JP2014010016A

JP2014010016A - Monitoring method and monitoring device

Info

Publication number: JP2014010016A
Application number: JP2012145978A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Yamanaka; 一真山中; Hirokazu Komatsu; 広和小松
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-20
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JP5878089B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more easily obtain a rotational speed of a power generator of a wind power generating system in monitoring of the wind power generating system.SOLUTION: A monitoring device 300 is a monitoring device of a wind power generating system that transfers a torque, generated due to that a wind mill blade receives wind, to a power generator via a speed increasing gear. The speed increasing gear is mounted in a relatively displaceable manner relative to a nacelle of the wind power generating system. The monitoring device 300 comprises: a displacement measurement result obtaining unit 306 for obtaining a measurement result of a displacement of a casing of the speed increasing gear relative to the nacelle; and a rotational speed calculating unit 340 for calculating a rotational speed of the power generator on the basis of the measurement result of the displacement obtained by the displacement measurement result obtaining unit 306.

Description

本発明は、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクを増速機を介して発電機に伝える風力発電装置のモニタリング技術に関する。 The present invention relates to a monitoring technology for a wind turbine generator that transmits torque generated by wind turbine blades receiving wind to a generator via a speed increaser.

近年の環境意識の高まりを受け、環境に優しいクリーンなエネルギへの需要が高まっている。そのようなクリーン・エネルギを代表するもののひとつに風力発電がある。風力発電では、風の力をトルクに変換し、そのトルクを使用して発電するので、環境への負荷が少ない。 With the recent increase in environmental awareness, demand for environmentally friendly clean energy is increasing. One of the representatives of such clean energy is wind power generation. In wind power generation, wind power is converted into torque, and power is generated using the torque, so there is little load on the environment.

風力発電装置は、風況に応じて最適な制御を行いながら運転・発電を行う。したがって、風力発電装置の増速機に入力される外力は時々刻々変化している。そのような状況においても風力発電装置を安定的に運用するために、増速機に入力される外力や発電機の回転数、出力などをできるだけ正確に把握し、風力発電装置を適切にモニタリングすることが必要となる。例えば特許文献１には、入力トルクの計算値・実測値を基に、それらの分布や累積値から増速機の寿命を予測する技術が開示されている。 The wind turbine generator operates and generates power while performing optimal control according to the wind conditions. Therefore, the external force input to the gearbox of the wind power generator changes every moment. Under such circumstances, in order to operate the wind turbine generator stably, grasp the external force input to the gearbox, the rotational speed of the generator, and the output as accurately as possible, and monitor the wind turbine generator appropriately. It will be necessary. For example, Patent Document 1 discloses a technique for predicting the lifetime of a speed increaser based on the distribution and cumulative value of the input torque based on the calculated and measured values of the input torque.

特表２０１１−５０１１７２号公報Special table 2011-501172 gazette

発電機の回転数は、運転状況の把握等のための重要なパラメータのひとつである。発電機の回転数を直接計測しようとする場合、大抵は回転センサを発電機に取り付けることとなる。しかしながら、そのような回転センサは回転物を検知対象とするので取り付けに危険性を伴い、手間がかかる。 The number of revolutions of the generator is one of important parameters for grasping the operation status. When it is going to measure the rotation speed of a generator directly, a rotation sensor is usually attached to the generator. However, since such a rotation sensor is intended to detect a rotating object, it is dangerous to install and takes time.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、風力発電装置の発電機の回転数をより容易に取得できるモニタリング技術の提供にある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the monitoring technique which can acquire the rotation speed of the generator of a wind power generator more easily.

本発明のある態様はモニタリング方法に関する。このモニタリング方法は、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクを増速機を介して発電機に伝える風力発電装置のモニタリング方法であって、増速機は風力発電装置のナセルに対して相対変位可能に取り付けられており、本方法は、ナセルに対する増速機のケーシングの運動を測定するステップと、運動の測定結果に基づいて発電機の回転数を算出するステップと、を含む。 One embodiment of the present invention relates to a monitoring method. This monitoring method is a method for monitoring a wind turbine generator that transmits torque generated by wind turbine blades receiving wind to the generator via the gearbox, and the gearbox is displaced relative to the nacelle of the wind turbine generator. The method includes the steps of measuring the motion of the gearbox casing relative to the nacelle and calculating the rotational speed of the generator based on the motion measurement result.

この態様によると、ナセルに対する増速機のケーシングの運動の測定結果から発電機の回転数が算出される。 According to this aspect, the rotation speed of the generator is calculated from the measurement result of the motion of the gear box casing with respect to the nacelle.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements, or those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other between apparatuses, methods, systems, computer programs, recording media storing computer programs, and the like are also included in the present invention. It is effective as an embodiment of

本発明によれば、風力発電装置のモニタリングにおいて、風力発電装置の発電機の回転数をより容易に取得できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotation speed of the generator of a wind power generator can be acquired more easily in monitoring of a wind power generator.

実施の形態に係るモニタリング装置によってモニタリングされる風力発電装置の側面図である。It is a side view of the wind power generator monitored by the monitoring device concerning an embodiment. 図１のナセルの内部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the inside of the nacelle of FIG. 図２の増速機の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the speed increaser of FIG. 2. 図２の増速機の正面図である。It is a front view of the speed up gear of FIG. 図４に示される増速機の右側の支持機構の斜視図である。It is a perspective view of the support mechanism on the right side of the speed up gear shown in FIG. 図４に示される増速機の右側の支持機構の側面図である。It is a side view of the support mechanism on the right side of the speed up gear shown in FIG. 図２の制御部の機能および構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function and structure of a control part of FIG. 図８（ａ）、（ｂ）は、図２の増速機の模式的な正面図である。FIGS. 8A and 8B are schematic front views of the speed increaser of FIG. 変位センサによって測定される変位の時系列データを示す図である。It is a figure which shows the time series data of the displacement measured by a displacement sensor. 図９に対応する入力トルクの時系列データを示す図である。It is a figure which shows the time series data of the input torque corresponding to FIG. 変位センサによって測定される変位の時系列データを示す図である。It is a figure which shows the time series data of the displacement measured by a displacement sensor. 図１１に示される変位の時系列データをＦＦＴ分析した結果得られる周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum obtained as a result of carrying out FFT analysis of the time series data of the displacement shown by FIG. 実施の形態に係るモニタリング装置の機能および構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function and structure of the monitoring apparatus which concerns on embodiment. 図１３の異常判定部における異常判定を説明するための模式的なグラフである。It is a typical graph for demonstrating the abnormality determination in the abnormality determination part of FIG. ディスプレイに表示される寿命予測画面の代表画面図である。It is a typical screen figure of the lifetime prediction screen displayed on a display. ディスプレイに表示される異常通知画面の代表画面図である。It is a typical screen figure of the abnormality notification screen displayed on a display. ディスプレイに表示されるステータス表示画面の代表画面図である。It is a representative screen figure of the status display screen displayed on a display. 風力発電システムにおける一連の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a series of processes in a wind power generation system. 出力トルクを介して変換則を導く場合の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process in the case of deriving a conversion law via output torque.

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 Hereinafter, the same or equivalent components and members shown in the respective drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions thereof are omitted as appropriate. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. Also, in the drawings, some of the members that are not important for describing the embodiment are omitted.

実施の形態に係るモニタリング装置は、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクを増速機を介して発電機に伝える風力発電装置をモニタリングする。このモニタリング装置は風力発電装置内に設置されてもよいし、遠隔地に設置されてもよい。風力発電装置の増速機はナセルに設置・固定されておらず、トルクアームによってトルクを受け持つ構造を有する。このような構造の場合、増速機のケーシング（筐体とも称される）の変位や加速度を計測することで、入力シャフト（主軸とも称される）にかかるトルクおよび発電機の回転数を見積もることができる。増速機のケーシングの変位や加速度は入力シャフトにかかるトルクに応じて変わり、またその変化の態様は発電機の回転数を反映するからである。 The monitoring device according to the embodiment monitors a wind turbine generator that transmits torque generated by wind turbine blades receiving wind to the generator via the gearbox. This monitoring device may be installed in the wind power generator or in a remote place. The speed increaser of the wind power generator is not installed or fixed to the nacelle, but has a structure in which torque is received by a torque arm. In the case of such a structure, the torque applied to the input shaft (also referred to as the main shaft) and the rotational speed of the generator are estimated by measuring the displacement and acceleration of the casing (also referred to as the casing) of the gear box. be able to. This is because the displacement and acceleration of the gear box casing change according to the torque applied to the input shaft, and the mode of the change reflects the rotation speed of the generator.

なお、加速度を計測する多くの場合、計測された加速度を変位に変換して使用する。したがって、加速度、変位に代えてまたは加えて、速度を計測し、計測された速度を変位に変換してもよい。 In many cases of measuring acceleration, the measured acceleration is converted into a displacement for use. Therefore, instead of or in addition to acceleration and displacement, speed may be measured, and the measured speed may be converted into displacement.

以下、モニタリング装置によってモニタリングされる風力発電装置の一例を説明し、次にそのような風力発電装置の増速機のケーシングの、ナセルに対する変位と入力トルクとの関係およびその変位と発電機の回転数との関係を説明し、次にそれらの関係に基づき構成される実施の形態に係るモニタリング装置を説明する。 Hereinafter, an example of a wind turbine generator monitored by the monitoring device will be described, and then the relationship between the displacement of the gearbox of such a wind turbine generator with respect to the nacelle and the input torque, and the displacement and rotation of the generator. The relationship with the number will be described, and then the monitoring device according to the embodiment configured based on the relationship will be described.

