detection to envelope processing), envelope processing is performed, and an FFT power spectrum is calculated from the waveform, and an amplitude peak (frequency peak) that is a determination index is calculated. The wind power generators 10A, 10B, and 10C are compared with each other. Since this peak changes in frequency and level depending on the rotation speed of the main shaft 22 in which the rolling bearing 25 is installed, the rotation information of the rolling bearing 25 (the rotation speed of the main shaft 22) is acquired at the same time as the vibration information, and the rolling bearing is obtained. It is calculated from 25 specifications.
Also, wavelet transform or Hilbert transform may be performed instead of the envelope process.

振幅のピークの相互比較の結果、全ての風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25の振動のピークが同様の傾向を示しているか否かの判定を行う(ステップS5)。 As a result of the mutual comparison of the amplitude peaks, it is determined whether or not the vibration peaks of the rolling bearings 25 of all the wind turbine generators 10A, 10B, 10C show the same tendency (step S5).

この振幅のピークの判定において、風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25の全てで同様の傾向を示していると判定した場合(ステップS5:Yes)、風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25に異常なしと判断する(ステップS6)。 In the determination of the peak of the amplitude, when it is determined that the rolling bearings 25 of the wind turbine generators 10A, 10B, 10C all show the same tendency (step S5: Yes), the wind turbine generators 10A, 10B, 10C It is determined that there is no abnormality in the rolling bearing 25 (step S6).

一方、振幅のピークの判定において、風力発電装置10A,10B,10Cのうちのいずれか一つが他と乖離した傾向を示していると判定した場合(ステップS5:No)、ステップS7で、後述する異常部位の特定を行った上で、風力発電装置10A,10B,10Cのうちの他と乖離した傾向の一つの転がり軸受25に異常が生じていると判断する(ステップS8)。 On the other hand, in the determination of the peak of the amplitude, when it is determined that any one of the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C shows a tendency to deviate from the other (step S5: No), it will be described later in step S7. After identifying the abnormal part, it is determined that one rolling bearing 25, which tends to deviate from the other of the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C, is abnormal (step S8).

図5は、転がり軸受の振動の周波数と振幅との関係の一例を示すグラフである。図6は、転がり軸受の振動の周波数と振幅との関係の他の例を示すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the frequency and the amplitude of vibration of the rolling bearing. FIG. 6 is a graph showing another example of the relationship between the vibration frequency and the amplitude of the rolling bearing.

図5では、風力発電装置10Cに、他の風力発電装置10A,10Bには現れない振幅のピークが生じており、このピークにおいて、他の風力発電装置10A,10Bに対して乖離している。したがって、この場合、風力発電装置10Cの転がり軸受25に、損傷等の異常が生じていると判断する。 In FIG. 5, a wind power generation device 10C has a peak of amplitude that does not appear in the other wind power generation devices 10A and 10B, and at this peak, there is a deviation from the other wind power generation devices 10A and 10B. Therefore, in this case, it is determined that the rolling bearing 25 of the wind turbine generator 10C has an abnormality such as damage.

また、図6では、風力発電装置10A,10B,10Cのそれぞれにピークが生じているが、風力発電装置10Cのピークが他の風力発電装置10A,10Bのピークに対して周波数が乖離している。したがって、この場合も、風力発電装置10Cの転がり軸受25に、摩耗等による損傷(例えば、剥離、傷、電食等)の異常が生じていると判断する。 Further, in FIG. 6, peaks are generated in each of the wind turbine generators 10A, 10B, 10C, but the peak of the wind turbine generator 10C is different in frequency from the peaks of the other wind turbine generators 10A, 10B. .. Therefore, also in this case, it is determined that the rolling bearing 25 of the wind turbine generator 10C has an abnormality such as damage due to wear (eg, peeling, scratch, electrolytic corrosion, etc.).

風力発電装置10A,10B,10Cのいずれかに異常が生じていると判断した場合、出力装置54に警報信号を送信し、出力装置54から音声で警報を発したり、出力装置54に異常を知らせる旨を表示させ、管理者に警告を行う(ステップS9)。 When it is determined that there is an abnormality in any of the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C, an alarm signal is transmitted to the output device 54, and the output device 54 issues a sound alarm or notifies the output device 54 of the abnormality. A message is displayed to warn the administrator (step S9).

