JP2010229824A - Rotary blade diagnostic device - Google Patents

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Hideaki Tezuka
英昭 手塚
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Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
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Tokyo Electric Power Co Inc
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology of finding out deviation of a blade, caused by an internal factor such as deformation or the like of the blade, under an operating state. <P>SOLUTION: A rotary blade diagnostic device (10) includes: image pickup means (11) picking up an image of a revolving travel locus (27) of a blade (25) at a high speed during rotation of the blade (25) of a wind power generator (20); a travel locus database (14) with the revolving travel locus (27) of the blade (25) being picked up by the image pickup means (11) and preliminarily accumulated; data on the revolving travel locus (27) accumulated in the travel locus database (14); verifying means (36) verifying the revolving travel locus (27) picked up by the image pickup means (11); and verified result output means (37) outputting a verified result from the verifying means (36). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、風力発電装置におけるブレードの変形などの内的要因に起因するブレードの狂いを、運転させた状態で発見する回転ブレード診断装置に関する。   The present invention relates to a rotating blade diagnosis device that detects blade misalignment caused by internal factors such as blade deformation in a wind turbine generator in an operating state.

風力発電装置は、地上に立設したタワーにナセルが固定され、そのナセルに対してハブを介して回転自在に設けたロータに複数、例えば３枚のブレードが固定されている。各ブレードは互いに独立して角度変更可能となっており、３枚のブレードは、発電効率を高めた角度に調整されている。また、回転停止ポジションを含めたブレードの角度変更を制御するブレード角度制御装置が設けられている。   In the wind turbine generator, a nacelle is fixed to a tower standing on the ground, and a plurality of, for example, three blades are fixed to a rotor that is rotatably provided to the nacelle via a hub. The angles of the blades can be changed independently of each other, and the three blades are adjusted to an angle that enhances the power generation efficiency. In addition, a blade angle control device is provided for controlling the blade angle change including the rotation stop position.

風力発電装置を実際に運転する際に、ブレードに狂いがあると、発電効率の減少となり、さらに本来は生じない騒音や振動などが発生し、ブレードの破損に至ることもある。
そのブレードの狂いは、着氷などの外的要因による変化や、風圧などの外力に伴う変形などの内的要因となってしまった変化が原因となる。 If the blade is distorted when the wind power generator is actually operated, the power generation efficiency is reduced, and noise and vibration that are not originally generated may occur, resulting in damage to the blade.
The blade deviation is caused by a change caused by an external factor such as icing or an internal factor such as a deformation caused by an external force such as wind pressure.

それらの変化に対して風力タービンの運転を適合させることができるようにする、という目的で開発された技術には、特許文献１（風力タービン運転方法）がある。   Patent Document 1 (Wind Turbine Operation Method) is a technology developed for the purpose of making it possible to adapt the operation of the wind turbine to these changes.

特開２００６−５２８３０７号公報JP 2006-528307 A


特許文献１は、着氷しても運転を停止せずに発電を続けるための技術である。すなわち、着氷という外的要因に起因するブレードの狂いに対応できる。しかし、ブレードの変形などの内的要因に起因するブレードの狂いについては、対応できないものであった。
Patent Document 1 is a technique for continuing power generation without stopping operation even when ice is formed. In other words, it is possible to cope with blade deviation caused by an external factor such as icing. However, it has not been possible to deal with blade misalignment caused by internal factors such as blade deformation.

本発明が解決しようとする課題は、ブレードの変形などの内的要因に起因するブレードの狂いを、運転させた状態で発見する技術を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a technique for detecting blade misalignment caused by internal factors such as blade deformation in an operating state.

（第一の発明）
本願における第一の発明は、 風力発電装置(20)のブレード(25)の回転中に、風上から高速度にて前記ブレード(25)の回転移動軌跡(27)を撮影する撮影手段(11)と、 その撮影手段(11)によって撮影した前記ブレード(25)の回転移動軌跡(27)を予め蓄積している移動軌跡データベース(14)と、 その移動軌跡データベース(14)に蓄積された回転移動軌跡(27)のデータと、 前記撮影手段(11)によって撮影された回転移動軌跡(27)とを検証する検証手段(36)と、 その検証手段(36)による検証結果を出力する検証結果出力手段(37)とを備えた回転ブレード診断装置(10)に係る。 (First invention)
The first invention in the present application is a photographing means (11) for photographing the rotational movement locus (27) of the blade (25) at high speed from the windward while the blade (25) of the wind power generator (20) is rotating. ), A movement trajectory database (14) in which the rotational movement trajectory (27) of the blade (25) photographed by the photographing means (11) is stored in advance, and the rotation accumulated in the movement trajectory database (14). Verification means (36) for verifying the data of the movement trajectory (27) and the rotational movement trajectory (27) photographed by the photographing means (11), and a verification result for outputting a verification result by the verification means (36) The present invention relates to a rotating blade diagnostic apparatus (10) provided with an output means (37).