（風力発電装置）
図１は、実施の形態に係るモニタリング装置によってモニタリングされる風力発電装置１の側面図である。風力発電装置１は、基礎６上に立設される支柱２と、支柱２の上端に設置されるナセル３と、該ナセル３に対して回転自在に組付けられたロータヘッド４と、を備える。ロータヘッド４には、複数枚（例えば、３枚）の風車ブレード（風車翼とも称される）５が取り付けられている。ナセル３の内部には発電機（図１では不図示）が設けられている。風力発電装置１は、風車ブレード５が風を受けることにより生じるトルクを発電機で電力に変換する。 (Wind power generator)
FIG. 1 is a side view of a wind turbine generator 1 monitored by a monitoring device according to an embodiment. The wind turbine generator 1 includes a column 2 that is erected on a foundation 6, a nacelle 3 that is installed at the upper end of the column 2, and a rotor head 4 that is rotatably assembled to the nacelle 3. . A plurality of (for example, three) wind turbine blades (also referred to as wind turbine blades) 5 are attached to the rotor head 4. A generator (not shown in FIG. 1) is provided inside the nacelle 3. The wind turbine generator 1 converts torque generated when the windmill blade 5 receives wind into electric power using a generator.

図２は、ナセル３の内部を示す模式図である。増速機１０は、風車ブレード５から発電機２０に至る動力伝達経路上に設けられる。増速機１０はナセル３に対して相対変位可能に取り付けられている。ロータヘッド４と増速機１０とは入力シャフト１２によって機械的に接続されており、入力トルクＱｉｎは入力シャフト１２の回転の形で増速機１０に入力される。入力トルクＱｉｎは入力シャフト１２にかかるトルクである。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the inside of the nacelle 3. The step-up gear 10 is provided on a power transmission path from the windmill blade 5 to the generator 20. The step-up gear 10 is attached to the nacelle 3 so as to be capable of relative displacement. The rotor head 4 and the speed increaser 10 are mechanically connected by an input shaft 12, and the input torque Qin is input to the speed increaser 10 in the form of rotation of the input shaft 12. The input torque Qin is a torque applied to the input shaft 12.

増速機１０と発電機２０とは出力シャフト１４によって機械的に接続されている。増速機１０は出力シャフト１４を、入力シャフト１２を介して入力される入力トルクＱｉｎよりも低い出力トルクＱｏｕｔおよび入力シャフト１２の回転数よりも高い回転数で、回転させる。なお、出力シャフト１４は入力シャフト１２の後段のシャフト、すなわち動力伝達経路において入力シャフト１２よりも発電機２０側のシャフトである。一例では、出力トルクＱｏｕｔに増速機１０の増速比を掛けた値が、入力トルクＱｉｎの値となる。
発電機２０は、出力シャフト１４の回転を使用して発電する。 The speed increaser 10 and the generator 20 are mechanically connected by an output shaft 14. The speed increaser 10 rotates the output shaft 14 at an output torque Qout lower than the input torque Qin input via the input shaft 12 and at a higher rotational speed than the rotational speed of the input shaft 12. The output shaft 14 is a downstream shaft of the input shaft 12, that is, a shaft closer to the generator 20 than the input shaft 12 in the power transmission path. In one example, the value obtained by multiplying the output torque Qout by the speed increase ratio of the speed increaser 10 is the value of the input torque Qin.
The generator 20 generates electricity using the rotation of the output shaft 14.

増速機１０の動力伝達系に作用するトルクは、増速機１０の本体を入力シャフト１２の周りで回転させようとするトルクを発生させる。したがって、風力発電装置１は、増速機１０をナセル３に対して機械的に支持する支持機構１００を有し、この支持機構１００は上記トルクに耐える、すなわちナセル３からの反力を増速機１０に伝達する。 The torque acting on the power transmission system of the speed increaser 10 generates torque that attempts to rotate the main body of the speed increaser 10 around the input shaft 12. Therefore, the wind turbine generator 1 has the support mechanism 100 that mechanically supports the speed increaser 10 with respect to the nacelle 3, and this support mechanism 100 can withstand the above-described torque, that is, increase the reaction force from the nacelle 3. To the machine 10.

支持機構１００は、増速機１０を入力シャフト１２側から見たときに増速機１０の左右にそれぞれ取り付けられている第１アーム１１０および第２アーム１１２と、第１アーム１１０とナセル３との間に直列に設けられた第１ブッシュ１０２および第１アクチュエータ１０４と、第２アーム１１２とナセル３との間に直列に設けられた第２ブッシュ１０６および第２アクチュエータ１０８と、を含む。 The support mechanism 100 includes a first arm 110 and a second arm 112 respectively attached to the left and right sides of the speed increaser 10 when the speed increaser 10 is viewed from the input shaft 12 side, and the first arm 110 and the nacelle 3. The first bush 102 and the first actuator 104 provided in series between the second arm 112 and the nacelle 3, and the second bush 106 and the second actuator 108 provided in series between the second arm 112 and the nacelle 3.

第１ブッシュ１０２、第２ブッシュ１０６はいずれも衝撃吸収のためにゴムなどの比較的剛性の低い弾性材料により形成される。
第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は、入力トルクＱｉｎが比較的大きい場合に、協働して入力シャフト１２に対する増速機１０の姿勢を制御可能に構成される。第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０８はいずれも、油圧シリンダ、空気シリンダなどのリニアアクチュエータであってもよい。 Both the first bush 102 and the second bush 106 are made of an elastic material having a relatively low rigidity such as rubber for absorbing shock.
The first actuator 104 and the second actuator 108 are configured to be able to control the attitude of the speed increaser 10 relative to the input shaft 12 when the input torque Qin is relatively large. Each of the first actuator 104 and the second actuator 108 may be a linear actuator such as a hydraulic cylinder or an air cylinder.

変位センサ１４２は、ナセル３に対する増速機１０のケーシングの変位を測定する。変位センサ１４２は測定結果をモニタリング装置に無線または有線により送信する。変位センサ１４２は、磁界や光、音波を媒体とした非接触式の変位センサであってもよいし、ダイヤルゲージや差動トランスなどの接触式の変位センサであってもよい。 The displacement sensor 142 measures the displacement of the casing of the gearbox 10 with respect to the nacelle 3. The displacement sensor 142 transmits the measurement result to the monitoring device wirelessly or by wire. The displacement sensor 142 may be a non-contact displacement sensor using a magnetic field, light, or sound wave as a medium, or may be a contact displacement sensor such as a dial gauge or a differential transformer.

制御部１１４は、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８と接続される。制御部１１４は、モニタリング装置から入力トルクＱｉｎの大きさの計算値を取得する。制御部１１４は、入力トルクＱｉｎの大きさの計算値が所定の第１しきい値を上回る場合、入力シャフト１２の回転の向きにしたがって増速機１０が傾くよう第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８を制御する。 The control unit 114 is connected to the first actuator 104 and the second actuator 108. The control unit 114 acquires a calculated value of the magnitude of the input torque Qin from the monitoring device. When the calculated value of the magnitude of the input torque Qin exceeds a predetermined first threshold value, the control unit 114 causes the first actuator 104 and the second actuator to tilt the speed increaser 10 according to the direction of rotation of the input shaft 12. 108 is controlled.

図３は、増速機１０の斜視図である。増速機１０のケーシングは、入力側ケーシング１０ａと出力側ケーシング１０ｂとを含む。第１アーム１１０および第２アーム１１２は入力側ケーシング１０ａに取り付けられている。入力シャフト１２の回転は、入力側ケーシング１０ａに収容される歯車等の変速機構により加速され、出力側ケーシング１０ｂに含まれる変速機構に伝達され、図３では不図示の出力シャフト１４の回転の形で発電機２０に出力される。 FIG. 3 is a perspective view of the gearbox 10. The casing of the speed increaser 10 includes an input side casing 10a and an output side casing 10b. The first arm 110 and the second arm 112 are attached to the input casing 10a. The rotation of the input shaft 12 is accelerated by a speed change mechanism such as a gear housed in the input side casing 10a and transmitted to the speed change mechanism included in the output side casing 10b, and the form of rotation of the output shaft 14 not shown in FIG. Is output to the generator 20.

入力側ケーシング１０ａは入力シャフト１２を環囲するよう形成される。出力側ケーシング１０ｂは入力側ケーシング１０ａから半径方向に突出するよう形成される。変位センサ１４２は、増速機１０のケーシングのうち出力シャフト１４を収納している部分の変位を測定する。すなわち、変位センサ１４２は出力側ケーシング１０ｂに取り付けられている。入力側ケーシング１０ａおよび出力側ケーシング１０ｂには、増速機１０の振動の度合いを加速度の大きさとして測定するための複数の加速度センサ（不図示）が取り付けられている。 The input side casing 10 a is formed so as to surround the input shaft 12. The output side casing 10b is formed so as to protrude in the radial direction from the input side casing 10a. The displacement sensor 142 measures the displacement of the portion of the casing of the gearbox 10 that houses the output shaft 14. That is, the displacement sensor 142 is attached to the output side casing 10b. A plurality of acceleration sensors (not shown) for measuring the degree of vibration of the speed increaser 10 as the magnitude of acceleration are attached to the input side casing 10a and the output side casing 10b.

図４は、増速機１０の正面図である。図５は、図４に示される増速機１０の右側の支持機構の斜視図である。図６は、図４に示される増速機１０の右側の支持機構の側面図である。 FIG. 4 is a front view of the gearbox 10. FIG. 5 is a perspective view of a support mechanism on the right side of the gearbox 10 shown in FIG. FIG. 6 is a side view of the support mechanism on the right side of the gearbox 10 shown in FIG.

増速機１０の右側の支持機構について、第１アーム１１０の一端は増速機１０本体に取り付けられ、他端には入力シャフト１２に沿った方向（以下、主軸方向と称す）に沿って離間した２つの矩形のリング部１１０ａ、１１０ｂが設けられている。矩形のリング状の部材である第１ブッシュ保持部１１６の内周面１１６ａ側には、２つの矩形のリング部１１０ａ、１１０ｂのそれぞれの底辺部分１１０ａａ、１１０ｂａが挿通される。 Regarding the support mechanism on the right side of the speed increaser 10, one end of the first arm 110 is attached to the main body of the speed increaser 10, and the other end is separated along a direction along the input shaft 12 (hereinafter referred to as a main shaft direction). Two rectangular ring portions 110a and 110b are provided. The base portions 110aa and 110ba of the two rectangular ring portions 110a and 110b are inserted into the inner peripheral surface 116a side of the first bush holding portion 116, which is a rectangular ring-shaped member.

