JP2013139732A - 風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法 - Google Patents

風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2013139732A
JP2013139732A JP2011290002A JP2011290002A JP2013139732A JP 2013139732 A JP2013139732 A JP 2013139732A JP 2011290002 A JP2011290002 A JP 2011290002A JP 2011290002 A JP2011290002 A JP 2011290002A JP 2013139732 A JP2013139732 A JP 2013139732A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impact load
acceleration
power generation
wind
amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011290002A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5680526B2 (ja
Inventor
Isahiko Shoda
功彦 正田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2011290002A priority Critical patent/JP5680526B2/ja
Priority to US13/687,679 priority patent/US8800354B2/en
Priority to CN201210580075.2A priority patent/CN103185670B/zh
Publication of JP2013139732A publication Critical patent/JP2013139732A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5680526B2 publication Critical patent/JP5680526B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

【課題】風力発電用風車の主軸の周辺装置に加わる衝撃荷重を監視可能である、風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法を提供する。
【解決手段】
風力発電用風車の衝撃荷重監視システムは、主軸20に連結された増速機18に取り付けられる加速度センサ28と、加速度センサ28によって得られる加速度の振幅の時間変化を示す振動データから、監視対象の周波数領域に含まれる監視対象成分を抽出する周波数フィルタ30と、監視対象成分の加速度の振幅を予め設定された基準値と比較し、加速度の振幅が基準値を超えているか否かを判定する判定装置32と、を有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法に関する。
風力発電用風車は、例えば地面に立てられたタワーと、タワーの上に設置されたナセルと、ナセルに対し回転可能に設けられたロータヘッドと、ロータヘッドに放射状に取り付けられた複数のブレードとを有する。ロータヘッドは主軸の一端に連結され、主軸の他端側はナセル内を延びている。主軸は、ナセル内に設けられた主軸受によって回転可能に支持されている。また、主軸の他端には、ナセル内に設けられた増速機が連結され、増速機は発電機に連結されている。従って、ブレードが風を受けてロータヘッドが回転すると、回転力が主軸及び増速機を介して発電機に入力され、発電機が発電する。
主軸受及び増速機においては、摺動面の摩耗により異常が発生することがある。そこで、特許文献1は、軸受の異常検出装置を開示しており、この異常検出装置は、振動センサ、周波数分析部、記憶部及び異常検出部を有する。周波数分析部は、振動センサで検出された振動信号の周波数を分析して固有振動数を検出し、記憶部は検出された固有振動数を記憶する。具体的には、周波数分析部は、振動信号から高速フーリエ変換によってフーリエスペクトルを求め、フーリエスペクトルに基づいて固有振動数を検出する。異常検出部は、検出された固有振動数の変化に基づいて、軸受の異常を検出する。
特開2011−185632号公報
例えば北米大陸のグレートプレーンと称される地域では、100〜150mの低空をLLJ(ローレベルジェット)と称される強風が流れることがある。LLJが流れると、水平方向の風速に、鉛直方向にて非常に大きな勾配が生じる。つまり、LLJが流れると、風力発電用風車の高さ範囲内において、水平方向の風速に差(ウインドシア)が発生し、地表から離れるほど風速が速くなる。
通常、風力発電用風車の主軸には、ロータヘッドの自重によって、主軸受を支点として、下向きのモーメント(自重モーメント)が作用している。この自重モーメントによって、主軸は、主軸受に対し下方に向けて押し付けられながら、安定して回転する。
しかしながら、LLJによるウインドシアの発生により、風車の下方のブレードに衝突する風のエネルギよりも上方のブレードに衝突する風のエネルギが大きくなり、主軸のロータヘッド側には、上方に向かうモーメント(風モーメント)が作用する。
風モーメントは、自重モーメントに抗して、主軸のロータヘッド側を浮き上がらせるように主軸を瞬間的に傾動させる。この後、主軸のロータヘッド側は、風モーメントの減少により元の位置へと落下する。
主軸のロータヘッド側が落下した際、主軸の周辺装置、則ち、主軸を支持する主軸受や主軸に連結された増速機に衝撃荷重が加わる。衝撃荷重が繰り返し加わると、主軸受や増速機の歯車において、損傷が生じる虞がある。そこで、主軸の周辺装置に加わる衝撃荷重を監視することは重要である。