（用語説明）
「回転移動軌跡(27)」とは、ブレード(25)が回転すると、光の当たり状態によりブレード(25)の表面に陰影が生じることや、ブレード(25)の表面の傷、塗装の斑（ムラ）、付着物などを原因として、回転移動の軌跡に同心円上の模様が生じるものである。 (Glossary)
“Rotation movement locus (27)” means that when the blade (25) rotates, the surface of the blade (25) is shaded by the state of light hit, the surface of the blade (25) is scratched, Unevenness), deposits, and the like cause concentric patterns on the locus of rotational movement.

（作用）
撮影手段(11)により、ブレード(25)の回転移動軌跡(27)が撮影され、その回転移動軌跡(27)の画像データは、検証手段(36)によって、予め蓄積した移動軌跡データベース(14)の回転移動軌跡(27)のデータと比較され、異常があるか否か検証される。その結果は検証結果出力手段(37)により出力されることで、ブレード(25)の変形などの内的要因に起因するブレード(25)の狂いを、運転させた状態で発見することを可能とする。
移動軌跡データベース(14)に予め蓄積された回転移動軌跡(27)は、例えば、風上からの撮影により得られたデータである。風上からブレード(25)の回転移動軌跡(27)が撮影された場合は、予め蓄積された風上からの撮影による回転移動軌跡(27)を検証の基準データとして比較がなされる。風の方向に対して所定の角度をなす方向からブレード(25)の回転移動軌跡(27)が撮影された場合は、予め蓄積された風上からの撮影による回転移動軌跡(27)に、その角度分の補正をすることにより、その所定の角度における基準データを作成して、撮影された回転移動軌跡(27)が検証される。 (Function)
The imaging means (11) images the rotational movement locus (27) of the blade (25), and the image data of the rotational movement locus (27) is stored in advance by the verification means (36) in the movement locus database (14). It is compared with the data of the rotational movement locus (27), and it is verified whether or not there is an abnormality. The result is output by the verification result output means (37), so that it is possible to detect the blade (25) malfunction caused by internal factors such as deformation of the blade (25) in the state of operation. To do.
The rotational movement trajectory (27) stored in advance in the movement trajectory database (14) is, for example, data obtained by shooting from the windward side. When the rotational movement trajectory (27) of the blade (25) is photographed from the windward, the rotational movement trajectory (27) obtained by photographing from the windward stored in advance is compared as reference data for verification. When the rotational movement trajectory (27) of the blade (25) is photographed from a direction that makes a predetermined angle with respect to the wind direction, By correcting for the angle, reference data at the predetermined angle is created, and the photographed rotational movement locus (27) is verified.

（第一の発明のバリエーション１）
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記風力発電装置(20)に、ブレード(25)の角度を調整するブレード調整機構を備え、 前記検証結果出力手段(37)が出力した検証結果に基づいて、前記ブレード調整機構に調整用の信号を出力するブレード調整用信号出力手段(38)を備えることもできる。 (Variation 1 of the first invention)
The first invention can also provide the following variations.
That is, the wind power generator (20) includes a blade adjustment mechanism that adjusts the angle of the blade (25), and the blade adjustment mechanism is used for adjustment based on the verification result output by the verification result output means (37). It is also possible to provide blade adjustment signal output means (38) for outputting the above signal.

（作用）
検証結果出力手段(37)が、例えば現状の回転移動軌跡(27)に異常があると出力した場合、ブレード調整用信号出力手段(38)が、各ブレード(25)の角度を調整する指令をブレード調整機構に与えるので、自動的に正常な運転に調整される。その結果、内的要因に起因するブレード(25)の狂いによる発電効率の減少を防止することができる。 (Function)
For example, when the verification result output means (37) outputs that there is an abnormality in the current rotational movement locus (27), the blade adjustment signal output means (38) issues a command to adjust the angle of each blade (25). Since it is given to the blade adjustment mechanism, it is automatically adjusted to normal operation. As a result, it is possible to prevent a decrease in power generation efficiency due to the blade (25) deviation caused by internal factors.

（第一の発明のバリエーション２）
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記撮影手段は、前記風力発電装置(20)のブレード(25)を、風の方向に対して９０度をなす方向から高速度にて撮影する横カメラ(12)であり、前記移動軌跡データベース(14)は、その横カメラ(12)によって撮影されたブレード横画像を予め蓄積しているブレード横画像データベース(15)であり、 前記検証手段(36)は、前記ブレード横画像データベース(15)に蓄積されたブレード横画像と前記横カメラ(12)によって撮影されたブレード横画像とを検証することとしてもよい。 (Variation 2 of the first invention)
The first invention can also provide the following variations.
That is, the photographing means is a horizontal camera (12) for photographing the blade (25) of the wind power generator (20) at a high speed from a direction of 90 degrees with respect to the wind direction, and the movement locus The database (14) is a blade horizontal image database (15) in which blade horizontal images taken by the horizontal camera (12) are stored in advance, and the verification means (36) is the blade horizontal image database (15). ) And the blade horizontal image stored by the horizontal camera (12) may be verified.