第１ブッシュ保持部１１６の内周面１１６ａ側において、各底辺部分１１０ａａ、１１０ｂａは、上下２つの第１ブッシュ１０２によって挟まれている。２つの第１ブッシュ１０２は第１ブッシュ保持部１１６の内周面１１６ａに取り付けられている。第１ブッシュ保持部１１６は合計４つの第１ブッシュ１０２を保持する。増速機１０の左側の支持機構についても同様に、合計４つの第２ブッシュ１０６を保持する第２ブッシュ保持部１１８が設けられる。 On the inner peripheral surface 116 a side of the first bush holding portion 116, the bottom portions 110 aa and 110 ba are sandwiched between the upper and lower first bushes 102. The two first bushes 102 are attached to the inner peripheral surface 116 a of the first bush holding portion 116. The first bush holding unit 116 holds a total of four first bushes 102. Similarly, for the support mechanism on the left side of the gearbox 10, a second bush holding portion 118 that holds a total of four second bushes 106 is provided.

第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は入力シャフト１２に対して実質的に対称となるよう配置されている。第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は、制御部１１４による制御の結果、互いに逆向きに駆動される。すなわち、第１アクチュエータ１０４が第１ブッシュ保持部１１６を鉛直上向きに動かすとき、第２アクチュエータ１０８は第２ブッシュ保持部１１８を鉛直下向きに動かす。この場合、増速機１０は正面から見て入力シャフト１２の周りで反時計回りに傾く。 The first actuator 104 and the second actuator 108 are disposed so as to be substantially symmetrical with respect to the input shaft 12. The first actuator 104 and the second actuator 108 are driven in opposite directions as a result of the control by the control unit 114. That is, when the first actuator 104 moves the first bush holding portion 116 vertically upward, the second actuator 108 moves the second bush holding portion 118 vertically downward. In this case, the speed increaser 10 tilts counterclockwise around the input shaft 12 when viewed from the front.

増速機１０がどちら周りに傾くかは入力シャフト１２の回転の向きにしたがう。すなわち、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は、入力シャフト１２が正面から見て時計回り（反時計回り）に回転する場合は増速機１０を時計回り（反時計回り）に傾かせる。 It depends on the direction of rotation of the input shaft 12 to which the gearbox 10 is inclined. That is, the first actuator 104 and the second actuator 108 tilt the speed increaser 10 clockwise (counterclockwise) when the input shaft 12 rotates clockwise (counterclockwise) when viewed from the front.

図５および図６を参照すると、第１アクチュエータ１０４は第１前方アクチュエータ１０４ａと第１後方アクチュエータ１０４ｂとを含み、主軸方向に沿って離間した２箇所で第１ブッシュ保持部１１６を支持する。第１前方アクチュエータ１０４ａは増速機１０の正面側で第１ブッシュ保持部１１６をナセル３に対して支持し、第１後方アクチュエータ１０４ｂは増速機１０の背面側で第１ブッシュ保持部１１６をナセル３に対して支持する。第１ブッシュ保持部および第１ブッシュを第１アームの一部と見ると、第１アームの他端は第１アクチュエータ１０４に取り付けられ、第１アクチュエータ１０４は入力シャフト１２に沿って離間した２箇所で第１アームを支持していると言える。第２アクチュエータ１０８も同様の構成を有する。 Referring to FIGS. 5 and 6, the first actuator 104 includes a first front actuator 104 a and a first rear actuator 104 b, and supports the first bush holding portion 116 at two locations spaced along the main axis direction. The first front actuator 104a supports the first bush holding portion 116 with respect to the nacelle 3 on the front side of the gearbox 10, and the first rear actuator 104b holds the first bush holding portion 116 on the back side of the gearbox 10. Supports the nacelle 3. When the first bush holding portion and the first bush are viewed as a part of the first arm, the other end of the first arm is attached to the first actuator 104, and the first actuator 104 is separated at two locations along the input shaft 12. It can be said that the first arm is supported. The second actuator 108 has a similar configuration.

図７は、制御部１１４の機能および構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、マイコンやコンピュータのＣＰＵ（central processing unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。 FIG. 7 is a block diagram showing the function and configuration of the control unit 114. Each block shown here can be realized in hardware by elements and mechanical devices such as a microcomputer and a CPU (central processing unit) of a computer, and in software it is realized by a computer program or the like. Then, the functional block realized by those cooperation is drawn. Therefore, it is understood by those skilled in the art who have touched this specification that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.

制御部１１４は、算出結果取得部１３０と、モード選択部１３４と、傾斜駆動部１３６と、を含む。
算出結果取得部１３０は、モニタリング装置から有線または無線により入力トルクＱｉｎの算出結果を取得する。 The control unit 114 includes a calculation result acquisition unit 130, a mode selection unit 134, and a tilt driving unit 136.
The calculation result acquisition unit 130 acquires the calculation result of the input torque Qin from the monitoring device by wire or wireless.

モード選択部１３４は、算出結果取得部１３０によって取得された入力トルクＱｉｎの算出結果に基づいて、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８の制御モードを選択する。制御モードは、入力トルクＱｉｎの突発的な増加に対応する突発トルク用制御モードと、定常運転時の定常トルク用制御モードと、を含む。 The mode selection unit 134 selects a control mode for the first actuator 104 and the second actuator 108 based on the calculation result of the input torque Qin acquired by the calculation result acquisition unit 130. The control mode includes a sudden torque control mode corresponding to a sudden increase in the input torque Qin, and a steady torque control mode during steady operation.

特にモード選択部１３４は、モニタリング装置において算出された入力トルクＱｉｎに第１アクチュエータ１０４や第２アクチュエータ１０８による寄与分があればそれを除去する。モード選択部１３４は、そのように処理された入力トルクＱｉｎの大きさと、所定のトルクしきい値と、を比較する。モード選択部１３４は、前者が後者より大きい場合は突発トルク用制御モードを選択し、突発トルク用制御モードを選択しない場合（例えば、後者が前者より大きい場合）は定常トルク用制御モードを選択する。 In particular, the mode selection unit 134 removes any contribution by the first actuator 104 or the second actuator 108 to the input torque Qin calculated by the monitoring device. The mode selection unit 134 compares the magnitude of the input torque Qin thus processed with a predetermined torque threshold value. The mode selection unit 134 selects the sudden torque control mode when the former is larger than the latter, and selects the steady torque control mode when the sudden torque control mode is not selected (for example, when the latter is larger than the former). .

傾斜駆動部１３６は、モード選択部１３４において突発トルク用制御モードが選択された場合、入力シャフト１２の回転の向きにしたがうよう（「入力シャフト１２の回転の向きと同一方向に増速機１０が傾くように」、あるいは「トルクが低減される方向に」と言い換えることもできる）、第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０８それぞれの駆動の向きを決定する。例えば、入力シャフト１２の回転の向きが増速機１０の正面から見て時計回り（反時計回り）の場合、第１アクチュエータ１０４の駆動の向きを鉛直下向き（鉛直上向き）、第２アクチュエータ１０８の駆動の向きを鉛直上向き（鉛直下向き）、に決定する。傾斜駆動部１３６は、各アクチュエータを決定された向きに所定の速さで駆動する。第１アクチュエータ１０４の駆動の速さは第２アクチュエータ１０８の駆動の速さと同等に設定される。 When the control mode for sudden torque is selected by the mode selection unit 134, the inclination driving unit 136 follows the direction of rotation of the input shaft 12 (“the speed increaser 10 is in the same direction as the direction of rotation of the input shaft 12). The direction of drive of each of the first actuator 104 and the second actuator 108 is determined so as to be “inclined” or “in a direction in which torque is reduced”. For example, when the rotation direction of the input shaft 12 is clockwise (counterclockwise) when viewed from the front of the speed increaser 10, the driving direction of the first actuator 104 is vertically downward (vertically upward), and the second actuator 108 is rotated. The drive direction is determined to be vertically upward (vertically downward). The tilt driving unit 136 drives each actuator at a predetermined speed in the determined direction. The driving speed of the first actuator 104 is set to be equal to the driving speed of the second actuator 108.

各アクチュエータには伸縮量の限界値に基づく伸縮量の上限値が設定されている。傾斜駆動部１３６は、第１アクチュエータ１０４の伸縮量および第２アクチュエータ１０８の伸縮量のうちの少なくとも一方が対応する上限値に達すると、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８を、そのときの伸縮量が維持されるよう制御する。 Each actuator has an upper limit value of the expansion / contraction amount based on the limit value of the expansion / contraction amount. When at least one of the expansion / contraction amount of the first actuator 104 and the expansion / contraction amount of the second actuator 108 reaches a corresponding upper limit value, the tilt driving unit 136 causes the first actuator 104 and the second actuator 108 to expand / contract at that time. Control the amount to be maintained.

傾斜駆動部１３６は、モード選択部１３４において定常トルク用制御モードが選択された場合、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８を制御しない。すなわち傾斜駆動部１３６は第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８を無制御状態とする。この無制御状態では、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は、入力シャフト１２の周りでの増速機１０の本体の回転に対する緩衝作用を有する。例えば、油圧シリンダや空気シリンダは制御されていない状態では外力に対して弾性的に応答する。第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８はこのようなシリンダの弾性を使用して緩衝作用を実現してもよい。 When the mode selection unit 134 selects the steady torque control mode, the tilt drive unit 136 does not control the first actuator 104 and the second actuator 108. That is, the tilt driving unit 136 puts the first actuator 104 and the second actuator 108 into a non-control state. In this uncontrolled state, the first actuator 104 and the second actuator 108 have a buffering action against the rotation of the main body of the gearbox 10 around the input shaft 12. For example, hydraulic cylinders and air cylinders respond elastically to external forces when not controlled. The first actuator 104 and the second actuator 108 may realize a buffering action using the elasticity of the cylinder.

また、突発トルク用制御モードから定常トルク用制御モードに切り替わると、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は平衡位置すなわち伸縮量がゼロの位置に戻ろうとする。 When the sudden torque control mode is switched to the steady torque control mode, the first actuator 104 and the second actuator 108 attempt to return to the equilibrium position, that is, the position where the expansion / contraction amount is zero.