しかしながら、従来、ウインドシアにより主軸の周辺装置に衝撃荷重が加わることは知られておらず、衝撃荷重の有効な監視方法は確立されていない。例えば、衝撃荷重の監視に、上述した従来技術の異常検出装置を適用したとしても、衝撃荷重のような過渡的な現象を監視することはできない。これは、衝撃荷重は、時間軸上ではδ関数のように表現される一方、周波数軸上では全ての周波数成分を含む定数として表現されるのみあって、周辺装置の固有振動数の変化を生じさせないからである。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、風力発電用風車の主軸の周辺装置に加わる衝撃荷重を監視可能である、風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法を提供することにある。
上記目的を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、風力発電用風車の主軸の周辺機構に取り付けられる加速度センサと、前記加速度センサによって得られる加速度の振幅の時間変化を示す振動データから、監視対象の周波数領域に含まれる監視対象成分を抽出する周波数フィルタと、前記監視対象成分の加速度の振幅を予め設定された基準値と比較し、前記加速度の振幅が前記基準値を超えているか否かを判定する判定装置と、を備えることを特徴とする風力発電用風車の衝撃荷重監視システムを提供する。
この風車の衝撃荷重監視システムによれば、周波数フィルタによって、振動データから監視対象成分が抽出され、判定装置によって、監視対象成分の加速度の振幅が基準値と比較される。
衝撃荷重は、周波数軸上では全ての周波数成分を含むため、衝撃荷重によって、周辺装置の固有振動が一時的に強く励起される。このため、瞬間的に、固有振動の加速度の振幅が大きくなる。
そこで、本発明の風力発電用風車の衝撃荷重監視システムは、周波数フィルタによって、振動データから固有振動に係る監視対象成分を抽出し、ノイズ成分を除去した上で、監視対象成分の加速度の振幅を監視することで、固有振動の加速度の振幅を監視している。この風力発電用風車の衝撃荷重監視システムによれば、監視対象成分の加速度の振幅が基準値を超えた場合に、周辺装置に衝撃荷重が加わったと判定することができる。
かくして、この風力発電用風車の衝撃荷重監視システムによれば、主軸の周辺装置に衝撃荷重が加わったか否かを判定することができ、判定結果に応じて適切な対応をとることができる。
好ましい態様として、前記監視対象の周波数領域は200Hz以下である。
主要な周辺装置の固有振動数は200Hz以下の範囲内にある。このため、この構成によれば、主要な周辺装置に衝撃荷重が加わったか否かを判定することができ、判定結果に応じて適切な対応をとることができる。
好ましい構成として、前記加速度センサは、前記主軸に連結された増速機に取り付けられる。
この構成によれば、増速機に対し衝撃荷重が加わったか否かを判定することができ、判定結果に応じて適切な対応をとることができる。
好ましい構成として、前記加速度センサは、前記主軸を支持する主軸受に取り付けられる。
この構成によれば、主軸受に対し衝撃荷重が加わったか否かを判定することができ、判定結果に応じて適切な対応をとることができる。
好ましい構成として、前記判定装置は、前記加速度の振幅が前記基準値を超えた回数を積算して累積回数を演算し、該累積回数を出力する。
この構成によれば、累積回数に応じて、適切な対応をとることができる。
また本発明は、風力発電用風車の主軸の周辺機構に加速度センサを取り付ける工程と、前記加速度センサによって得られる加速度の振幅の時間変化を示す振動データから、監視対象の周波数領域に含まれる監視対象成分を抽出する工程と、前記監視対象成分の加速度の振幅を予め設定された基準値と比較し、前記加速度の振幅が前記基準値を超えているか否かを判定する工程と、を備えることを特徴とする風力発電用風車の衝撃荷重監視方法を提供する。
この風車の衝撃荷重監視方法によれば、振動データから監視対象成分が抽出され、監視対象成分の加速度の振幅が基準値と比較される。
衝撃荷重は、周波数軸上では全ての周波数成分を含むため、衝撃荷重によって、周辺装置の固有振動が一時的に強く励起される。このため、瞬間的に、固有振動の加速度の振幅が大きくなる。
そこで、本発明の風力発電用風車の衝撃荷重監視方法は、振動データから固有振動に係る監視対象成分を抽出し、ノイズ成分を除去した上で、監視対象成分の加速度の振幅を監視することで、固有振動の加速度の振幅を監視している。この風力発電用風車の衝撃荷重監視方法によれば、監視対象成分の加速度の振幅が基準値を超えた場合に、周辺装置に衝撃荷重が加わったと判定することができる。
かくして、この風力発電用風車の衝撃荷重監視方法によれば、簡単な構成にて、主軸の周辺装置に衝撃荷重が加わったか否かを判定することができ、判定結果に応じて適切な対応をとることができる。
本発明によれば、風力発電用風車の主軸の周辺装置に加わる衝撃荷重を監視可能である、風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法が提供される。
本発明の第1実施形態の衝撃荷重監視システムが適用される風力発電用風車の構成を概略的に示す図である。 図1の風力発電用風車に適用された第1実施形態の衝撃荷重監視システムの構成を概略的に示す図である。 衝撃荷重の発生メカニズムを説明するための図であり、(a)は、LLJが吹いていないときに主軸のロータヘッド側に作用するモーメントを示す図であり、(c)は、LLJが吹いているときに主軸のロータヘッド側に作用するモーメントを示す図であり、(b)は、LLJが吹いている場合と吹いていない場合における、水平方向の風速の鉛直方向での分布を示すグラフである。 衝撃荷重の発生メカニズムを説明するための図であり、(a)は、LLJが吹いていないときに主軸のロータヘッド側に作用するモーメントの時間変化を概略的に示すグラフであり、(b)は、LLJが吹いているときに主軸のロータヘッド側に作用するモーメントの時間変化を概略的に示す図である。 