なお、本実施形態では、風力発電装置10A,10B,10Cのうちのいずれか一つが他と乖離した傾向を示していると判定した場合(ステップS5:No)、ステップS7にて、ピーク発生周波数がいずれの機械要素の異常理論周波数と一致するか探索し、装置の中のいずれの機械要素に起因した異常であるかを特定する。なお、風力発電装置の場合には、異常部位としては、転がり軸受の各構成部品、歯車、ブレードが考えられる。 In addition, in this embodiment, when it determines with any one of the wind power generators 10A, 10B, and 10C showing the tendency which deviated from others (step S5: No), in step S7, a peak generation frequency is shown. Of the machine element is searched for the abnormal theoretical frequency of the machine element, and which machine element in the device causes the abnormality. In the case of a wind turbine generator, each abnormal component may be a component of a rolling bearing, a gear, or a blade.

以上説明したように、本実施形態の異常診断方法によれば、風力発電装置10A,10B,10Cの共通部位である転がり軸受25の振動情報をそれぞれ検出して相互間で比較することで、風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25の相互間での異常を容易に診断することができる。これにより、各判定指標の絶対基準を条件別に設定する絶対判定基準による診断や時系列データを保存しておく必要がある相対判定基準による診断と比較し、データ保存容量を抑えつつ、環境条件が変動する場合にも効率的に異常を診断することができる。特に、本実施形態によれば、風速や風向などの環境条件の影響を受けやすい風車である風力発電装置の異常診断に好適である。 As described above, according to the abnormality diagnosis method of the present embodiment, by detecting the vibration information of the rolling bearing 25, which is a common part of the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C, and comparing the vibration information with each other, the wind Abnormalities between the rolling bearings 25 of the power generators 10A, 10B, 10C can be easily diagnosed. As a result, compared with the diagnosis by the absolute judgment standard that sets the absolute standard of each judgment index according to the condition or the diagnosis by the relative judgment standard that needs to save the time series data, the environmental conditions can be reduced while suppressing the data storage capacity. Even if it fluctuates, the abnormality can be efficiently diagnosed. In particular, the present embodiment is suitable for abnormality diagnosis of a wind turbine generator that is a wind turbine that is easily affected by environmental conditions such as wind speed and wind direction.

また、本実施形態では、各風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25の振動実効値のいずれかが閾値を越えたときに、風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25の振動情報を相互に比較することで、風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25における異常を効率良く診断することができる。 Further, in the present embodiment, when any one of the effective vibration values of the rolling bearings 25 of the wind turbine generators 10A, 10B, 10C exceeds the threshold value, the vibration information of the rolling bearings 25 of the wind turbine generators 10A, 10B, 10C. By comparing with each other, the abnormality in the rolling bearing 25 of the wind turbine generators 10A, 10B, 10C can be efficiently diagnosed.

また、各風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25に異常があると診断した際に警告を発することで、風力発電装置10A,10B,10Cの転がり軸受25の異常を警告によって迅速に管理者へ知らせることができる。 Further, by issuing a warning when diagnosing that the rolling bearing 25 of each wind power generator 10A, 10B, 10C has an abnormality, the abnormality of the rolling bearing 25 of the wind power generators 10A, 10B, 10C is quickly managed by the warning. Can inform the person.

なお、上記実施形態では、風力発電装置10A,10B,10Cからなる機械設備を異常判断の対象としたが、本発明の異常診断方法は、風力発電装置に限定されることなく、例えば、鉄道車両、ポンプ、空調設備などの同条件下で3機以上運転される転がり軸受を含む同仕様の機械設備の全てが対象である。 In addition, in the said embodiment, although the mechanical equipment which consists of wind power generators 10A, 10B, and 10C was made into the object of abnormality determination, the abnormality diagnosis method of this invention is not limited to a wind power generator, For example, a rail vehicle. , Pumps, air-conditioning equipment, and all other mechanical equipment of the same specifications including rolling bearings that are operated under three or more under the same conditions.

また、異常診断する共通部位としては、外輪、内輪及び転動体を含む転がり軸受に限らず、他の形式の転がり軸受であってもよく、また、転がり軸受に限らず、回転機械に適用できる歯車や、風車のブレードなどの回転部品であってもよい。 Further, the common part for abnormality diagnosis is not limited to a rolling bearing including an outer ring, an inner ring and a rolling element, but may be another type of rolling bearing, and is not limited to a rolling bearing, and a gear applicable to a rotary machine. Alternatively, it may be a rotating component such as a blade of a wind turbine.

また、本実施形態では、3機の風力発電装置10A,10B,10Cからなる機械設備を設置した場合を例示したが、機械設備の数は、3機以上であれば、3機に限定されない。 Further, in the present embodiment, the case where the mechanical equipment including the three wind turbine generators 10A, 10B, and 10C is installed is illustrated, but the number of mechanical equipment is not limited to three as long as it is three or more.