図８（ａ）、（ｂ）は、増速機１０の模式的な正面図である。図８（ａ）は定常トルク用制御モードすなわち入力トルクＱｉｎ＜トルクしきい値Ｑｔｈのときの増速機１０の状態を示し、図８（ｂ）は突発トルク用制御モードすなわち入力トルクＱｉｎ≧トルクしきい値Ｑｔｈのときの増速機１０の状態を示す。 FIGS. 8A and 8B are schematic front views of the gearbox 10. FIG. 8A shows the state of the gearbox 10 when the steady torque control mode, ie, input torque Qin <torque threshold value Qth, and FIG. 8B shows the sudden torque control mode, ie, input torque Qin ≧ torque. The state of the gearbox 10 at the threshold value Qth is shown.

定常トルク用制御モードでは第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８はそれぞれ無制御状態にあり、平衡位置で第１アーム１１０および第２アーム１１２を支持する。第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８の緩衝作用により、本体トルクＱｂの変動は和らげられる。言い換えると、無制御状態の第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は、本体トルクＱｂに対するローパスフィルタとして作用する。 In the steady torque control mode, the first actuator 104 and the second actuator 108 are in an uncontrolled state, and support the first arm 110 and the second arm 112 in an equilibrium position. Due to the buffering action of the first actuator 104 and the second actuator 108, the fluctuation of the main body torque Qb is moderated. In other words, the uncontrolled first actuator 104 and second actuator 108 act as a low-pass filter for the body torque Qb.

突発トルク用制御モードでは、入力シャフト１２の回転の向きにしたがって増速機１０が傾くよう、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８が駆動される。図８（ｂ）の例では入力シャフト１２は時計回りに回転しているので、第１アクチュエータ１０４は所定の速さで縮み第２アクチュエータ１０８は同じ速さで伸びる。その結果、増速機１０は入力シャフト１２を中心として時計回りに傾く。 In the sudden torque control mode, the first actuator 104 and the second actuator 108 are driven so that the speed increaser 10 tilts according to the direction of rotation of the input shaft 12. In the example of FIG. 8B, since the input shaft 12 rotates clockwise, the first actuator 104 contracts at a predetermined speed and the second actuator 108 extends at the same speed. As a result, the speed increaser 10 tilts clockwise around the input shaft 12.

（ケーシングの変位と入力トルクとの関係）
本発明者は独自の検討により以下の関連性を見出した。
定常トルク用制御モードにおいて、変位センサ１４２で測定されるケーシングの変位は、測定時の入力トルクＱｉｎの大きさを反映した値となる。すなわち、基本的には入力トルクＱｉｎが大きくなると測定される変位も大きくなり、入力トルクＱｉｎが小さくなると測定される変位も小さくなる。突発トルク用制御モードにおいても、第１アクチュエータ１０４や第２アクチュエータ１０８からの寄与分を除くことにより、同様な関連性を導くことができる。以下、説明をより明りょうとするため、入力トルクＱｉｎの大きさがトルクしきい値よりも小さい場合について説明する。 (Relationship between casing displacement and input torque)
The present inventor has found the following relevance by original study.
In the steady torque control mode, the casing displacement measured by the displacement sensor 142 is a value reflecting the magnitude of the input torque Qin at the time of measurement. That is, basically, the measured displacement increases as the input torque Qin increases, and the measured displacement decreases as the input torque Qin decreases. In the sudden torque control mode, the same relevance can be derived by removing contributions from the first actuator 104 and the second actuator 108. Hereinafter, a case where the magnitude of the input torque Qin is smaller than the torque threshold value will be described in order to clarify the description.

図９は、変位センサ１４２によって測定される変位の時系列データを示す。縦軸および横軸の単位は任意である。図１０は、図９に対応する入力トルクＱｉｎの時系列データを示す。縦軸の単位は任意であり、横軸は図９の横軸と同じ時刻を示す。 FIG. 9 shows time series data of displacement measured by the displacement sensor 142. The unit of the vertical axis and the horizontal axis is arbitrary. FIG. 10 shows time-series data of the input torque Qin corresponding to FIG. The unit of the vertical axis is arbitrary, and the horizontal axis indicates the same time as the horizontal axis of FIG.

図９および図１０に示されるデータは、所定の統計処理が施された統計データであり、例えば１０分間平均値をプロットしたものである。統計処理を施す前の生のデータには、変位に関しては高周波成分（例えば、出力シャフト１４の回転成分）などの入力トルクＱｉｎの成分（すなわち、入力シャフト１２側の回転に同期した値）以外の成分も含まれているため、入力トルクＱｉｎを算出するためにはそれを除去する必要がある。そこで、平均値とすることで、高周波成分の変動（出力シャフト１４の回転数すなわち発電機２０の回転数）を除去できる。また、ローパスフィルタなどを通してもよい。入力トルクＱｉｎの成分は主として低周波成分として表れる。
図９および図１０を参照すると、変位センサ１４２によって測定される変位と入力トルクＱｉｎとには比較的強い相関があることが分かる。 The data shown in FIG. 9 and FIG. 10 is statistical data that has been subjected to predetermined statistical processing, for example, a plot of average values for 10 minutes. The raw data before the statistical processing includes components other than the input torque Qin component (that is, a value synchronized with the rotation on the input shaft 12 side) such as a high-frequency component (for example, a rotational component of the output shaft 14) regarding displacement. Since the component is also included, it is necessary to remove it in order to calculate the input torque Qin. Therefore, by setting the average value, fluctuations in the high-frequency component (the rotational speed of the output shaft 14, that is, the rotational speed of the generator 20) can be removed. Further, a low-pass filter or the like may be passed. The component of the input torque Qin appears mainly as a low frequency component.
9 and 10, it can be seen that there is a relatively strong correlation between the displacement measured by the displacement sensor 142 and the input torque Qin.

（ケーシングの変位と発電機の回転数との関係）
本発明者は独自の検討により以下の関連性を見出した。
例えば入力トルクＱｉｎが略一定と見なせる期間や入力シャフト１２の回転の１周期などの比較的短い期間におけるケーシングの変位の変動に注目すると、そのような変位の変動は発電機２０の回転数成分を含む。言い換えると、ケーシングの変位の時系列データをＦＦＴ（Fast Fourier Transform）分析して周波数スペクトル化すると、発電機２０の回転数に相当する周波数に比較的大きなピークが立つ。したがって、ケーシングの変位の周波数スペクトルを求め、ピークが立っている周波数を特定することにより、発電機２０の回転数を推定することができる。 (Relationship between casing displacement and generator speed)
The present inventor has found the following relevance by original study.
For example, when attention is paid to fluctuations in the displacement of the casing during a relatively short period such as a period in which the input torque Qin can be regarded as substantially constant or one cycle of the rotation of the input shaft 12, such fluctuations in the displacement are caused by the rotational speed component of the generator 20. Including. In other words, when the time series data of the casing displacement is analyzed by FFT (Fast Fourier Transform) and converted into a frequency spectrum, a relatively large peak appears at a frequency corresponding to the rotational speed of the generator 20. Therefore, the rotational frequency of the generator 20 can be estimated by obtaining the frequency spectrum of the displacement of the casing and specifying the frequency at which the peak is raised.

図１１は、変位センサ１４２によって測定される変位の時系列データを示す。縦軸および横軸の単位は任意であるが、特に図１１は図９の一部を縦軸、横軸共に拡大したデータに対応する。図１２は、図１１に示される変位の時系列データをＦＦＴ分析した結果得られる周波数スペクトルを示す。横軸は周波数を任意の単位で示し、縦軸は周波数成分の大きさを任意の単位で示す。図１２のｆ_０は発電機２０の回転数を示す。図１１および図１２を参照すると、変位の周波数スペクトルに現れるピークの中心周波数は、発電機２０の回転数ｆ_０とよく一致することが分かる。
このように、ケーシングの変位のレベルは入力トルクＱｉｎを反映し、その変位の周波数成分は発電機２０の回転数を反映する。 FIG. 11 shows time series data of displacement measured by the displacement sensor 142. Although the unit of the vertical axis and the horizontal axis is arbitrary, in particular, FIG. 11 corresponds to data obtained by enlarging a part of FIG. FIG. 12 shows a frequency spectrum obtained as a result of FFT analysis of the time series data of the displacement shown in FIG. The horizontal axis indicates the frequency in arbitrary units, and the vertical axis indicates the magnitude of the frequency component in arbitrary units. F _{0 in} FIG. 12 indicates the rotational speed of the generator 20. Referring to FIGS. 11 and 12, it can be seen that the peak center frequency appearing in the frequency spectrum of the displacement is in good agreement with the rotational speed f ₀ of the generator 20.
Thus, the displacement level of the casing reflects the input torque Qin, and the frequency component of the displacement reflects the rotational speed of the generator 20.

（モニタリング装置）
図１３は、実施の形態に係るモニタリング装置３００の機能および構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、マイコンやコンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。 (Monitoring device)
FIG. 13 is a block diagram illustrating functions and configurations of the monitoring apparatus 300 according to the embodiment. Each block shown here can be realized in hardware by elements and mechanical devices such as microcomputers and computer CPUs, and in software by computer programs, etc. Depicts functional blocks realized by. Therefore, it is understood by those skilled in the art who have touched this specification that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.

モニタリング装置３００は、マウスやキーボードなどの入力装置３０２およびディスプレイ３０４と接続される。モニタリング装置３００は不図示のインターネットなどのネットワークと接続されていてもよい。
モニタリング装置３００は、変位測定結果取得部３０６と、回転数算出部３４０と、入力トルク算出部３０８と、変換則取得部３１０と、出力算出部３４２と、ピッチ角推定部３４４と、風速推定部３４６と、寿命予測部３１２と、振動測定結果取得部３１４と、異常判定部３１６と、表示制御部３１８と、変換則保持部３２０と、を備える。 The monitoring device 300 is connected to an input device 302 such as a mouse or a keyboard and a display 304. The monitoring device 300 may be connected to a network such as the Internet (not shown).
The monitoring apparatus 300 includes a displacement measurement result acquisition unit 306, a rotation speed calculation unit 340, an input torque calculation unit 308, a conversion law acquisition unit 310, an output calculation unit 342, a pitch angle estimation unit 344, and a wind speed estimation unit. 346, a life prediction unit 312, a vibration measurement result acquisition unit 314, an abnormality determination unit 316, a display control unit 318, and a conversion law holding unit 320.