衝撃荷重の発生メカニズムを説明するための図であり、(a)は、風モーメントによって主軸のロータヘッド側が浮き上がった状態を示す図であり、(b)は、(a)の状態から主軸のロータヘッド側が落下した状態を示す図である。 衝撃荷重が発生したときの力の時間変化を概略的に示すグラフである。 (a)は、加速度センサが図6の衝撃荷重のみを検出したときの信号(δ関数)を概略的に示すグラフであり、(b)は、δ関数に対応するフーリエスペクトルを概略的に示すグラフである。 (a)は、加速度センサが出力する振動データを概略的に示すグラフであり、(b)は、周波数フィルタが出力した監視対象成分を概略的に示すグラフである。 監視対象成分において、加速度の振幅が基準値を超えた回数を1年毎に数えた結果を示すグラフである。 第2実施形態の衝撃荷重監視システムの構成を概略的に示す図である。 判定装置の出力の変形例を示すグラフであり、(a)は、日又は月ごとに加速度が基準値を超えた回数を示すグラフであり、(b)は、監視対象成分における最大加速度を日又は月ごとに示すグラフである。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
〔第1実施形態〕
図1は、風力発電用風車10の概略的な構成を示す図である。
風力発電用風車10は、例えば地面に立てられたタワー12を備える。タワー12の上には、ナセル14が設置されている。ナセル14の内部には、シャフト15を介して相互に連結された発電機16及び増速機18が設置され、増速機18には主軸20の一端が連結されている。増速機18は、例えば遊星歯車機構からなる。
またナセル14の内部には、主軸20を回転自在に支持する主軸受22が設置されている。主軸20は略水平に延び、主軸20の先端側はナセル14から突出している。
主軸20の先端には、ロータヘッド24が固定され、ロータヘッド24には、例えば3つのブレード(翼)26が放射状に取り付けられている。つまり、この風力発電用風車10は、揚力水平軸型のプロペラ風車である。
風力発電用風車10は、水平方向の風をブレード26が受けると、ロータヘッド24が回転する。ロータヘッド24の回転力は、主軸20、増速機18及びシャフト15を介して発電機16に入力され、これにより発電機16が発電する。
〔風力発電用風車の衝撃荷重監視システム〕
風力発電用風車10に適用される第1実施形態の衝撃荷重監視システムは、図2に示したように、ナセル14内に配置された加速度センサ(加速度ピックアップ)28、周波数フィルタ30及び判定装置32を有する。ただし、周波数フィルタ30及び判定装置32は、ナセル14の外部に配置されていてもよい。
増速機18はハウジング34を有し、ハウジング34は、トルクアームブロック36によって、ナセル14に対し相対回転不能に固定されている。加速度センサ28は、増速機18のハウジング34に取り付けられ、増速機18のハウジング34の振動データを測定し、出力する。振動データは、加速度の振幅の時間変化を示す時系列データであり、加速度センサ28は、連続的に加速度を測定して出力する。例えば、加速度センサ28のサンプリング周波数は2kHzである。
周波数フィルタ30の入力端子は、加速度センサ28の出力端子に電気的に接続され、周波数フィルタ30には、加速度センサ28から振動データが入力される。周波数フィルタ30は、入力された振動データのうち、監視対象の周波数領域に含まれる成分(監視対象成分)のみ通過を許可して出力する。つまり、周波数フィルタ30によって、監視対象の周波数範囲外の低周波成分及び高周波成分が除去される。
なお、監視対象の周波数領域は、好ましくは、0Hz超200Hz以下の範囲であり、より好ましくは、50Hz以上100Hz以下の範囲である。周波数領域として上限のみを規定する場合、周波数フィルタ30としてローパスフィルタを用いることができ、上限及び下限を規定する場合、周波数フィルタ30としてバンドパスフィルタを用いることができる。
周波数フィルタ30の出力端子は、判定装置32の入力端子に電気的に接続される。判定装置32は、例えば、演算装置、記憶装置、及び、入出力装置を有するコンピュータからなる。判定装置32には、周波数フィルタ30から、振動データの監視対象成分が入力される。なお、判定装置32は、周波数フィルタ30と一体に構成されていてもよい。
判定装置32は、監視対象成分の加速度の振幅を、予め設定された基準値と比較し、振幅が基準値を超えたか否かを判定する。基準値は、例えば0.5G(m/s)に設定される。
そして、好ましくは、判定装置32は、加速度の振幅が基準値を超えた回数を例えば年単位で数え、数えた回数を衝撃荷重の年ごとの累積回数として出力する。判定装置32の出力は、例えば、風力発電用風車10の管理センタに通信回線を通じて送信される。
以下、第1実施形態の衝撃荷重監視システムの機能について説明する。
図3は、風力発電用風車10におけるウインドシアによる衝撃荷重の発生メカニズムを説明するための図である。図3(a)は、LLJが吹いていない状態の自重モーメント(W・L)の方向を示しており、図3(c)は、LLJが吹いている状態での自重モーメント及び風モーメントMw(=F・L)の方向を示しており、図3(b)は、LLJが吹いている場合と吹いていない場合の水平方向の風速の鉛直方向での分布を示している。
図3(b)に示したように、LLJが吹いている場合、LLJが吹いていない場合に比べて、水平方向の風速の鉛直方向での勾配が大きくなる。つまり、水平方向の風速に差が生じ、ウインドシアが発生する。ウインドシアの発生は、従来から風力発電用風車10に取り付けられている簡易型の風速計では検出することはできない。
ウインドシアが発生した場合、上方のブレード26に衝突する風のエネルギが、下方のブレード26に衝突する風のエネルギよりも大きくなる。この結果として、主軸20に対し、主軸20のロータヘッド24側を上方に持ち上げる上向きの力Fが発生し、上向きの風モーメントMwが瞬間的に作用する。
なおLは、ロータヘッド24の重心と主軸受22の間の距離であり、風モーメントMwは、次式(1)に示すように、密度ρと風速v(z)の二乗と高さ方向位置zの積を高さ方向に積分した値に比例する。
[式1]