なお、本実施形態では、振動の情報を物理量として異常診断に用いたが、異常診断に用いる物理量としては、振動、音、超音波、応力、変位または歪みを用いることができる。 In this embodiment, vibration information is used as a physical quantity for abnormality diagnosis, but vibration, sound, ultrasonic waves, stress, displacement or strain can be used as the physical quantity used for abnormality diagnosis.

図7は、本実施形態の変形例に係るフローチャートである。この変形例では、乖離した装置のエンベロープスペクトルのピークとベースレベルとの乖離をステップS10で確認する点において、上記実施形態と異なる。また、この変形例でも、異常診断する部位は転がり軸受に限定されない。 FIG. 7 is a flowchart according to a modified example of this embodiment. This modification is different from the above embodiment in that the deviation between the peak of the envelope spectrum of the separated apparatus and the base level is confirmed in step S10. Further, also in this modification, the site for abnormality diagnosis is not limited to the rolling bearing.

即ち、風力発電装置10A,10B,10Cのうちのいずれか一つが他と乖離した傾向を示していると判定した場合(ステップS5:No)、該乖離した装置のエンベロープスペクトルのピークとベースレベルとの乖離をステップS10で確認する(図8参照)。そして、確認した結果、乖離値が1つ以上の周波数において閾値未満の場合には、異常が起こっていないと判断する(ステップS11)。一方、乖離値が1つ以上の周波数において閾値以上の場合には、その機械要素に異常が起こったと判断する(ステップS8)。これにより、診断精度をより向上することができる。また、乖離値は、1つ以上の周波数において閾値以上の場合に、異常と判断してもよいが、乖離値が、複数の周波数において閾値以上の場合に、異常と判断することで、さらに診断精度を向上することができる。 That is, when it is determined that any one of the wind turbine generators 10A, 10B, and 10C exhibits a tendency to deviate from the others (step S5: No), the peak of the envelope spectrum and the base level of the deviated apparatus are determined. The deviation is confirmed in step S10 (see FIG. 8). Then, as a result of the confirmation, if the deviation value is less than the threshold value at one or more frequencies, it is determined that no abnormality has occurred (step S11). On the other hand, when the deviation value is equal to or more than the threshold value at one or more frequencies, it is determined that an abnormality has occurred in the mechanical element (step S8). Thereby, the diagnostic accuracy can be further improved. Further, the deviation value may be determined to be abnormal when the deviation value is equal to or more than the threshold value at one or more frequencies. However, when the deviation value is equal to or more than the threshold values at a plurality of frequencies, it is determined to be abnormal, thereby further diagnosis is performed. The accuracy can be improved.

10A,10B,10C 風力発電装置(機械設備)
25 転がり軸受
41 内輪
42 外輪
43 転動体
10A, 10B, 10C Wind power generator (mechanical equipment)
25 Rolling bearing 41 Inner ring 42 Outer ring 43 Rolling element

Claims (2)

主軸と、該主軸を支持する転がり軸受とを備える3機以上の機械設備の運転時に、前記各機械設備の共通部位となる前記転がり軸受の振動実効値をそれぞれ取得する取得工程と、
前記各機械設備の前記転がり軸受の振動実効値を、前記各機械設備間で相互比較する比較工程と、を備え、
前記比較工程は、前記各機械設備における前記転がり軸受の振動実効値のいずれかが、当該転がり軸受のピッチ円直径と、当該転がり軸受によって支持される前記主軸の回転数とを乗算したdmn値に依存して決定される閾値を越えたときに行なわれる、
ことを特徴とする異常診断方法。
An acquisition step of respectively acquiring a vibration effective value of the rolling bearing, which is a common part of each of the mechanical equipment, when operating three or more mechanical equipment including a main shaft and a rolling bearing that supports the main shaft;
A comparison step of mutually comparing the vibration effective value of the rolling bearing of each of the mechanical equipment, between the respective mechanical equipment ,
In the comparison step, one of the effective vibration values of the rolling bearing in each of the mechanical equipment is a dmn value obtained by multiplying the pitch circle diameter of the rolling bearing by the rotation speed of the main shaft supported by the rolling bearing. It is performed when a threshold that is determined depending on is exceeded,
An abnormality diagnosis method characterized by the above.
前記機械設備は、運転時に前記振動実効値を変化させる環境条件が変動する、風車、鉄道車両、ポンプ、空調設備のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の異常診断方法。 The abnormality diagnosis method according to claim 1, wherein the mechanical equipment is any one of a wind turbine, a rail vehicle, a pump, and an air conditioning equipment in which an environmental condition that changes the vibration effective value changes during operation.
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