変位測定結果取得部３０６は、変位センサ１４２から変位の測定結果を取得する。
回転数算出部３４０は、変位測定結果取得部３０６によって取得された変位の測定結果に基づいて発電機２０の回転数を算出する。回転数算出部３４０は、変位の測定結果にＦＦＴを施すことにより周波数スペクトルを導出する。回転数算出部３４０は、導出された周波数スペクトルにおいてピークを探索し、発見されたピークの中心周波数を発電機２０の回転数として特定する。 The displacement measurement result acquisition unit 306 acquires the displacement measurement result from the displacement sensor 142.
The rotation speed calculation unit 340 calculates the rotation speed of the generator 20 based on the measurement result of the displacement acquired by the displacement measurement result acquisition unit 306. The rotation speed calculation unit 340 derives a frequency spectrum by performing FFT on the displacement measurement result. The rotation speed calculation unit 340 searches for a peak in the derived frequency spectrum and specifies the center frequency of the found peak as the rotation speed of the generator 20.

変換則保持部３２０は、変位センサ１４２によって測定される変位を入力トルクＱｉｎに変換するための変換則に関する情報を保持する。例えば変換則が一次式である場合は変換則保持部３２０はその一次式の切片と傾きとを保持する。変換則が二次以上の式である場合は変換則保持部３２０は各係数を保持する。 The conversion law holding unit 320 holds information about a conversion law for converting the displacement measured by the displacement sensor 142 into the input torque Qin. For example, when the conversion rule is a linear expression, the conversion rule holding unit 320 holds the intercept and inclination of the linear expression. When the conversion rule is a quadratic or higher expression, the conversion rule holding unit 320 holds each coefficient.

入力トルク算出部３０８は、変位測定結果取得部３０６によって取得された変位の測定結果に基づいて入力トルクＱｉｎを算出する。入力トルク算出部３０８は、変位の測定値を、変換則保持部３２０によって保持される変換則を使用して入力トルクＱｉｎに変換する。
なお、入力トルク算出部３０８は、入力トルクＱｉｎに限られず、増速機１０の動力伝達系を構成する入力シャフト以外のシャフトを伝達されるトルクを、増速機１０に入力されるトルクとして算出してもよい。 The input torque calculation unit 308 calculates the input torque Qin based on the displacement measurement result acquired by the displacement measurement result acquisition unit 306. The input torque calculation unit 308 converts the displacement measurement value into the input torque Qin using the conversion rule held by the conversion rule holding unit 320.
Note that the input torque calculation unit 308 is not limited to the input torque Qin, and calculates a torque transmitted through a shaft other than the input shaft constituting the power transmission system of the speed increaser 10 as a torque input to the speed increaser 10. May be.

変換則取得部３１０は、変換則を取得し、変換則保持部３２０に登録する。変換則取得部３１０は、入力装置３０２を介してユーザから変換則を取得してもよい。変換則はコンピュータを使用したシミュレーションにより求められてもよい。あるいはまた、代表的な風力発電装置について入力シャフトにトルクセンサを取り付け、変位と入力トルクとの関係を実測し、そのような実測値に基づく変換則を他の同様の風力発電装置に適用してもよい。 The conversion rule acquisition unit 310 acquires the conversion rule and registers it in the conversion rule holding unit 320. The conversion rule acquisition unit 310 may acquire a conversion rule from the user via the input device 302. The conversion rule may be obtained by simulation using a computer. Alternatively, for a typical wind power generator, a torque sensor is attached to the input shaft, the relationship between displacement and input torque is measured, and a conversion rule based on such measured values is applied to other similar wind power generators. Also good.

あるいはまた、増速機１０を支持する支持部材のばね定数と増速機変位と入力シャフト１２から変位センサ１４２までの距離から入力トルクＱｉｎを算出してもよい。より具体的には、ばね定数と、増速機変位と、入力シャフト１２から変位センサ１４２までの距離とを掛け合わせることで入力トルクＱｉｎを求めてもよい。 Alternatively, the input torque Qin may be calculated from the spring constant of the support member that supports the gearbox 10, the gearbox displacement, and the distance from the input shaft 12 to the displacement sensor 142. More specifically, the input torque Qin may be obtained by multiplying the spring constant, the speed increaser displacement, and the distance from the input shaft 12 to the displacement sensor 142.

出力算出部３４２は、回転数算出部３４０によって算出された回転数および入力トルク算出部３０８によって算出された入力トルクＱｉｎに基づいて発電機２０の出力（風車出力）を算出する。出力算出部３４２は、以下の式１にしたがって入力トルクＱｉｎから出力トルクＱｏｕｔを算出する。

ここでηは効率であり、ｉは増速比である。増速比ｉは入力シャフト１２（低速軸）と出力シャフト１４（高速軸）との回転の比であり、以下の式２で規定される。

ここでＮｉｎは入力シャフト１２の回転数を示し、Ｎｏｕｔは出力シャフト１４の回転数を示す。 The output calculation unit 342 calculates the output (windmill output) of the generator 20 based on the rotation number calculated by the rotation number calculation unit 340 and the input torque Qin calculated by the input torque calculation unit 308. The output calculation unit 342 calculates the output torque Qout from the input torque Qin according to the following formula 1.

Here, η is the efficiency, and i is the speed increasing ratio. The speed increase ratio i is a ratio of rotation between the input shaft 12 (low speed axis) and the output shaft 14 (high speed axis), and is defined by the following formula 2.

Here, Nin indicates the rotational speed of the input shaft 12, and Nout indicates the rotational speed of the output shaft 14.

出力算出部３４２は、算出された出力トルクＱｏｕｔおよび算出された発電機２０の回転数Ｎｇを使用して、以下の式３から発電機２０の出力Ｐを算出する。

なお、出力算出部３４２は、算出された出力から発電量を算出してもよい。出力の単位は例えば「ｋＷ」であり、発電量の単位は例えば「ｋＷｈ」である。出力トルクＱｏｕｔと発電機２０の回転数Ｎｇからはその瞬間の出力が得られ、その出力「ｋＷ」から発電量「ｋＷｈ」が算出できる。例えば、４９５ｋＷの風力発電装置（一般的には定格出力４９５ｋＷと称される）が、１時間発電を行うと、発電量は４９５ｋＷ×１時間＝４９５ｋＷｈとなる。定格出力４９５ｋＷの風力発電装置で設備利用率が３０％とすると、１時間でおよそ１５０ｋＷｈ（４９５ｋＷ×１時間×３０％＝１４８．５ｋＷｈ）程度の発電量となる。 The output calculation unit 342 calculates the output P of the generator 20 from the following Equation 3 using the calculated output torque Qout and the calculated rotation speed Ng of the generator 20.

Note that the output calculation unit 342 may calculate the power generation amount from the calculated output. The unit of output is, for example, “kW”, and the unit of power generation amount is, for example, “kWh”. The instantaneous output is obtained from the output torque Qout and the rotational speed Ng of the generator 20, and the power generation amount “kWh” can be calculated from the output “kW”. For example, if a 495 kW wind power generator (generally referred to as a rated output of 495 kW) generates electricity for one hour, the amount of power generation is 495 kW × 1 hour = 495 kWh. If the equipment utilization factor is 30% with a wind power generator with a rated output of 495 kW, the power generation amount is about 150 kWh (495 kW × 1 hour × 30% = 148.5 kWh) per hour.

ピッチ角推定部３４４は、回転数算出部３４０によって算出された回転数に基づいて風車ブレード５のピッチ角を推定する。ピッチ角推定部３４４は、入力トルク算出部３０８によって算出された入力トルクＱｉｎに基づいてピッチ角を推定してもよい。 The pitch angle estimation unit 344 estimates the pitch angle of the windmill blade 5 based on the rotation number calculated by the rotation number calculation unit 340. The pitch angle estimation unit 344 may estimate the pitch angle based on the input torque Qin calculated by the input torque calculation unit 308.

風速推定部３４６は、回転数算出部３４０によって算出された回転数に基づいて風車ブレード５が受ける風の風速を推定する。風速推定部３４６は、入力トルク算出部３０８によって算出された入力トルクＱｉｎに基づいて風速を推定してもよい。 The wind speed estimation unit 346 estimates the wind speed of the wind received by the wind turbine blade 5 based on the rotation speed calculated by the rotation speed calculation unit 340. The wind speed estimation unit 346 may estimate the wind speed based on the input torque Qin calculated by the input torque calculation unit 308.

寿命予測部３１２は、入力トルク算出部３０８によって算出された入力トルクＱｉｎに基づいて増速機１０の部材の寿命を予測する。増速機１０の部材は例えば歯車や軸受やシャフトである。寿命予測部３１２は、入力トルクＱｉｎの計算値・実測値を基に、それらの分布や累積値から増速機１０の部材の寿命を予測する公知の手法（例えば、特許文献１参照）を使用して構成されてもよい。 The life prediction unit 312 predicts the life of members of the gearbox 10 based on the input torque Qin calculated by the input torque calculation unit 308. The member of the speed increaser 10 is, for example, a gear, a bearing, or a shaft. The life prediction unit 312 uses a known method (for example, refer to Patent Document 1) for predicting the life of a member of the gearbox 10 from the distribution or accumulated value based on the calculated value / actual value of the input torque Qin. May be configured.

振動測定結果取得部３１４は、増速機１０のケーシングに取り付けられている加速度センサから加速度の測定結果を取得する。
異常判定部３１６は、振動測定結果取得部３１４によって取得された加速度の測定結果および入力トルク算出部３０８によって算出された入力トルクＱｉｎに基づいて、風力発電装置１に異常が生じているか否かを判定する。異常判定部３１６はまた、加速度の測定結果および出力算出部３４２によって算出された出力に基づいて、風力発電装置１に異常が生じているか否かを判定する。 The vibration measurement result acquisition unit 314 acquires an acceleration measurement result from an acceleration sensor attached to the casing of the speed increaser 10.
The abnormality determination unit 316 determines whether an abnormality has occurred in the wind turbine generator 1 based on the acceleration measurement result acquired by the vibration measurement result acquisition unit 314 and the input torque Qin calculated by the input torque calculation unit 308. judge. The abnormality determination unit 316 also determines whether an abnormality has occurred in the wind turbine generator 1 based on the acceleration measurement result and the output calculated by the output calculation unit 342.