（作用）
横カメラ(12)により、風の方向に対して９０度をなす方向からブレード横画像が撮影され、そのブレード横画像のデータは、検証手段(36)によって、予め蓄積したブレード横画像データベース(15)のブレード横画像のデータと比較され、異常があるか否か検証される。その結果、ブレード(25)の変形などの内的要因に起因するブレード(25)の狂いを、運転させた状態で発見することを可能とする。
風の方向に対して９０度をなす方向からブレード(25)の回転移動軌跡(27)を撮影する場合は、予め蓄積した風上からの撮影による回転移動軌跡(27)に補正をして基準データとして用いることが困難なため、ブレード横画像データベース(15)のブレード横画像のデータを基準データとする必要がある。
なお、横カメラ(12)のほかに、ブレード(25)の回転移動軌跡(27)を撮影するカメラ(11)をさらに設け、横カメラ(12)と、そのさらに設けたカメラ(11)によって撮影された回転移動軌跡(27)により、ブレード(25)の異常有無の検証がなされてもよい。複数のカメラで検証することにより、単独のカメラでの検証よりも検証精度を高めることができる。 (Function)
A blade horizontal image is taken by the horizontal camera (12) from a direction of 90 degrees with respect to the wind direction, and the blade horizontal image data is stored in advance in the blade horizontal image database (15 ) Is compared with the data of the blade horizontal image, and it is verified whether or not there is an abnormality. As a result, it is possible to detect a deviation of the blade (25) caused by an internal factor such as a deformation of the blade (25) in an operating state.
When shooting the rotational movement trajectory (27) of the blade (25) from a direction that is 90 degrees to the wind direction, the rotational movement trajectory (27) obtained by shooting from the windward is corrected and used as a reference. Since it is difficult to use as data, it is necessary to use blade horizontal image data in the blade horizontal image database (15) as reference data.
In addition to the horizontal camera (12), a camera (11) that captures the rotational movement trajectory (27) of the blade (25) is further provided, and the horizontal camera (12) and the camera (11) that is further provided capture the image. The presence / absence of abnormality of the blade (25) may be verified based on the rotational movement locus (27). By verifying with a plurality of cameras, the verification accuracy can be improved as compared with verification with a single camera.

請求項１から請求項３に記載の発明によれば、ブレードの変形などの内的要因に起因するブレードの狂いを、運転させた状態で発見する回転ブレード診断装置を提供することができた。   According to the first to third aspects of the present invention, it is possible to provide a rotating blade diagnostic apparatus that detects blade misalignment caused by internal factors such as blade deformation in an operating state.

第一の実施形態の回転ブレード診断装置を示す概略的な側面図である。It is a schematic side view which shows the rotating blade diagnostic apparatus of 1st embodiment. （ａ）はブレードが正常に回転しているときの回転移動軌跡を示す正面図で、（ｂ）はブレードの回転に異常が生じているときの回転移動軌跡を示す正面図である。(A) is a front view which shows the rotational movement locus | trajectory when the blade is rotating normally, (b) is a front view which shows the rotational movement locus | trajectory when abnormality has arisen in rotation of a braid | blade. （ａ）はブレードが正常に回転しているときのブレード横画像の状態を示す側面図で、（ｂ）、（ｃ）はブレードの回転に異常が生じているときのブレード横画像の状態を示す側面である。(A) is a side view showing the state of the blade horizontal image when the blade is rotating normally, and (b) and (c) are the state of the blade horizontal image when abnormality occurs in the rotation of the blade. It is the side to show. 第二の実施形態の回転ブレード診断装置を示す概略的な斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the rotary blade diagnostic apparatus of 2nd embodiment.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１および図２に基づいて説明する。第一の実施形態に係る回転ブレード診断装置１０は、風力発電装置２０におけるブレード２５の変形などの内的要因に起因するブレード２５の狂いを、風力発電装置２０を停止せずに運転させた状態で発見するための装置である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, it demonstrates based on FIG. 1 and FIG. The rotating blade diagnostic apparatus 10 according to the first embodiment is a state in which a malfunction of the blade 25 caused by internal factors such as deformation of the blade 25 in the wind power generator 20 is operated without stopping the wind power generator 20. It is a device for discovering.