Figure 2013139732
図4(a)は、LLJが吹いていない場合の、主軸20のロータヘッド24側に作用するモーメントMの時間変化を示すグラフであり、図4(b)は、LLJが吹いている場合の、主軸20のロータヘッド24側に作用するモーメントMの時間変化を示すグラフである。図4(a)に示したように、LLJが吹いておらず、ウインドシアが発生していない場合、モーメントMは、自重Wによって生じる自重モーメントWLを中心として変動し、常に0以下であって下向きである。これに対し、図4(b)に示したように、LLJが吹いてウインドシアが発生した場合、モーメントMは、風モーメントMwの分だけ大きくなって一時的に0を超え、上向きになる。
図5(a)は、上向きのモーメントMによって、主軸20のロータヘッド24側が浮き上がった状態を模式的に示しており、図5(b)は、図5(a)の状態から主軸20のロータヘッド24側が落下した状態を模式的に示している。図5(a)に示したように主軸20のロータヘッド24側が浮き上がると、主軸20は、主軸受22内で寸法公差の範囲内で浮き上がる。又、増速機18の主軸20側のプラネタリキャリア38及びプラネタリキャリア38によって支持された遊星歯車がリングギア内で寸法公差の範囲内で浮き上がる。
それから、図5(b)に示したように主軸20の先端側が落下すると、主軸20は主軸受22に衝突して衝撃荷重を加え、また、増速機18では遊星歯車がリングギアに衝突して衝撃荷重を加える。
衝撃荷重によれば、図6に示したように、主軸受22や増速機18に対して力が瞬間的に加わる。このような衝撃荷重が、もし加速度センサ28によって単独で検出された場合、図7(a)に示すように、加速度センサ28の出力信号はδ関数のようになる。そして、δ関数をフーリエ変換した場合、得られるフーリエスペクトルは、図7(b)に示すように、全ての周波数成分において一定の定数となる。
従って、衝撃荷重が加わった場合、主軸20の周辺装置の固有振動数は変化しないが、固有振動が瞬間的に励起される。
そこで、第1実施形態の衝撃荷重監視システムは、固有振動の励起を監視することで、周辺装置に衝撃荷重が加わったか否かを判定する。
図8(a)は、加速度センサ28が出力した振動データを示している。周波数フィルタ30は、振動データのうち、監視対象の固有振動が含まれる周波数領域の成分(監視対象成分)のみを抽出し、出力する。図8(b)は、周波数フィルタ30が出力した監視対象成分の内容を示すグラフであり、横軸は時間であって縦軸は加速度の振幅である。
判定装置32は、監視対象成分において、加速度の振幅を基準値と比較する。そして、本実施形態では、判定装置32は、図9に示したように、加速度の振幅が基準値を超えた回数を1年間に渡って数え、数えた結果を年ごとに累積回数として出力する。
かくして上述した第1実施形態の衝撃荷重監視システム及び該衝撃荷重監視システムが実行する衝撃荷重監視方法によれば、簡単な構成にて、監視対象成分の加速度の振幅が基準値を超えた場合に、増速機18に衝撃荷重が加わったと判定することができる。つまり、ウインドシア等の風の乱れによって主軸20に風モーメントMwが作用し、増速機18に衝撃荷重が加わった場合に、衝撃荷重を検出することができる。
そして、風力発電用風車10の管理者は、判定結果に応じて適切な対応をとることができる。例えば、図9に示したように、年間の衝撃荷重の累積回数が所定値を超えた場合、管理者は、増速機18における損傷発生を予測することができる。そして管理者は、損傷発生を防止すべく、風力発電用風車10の出力を抑制し、増速機18にかかる負荷を低減することができる。
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態の衝撃荷重監視システムについて、図面を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一又は類似の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第2実施形態の衝撃荷重監視システムは、図10に示したように、加速度センサ28が主軸受22に取り付けられている点においてのみ、第1実施形態と異なる。
第2実施形態の衝撃荷重監視システムによれば、主軸受22に対し衝撃荷重が加わったか否かを判定することができ、判定結果に応じて適切な対応をとることができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した第1実施形態及び第2実施形態では、加速度センサ28が、増速機18及び主軸受22の一方に取り付けられていたが、両方に取り付けられていてもよい。つまり加速度センサ28の数は1つに限定されることはない。
また、加速度センサ28を取り付ける対象についても、主軸20の周辺装置、即ち主軸20を支持する装置又は主軸22に連結される装置であればよく、主軸受22及び増速機18に限定されることはない。例えば、主軸20が発電機16に直接連結される場合には、加速度センサ28を発電機16に取り付けてもよい。あるいは、主軸20が油圧ポンプに連結される場合には、加速度センサ28を油圧ポンプに取り付けてもよい。更に、増速機18は、遊星歯車機構に限定されず、油圧トランスミッションであってもよい。
更に、上述した第1実施形態及び第2実施形態の衝撃荷重監視システムは、従来のフーリエ変換を利用した異常検出装置と併用してもよい。つまり、固有周波数の変化も同時に監視しても良い。
また、上述した第1実施形態及び第2実施形態において、判定装置32は、図11に示したように、日又は月ごとに、加速度の振幅が基準値を超えた回数を数え、数えた結果を日又は月ごとの累積回数として出力してもよい。つまり、加速度の振幅が基準値を超えた回数を数える期間は、特に限定されない。また、期間を限定せずに加速度の振幅が基準値を超えた回数を数え、数えた結果(通算累積回数)が予め設定された基準値を超えたときに、通算累積回数が基準値を超えたことを知らせる信号(警報)を出力してもよい。