表示制御部３１８は、寿命予測部３１２によって予測された各部材の寿命に関する情報や異常判定部３１６における判定結果をディスプレイ３０４に表示させる。表示制御部３１８は、ケーシングの変位の測定結果から導かれる各種パラメータをリアルタイムでディスプレイ３０４に表示させる。 The display control unit 318 causes the display 304 to display information on the life of each member predicted by the life prediction unit 312 and the determination result in the abnormality determination unit 316. The display control unit 318 causes the display 304 to display various parameters derived from the measurement result of the casing displacement in real time.

図１４は、異常判定部３１６における異常判定を説明するための模式的なグラフである。図１４のグラフの横軸は入力トルクＱｉｎを任意の単位で示し、縦軸は加速度の大きさすなわち振動の度合いを任意の単位で示す。グラフの実線３２２は、風力発電装置１が正常に動作している場合の、入力トルクＱｉｎの変化に対する加速度の大きさの変化の傾向を示す。一般に、入力トルクＱｉｎが大きくなるほど振動も強くなる。 FIG. 14 is a schematic graph for explaining abnormality determination in the abnormality determination unit 316. The horizontal axis of the graph of FIG. 14 indicates the input torque Qin in an arbitrary unit, and the vertical axis indicates the magnitude of acceleration, that is, the degree of vibration, in an arbitrary unit. A solid line 322 in the graph shows a tendency of a change in the magnitude of acceleration with respect to a change in the input torque Qin when the wind turbine generator 1 is operating normally. In general, the greater the input torque Qin, the stronger the vibration.

異常判定部３１６は、算出された入力トルクＱｉｎと加速度の大きさの測定値との組が実線３２２の周囲に存在する場合は風力発電装置１が正常に動作していると判定し、実線３２２から離れている場合は風力発電装置１に異常が生じていると判定する。異常判定部３１６は、算出された入力トルクＱｉｎと加速度の大きさの測定値との組を図１４のグラフにプロットしたときの点３２４と実線３２２との距離が所定のしきい値を超える場合、風力発電装置１に異常が生じていると判定する。
異常判定部３１６が加速度および出力に基づいて異常判定を行う際も同様な判定処理が行われる。 The abnormality determination unit 316 determines that the wind turbine generator 1 is operating normally when the set of the calculated input torque Qin and the measured value of the acceleration exists around the solid line 322, and the solid line 322. If it is away from the wind turbine generator, it is determined that an abnormality has occurred in the wind turbine generator 1. Abnormality determination unit 316 determines that the distance between point 324 and solid line 322 when a set of the calculated input torque Qin and the measured value of the acceleration is plotted on the graph of FIG. 14 exceeds a predetermined threshold value. It is determined that an abnormality has occurred in the wind turbine generator 1.
Similar determination processing is also performed when the abnormality determination unit 316 performs abnormality determination based on acceleration and output.

図１５は、ディスプレイ３０４に表示される寿命予測画面３２４の代表画面図である。寿命予測画面３２４には、寿命予測部３１２における寿命の予測結果が表示される。寿命予測画面３２４は、入力トルクＱｉｎの頻度の分布が表示されるトルク頻度分布表示領域３２６と、ある部材についての累積損傷度と時間との関係が表示される累積損傷度−時間グラフ表示領域３２８と、を有する。累積損傷度−時間グラフ表示領域３２８に表示されるグラフの実線は実績値を表し、破線は予想値を表す。累積損傷度が１．０に達するときの時間が余寿命である。 FIG. 15 is a representative screen diagram of the life prediction screen 324 displayed on the display 304. On the life prediction screen 324, the life prediction result in the life prediction unit 312 is displayed. The life prediction screen 324 includes a torque frequency distribution display area 326 in which the frequency distribution of the input torque Qin is displayed, and a cumulative damage degree-time graph display area 328 in which the relationship between the cumulative damage degree and time for a certain member is displayed. And having. The solid line of the graph displayed in the cumulative damage degree-time graph display area 328 represents the actual value, and the broken line represents the expected value. The time when the cumulative damage reaches 1.0 is the remaining life.

図１６は、ディスプレイ３０４に表示される異常通知画面３３０の代表画面図である。異常判定部３１６において風力発電装置１に異常が生じていると判定された場合、表示制御部３１８は異常通知画面３３０をディスプレイ３０４に表示させることでユーザに警告する。異常通知画面３３０は、異常が生じていると判定された風力発電装置を特定する情報を表示する。 FIG. 16 is a representative screen diagram of the abnormality notification screen 330 displayed on the display 304. When the abnormality determination unit 316 determines that an abnormality has occurred in the wind turbine generator 1, the display control unit 318 warns the user by displaying the abnormality notification screen 330 on the display 304. The abnormality notification screen 330 displays information for specifying the wind turbine generator that has been determined to be abnormal.

図１７は、ディスプレイ３０４に表示されるステータス表示画面３５０の代表画面図である。ステータス表示画面３５０には、入力トルク算出部３０８によって算出された入力トルクＱｉｎと、出力算出部３４２によって算出された出力トルクＱｏｕｔと、回転数算出部３４０によって算出された回転数と、出力算出部３４２によって算出された出力と、ピッチ角推定部３４４によって推定されたピッチ角と、風速推定部３４６によって推定された風速と、が表示される。表示制御部３１８は、ステータス表示画面３５０をディスプレイ３０４に表示させることで、ユーザに各種パラメータをリアルタイムで提示する。 FIG. 17 is a representative screen diagram of the status display screen 350 displayed on the display 304. The status display screen 350 includes an input torque Qin calculated by the input torque calculation unit 308, an output torque Qout calculated by the output calculation unit 342, a rotation number calculated by the rotation number calculation unit 340, and an output calculation unit. The output calculated by 342, the pitch angle estimated by pitch angle estimating unit 344, and the wind speed estimated by wind speed estimating unit 346 are displayed. The display control unit 318 presents various parameters to the user in real time by displaying the status display screen 350 on the display 304.

以上のように構成されたモニタリング装置３００および風力発電装置１を備える風力発電システムの動作を説明する。
図１８は、風力発電システムにおける一連の処理の一例を示すフローチャートである。変位センサ１４２は、ナセル３に対する増速機１０のケーシングの変位を測定する（Ｓ２０２）。変位センサ１４２は変位の測定結果をモニタリング装置３００に送信し、モニタリング装置３００はその情報を受信する（Ｓ２０４）。モニタリング装置３００は、測定された変位に基づき発電機２０の回転数を算出する（Ｓ２０６）。モニタリング装置３００は、測定された変位を変換則に基づき入力トルクＱｉｎに変換する（Ｓ２０８）。モニタリング装置３００は、ステップＳ２０６において算出された回転数およびステップＳ２０８において得られた入力トルクＱｉｎに基づき発電機２０の出力を算出する（Ｓ２１０）。 An operation of the wind power generation system including the monitoring device 300 and the wind power generation device 1 configured as described above will be described.
FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of a series of processes in the wind power generation system. The displacement sensor 142 measures the displacement of the casing of the gearbox 10 relative to the nacelle 3 (S202). The displacement sensor 142 transmits the displacement measurement result to the monitoring device 300, and the monitoring device 300 receives the information (S204). The monitoring device 300 calculates the rotational speed of the generator 20 based on the measured displacement (S206). The monitoring device 300 converts the measured displacement into the input torque Qin based on the conversion rule (S208). The monitoring device 300 calculates the output of the generator 20 based on the rotational speed calculated in step S206 and the input torque Qin obtained in step S208 (S210).

本実施の形態に係るモニタリング手法では、変位センサ１４２によって測定された変位から間接的に発電機２０の回転数が算出される。したがって、発電機２０自体から回転数の情報を得られない状況においても、その回転数を推測することができる。例えば、発電機２０に回転センサを設ける場合よりも簡易かつ廉価に回転数の情報を得ることができる。特に本実施の形態では、比較的高価な回転センサの代わりに比較的廉価な変位センサを使用して発電機２０の回転数を概算する。回転センサと比較して変位センサは、回転物を対象としないので設置や取り扱いがより容易であり、安定した長期計測を可能とする。また、変位センサは既存の増速機にもより容易に取り付け可能である。 In the monitoring method according to the present embodiment, the rotational speed of the generator 20 is indirectly calculated from the displacement measured by the displacement sensor 142. Therefore, the rotational speed can be estimated even in a situation where the rotational speed information cannot be obtained from the generator 20 itself. For example, the rotational speed information can be obtained more simply and at a lower cost than when the generator 20 is provided with a rotation sensor. In particular, in the present embodiment, the rotational speed of the generator 20 is estimated by using a relatively inexpensive displacement sensor instead of the relatively expensive rotation sensor. Compared with the rotation sensor, the displacement sensor is not intended for rotating objects, so it is easier to install and handle, and enables stable long-term measurement. Moreover, the displacement sensor can be more easily attached to an existing gear box.

また、本実施の形態に係るモニタリング手法では、変位センサ１４２によって測定された変位から間接的に入力トルクＱｉｎが算出される。したがって、入力シャフト１２にトルクセンサを設ける場合よりも簡易かつ廉価に入力トルクＱｉｎの情報を得ることができる。特に本実施の形態では、比較的高価なトルクセンサの代わりに比較的廉価な変位センサを使用して入力トルクＱｉｎを概算する。トルクセンサと比較して変位センサは、回転物を対象としないので設置や取り扱いがより容易であり、安定した長期計測を可能とする。また、変位センサは既存の増速機にもより容易に取り付け可能である。 In the monitoring method according to the present embodiment, the input torque Qin is indirectly calculated from the displacement measured by the displacement sensor 142. Therefore, it is possible to obtain information on the input torque Qin more easily and at a lower cost than when a torque sensor is provided on the input shaft 12. In particular, in this embodiment, the input torque Qin is approximated by using a relatively inexpensive displacement sensor instead of the relatively expensive torque sensor. Compared to a torque sensor, a displacement sensor is not intended for rotating objects, so it is easier to install and handle, and enables stable long-term measurement. Moreover, the displacement sensor can be more easily attached to an existing gear box.