その風力発電装置２０は、例えば図１に示されているように、地上に立設したタワー２１と、そのタワー２１に固定されたナセル２２と、そのナセル２２に対してハブ２３を介して回転自在に設けたロータ２４に固定された複数のブレード２５と、回転停止ポジションを含めたブレード２５の角度を調整するブレード調整機構を備え、そのブレード調整機構を介してブレード２５の角度変更を制御するブレード角度制御装置を含む風力発電運転制御装置２６を備えている。なお、ブレード調整機構は、各ブレード２５毎に独立して角度を調整することができる構成である。   For example, as shown in FIG. 1, the wind power generator 20 rotates a tower 21 standing on the ground, a nacelle 22 fixed to the tower 21, and a hub 23 with respect to the nacelle 22. A plurality of blades 25 fixed to a freely provided rotor 24 and a blade adjustment mechanism for adjusting the angle of the blade 25 including the rotation stop position are provided, and the angle change of the blade 25 is controlled via the blade adjustment mechanism. A wind power generation operation control device 26 including a blade angle control device is provided. The blade adjustment mechanism is configured to be able to adjust the angle independently for each blade 25.

また、「回転停止ポジション」とは、ブレード２５が風を受けても回転しないポジションをいい、代表的には、フェザリングポジションまたは回転速度の十分な減速であるが、ブレード２５の回転を停止させるためのブレーキを補助的に用いる場合、ブレーキをメインとしてブレード２５の回転を停止させる場合も含むものである。   The “rotation stop position” refers to a position where the blade 25 does not rotate even when receiving wind, and is typically a feathering position or a sufficient deceleration of the rotation speed, but stops the rotation of the blade 25. When the brake for this purpose is used supplementarily, the case where the rotation of the blade 25 is stopped with the brake as the main is also included.

また、回転の減速制御手段としては、ブレード２５の全体のピッチ角を変更するピッチ制御機と、揚力を失うようなブレード２５の形状とピッチ角とを選択させるとともに、停止時にはブレード２５の先端が９０度向きを変えてブレーキとするストール制御機とがある。   Further, as the rotation deceleration control means, a pitch controller that changes the entire pitch angle of the blade 25 and a shape and pitch angle of the blade 25 that loses lift are selected. There is a stall controller that changes the direction by 90 degrees and uses it as a brake.

なお、風力発電装置２０はフェザリングポジション以外にも、強風に応じて回転効率を落とすようなポジションを選択可能に形成されていることが多い。回転を完全に停止してしまうと運転再開に時間がかかるが、十分な減速の場合には運転再開が容易であるので発電ロスを減らすことができるからである。   In addition to the feathering position, the wind power generator 20 is often formed so as to be able to select a position that reduces rotational efficiency in accordance with strong winds. This is because if the rotation is completely stopped, it takes a long time to restart the operation. However, in the case of sufficient deceleration, it is easy to restart the operation, so that the power generation loss can be reduced.

以上のような風力発電装置２０に対してブレード２５の狂いを診断するための回転ブレード診断装置１０としては、当該風力発電装置２０が運転中、つまりブレード２５が回転中に、高速度にて前記ブレード２５の回転移動軌跡２７を撮影する撮影手段としての例えばカメラ１１を備えている。   As the rotating blade diagnostic apparatus 10 for diagnosing the deviation of the blade 25 with respect to the wind power generator 20 as described above, the wind power generator 20 is operating, that is, while the blade 25 is rotating, at a high speed. For example, the camera 11 is provided as a photographing means for photographing the rotational movement locus 27 of the blade 25.

カメラ１１はＣ−ＭＯＳセンサを用いたカメラである。そのＣ−ＭＯＳセンサを備えたカメラを用いているのは、ＣＣＤ素子よりも露光時間の制御が容易であり、高速度で回転するブレード２５の画像を捉えるのに適しており、また曇天などにおいても撮影が容易でレーザ光の照射などの設備が不要となるからである。   The camera 11 is a camera using a C-MOS sensor. The use of the camera equipped with the C-MOS sensor is easier to control the exposure time than the CCD element, and is suitable for capturing an image of the blade 25 rotating at a high speed. This is because photographing is easy and facilities such as laser light irradiation are not necessary.

上記のカメラ１１は、図１に示されているように、画像処理装置１３を経て制御装置３０に接続されている。その画像処理装置１３はカメラ１１で撮像した画像に基づいてブレード２５の回転移動軌跡２７を測定するものである。   As shown in FIG. 1, the camera 11 is connected to the control device 30 via the image processing device 13. The image processing device 13 measures the rotational movement locus 27 of the blade 25 based on the image captured by the camera 11.

「ブレード２５の回転移動軌跡２７」とは、ブレード２５が回転すると、光の当たり状態によりブレード２５の表面に陰影が生じることや、ブレード２５の表面の塗装の剥げ状態や、その他の原因により回転移動軌跡２７の模様が生じるものである。ブレード２５が正常に回転しているときに風上から撮影した回転移動軌跡２７は、図２（ａ）に示されているように、その回転移動軌跡２７がほぼ真円になるが、ブレード２５の回転に異常が生じているときは、図２（ｂ）の矢印で示されているように、その回転移動軌跡２７が真円とは程遠いいびつの円形状になる。   The “rotation movement locus 27 of the blade 25” means that when the blade 25 rotates, the surface of the blade 25 is shaded by the light hit state, the coating state of the surface of the blade 25 is peeled off, or other causes. A pattern of the movement locus 27 is generated. As shown in FIG. 2A, the rotational movement locus 27 photographed from the windward when the blade 25 is rotating normally has a substantially perfect circle. When there is an abnormality in the rotation, as shown by the arrow in FIG. 2B, the rotational movement locus 27 has a circular shape far from a perfect circle.