一方、判定装置32は、図11(b)に示したように、例えば日毎又は月毎に、その間における加速度の最大の振幅(最大加速度)を測定し、測定した最大加速度の時系列データを出力してもよい。更に、判定装置32は、例えば10分毎に、その間における加速度の最大の振幅(最大加速度)を測定し、加速度が1Gを超えた場合に、振動データの監視対象成分のスペクトルを出力してもよい。
10 風力発電用風車
12 タワー
14 ナセル
16 発電機
18 増速機
20 主軸
22 主軸受
24 ロータヘッド
26 ブレード
28 加速度センサ
30 周波数フィルタ
32 判定装置

Claims (6)

  1. 風力発電用風車の主軸の周辺機構に取り付けられる加速度センサと、
    前記加速度センサによって得られる加速度の振幅の時間変化を示す振動データから、監視対象の周波数領域に含まれる監視対象成分を抽出する周波数フィルタと、
    前記監視対象成分の加速度の振幅を予め設定された基準値と比較し、前記加速度の振幅が前記基準値を超えているか否かを判定する判定装置と、
    を備えることを特徴とする風力発電用風車の衝撃荷重監視システム。
  2. 前記監視対象の周波数領域は200Hz以下である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の風力発電用風車の衝撃荷重監視システム。
  3. 前記加速度センサは、前記主軸に連結された増速機に取り付けられる、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の風力発電用風車の衝撃荷重監視システム。
  4. 前記加速度センサは、前記主軸を支持する主軸受に取り付けられる、
    ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の風力発電用風車の衝撃荷重監視システム。
  5. 前記判定装置は、前記加速度の振幅が前記基準値を超えた回数を出力する、
    ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の風力発電用風車の衝撃荷重監視システム。
  6. 風力発電用風車の主軸の周辺機構に加速度センサを取り付ける工程と、
    前記加速度センサによって得られる加速度の振幅の時間変化を示す振動データから、監視対象の周波数領域に含まれる監視対象成分を抽出する工程と、
    前記監視対象成分の加速度の振幅を予め設定された基準値と比較し、前記加速度の振幅が前記基準値を超えているか否かを判定する工程と、
    を備えることを特徴とする風力発電用風車の衝撃荷重監視方法。
JP2011290002A 2011-12-28 2011-12-28 風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法 Expired - Fee Related JP5680526B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011290002A JP5680526B2 (ja) 2011-12-28 2011-12-28 風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法
US13/687,679 US8800354B2 (en) 2011-12-28 2012-11-28 Impact load monitoring system and impact load monitoring method for wind turbine for wind power generation
CN201210580075.2A CN103185670B (zh) 2011-12-28 2012-12-27 风力发电用风车的冲击载荷监视系统及冲击载荷监视方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011290002A JP5680526B2 (ja) 2011-12-28 2011-12-28 風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013139732A true JP2013139732A (ja) 2013-07-18
JP5680526B2 JP5680526B2 (ja) 2015-03-04

Family

ID=48676958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011290002A Expired - Fee Related JP5680526B2 (ja) 2011-12-28 2011-12-28 風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8800354B2 (ja)
JP (1) JP5680526B2 (ja)
CN (1) CN103185670B (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103438794A (zh) * 2013-08-13 2013-12-11 南京航空航天大学 一种基于压电传感网络的工程结构冲击位置确定方法
JP2017150885A (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 Ntn株式会社 異常診断装置および異常診断方法
JP2017150884A (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 Ntn株式会社 異常診断装置および異常診断方法
WO2017145687A1 (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 Ntn株式会社 異常診断装置および異常診断方法
JP2019173706A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 Ntn株式会社 風力発電所の監視システム