一般に、風力発電装置の増速機の入力シャフトの径は比較的大きい。トルクセンサは、測定対象のシャフトの径が大きいほど取り付けがより困難となり、また高価となる。したがって、風力発電装置をモニタリング対象とする場合に、本実施の形態に係る変位によるトルクの代替計測手法を採用するメリットはより大きい。 In general, the diameter of the input shaft of the step-up gear of the wind turbine generator is relatively large. The torque sensor is more difficult to install and expensive as the diameter of the shaft to be measured is larger. Therefore, when the wind turbine generator is a monitoring target, the merit of employing the torque alternative measurement method based on displacement according to the present embodiment is greater.

また、本実施の形態に係るモニタリング手法では、算出された発電機２０の回転数および算出された入力トルクＱｉｎから発電機２０の出力が算出される。したがって、発電機２０自体から出力の情報を得られない状況においても、その出力を推測することができる。例えば、発電機２０に電力計を設ける場合よりも簡易かつ廉価に出力の情報を得ることができる。 In the monitoring method according to the present embodiment, the output of the generator 20 is calculated from the calculated rotation speed of the generator 20 and the calculated input torque Qin. Therefore, even in a situation where output information cannot be obtained from the generator 20 itself, the output can be estimated. For example, output information can be obtained more easily and cheaply than when a wattmeter is provided in the generator 20.

また、本実施の形態に係るモニタリング手法では、増速機１０のケーシングの変位の時系列データから、発電機２０の回転数および入力トルクＱｉｎの両方が算出される。すなわち、入力トルクＱｉｎを算出するための変位センサと発電機２０の回転数を算出するための変位センサとは共通化されている。したがって、それぞれの目的のために個々にセンサを設ける必要はないので、コストやデータ量を削減できる。
特にこのような共通化は、ケーシングの変位と入力トルクＱｉｎとには相関があり、かつ、ケーシングの変位と発電機２０の回転数とにも相関がある、という本発明者独自の気づきにより可能となるものである。 In the monitoring method according to the present embodiment, both the rotational speed of the generator 20 and the input torque Qin are calculated from the time series data of the displacement of the casing of the speed increaser 10. That is, the displacement sensor for calculating the input torque Qin and the displacement sensor for calculating the rotational speed of the generator 20 are shared. Therefore, it is not necessary to provide a sensor individually for each purpose, so that cost and data amount can be reduced.
In particular, this commonization is possible due to the inventor's own awareness that there is a correlation between the casing displacement and the input torque Qin, and there is also a correlation between the casing displacement and the rotational speed of the generator 20. It will be.

また、本実施の形態に係るモニタリング手法では、ピッチ角や風速が推定される。したがって、変位センサ１４２の測定結果に基づいて風力発電装置１の稼動状態や運転状態や風況を把握することが可能となる。その結果、風況や風力発電装置１の運転状態などから増速機１０の状態を適切に把握し、増速機１０の故障診断に役立てることができる。 In the monitoring method according to the present embodiment, the pitch angle and the wind speed are estimated. Therefore, it is possible to grasp the operating state, operating state, and wind state of the wind turbine generator 1 based on the measurement result of the displacement sensor 142. As a result, it is possible to appropriately grasp the state of the speed increaser 10 from the wind condition, the operating state of the wind power generator 1, etc., and use it for failure diagnosis of the speed increaser 10.

また、回転数や負荷が変動する対象物の故障診断を行う上で、状態を把握し、ある限られた条件で評価することが必要となる。本実施の形態に係るモニタリング手法によると、変位センサ１４２のデータを使用してそれらを行うことが可能となる。例えば、振動測定結果取得部３１４によって取得された加速度の測定結果のうち、出力が４００ｋＷ〜１０００ｋＷ、発電機２０の回転数が１５００ｒｐｍ以上のときのデータのみを採用して異常を判定することが望まれる場合がある。そのようなデータの安定性は比較的高いからである。この場合、異常判定部３１６は、振動測定結果取得部３１４によって取得された加速度の測定結果から、出力が４００ｋＷ〜１０００ｋＷ、発電機２０の回転数が１５００ｒｐｍ以上のときのデータを抽出して異常を判定すればよい。 Further, in performing failure diagnosis of an object whose rotational speed and load fluctuate, it is necessary to grasp the state and evaluate it under certain limited conditions. According to the monitoring method according to the present embodiment, it is possible to perform these using the data of the displacement sensor 142. For example, among the measurement results of acceleration acquired by the vibration measurement result acquisition unit 314, it is desirable to determine abnormality by using only data when the output is 400 kW to 1000 kW and the rotational speed of the generator 20 is 1500 rpm or more. May be. This is because the stability of such data is relatively high. In this case, the abnormality determination unit 316 extracts the data when the output is 400 kW to 1000 kW and the rotation speed of the generator 20 is 1500 rpm or more from the acceleration measurement result acquired by the vibration measurement result acquisition unit 314, and detects the abnormality. What is necessary is just to judge.

また、本実施の形態に係るモニタリング手法では、変位センサ１４２は増速機１０のケーシングのうち発電機２０側の部分に取り付けられる。したがって、そのような変位センサ１４２によって測定される変位は、発電機２０の回転数をよりよく反映する。その結果、変位から算出される発電機２０の回転数の精度が向上する。 In the monitoring method according to the present embodiment, the displacement sensor 142 is attached to the generator 20 side portion of the casing of the gearbox 10. Therefore, the displacement measured by such a displacement sensor 142 better reflects the rotational speed of the generator 20. As a result, the accuracy of the rotational speed of the generator 20 calculated from the displacement is improved.

また、本実施の形態に係るモニタリング手法では、全てシミュレーションにより入力トルクＱｉｎや発電機２０の回転数を算出するのではなく、増速機１０のケーシングの変位を実際に測定した上でその測定結果に基づいて入力トルクＱｉｎや発電機２０の回転数を算出する。したがって、得られる入力トルクＱｉｎや発電機２０の回転数のデータの信頼性はより高い。 Further, in the monitoring method according to the present embodiment, the input torque Qin and the rotation speed of the generator 20 are not all calculated by simulation, but the measurement result is obtained by actually measuring the displacement of the casing of the gearbox 10. Based on the above, the input torque Qin and the rotational speed of the generator 20 are calculated. Therefore, the reliability of the obtained input torque Qin and the data on the rotational speed of the generator 20 is higher.

また、本実施の形態に係るモニタリング手法では、モニタリング装置３００は、算出された入力トルクＱｉｎに基づいて増速機１０の各部材の寿命を予測し、ユーザに提示する。したがって、ユーザは、予測された寿命に基づき適切なメンテナンス計画を立てることができる。したがって、風力発電装置１に予期せぬ不具合が生じる可能性を低減し、風力発電装置１の稼働率を高めることができる。また、修繕品のストックを前もって管理でき、発注、倉庫保管等の業務改善を図ることができる。 In the monitoring method according to the present embodiment, the monitoring device 300 predicts the lifetime of each member of the gearbox 10 based on the calculated input torque Qin and presents it to the user. Therefore, the user can make an appropriate maintenance plan based on the predicted life. Therefore, it is possible to reduce the possibility of unexpected troubles occurring in the wind power generator 1 and increase the operating rate of the wind power generator 1. In addition, stock of repair products can be managed in advance, and business improvements such as ordering and warehouse storage can be achieved.

また、入力トルクＱｉｎの算出データを蓄積して利用することで、風力発電装置１が属するウインドファームにおける次期風力発電装置の設計に反映させることができる。すなわち、精度のよいサービスファクタまたは安全率を設定することができる。 Further, by storing and using the calculation data of the input torque Qin, it can be reflected in the design of the next wind power generator in the wind farm to which the wind power generator 1 belongs. That is, an accurate service factor or safety factor can be set.

同じウインドファームにある風力発電装置でも風力発電装置ごとに風況が異なるので、余寿命も風力発電装置ごとに異なる。そこで、ウインドファームの風力発電装置ごとに本実施の形態に係るモニタリング装置を含む余寿命システムを設置することで、風力発電装置ごとに余寿命を把握することが可能となる。 Even with wind power generators in the same wind farm, the wind conditions are different for each wind power generator, so the remaining life is also different for each wind power generator. Therefore, by installing a remaining life system including the monitoring device according to the present embodiment for each wind power generator of the wind farm, it is possible to grasp the remaining life for each wind power generator.

既設の風力発電装置の増速機の入力シャフトにトルクセンサを取り付ける場合、例えば、シャフトの歪みを測定し、それをテレメータやスリップリングを介して外部に送信するタイプのセンサを取り付けることが考えられる。しかしながら、テレメータは主にバッテリタイプのものが多く、長時間の連続計測には不向きである。誘導電源方式で、非接触で長時間計測するシステムを構築することも考えられるが、比較的高価となり、設置も複雑となりうる。特に設置や調整にノウハウが必要となる。また、周辺の環境の影響や設置状態により必要な電圧が供給できなくなる等の問題が発生する可能性がある。したがって、既設のシャフトにトルクセンサを取り付ける場合、総じて安定した計測が困難となりうる。 When attaching a torque sensor to the input shaft of a gearbox of an existing wind turbine generator, for example, it is conceivable to install a sensor of a type that measures the distortion of the shaft and transmits it to the outside via a telemeter or slip ring. . However, many telemeters are mainly of the battery type and are not suitable for long-time continuous measurement. Although it is conceivable to construct a non-contact and long-time measurement system using an induction power supply method, it is relatively expensive and installation can be complicated. In particular, know-how is required for installation and adjustment. In addition, there may be a problem that a necessary voltage cannot be supplied due to the influence of the surrounding environment and the installation state. Therefore, when a torque sensor is attached to an existing shaft, generally stable measurement can be difficult.