本実施形態では、上記の回転移動軌跡２７は演算してデジタル画像として位置座標に変換する。この演算は制御装置３０で行われる。   In the present embodiment, the rotational movement locus 27 is calculated and converted into position coordinates as a digital image. This calculation is performed by the control device 30.

制御装置３０には、中央処理装置であるＣＰＵ３１に、種々のデータを入力するための入力装置３２と画像やデータ等を表示するための表示装置３３、並びに各データや、上記のカメラ１１によって撮影したブレード２５の回転移動軌跡２７を予め蓄積した移動軌跡データベース１４を記憶するメモリ３４が接続されている。   The control device 30 has a CPU 31 as a central processing unit, an input device 32 for inputting various data, a display device 33 for displaying images, data, and the like, as well as each data and the above camera 11. A memory 34 for storing a movement locus database 14 in which the rotational movement locus 27 of the blade 25 is stored in advance is connected.

さらに、ＣＰＵ３１には、前記画像処理装置１３で測定した画像データに基づいて、ブレード２５の回転移動軌跡２７をデジタル画像として位置座標に演算して変換する演算装置３５と、その演算装置３５で算出したブレード２５の回転移動軌跡２７を予め蓄積したメモリ３４内の移動軌跡データベース１４の回転移動軌跡２７の基準データと、前記カメラ１１によって撮影された回転移動軌跡２７とを検証する検証手段３６（比較判断装置）が接続されている。なお、基準データには管理値（管理範囲）がある。つまり、検証手段３６は、現状の回転移動軌跡２７のデータが基準データの管理値から外れるか否かを比較判断して、ブレード２５の回転に異常がないかを検証するものである。
基準データには、例えば、風上から撮影したブレード２５の回転移動軌跡２７が用いられる。風の方向に対して所定の角度をなす方向から撮影されたブレード２５の回転移動軌跡２７を検証する場合は、風上から撮影したブレード２５の回転移動軌跡２７に、その所定の角度分の補正を行ったデータを基準データとすればよい。 Further, the CPU 31 calculates, based on the image data measured by the image processing device 13, a calculation device 35 that calculates and converts the rotational movement locus 27 of the blade 25 into a position coordinate as a digital image, and the calculation device 35 calculates it. The verification means 36 for comparing the reference data of the rotational movement locus 27 of the movement locus database 14 in the memory 34 in which the rotational movement locus 27 of the blade 25 previously stored and the rotational movement locus 27 photographed by the camera 11 are compared (comparison). Determination device) is connected. The reference data has a management value (management range). That is, the verification means 36 verifies whether or not the rotation of the blade 25 is abnormal by comparing and judging whether or not the data of the current rotational movement locus 27 deviates from the management value of the reference data.
As the reference data, for example, a rotational movement locus 27 of the blade 25 taken from the windward is used. When verifying the rotational movement locus 27 of the blade 25 photographed from a direction that makes a predetermined angle with respect to the wind direction, the rotational movement locus 27 of the blade 25 photographed from the windward is corrected by the predetermined angle. The data that has been processed may be used as reference data.

さらに、ＣＰＵ３１には、その検証手段３６による検証結果を出力する検証結果出力手段３７が接続されている。   Further, the CPU 31 is connected to a verification result output means 37 for outputting a verification result by the verification means 36.

さらに、ＣＰＵ３１には、前記検証結果出力手段３７が出力した検証結果に基づいて、前記ブレード調整機構に調整用の信号として出力するブレード調整用信号出力手段３８が接続されている。換言すれば、ブレード調整用信号出力手段３８は、現状の回転移動軌跡２７のデータが基準データとは異なることを検証したときに、各ブレード２５の角度を調整する指令をブレード調整機構に与える指令部である。   Further, the CPU 31 is connected to a blade adjustment signal output means 38 that outputs an adjustment signal to the blade adjustment mechanism based on the verification result output from the verification result output means 37. In other words, when the blade adjustment signal output means 38 verifies that the data of the current rotational movement locus 27 is different from the reference data, the blade adjustment signal output means 38 gives a command to the blade adjustment mechanism to adjust the angle of each blade 25. Part.