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2565442A1 (en) * 2011-09-05 2013-03-06 Siemens Aktiengesellschaft System and method for operating a wind turbine using adaptive reference variables
DE102011117468B4 (de) * 2011-11-02 2022-10-20 Weidmüller Monitoring Systems Gmbh Verfahren, Recheneinheit und Einrichtung zur Überwachung eines Antriebstrangs
US10107261B2 (en) 2013-12-09 2018-10-23 General Electric Company System and method for reducing oscillation loads of wind turbine
DE102015219068B4 (de) * 2014-10-10 2017-10-26 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Erkennung einer Überbeanspruchung eines Schwertlängslenkers einer Fahrzeugradaufhängung sowie Fahrzeug mit einer Schwertlenkerradaufhängung
DE102014117915A1 (de) * 2014-12-04 2016-06-09 fos4X GmbH Verfahren zur Überwachung einer Windkraftanlage, Verfahren zur Eiserkennung an einer Windkraftanlage, Beschleunigungssensor für ein Rotorblatt, Rotorblatt mit Beschleunigungssensor, und Profil für ein Rotorblatt
DE102014225638A1 (de) * 2014-12-12 2016-06-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer Windenergieanlage
DE102016203013A1 (de) 2016-02-25 2017-08-31 Innogy Se Verfahren zur Schwingungszustandsüberwachung einer Windkraftanlage
JP2017173076A (ja) 2016-03-23 2017-09-28 Ntn株式会社 状態監視システム及びそれを備える風力発電装置
WO2017170270A1 (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 Ntn株式会社 歯車装置の状態監視システムおよび状態監視方法
US10071820B2 (en) * 2016-09-19 2018-09-11 Pratt & Whitney Canada Corp. Inclement weather detection for aircraft engines
CN106441903B (zh) * 2016-09-28 2018-06-12 内蒙古工业大学 一种水平轴复合材料风力机叶片动力特性实验研究装置
CN110617184B (zh) * 2018-06-20 2021-03-09 北京金风慧能技术有限公司 检测风力发电机组的叶片故障的方法和设备
CN110863957A (zh) * 2019-11-06 2020-03-06 华电电力科学研究院有限公司 一种风电机组预测检修周期避免机组非计划停运装置及设计方法
CN113090458B (zh) * 2019-12-23 2022-04-15 江苏金风科技有限公司 叶片控制方法和系统、控制器及计算机可读存储介质
CN115842398B (zh) * 2023-02-20 2023-08-04 天津市津安热电有限公司 基于能量回收形成的储能器的电量智能供应系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006241981A (ja) * 2005-02-28 2006-09-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車の運転制御装置及びその方法並びにプログラム
JP2006342766A (ja) * 2005-06-10 2006-12-21 Mitsubishi Electric Corp 風力発電設備の監視装置
JP2008267272A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 風力発電装置
JP2009524760A (ja) * 2006-01-25 2009-07-02 ヴェスタス ウィンド システムズ エー/エス 少なくとも1つのギアボックス及び遊星ギアボックスを備える風力タービン
JP2009243428A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車の監視装置及び方法並びにプログラム
JP2010079685A (ja) * 2008-09-26 2010-04-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車構造体の応力解析装置及び応力解析プログラム並びに風力発電システム
WO2010122658A1 (ja) * 2009-04-24 2010-10-28 三菱重工業株式会社 荷重測定装置及び方法並びにプログラム