これに対して本実施の形態に係るモニタリング手法では、既設の風力発電装置に対して高々変位センサ１４２を取り付ける程度の変更で、入力トルクＱｉｎを取得することができるようになる。したがって、本実施の形態に係るモニタリング手法を採用することにより、既設の風力発電装置に入力トルクの取得手段を設ける際のコストや手間を削減することができる。 On the other hand, in the monitoring method according to the present embodiment, the input torque Qin can be acquired with a change to the extent that the displacement sensor 142 is at most attached to the existing wind turbine generator. Therefore, by adopting the monitoring method according to the present embodiment, it is possible to reduce costs and labor when providing input torque acquisition means in an existing wind power generator.

以上、実施の形態に係るモニタリング装置３００およびモニタリング装置３００によってモニタリングされる風力発電装置１について説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 In the above, the monitoring apparatus 300 which concerns on embodiment, and the wind power generator 1 monitored by the monitoring apparatus 300 were demonstrated. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective components, and such modifications are also within the scope of the present invention.

実施の形態では、変位センサ１４２によって測定される、ナセル３に対する増速機１０のケーシングの変位に基づいて入力トルクＱｉｎおよび発電機２０の回転数を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、増速機１０のケーシングの加速度や歪みに基づいて入力トルクＱｉｎおよび発電機２０の回転数を算出してもよく、より一般的にはナセル３に対する増速機１０のケーシングの運動を測定し、その測定結果に基づいて入力トルクＱｉｎおよび発電機２０の回転数を算出すればよい。あるいはまた、入力トルクＱｉｎを算出するための変位センサと発電機２０の回転数を算出するための変位センサとを別々に設けてもよい。あるいはまた、発電機２０の回転数を増速機１０のケーシングの変位から算出する一方、入力トルクＱｉｎを算出するために歪みゲージを設けてもよい。 In the embodiment, the case where the input torque Qin and the rotational speed of the generator 20 are calculated based on the displacement of the casing of the gearbox 10 with respect to the nacelle 3 measured by the displacement sensor 142 has been described. Absent. For example, the input torque Qin and the number of rotations of the generator 20 may be calculated based on the acceleration and distortion of the casing of the speed increaser 10, and more generally the movement of the casing of the speed increaser 10 relative to the nacelle 3 is measured. Then, the input torque Qin and the rotational speed of the generator 20 may be calculated based on the measurement result. Alternatively, a displacement sensor for calculating the input torque Qin and a displacement sensor for calculating the rotational speed of the generator 20 may be provided separately. Alternatively, a strain gauge may be provided to calculate the input torque Qin while calculating the rotational speed of the generator 20 from the displacement of the casing of the speed increaser 10.

なお、変位センサ１４２の代わりに加速度センサを設け、その加速度センサの測定結果に基づいて入力トルクＱｉｎを算出する場合、振動測定結果取得部は、その加速度センサの測定結果を振動の度合いの測定結果として取得してもよい。すなわち、入力トルクＱｉｎを算出するための加速度センサと振動の度合いを測定するための加速度センサとを共通化してもよい。この場合、それぞれの目的のために個々に加速度センサを設ける必要はないので、コストを削減できる。 When an acceleration sensor is provided instead of the displacement sensor 142 and the input torque Qin is calculated based on the measurement result of the acceleration sensor, the vibration measurement result acquisition unit uses the measurement result of the acceleration sensor as the measurement result of the degree of vibration. You may get as That is, an acceleration sensor for calculating the input torque Qin and an acceleration sensor for measuring the degree of vibration may be shared. In this case, since it is not necessary to provide an acceleration sensor individually for each purpose, cost can be reduced.

実施の形態では、変位センサ１４２は出力側ケーシング１０ｂに取り付けられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、変位センサ１４２は第１アーム１１０または第２アーム１１２に取り付けられてもよい。 In the embodiment, the case where the displacement sensor 142 is attached to the output-side casing 10b has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the displacement sensor 142 may be attached to the first arm 110 or the second arm 112.

実施の形態における変換則の導出について、出力シャフト１４にトルクセンサを設けて出力トルクＱｏｕｔを測定し、出力トルクＱｏｕｔと変位との相関関係から変換則を導いてもよい。 Regarding the derivation of the conversion law in the embodiment, a torque sensor may be provided on the output shaft 14 to measure the output torque Qout, and the conversion law may be derived from the correlation between the output torque Qout and the displacement.

図１９は、出力トルクＱｏｕｔを介して変換則を導く場合の処理の流れを示すフローチャートである。図１９に示される処理は変換則取得部３１０によって自動で行われてもよいし、ユーザにより実行されてもよい。
変位センサ１４２および出力シャフト１４に取り付けられたトルクセンサを使用して、所定の較正期間の間、出力トルクＱｏｕｔおよび増速機１０のケーシングの変位の両方を測定する（Ｓ２１２）。その測定結果から、出力トルクＱｏｕｔと増速機１０のケーシングの変位との相関関係を導出する（Ｓ２１４）。増速機１０の増速比などのパラメータやシミュレーション等を使用して、出力トルクＱｏｕｔと入力トルクＱｉｎとの相関関係を取得する（Ｓ２１６）。出力トルクＱｏｕｔと増速機１０のケーシングの変位との相関関係および出力トルクＱｏｕｔと入力トルクＱｉｎとの相関関係に基づいて、変換則を導出する（Ｓ２１８）。 FIG. 19 is a flowchart showing the flow of processing when the conversion rule is derived via the output torque Qout. The process illustrated in FIG. 19 may be automatically performed by the conversion rule acquisition unit 310 or may be performed by the user.
Using the displacement sensor 142 and the torque sensor attached to the output shaft 14, both the output torque Qout and the displacement of the casing of the gearbox 10 are measured during a predetermined calibration period (S212). From the measurement result, the correlation between the output torque Qout and the displacement of the casing of the gearbox 10 is derived (S214). The correlation between the output torque Qout and the input torque Qin is acquired using parameters such as the speed increase ratio of the gearbox 10 and simulation (S216). A conversion law is derived based on the correlation between the output torque Qout and the displacement of the casing of the gearbox 10 and the correlation between the output torque Qout and the input torque Qin (S218).

所定の較正期間について、例えば、風力発電装置１の設置後に、所定の長さの較正期間を設けて実施してもよいし、試験用に設置した風力発電装置で計測し、その結果を同機種の風力発電装置１に適用してもよい。
ステップＳ２１６について、一例では、入力トルクＱｉｎは出力トルクＱｏｕｔに増速機１０の増速比を掛けることにより求められる。 About the predetermined calibration period, for example, after the installation of the wind turbine generator 1, it may be carried out by providing a calibration period of a predetermined length, or measured with the wind turbine generator installed for testing, and the result is the same model You may apply to the wind power generator 1 of.
In step S216, in one example, the input torque Qin is obtained by multiplying the output torque Qout by the speed increase ratio of the gearbox 10.

実施の形態では、支持機構１００がアクチュエータ１０４、１０８を含む場合について説明したが、これに限られず、支持機構はアクチュエータを含まず、ブッシュがナセルに直接設置されてもよい。 In the embodiment, the case where the support mechanism 100 includes the actuators 104 and 108 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the support mechanism does not include the actuator, and the bush may be directly installed on the nacelle.

実施の形態では、異常判定部３１６は、算出された入力トルクＱｉｎと加速度の大きさの測定値とを使用して風力発電装置１の異常／正常を判定する場合について説明したが、これに限られない。例えば、加速度の大きさとして最大値や平均値を採用してもよく、あるいはまた、様々な他の特徴量（変動率、突度、歪度、波高率など）を採用してもよい。また、複数の特徴量や複数の加速度計位置、方向などを考慮した判定を行ってもよく、特徴量それぞれで判定してもよく、または総合して評価してもよい。 In the embodiment, the case where the abnormality determination unit 316 determines abnormality / normality of the wind turbine generator 1 using the calculated input torque Qin and the measurement value of the acceleration has been described. I can't. For example, a maximum value or an average value may be employed as the magnitude of acceleration, or various other feature amounts (variation rate, saliency, skewness, wave height factor, etc.) may be employed. In addition, the determination may be performed in consideration of a plurality of feature amounts, a plurality of accelerometer positions, directions, and the like, or may be determined for each feature amount, or may be comprehensively evaluated.

１風力発電装置、２支柱、３ナセル、４ロータヘッド、５風車ブレード、６基礎、１０増速機、１２入力シャフト、１４出力シャフト、２０発電機、３００モニタリング装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generator, 2 support | pillars, 3 nacelle, 4 rotor head, 5 windmill blade, 6 foundation, 10 speed increaser, 12 input shaft, 14 output shaft, 20 generator, 300 monitoring apparatus.

Claims

A method of monitoring a wind turbine generator that transmits torque generated by wind turbine blades receiving wind to a generator via a gearbox, wherein the gearbox is attached to a nacelle of the wind turbine generator so as to be capable of relative displacement. The method is
Measuring movement of the gearbox casing relative to the nacelle;
Calculating the number of revolutions of the generator based on a measurement result of movement.

The monitoring method according to claim 1, further comprising a step of acquiring a value of torque input to the speed increaser.

The monitoring method according to claim 2, further comprising a step of calculating an output of the generator based on the calculated rotational speed and the acquired torque value.

4. The monitoring method according to claim 2, wherein the step of acquiring the torque value includes a step of calculating a torque input to the speed increaser based on a measurement result of motion. 5.

The monitoring method according to claim 1, further comprising a step of estimating a pitch angle of the windmill blade based on the calculated rotation speed.

The monitoring method according to claim 1, further comprising a step of estimating a wind speed of the wind received by the windmill blade based on the calculated rotation speed.

The said measuring step includes the step of measuring the motion of the part which accommodates the output shaft of the said gearbox among the casings of the said gearbox. Monitoring method

A wind turbine generator monitoring device for transmitting torque generated by wind turbine blades receiving wind to a generator via a gearbox, wherein the gearbox is mounted so as to be relatively displaceable with respect to the nacelle of the wind turbine generator This device is
A measurement result acquisition unit for acquiring a measurement result of the movement of the casing of the gearbox with respect to the nacelle;
And a rotation speed calculation unit that calculates the rotation speed of the generator based on the measurement result of the movement acquired by the measurement result acquisition unit.