上記構成により、カメラ１１により、ブレード２５の回転移動軌跡２７が撮影され、その画像データはデジタル画像として位置座標に演算されて回転移動軌跡２７のデータとなる。その現状の回転移動軌跡２７のデータは、検証手段３６によって、予めメモリ３４に記憶している移動軌跡データベース１４の基準データと比較され、基準データの管理値から外れるか否か、つまり異常があるか検証される。その結果は検証結果出力手段３７により出力されることで、ブレード２５の変形などの内的要因に起因するブレード２５の狂いは、ブレード２５の運転を停止せずに、運転させた状態で発見することを可能にした。   With the above-described configuration, the rotational movement locus 27 of the blade 25 is photographed by the camera 11, and the image data is calculated as position coordinates as a digital image and becomes the data of the rotational movement locus 27. The data of the current rotational movement trajectory 27 is compared with the reference data of the movement trajectory database 14 stored in advance in the memory 34 by the verifying means 36, and whether or not there is an abnormality, that is, there is an abnormality. Is verified. The result is output by the verification result output means 37, so that the deviation of the blade 25 due to internal factors such as deformation of the blade 25 is detected in the operating state without stopping the operation of the blade 25. Made it possible.

さらには、検証結果出力手段３７により、例えば現状の回転移動軌跡２７が異常であることを出力された場合は、ブレード調整用信号出力手段３８が、各ブレード２５の角度を調整する指令をブレード調整機構に与えるので、単にブレード２５の狂いを発見しただけでなく、自動的に正常な運転に調整される。その結果、内的要因に起因するブレード２５の狂いによる発電効率の減少を防止することが可能となった。   Further, when the verification result output means 37 outputs, for example, that the current rotational movement locus 27 is abnormal, the blade adjustment signal output means 38 issues a command to adjust the angle of each blade 25. Since it is given to the mechanism, the blade 25 is not simply found out of order but is automatically adjusted to normal operation. As a result, it has become possible to prevent a decrease in power generation efficiency due to a blade 25 deviation caused by internal factors.

なお、前述した第一の実施形態の回転ブレード診断装置１０は、次に示す機能を有するものとしたり、または、かかる機能を付加することもできる。   The rotating blade diagnostic apparatus 10 of the first embodiment described above can have the following functions, or can add such functions.

図１に示すように、撮影手段には、風力発電装置２０が運転中、風の方向に対して９０度をなす方向から風力発電装置２０のブレード２５を、高速度にて撮影してブレード横画像を得るための横カメラ１２を備えることができる。その横カメラ１２も、前述したカメラ１１と同様にＣ−ＭＯＳセンサを用いたカメラである。その横カメラ１２は、図１に示されているように、画像処理装置１３を経て制御装置３０に接続されている。その画像処理装置１３では横カメラ１２で撮像したブレード横画像に基づいてブレード２５の回転ブレを測定する。   As shown in FIG. 1, the photographing means captures the blade 25 of the wind power generator 20 at a high speed from a direction at 90 degrees with respect to the wind direction while the wind power generator 20 is in operation. A horizontal camera 12 for obtaining an image can be provided. The lateral camera 12 is also a camera using a C-MOS sensor, similar to the camera 11 described above. The horizontal camera 12 is connected to the control device 30 via the image processing device 13 as shown in FIG. The image processing device 13 measures the rotational blur of the blade 25 based on the blade horizontal image captured by the horizontal camera 12.

ブレード２５が正常に回転しているときは、図３（ａ）に示すように、そのブレード横画像は「回転ブレ」が生じていないが、ブレード２５の回転に異常が生じているときは、図３（ｂ）、（ｃ）の二点鎖線で示すように、「回転ブレ」が生じる。図３（ｂ）ではナセル２２の箇所で異常が生じた状態を示しており、図３（ｃ）ではブレード２５の箇所で異常が生じた状態を示している。   When the blade 25 is rotating normally, as shown in FIG. 3A, the horizontal image of the blade does not have “rotational blur”, but when the blade 25 rotates abnormally, As shown by the two-dot chain lines in FIGS. 3B and 3C, “rotational blur” occurs. FIG. 3B shows a state where an abnormality has occurred at the nacelle 22, and FIG. 3C shows a state where an abnormality has occurred at the blade 25.

演算装置３５では、上記の「回転ブレ」の大きさは演算してデジタル画像として位置座標に変換する。また、メモリ３４には、上記の横カメラ１２によって撮影されたブレード横画像を予め蓄積したブレード横画像データベース１５が記憶されている。   The computing device 35 computes the magnitude of the “rotational blur” and converts it into position coordinates as a digital image. The memory 34 stores a blade horizontal image database 15 in which blade horizontal images taken by the horizontal camera 12 are stored in advance.

前記検証手段３６は、そのブレード横画像データベース１５に蓄積されたブレード横画像の基準データと、前記横カメラ１２によって撮影されたブレード横画像とを検証することができる構成である。なお、基準データには管理値（管理範囲）がある。つまり、検証手段３６は、現状のブレード横画像のデータが基準データの管理値から外れるか否かを比較判断して、ブレード２５の回転に異常がないかを検証することもできる。   The verification means 36 is configured to verify the blade horizontal image reference data stored in the blade horizontal image database 15 and the blade horizontal image taken by the horizontal camera 12. The reference data has a management value (management range). That is, the verification unit 36 can also verify whether there is no abnormality in the rotation of the blade 25 by comparing whether or not the current blade horizontal image data is out of the management value of the reference data.

ブレード調整用信号出力手段３８は、現状のブレード横画像のデータが基準データとは異なることを検証したときも、各ブレード２５の角度を調整する指令をブレード調整機構に与える指令部となる。   The blade adjustment signal output means 38 is a command unit that gives a command to adjust the angle of each blade 25 to the blade adjustment mechanism even when it is verified that the current blade lateral image data is different from the reference data.

上記構成により、横カメラ１２により、風の方向に対して９０度をなす方向からブレード横画像が撮影され、その画像データはデジタル画像として位置座標に演算されてブレード横画像のデータとなる。その現状のブレード横画像のデータは、検証手段３６によって、予めメモリ３４に記憶しているブレード横画像データベース１５に蓄積されたブレード横画像の基準データと比較され、基準データの管理値から外れるか否か、つまり、ブレード２５の回転に異常がないか判断される。その結果、ブレード２５の変形などの内的要因に起因するブレード２５の狂いを、ブレード２５の運転を停止せずに、運転させた状態で発見することができる。
横カメラ１２がカメラ１１とともに用いられる場合は、ブレード２５の回転に異常がないか否かの判断精度を上げることができる。 With the above-described configuration, a horizontal blade image is taken by the horizontal camera 12 from a direction at 90 degrees with respect to the wind direction, and the image data is calculated as position coordinates as a digital image and becomes blade horizontal image data. Whether the data of the current blade horizontal image is compared with the reference data of the blade horizontal image stored in the blade horizontal image database 15 stored in advance in the memory 34 by the verification means 36, and deviates from the management value of the reference data. It is determined whether or not there is an abnormality in the rotation of the blade 25. As a result, the deviation of the blade 25 caused by internal factors such as deformation of the blade 25 can be found in the operating state without stopping the operation of the blade 25.
When the horizontal camera 12 is used together with the camera 11, it is possible to improve the accuracy of determining whether or not there is an abnormality in the rotation of the blade 25.

さらには、検証結果出力手段３７により、例えば現状のブレード横画像が異常であることを出力された場合、ブレード調整用信号出力手段３８では、各ブレード２５の角度を調整する指令をブレード調整機構に与えるので、単にブレード２５の狂いを発見しただけでなく、自動的に正常な運転に調整される。その結果、内的要因に起因するブレード２５の狂いによる発電効率の減少を防止することが可能となった。   Further, when the verification result output means 37 outputs, for example, that the current blade lateral image is abnormal, the blade adjustment signal output means 38 sends a command for adjusting the angle of each blade 25 to the blade adjustment mechanism. As a result, the blade 25 is not just found out of order but is automatically adjusted to normal operation. As a result, it has become possible to prevent a decrease in power generation efficiency due to a blade 25 deviation caused by internal factors.

次に、第二の実施形態の回転ブレード診断装置１０について説明する。この第二の実施形態は、前述した第一の実施形態とほぼ同様であるので、異なる点のみを説明し、同じ部材は図中に同じ符号を付して詳細な説明は省略する。   Next, the rotating blade diagnostic apparatus 10 of the second embodiment will be described. Since the second embodiment is substantially the same as the first embodiment described above, only different points will be described, and the same members are denoted by the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof will be omitted.

図４に基づいて説明する。第一の実施形態と主に異なる点は、前述した第一の実施形態に対して集音装置４１や振幅測定装置４２を付加している点にある。集音装置４１は、ブレード２５の回転音など運転中の音を集音するものである。振幅測定装置４２は、例えば風力発電装置２０のタワー２１の振動の振幅を測定する。   This will be described with reference to FIG. The main difference from the first embodiment is that a sound collecting device 41 and an amplitude measuring device 42 are added to the first embodiment described above. The sound collection device 41 collects sound during operation such as rotation sound of the blade 25. The amplitude measuring device 42 measures the amplitude of vibration of the tower 21 of the wind power generator 20, for example.

ブレード２５の回転音は、正常運転時と異常運転時では異なっており、異常時はいわゆる異音が発生する。したがって、集音装置４１によりブレード２５の回転音を収録し、この収録音を電気的に制御装置３０にてデジタル化する。メモリ３４にはブレード２５の回転が正常時の正常音を予め蓄積した経験値として正常音データベースを記憶しておく。
検証手段３６では、現状におけるブレード２５の回転音のデータと、正常音データベースの正常音の基準値（管理範囲）とを比較して異音が発生したかを検証する。検証結果出力手段３７では、その検証手段３６による異常時の検証結果を出力することができる。 The rotating sound of the blade 25 is different during normal operation and abnormal operation, and so-called abnormal noise is generated during the abnormal operation. Therefore, the sound collecting device 41 records the rotating sound of the blade 25 and the recorded sound is digitized electrically by the control device 30. The memory 34 stores a normal sound database as an experience value in which normal sounds when the blade 25 is rotating normally are accumulated in advance.
The verification means 36 verifies whether or not an abnormal sound has occurred by comparing the current rotational sound data of the blade 25 with the normal sound reference value (management range) of the normal sound database. The verification result output unit 37 can output a verification result at the time of abnormality by the verification unit 36.

また、ブレード２５の回転の異常時には、タワー２１が大きく振動することがあるので、その振動の振幅を振幅測定装置４２で測定することで、その異常を発見することもできる。   Further, when the rotation of the blade 25 is abnormal, the tower 21 may vibrate greatly, so that the abnormality can be found by measuring the amplitude of the vibration with the amplitude measuring device 42.

本発明は、風力発電装置の製造業、風力発電装置のメンテナンス業において利用可能性を有する。また、各種のプロペラに関する製造業、メンテナンス業においても利用可能性を有する。   The present invention has applicability in the wind power generator manufacturing industry and the wind power generator maintenance industry. It can also be used in manufacturing and maintenance industries related to various propellers.

１０ 回転ブレード診断装置
１１ カメラ（撮影手段） １２ 横カメラ（撮影手段）
１３ 画像処理装置 １４ 移動軌跡データベース
１５ ブレード横画像データベース
２０ 風力発電装置 ２１ タワー
２２ ナセル ２３ ハブ
２４ ロータ ２５ ブレード
２６ 風力発電運転制御装置 ２７ 回転移動軌跡
３０ 制御装置 ３１ ＣＰＵ
３２ 入力装置 ３３ 表示装置
３４ メモリ ３５ 演算装置
３６ 検証手段 ３７ 検証結果出力手段
３８ ブレード調整用信号出力手段
４１ 集音装置 ４２ 振幅測定装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating blade diagnostic apparatus 11 Camera (photographing means) 12 Horizontal camera (photographing means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Image processing apparatus 14 Movement locus database 15 Blade horizontal image database 20 Wind power generator 21 Tower 22 Nacelle 23 Hub 24 Rotor 25 Blade 26 Wind power generation operation control device 27 Rotation movement locus 30 Control device 31 CPU
32 Input device 33 Display device 34 Memory 35 Computing device 36 Verification means 37 Verification result output means 38 Blade adjustment signal output means 41 Sound collector 42 Amplitude measurement device

Claims (3)

風力発電装置のブレードの回転中に、高速度にて前記ブレードの回転移動軌跡を撮影する撮影手段と、
その撮影手段によって撮影した前記ブレードの回転移動軌跡を予め蓄積している移動軌跡データベースと、
その移動軌跡データベースに蓄積された回転移動軌跡のデータと、前記撮影手段によって撮影された回転移動軌跡とを検証する検証手段と、
その検証手段による検証結果を出力する検証結果出力手段と、を備えた回転ブレード診断装置。
An imaging means for imaging the rotational movement trajectory of the blade at a high speed during rotation of the blade of the wind turbine generator;
A movement trajectory database preliminarily storing the rotational movement trajectory of the blade photographed by the photographing means;
Verification means for verifying the rotational movement trajectory data stored in the movement trajectory database and the rotational movement trajectory imaged by the imaging means;
A rotating blade diagnostic apparatus comprising: a verification result output unit that outputs a verification result by the verification unit.
前記風力発電装置には、ブレードの角度を調整するブレード調整機構を備えるとともに、
前記検証結果出力手段が出力した検証結果に基づいて、前記ブレード調整機構に調整用の信号を出力するブレード調整用信号出力手段を備えた請求項１に記載の回転ブレード診断装置。
The wind turbine generator includes a blade adjustment mechanism for adjusting the angle of the blade,
The rotating blade diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising a blade adjustment signal output unit that outputs an adjustment signal to the blade adjustment mechanism based on the verification result output by the verification result output unit.
前記撮影手段は、前記風力発電装置のブレードを、風の方向に対して９０度をなす方向から高速度にて撮影する横カメラであり、
前記移動軌跡データベースは、その横カメラによって撮影されたブレード横画像を予め蓄積しているブレード横画像データベースであり、
前記検証手段は、前記ブレード横画像データベースに蓄積されたブレード横画像と前記横カメラによって撮影されたブレード横画像とを検証することとした請求項１または請求項２のいずれかに記載の回転ブレード診断装置。 The photographing means is a horizontal camera that photographs the blade of the wind power generator at a high speed from a direction of 90 degrees with respect to the wind direction,
The movement trajectory database is a blade lateral image database in which blade lateral images taken by the lateral camera are stored in advance.
3. The rotating blade according to claim 1, wherein the verification unit verifies a blade horizontal image stored in the blade horizontal image database and a blade horizontal image captured by the horizontal camera. Diagnostic device.
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