JP2011185632A (ja) * 2010-03-05 2011-09-22 Ntn Corp 軸受の異常検出装置および異常検出方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1442683A (zh) * 2003-04-17 2003-09-17 上海交通大学 大型发电机定子绕组端部振动在线监测方法
US7708524B2 (en) * 2006-12-21 2010-05-04 General Electric Company Method and system for utilizing lateral tower acceleration to detect asymmetric icing
US8021110B2 (en) * 2007-01-05 2011-09-20 General Electric Company Tonal emission control for wind turbines
CN101226102A (zh) * 2007-01-15 2008-07-23 新疆风能有限责任公司 变负载机械故障诊断方法
DK200701144A (da) * 2007-08-13 2009-02-14 Siemens Wind Power As Monitoring of blade frequencies of a wind turbine
DE102008042769A1 (de) * 2008-10-13 2010-04-15 Robert Bosch Gmbh Anordnung zur Schwingungsüberwachung eines rotierenden Bauteils
WO2010046403A2 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine and a method for monitoring a wind turbine
AU2010220551B2 (en) * 2009-03-02 2013-10-10 Suzlon Energy Gmbh Method for monitoring wind turbines
CN201527331U (zh) * 2009-11-17 2010-07-14 沈阳华人风电科技有限公司 一种双馈风力发电机组的振动实验台
TWI404942B (zh) * 2009-12-10 2013-08-11 Ind Tech Res Inst 扭轉共振頻率測量裝置及方法
CN103140672B (zh) * 2010-06-28 2016-04-20 维斯塔斯风力系统有限公司 在风力发电厂中执行状况监测的方法
JP5693102B2 (ja) * 2010-08-31 2015-04-01 三菱重工業株式会社 風力発電装置の異常振動検出装置
CN201820109U (zh) * 2010-09-17 2011-05-04 济南轨道交通装备有限责任公司 风力发电机组试验台用在线状态监测系统
DE102010053523B4 (de) * 2010-12-04 2015-09-10 Nordex Energy Gmbh Verfahren zur Überwachung einer statischen und/oder dynamischen Stabilität einer Windenergieanlage

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006241981A (ja) * 2005-02-28 2006-09-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車の運転制御装置及びその方法並びにプログラム
JP2006342766A (ja) * 2005-06-10 2006-12-21 Mitsubishi Electric Corp 風力発電設備の監視装置
JP2009524760A (ja) * 2006-01-25 2009-07-02 ヴェスタス ウィンド システムズ エー/エス 少なくとも1つのギアボックス及び遊星ギアボックスを備える風力タービン
JP2008267272A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 風力発電装置
JP2009243428A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車の監視装置及び方法並びにプログラム
JP2010079685A (ja) * 2008-09-26 2010-04-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車構造体の応力解析装置及び応力解析プログラム並びに風力発電システム
WO2010122658A1 (ja) * 2009-04-24 2010-10-28 三菱重工業株式会社 荷重測定装置及び方法並びにプログラム
JP2011185632A (ja) * 2010-03-05 2011-09-22 Ntn Corp 軸受の異常検出装置および異常検出方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103438794A (zh) * 2013-08-13 2013-12-11 南京航空航天大学 一种基于压电传感网络的工程结构冲击位置确定方法
CN103438794B (zh) * 2013-08-13 2016-10-12 南京航空航天大学 一种基于压电传感网络的工程结构冲击位置确定方法
JP2017150885A (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 Ntn株式会社 異常診断装置および異常診断方法
JP2017150884A (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 Ntn株式会社 異常診断装置および異常診断方法
WO2017145687A1 (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 Ntn株式会社 異常診断装置および異常診断方法
US11047768B2 (en) 2016-02-23 2021-06-29 Ntn Corporation Abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method
JP2019173706A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 Ntn株式会社 風力発電所の監視システム
JP7101013B2 (ja) 2018-03-29 2022-07-14 Ntn株式会社 風力発電所の監視システム

Also Published As

Publication number Publication date
CN103185670B (zh) 2015-09-30
CN103185670A (zh) 2013-07-03
JP5680526B2 (ja) 2015-03-04
US20130167624A1 (en) 2013-07-04
US8800354B2 (en) 2014-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5680526B2 (ja) 風力発電用風車の衝撃荷重監視システム及び衝撃荷重監視方法
DK177922B1 (en) Method and system for monitoring wind turbine
US7922448B2 (en) Differential vibration control for wind turbines
EP2588755B1 (en) Calibration of wind turbine sensor
Gong et al. Imbalance fault detection of direct-drive wind turbines using generator current signals
US9133828B2 (en) Method and system for determining a mass change at a rotating blade of a wind turbine
JP5033033B2 (ja) 水平軸風車の乱流強度計測方法
KR101288329B1 (ko) 풍력발전기 모니터링 장치
EP3710696B1 (en) Detection of oscillating movement of a wind turbine
DK178952B1 (en) Methods and systems for detecting damage to the wind turbine rotor blade
US20190154002A1 (en) Damping of edgewise wind turbine blade vibrations
Lu et al. Condition monitoring and fault diagnostics of wind turbines
JP6352778B2 (ja) 浮体式風力発電装置及びその運転方法
US20170306926A1 (en) System and method for estimating high bandwidth tower deflection for wind turbines
Gong Online nonintrusive condition monitoring and fault detection for wind turbines
CN102628834A (zh) 大型汽轮机叶片断裂故障在线诊断方法
EP3237753B1 (en) A method of operating a wind turbine
Kotulski et al. Comparison of requirements for vibration-based condition monitoring of a vertical-axis vs. horizontal-axis wind turbine
Qiao Recovery act: online nonintrusive condition monitoring and fault detection for wind turbines
Zuo-wei et al. Amplitude envelope analysis for feature extraction of power plant blower bearing failure
Oh Field measurement of the main shaft dynamic loadings on a fixed-speed active stall controlled 1MW wind turbine
Escaler et al. Statistical analysis of low frequency vibrations in variable speed wind turbines
Egusquiza et al. Effects of extended operating conditions in pump-turbines
WO2011058063A1 (en) Method of operating a wind turbine based on turbine blade monitoring
Qiao Final Technical Report: Recovery Act: Online Nonintrusive Condition Monitoring and Fault Detection for Wind Turbines

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140704

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150107

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5680526

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees