JP2019011716A - Lube oil monitor system of aerogenerator and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電機に係り、特に、ナセル内等で用いる潤滑油の維持管理に対応可能な技術に関する。 The present invention relates to a wind power generator, and more particularly to a technique that can support maintenance and management of lubricating oil used in a nacelle or the like.
近年、地球温暖化防止のため自然エネルギーを利用した発電システムが注目を浴びており、中でも風力発電機については幅広く普及されている。 In recent years, power generation systems using natural energy have been attracting attention in order to prevent global warming, and wind power generators are widely used.
風力発電機では、構成要素間の機械的な摩擦係数を低減するために潤滑油等を使用している。潤滑油が潤滑を提供するのに充分な性質を維持するために、各種技術が提案されている。 In wind power generators, lubricating oil or the like is used to reduce the mechanical friction coefficient between components. Various techniques have been proposed to maintain the properties sufficient for lubricating oil to provide lubrication.
例えば、特許文献1では、風力タービンからの潤滑オイルについて初期理想残存寿命を決定し、風力タービンからの潤滑オイルの温度測定値に基づいて潤滑オイルについての温度ベースの残存寿命を決定し、潤滑オイルの汚染サンプルに基づいて潤滑オイルの汚染係数を計算し、汚染係数、初期理想残存寿命及び温度ベースの残存寿命に基づいて潤滑オイルについての更新した理想残存寿命を決定し、更新した理想残存寿命及び寿命損失係数に基づいて潤滑オイルについての実際の残存寿命を決定することによって、風力タービンからの潤滑オイルを監視することが開示される。
For example, in
また、センサを用いて油等の対象物の特性を評価する手法として、特許文献2にはLCR共振器の共振インピーダンススペクトル応答を測定することが、特許文献3には色成分を検出することにより測定することが開示されている。
Further, as a technique for evaluating the characteristics of an object such as oil using a sensor,
図1に本発明が対象とする装置の一例である、風力発電機の概略全体構成図を示す。図1では、ナセル3内に配される各機器を点線にて示している。図1に示すように、風力発電機1は、風を受けて回転するブレード5、ブレード5を支持するハブ4、ナセル3、及びナセル3を水平面内に回動可能に支持するタワー2を備える。
FIG. 1 shows a schematic overall configuration diagram of a wind power generator which is an example of an apparatus targeted by the present invention. In FIG. 1, each device arranged in the
ナセル3内に、ハブ4に接続されハブ4と共に回転する主軸31、主軸31に連結されるシュリンクディスク32、シュリンクディスク32を介して主軸31に接続され回転速度を増速する増速機33、及び、カップリング38を介して増速機33により増速された回転速度で回転子を回転させて発電運転する発電機34を備えている。
In the
ブレード5の回転エネルギーを発電機34に伝達する部位は、動力伝達部と呼ばれ、本実施例では、主軸31、シュリンクディスク32、増速機33及びカップリング38が動力伝達部に含まれる。そして、増速機33及び発電機34は、メインフレーム35上に保持されている。また、メインフレーム35上には、動力伝達部の潤滑用に潤滑油を貯留するオイルタンク37が1または複数設置されている。また、ナセル3内には、ナセル隔壁30よりも風上側にラジエータ36が配置されている。
The part that transmits the rotational energy of the
風力発電機では、多くの回転部品で潤滑油が使用されている。たとえば、図1において、主軸31、増速機33、発電機34、図示しないヨー、ピッチなどの軸受には潤滑油が供給される。風速に応じて翼の角度を変え、出力を制御するのが翼のピッチ制御であり、風向きに応じて首を振るのがヨー制御である。
In wind power generators, lubricating oil is used in many rotating parts. For example, in FIG. 1, lubricating oil is supplied to bearings such as a
このような可動部分については潤滑油を供給する必要がある。潤滑油は回転部分の摩擦を低減し、部品の磨耗や破損、あるいはエネルギーロスを防止する。しかし、潤滑油の経時的な劣化による潤滑性能の低下が起こると、摩擦係数が増加し風力発電機の故障リスクが増大する。 It is necessary to supply lubricating oil to such movable parts. Lubricating oil reduces friction on the rotating parts and prevents wear and damage to parts or energy loss. However, when the lubrication performance deteriorates due to deterioration of the lubricating oil over time, the friction coefficient increases and the risk of failure of the wind power generator increases.
風力発電機が故障すると、故障部品交換のコスト・停電中の発電収入減など、多大なロスコストが発生するため、余寿命予測・予兆検知による早期部品手配、停電期間短縮などの対策が望まれている。特に、重要部品である増速機は、潤滑油の性能が低下すると故障リスクが増大するため、潤滑油の余寿命や交換時期を可能な限り早期に推定するための技術が重要である。 When a wind turbine breaks down, there is a huge loss cost, such as the cost of replacing faulty parts and a decrease in power generation revenue during a power outage. Yes. In particular, a speed increaser, which is an important component, increases the risk of failure when the performance of the lubricating oil decreases. Therefore, a technique for estimating the remaining life and replacement time of the lubricating oil as early as possible is important.
監視対象として風力発電機の潤滑油を想定した場合、例えば、粘度による特性の評価では、風車増速機の潤滑油は化学的に非常に安定な合成油が使用されており、粘度はほとんど変化しないため、余寿命推定の指標として適していない。また、酸化による劣化を示す全酸価の測定では、風車増速機の潤滑油は、酸化に対して非常に安定な合成油が使用されており、全酸価はほとんど変化しないため、余寿命推定の指標として適していない。したがって、発明者らは、潤滑油余寿命を早期推定するためには、風力発電機の潤滑油定期分析での性能評価方法に、検討課題があると認識していた。 Assuming that the wind turbine generator lubricant is the monitoring target, for example, in the evaluation of the characteristics by viscosity, the wind turbine gearbox lubricant is a chemically very stable synthetic oil, and the viscosity changes little. Therefore, it is not suitable as an index for remaining life estimation. In addition, in the measurement of the total acid value indicating deterioration due to oxidation, the lubricating oil of the wind turbine speed increaser is a synthetic oil that is very stable against oxidation, and the total acid value hardly changes. It is not suitable as an estimation index. Therefore, the inventors have recognized that there is an examination subject in the performance evaluation method in the lubricating oil periodic analysis of the wind power generator in order to estimate the remaining life of the lubricating oil early.
そこで本発明の課題は、適切な潤滑油診断により、潤滑油の交換周期を最適化することにある。 Therefore, an object of the present invention is to optimize the replacement period of the lubricating oil by appropriate lubricating oil diagnosis.
本発明の一側面は、風力発電機の機械的駆動部に供給される潤滑油の監視システムである。このシステムは、入力装置、処理装置、記憶装置、および出力装置を備える。記憶装置は、潤滑油の添加剤の濃度を時系列的に格納した添加剤濃度データを記憶し、処理装置は、添加剤濃度データに基づいて、添加剤の濃度が所定閾値となる時間を推測する。 One aspect of the present invention is a monitoring system for lubricating oil supplied to a mechanical drive of a wind power generator. The system includes an input device, a processing device, a storage device, and an output device. The storage device stores additive concentration data in which the concentration of the additive of the lubricating oil is stored in time series, and the processing device estimates the time when the concentration of the additive becomes a predetermined threshold based on the additive concentration data. To do.
本発明の他の一側面は、処理装置、記憶装置、入力装置、および出力装置を備えたサーバを用いる、風力発電機の潤滑油の監視方法である。この方法は、風力発電機から潤滑油のサンプルを採取する第1のステップ、サンプルに含まれる添加剤の濃度を測定する第2のステップ、測定した添加剤の濃度を、記憶装置に時系列に格納して添加剤濃度データとする第3のステップ、処理装置が添加剤濃度データを処理することにより、添加剤の濃度が所定閾値となる時間を推測する第4のステップを実行する。 Another aspect of the present invention is a method for monitoring lubricating oil of a wind power generator using a server including a processing device, a storage device, an input device, and an output device. In this method, a first step of collecting a sample of lubricating oil from a wind power generator, a second step of measuring the concentration of the additive contained in the sample, and the measured concentration of the additive in time series in the storage device A third step of storing and using the additive concentration data is executed, and a fourth step of estimating a time when the concentration of the additive becomes a predetermined threshold is executed by the processing device processing the additive concentration data.
添加剤の具体例は、例えば、酸化防止剤と極圧添加剤である。添加剤の濃度分析の具体的な一例は、例えば液体クロマトグラフィーを用いた分析である。 Specific examples of the additive include, for example, an antioxidant and an extreme pressure additive. A specific example of the additive concentration analysis is analysis using, for example, liquid chromatography.
適切な潤滑油診断により、潤滑油の交換周期を最適化することができる。 With the appropriate lubricant diagnosis, the lubricant replacement cycle can be optimized.
以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments below. Those skilled in the art will readily understand that the specific configuration can be changed without departing from the spirit or the spirit of the present invention.
以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。 In the structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and redundant description may be omitted.
同一あるいは同様な機能を有する要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、複数の要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。 In the case where there are a plurality of elements having the same or similar functions, the same reference numerals may be given with different subscripts. However, when there is no need to distinguish between a plurality of elements, the description may be omitted.
本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数、順序、もしくはその内容を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。 Notations such as “first”, “second”, and “third” in this specification and the like are attached to identify the constituent elements, and do not necessarily limit the number, order, or contents thereof. is not. In addition, a number for identifying a component is used for each context, and a number used in one context does not necessarily indicate the same configuration in another context. Further, it does not preclude that a component identified by a certain number also functions as a component identified by another number.
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。 The position, size, shape, range, and the like of each component illustrated in the drawings and the like may not represent the actual position, size, shape, range, or the like in order to facilitate understanding of the invention. For this reason, the present invention is not necessarily limited to the position, size, shape, range, and the like disclosed in the drawings and the like.
まず、実施例で監視対象としている潤滑油について説明する。潤滑油の特性を評価するための監視対象パラメータとしては、粘度、全酸価測定、成分元素分析など種々のものが考えられる。しかし、前述のように、風力発電機の潤滑油の粘度や全酸化はほとんど変化しないため、これのみでは余寿命推定の指標として適していない。また、潤滑油に含有される微粒子粉や水分を測定する手法も考えられるが、潤滑油中にこれらの含有物が検出されている時点で、すでに磨耗やリークが生じている可能性があり、さらに早期に予兆を検出することが望まれる。 First, the lubricating oil which is the monitoring target in the embodiment will be described. Various parameters such as viscosity, total acid value measurement, and component element analysis are conceivable as monitoring target parameters for evaluating the characteristics of the lubricating oil. However, as described above, since the viscosity and total oxidation of the lubricating oil of the wind power generator hardly change, this alone is not suitable as an index for estimating the remaining life. In addition, a method of measuring fine particle powder and moisture contained in the lubricating oil can be considered, but at the time when these inclusions are detected in the lubricating oil, there is a possibility that wear or leakage has already occurred, Furthermore, it is desirable to detect a sign at an early stage.
ところで、潤滑油には潤滑性能を維持するために種々の添加剤が含まれる。例えば、潤滑条件が過酷で、接触部分の圧力が高い場合や、すべり速度が小さかったり、油の粘度が低すぎたりする場合は、摩擦面の間の潤滑油の膜が薄くなり、摩擦抵抗が大きくなり摩耗が起こる。この状態を境界潤滑と呼び、極端な場合には焼付が起こる。このような境界潤滑の状態で摩擦や摩耗を減少させる働きをするのが,油性剤,摩耗防止剤,極圧添加剤(極圧剤)であり、これらを総称して耐荷重添加剤と呼ぶこともある。また、他の添加剤として、例えば酸化防止剤や消泡剤のようなものもある。 By the way, various additives are contained in lubricating oil in order to maintain lubricating performance. For example, if the lubrication conditions are severe and the pressure at the contact area is high, the sliding speed is low, or the viscosity of the oil is too low, the lubricating oil film between the friction surfaces becomes thin, and the friction resistance is reduced. Increases and wears. This state is called boundary lubrication, and seizure occurs in an extreme case. Oil-based agents, anti-wear agents, and extreme pressure additives (extreme pressure agents) work to reduce friction and wear in this boundary lubrication state. These are collectively called load-bearing additives. Sometimes. Other additives include, for example, antioxidants and antifoaming agents.
油性剤は,金属表面に吸着して吸着膜を作り,この吸着膜が境界潤滑状態にある金属と金属の直接の接触を妨げ、摩擦、摩耗を減少させる働きをする。油性剤としては、金属表面に対して吸着力の大きい高級脂肪酸、高級アルコールおよびアミン、エステル、金属せっけんなどが使われる。 The oil-based agent adsorbs on the metal surface to form an adsorbing film, which acts to reduce friction and wear by preventing direct contact between the metal in the boundary lubrication state. As the oily agent, higher fatty acids, higher alcohols and amines, esters, metal soaps, and the like that have a high adsorbing power on the metal surface are used.
油性剤より厳しい荷重の条件下での摩耗防止に効果のあるのが摩耗防止剤で、一般にリン酸エステル、亜リン酸エステル、チオリン酸塩がよく使われる。摩耗防止剤は,タービン油,耐摩耗性作動油などに使用されるが、とくにジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP:Zinc Dialkyldithiophosphate,ZDDPとも呼ばれる)は、酸化防止性能も持っている。 Antiwear agents are more effective in preventing wear under conditions of load more severe than oil-based agents. In general, phosphate esters, phosphite esters, and thiophosphates are often used. Antiwear agents are used in turbine oils, antiwear hydraulic oils, and the like. In particular, zinc dialkyldithiophosphate (also called ZnDTP: Zinc Dialkyldithiophosphate, ZDDP) also has antioxidant performance.
境界潤滑状態のもっとも厳しい条件の高荷重の状態の接触面では、摩擦面は温度が非常に高くなり、油性剤による吸着膜は脱着して効果がなくなるが、極圧添加剤は硫黄、塩素、リンなどを含む化学的に活性な物質なので、金属面と反応して硫黄、塩素、リンなどを含む化合物を作り、せん断力の小さい被膜となって摩耗、焼付、融着を防止する。 On the contact surface in the heavy load state, which is the most severe condition of the boundary lubrication state, the temperature of the friction surface becomes very high, and the adsorption film by the oily agent is desorbed and becomes ineffective, but the extreme pressure additive is sulfur, chlorine, Since it is a chemically active substance containing phosphorus, it reacts with the metal surface to form a compound containing sulfur, chlorine, phosphorus, etc., and it becomes a film with low shearing force to prevent wear, seizure, and fusion.
極圧添加剤としては、一般に硫黄、塩素、リンなどを含んでいる物質で、硫化油脂、硫化エステル、サルファイド、塩素化炭化水素などのほか、ナフテン酸鉛や、同一分子内に硫黄、リン、塩素の中の二つ以上の元素を含む化合物も使用される。具体的な極圧添加剤としては、硫化スパーム油、硫化脂肪エステル、ジベンジルジサルファイド、アルキルポリサルファイド、オレフィンポリサルファイド、ザンチックサルファイド、塩素化パラフィン、メチルトリクロロステアレート、ナフテン酸鉛、アルキルチオリン酸アミン、クロロアルキルザンテート、トリフェニルフォスフォロチオネート(TPPT:Triphenyl Phosphorothionate)などがある。 Extreme pressure additives are substances that generally contain sulfur, chlorine, phosphorus, etc., in addition to sulfurized fats and oils, sulfurized esters, sulfides, chlorinated hydrocarbons, lead naphthenate, sulfur, phosphorus, Compounds containing two or more elements in chlorine are also used. Specific extreme pressure additives include sulfurized palm oil, sulfurized fatty ester, dibenzyl disulfide, alkyl polysulfide, olefin polysulfide, xanthic sulfide, chlorinated paraffin, methyl trichlorostearate, lead naphthenate, alkylthiophosphate amine Chloroalkyl xanthate, triphenyl phosphorothioate (TPPT), and the like.
酸化防止剤は、基油の酸化による劣化を防止するために用いられる。酸化防止剤には3種類ある。酸化の初期における遊離基(ラジカル)の生成を抑制し、炭化水素の酸化反応の連鎖を止める、遊離基抑制剤(Free Radical Inhibitor)、生成した過酸化物を分解し、安定な非遊離基化合物に変えてしまう役割をする過酸化物分解剤(Peroxide Decomposer)、および、強靭な吸着膜(不活性防食皮膜)を作る金属不活性化剤(Metal Deactivator)である。金属不活性化剤の役割は、潤滑油が酸化して生成した過酸化物の金属腐食性によって鉄や銅を溶解させないようにすることである。 Antioxidants are used to prevent deterioration of base oils due to oxidation. There are three types of antioxidants. Suppresses the formation of free radicals (radicals) at the initial stage of oxidation, stops the chain of hydrocarbon oxidation reaction, free radical inhibitor, decomposes the generated peroxide, and stable non-free radical compounds These are a peroxide decomposer (Peroxide Decomposer) and a metal deactivator that forms a strong adsorption film (inert anticorrosion film). The role of the metal deactivator is to prevent iron and copper from being dissolved by the metal corrosiveness of the peroxide generated by oxidation of the lubricating oil.
具体的な酸化防止剤としては、フェノール誘導体(2,6-ジ-tert-ブチル p-クレゾール (BHT)、2,6-ジ-tert-ブチル p-フェノール (DBP)、4,4’-メチレンビス(2,6-ジアルキルフェノール)など)、アミン誘導体(2,6-ジアルキル-α-ジメチルアミノパラクレゾール、4,4’-テトラメチルジアミノジフェニルメタン、オクチル化フェニルナフチルアミン、ジ-オクチル-ジフェニルアミン、ジノニル-ジフェニルアミン、フェノチアジン、2,2,4-トリメチルジヒドロキシキニリン、など)、金属ジチオフォスフェート、アルキル硫化物、など、1,4-ジオキシジアントラキノン (別名:キニザリン)、1,2-ジオキシジアントラキノン (別名:アリザリン)、ベンゾトリアゾール、アルキルベンゾトリアゾール、などがある。 Specific antioxidants include phenol derivatives (2,6-di-tert-butyl p-cresol (BHT), 2,6-di-tert-butyl p-phenol (DBP), 4,4′-methylenebis. (2,6-dialkylphenol)), amine derivatives (2,6-dialkyl-α-dimethylaminoparacresol, 4,4'-tetramethyldiaminodiphenylmethane, octylated phenylnaphthylamine, di-octyl-diphenylamine, dinonyl- Diphenylamine, phenothiazine, 2,2,4-trimethyldihydroxyquiniline, etc.), metal dithiophosphate, alkyl sulfide, etc., 1,4-dioxydianthraquinone (also known as quinizarin), 1,2-dioxydi Anthraquinone (also known as alizarin), benzotriazole, alkylbenzotriazole, etc.
上記の添加剤は、潤滑油に対して所定の割合(濃度)含まれていることが、所望の潤滑性能の維持のために必要である。 It is necessary for maintaining the desired lubricating performance that the additive is contained in a predetermined ratio (concentration) with respect to the lubricating oil.
上記特許文献1では潤滑オイル中の鉄粒子数、含水量、誘電率、及び/又は国際標準化機構(ISO)粒子レベルのうちの少なくとも1つについて取得及び分析して汚染係数を計算している。しかし、粒子や水などの不純物や物理特性を測定するものであって、潤滑油自体の成分、特に潤滑油の添加剤濃度などの変化を直接計測するものではなかった。そこで発明者らは、潤滑油に含まれる添加剤の状態、特に濃度の推移をモニタすることにより予兆診断を行う手法について、比較検討した。
In
図2に、成分分析の手法の一つとして知られているICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)元素分析により、潤滑油中の極圧添加剤の成分であるリン濃度測定を行った結果を示す。横軸が経過時間(月数)であり、縦軸はリン濃度(ppm)である。この結果では、経過時間とリン濃度との間に有意な関係が見られない。これは元素分析精度が、予兆診断のための精度に不十分である可能性を示唆する。 FIG. 2 shows the result of measuring the concentration of phosphorus, which is a component of an extreme pressure additive in lubricating oil, by ICP (Inductively Coupled Plasma) elemental analysis, which is known as one of the component analysis methods. Show. The horizontal axis is the elapsed time (months), and the vertical axis is the phosphorus concentration (ppm). This result shows no significant relationship between elapsed time and phosphorus concentration. This suggests that elemental analysis accuracy may be insufficient for predictive diagnosis.
図2に示す測定結果によれば、一度減少したリン濃度が再び増加することになるが、極圧添加剤の濃度が自然に増加することは考えられない。このような測定結果となる原因としては、ICP元素分析では極圧添加剤の分解生成物であるリン酸も含めて測定してしまうことが考えられる。また、ICP元素分析では、試料をプラズマ化するため、液体成分(潤滑油、添加剤、添加剤の分解物など)と固形成分(摩耗粉など)を一緒に分析してしまい、潤滑油中の添加剤の成分定量に適していないと考えられる。 According to the measurement results shown in FIG. 2, the phosphorus concentration once decreased increases again, but it is not considered that the concentration of the extreme pressure additive naturally increases. As a cause of such a measurement result, in the ICP elemental analysis, it is considered that measurement is performed including phosphoric acid which is a decomposition product of the extreme pressure additive. In the ICP elemental analysis, the liquid component (lubricating oil, additive, additive decomposition product, etc.) and the solid component (wear powder, etc.) are analyzed together in order to make the sample into plasma. It is thought that it is not suitable for quantitative determination of the additive components.
図3は、LC(Liquid Chromatography:液体クロマトグラフィー)測定(検出器はUV検出器)によって得られた、風車運転に伴う潤滑油中のリン系極圧添加剤の消耗挙動の結果を示すグラフである。この例では、リン系極圧添加剤は具体的にはTPPTである。横軸が経過時間(月数)であり、縦軸はTPPT濃度(新油に対する相対値)である。この結果では、経過時間と濃度との間に有意な関係が見られ、経過月数に伴って濃度が線形に低下している。 FIG. 3 is a graph showing the results of consumption behavior of phosphorus-based extreme pressure additives in lubricating oil during wind turbine operation, obtained by LC (Liquid Chromatography) measurement (detector is UV detector). is there. In this example, the phosphorus-based extreme pressure additive is specifically TPPT. The horizontal axis is the elapsed time (number of months), and the vertical axis is the TPPT concentration (relative value to new oil). In this result, a significant relationship is observed between the elapsed time and the concentration, and the concentration decreases linearly with the number of elapsed months.
LC測定では、液体状のサンプルをクロマトグラフィーの原理により成分の分離を行う。次いで、ここで分離された成分の検出を、UV検出器、屈折率検出器、質量分析計で行う。LC測定は有機化合物の定性・定量を行うのに適している。特に、検出器に質量分析計を用いると、高精度かつ高感度に潤滑油中の添加剤のみを定量可能である。 In LC measurement, components of a liquid sample are separated by the principle of chromatography. Next, the components separated here are detected by a UV detector, a refractive index detector, and a mass spectrometer. LC measurement is suitable for qualitative and quantitative determination of organic compounds. In particular, when a mass spectrometer is used as the detector, only the additive in the lubricating oil can be quantified with high accuracy and high sensitivity.
以上の検討により、潤滑油中の添加剤の濃度の変化を経時的にモニタして、添加剤の機能を維持管理するためには、LC測定のように潤滑油中の添加剤の濃度を直接測定できる測定方法が適していることが分かった。また、このとき潤滑油中の添加剤の濃度が所定閾値を下回ると、潤滑油の性能が不十分となり装置の故障につながることが分かった。LC測定以外に、潤滑油中の添加剤の濃度を正確に直接測定可能な方法としては、フーリエ変換赤外分光法(FT−IR)、核磁気共鳴(NMR)、などがある。
以下、本実施例の具体的な構成について説明する。
Based on the above study, in order to monitor the change in the concentration of the additive in the lubricating oil over time and maintain the function of the additive, the concentration of the additive in the lubricating oil can be directly measured as in LC measurement. It was found that a measurement method capable of measuring was suitable. Further, at this time, it has been found that if the concentration of the additive in the lubricating oil falls below a predetermined threshold, the performance of the lubricating oil becomes insufficient, leading to a failure of the apparatus. In addition to LC measurement, methods that can directly and accurately measure the concentration of additives in lubricating oil include Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and nuclear magnetic resonance (NMR).
Hereinafter, a specific configuration of the present embodiment will be described.
(1.システム全体構成)
図4により、潤滑油中の添加剤の濃度の診断を行うシステムを説明する。図4には説明のため、図1の風力発電機1のナセル3部分を抽出して示している。ナセル3内部には、主軸31、増速機33、発電機34、図示しないヨー、ピッチなどの軸受があり、これらにはオイルタンク37から潤滑油が供給される。
(1. Overall system configuration)
A system for diagnosing the concentration of the additive in the lubricating oil will be described with reference to FIG. For the sake of explanation, FIG. 4 shows the
図4に示すように、風力発電機1は通常複数が同一敷地内に設置され、これをまとめてファーム200aなどと呼ばれる。それぞれの風力発電機1には、潤滑油の供給系統に各種センサ(図示せず)が設置され、潤滑油の状態を反映したセンサ信号は、ナセル3内のサーバ210に集約される。また、各風力発電機1のサーバ210から得られるセンサ信号は、ファーム200ごとに配置される集約サーバ220に送られる。集約サーバ220からのデータは、ネットワーク230を介して中央サーバ240へ送られる。中央サーバ240へは、他のファーム200bや200cからのデータも送られる。また、中央サーバ240は、集約サーバ220やサーバ210を介して、各風力発電機1に指示を送ることができる。
As shown in FIG. 4, a plurality of
(2.センサ配置)
図5は、潤滑油の供給系統に配置されたセンサの模式図である。潤滑油は、潤滑油供給デバイス301から軸受部品302に供給される。潤滑油供給デバイス301は、オイルタンク37に接続されて潤滑油の供給を受ける。軸受部品302は、例えば増速機33その他の機械的な接触が生じる部位一般であり、特に制限するものではない。
(2. Sensor arrangement)
FIG. 5 is a schematic view of a sensor arranged in a lubricating oil supply system. Lubricating oil is supplied from the lubricating
センサ304は潤滑油の状態を検知するために、潤滑油の流路等に配置される。センサは潤滑油の各種のパラメータを測定する。例えば物理量としては、温度、油圧、などがある。これらは例えば特許文献1〜特許文献3に開示されるような、公知のセンサを用いて測定することができる。これらのパラメータの時間的な変化に基づいて、潤滑油の状態を評価することができる。
The
例えば、センサは潤滑油に含まれる汚染粒子に関する情報、例えば粒子濃度を測定することもできる。粒子は部品の磨耗由来のものである可能性が大きく、潤滑油の劣化あるいは装置の異常を検出することができる。すでに述べたように、これらのセンサで検知される異常は、すでに始まっている異常である可能性があるが、センサの情報はリアルタイムで取得可能であるため、モニタすることは有用である。センサデータによる診断では、1または複数の種類のセンサデータに基づいて診断を行う。 For example, the sensor can also measure information about contaminating particles contained in the lubricating oil, such as particle concentration. It is highly possible that the particles are derived from wear of parts, and it is possible to detect deterioration of the lubricating oil or abnormality of the apparatus. As described above, the abnormality detected by these sensors may be an abnormality that has already started, but it is useful to monitor the sensor information because it can be acquired in real time. In diagnosis based on sensor data, diagnosis is performed based on one or more types of sensor data.
図5の例では、軸受部品302に供給された潤滑油の一部は測定部303に導入される。測定部303にはセンサ304が配置されており、潤滑油の各種特性を検出する。測定部303は例えば潤滑油経路の末端付近に配置する。
In the example of FIG. 5, part of the lubricating oil supplied to the
潤滑油は、使用により品質が劣化し、初期の機能を果たさなくなる。このため、品質の劣化状況に応じて、交換等のメンテナンスを行う必要がある。このようなメンテナンスのタイミングを知るために、現地に設置したセンサ304で収集し得るデータを、遠隔地でモニタできるようにすることは、保守管理の効率上有用である。センサ304で収集したデータは、例えばナセル3内のサーバ210に集められ、その後ファーム200内でデータを集約する集約サーバ220を経て、複数ファームのデータを集約する中央サーバ240に送られる。
Lubricating oil deteriorates in quality due to use and does not perform its initial function. For this reason, it is necessary to perform maintenance such as replacement depending on the quality degradation state. In order to know the timing of such maintenance, it is useful in terms of maintenance management efficiency to enable data that can be collected by the
ただし、LC測定やFT−IR測定、NMR測定のように、測定のための設備が必要な分析については、適宜潤滑油のサンプルを収集し、別途設けられた設備により分析を行う必要がある。LC測定、FT−IR測定、NMR測定で測定された結果も、別途中央サーバ240にデータとして格納し、データの集約を行う。
However, for analysis that requires equipment for measurement, such as LC measurement, FT-IR measurement, and NMR measurement, it is necessary to collect a sample of the lubricating oil as appropriate and perform analysis using equipment separately provided. Results obtained by LC measurement, FT-IR measurement, and NMR measurement are also separately stored as data in the
また、集約されるデータとしては、潤滑油に関するデータだけでなく、風力発電機の稼動状況を示すデータを含めてもよい。例えば、風車出力値(大きいほど潤滑油の劣化速度大)、実稼働時間(長いほど潤滑油の劣化速度大)、機械温度(高いほど潤滑油の劣化速度大)、軸の回転速度(速いほど潤滑油の劣化速度大)等である。これらは、風力発電機の各所に設置された公知の構成のセンサや、装置の制御信号から収集することができる。 Further, the data to be aggregated may include not only data relating to the lubricating oil but also data indicating the operating status of the wind power generator. For example, the wind turbine output value (the larger the larger the deterioration rate of the lubricating oil), the actual operation time (the longer the longer the deterioration rate of the lubricating oil), the machine temperature (the higher the higher the deterioration rate of the lubricating oil), the shaft rotation speed (the faster Such as a large deterioration rate of the lubricating oil). These can be collected from sensors of known configurations installed at various locations of the wind power generator and control signals of the apparatus.
(3.潤滑油診断のフロー)
図6は、本実施例による潤滑油診断処理を示すフロー図である。図6で示す処理は、図2のサーバ210,集約サーバ220,中央サーバ240のいずれかのコントロール下で行われる。以下の例では中央サーバ240が行うものとする。もっとも、後に説明するように、潤滑油サンプル収集(S607)、添加剤濃度測定(S608)、潤滑油交換(S603)などの処理は、別途専用の測定装置(液体クロマトグラフなど)や作業員によって行われ、サーバはその為の指示を出力したり、必要な情報を入力したりするのに用いられる。それ以外の計算や制御等の機能は、サーバの記憶装置に格納されたソフトウェアがプロセッサによって実行されることで、定められた処理を他のハードウェアと協働して実現される。なお、ソフトウェアで構成した機能と同等の機能は、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェアでも実現できる。
(3. Flow of lubricant diagnosis)
FIG. 6 is a flowchart showing a lubricating oil diagnosis process according to this embodiment. The process shown in FIG. 6 is performed under the control of any of the
中央サーバ240が制御を行う場合、配下に複数の風力発電機1を持つため、以下の処理は風力発電機ごとに行うものとする。この処理は基本的に繰り返し処理であり、開始タイミングはタイマーなどで設定され、例えば、毎日0時に処理を開始する(S601)。また、中央サーバ240が、オペレータの指示により任意のタイミングで行うこともできる。
When the
処理S602では、中央サーバ240は、潤滑油の交換時期をチェックする。交換時期の初期値は、例えば潤滑油が設計温度で動作しているという前提で、アレニウス反応速度を用いることにより物性的に計算し、余寿命を初期設定しておくことができる。このような計算方法については、例えば特許文献1に説明がある。この交換時期は、実測データに基づいて、後に処理S610で更新され得る。
In process S602, the
潤滑油の交換時期であった場合には、処理S603で潤滑油交換を行う。潤滑油交換は通常は、作業員による作業となるため、中央サーバ240は交換を行うべき時期と対象を作業員に指示するための表示や通知を行う。
If it is time to replace the lubricating oil, the lubricating oil is replaced in step S603. Since the lubricating oil replacement is usually performed by a worker, the
潤滑油の交換時期でない場合には、処理S604で、中央サーバ240はセンサデータによる診断を行う。センサデータとしては温度、油圧、含まれる粒子の濃度等を用いることができる。これらの測定技術や診断技術は、例えば特許文献1〜特許文献3等に記載があり基本的に公知なので、説明は割愛する。センサ304で収集されたデータは、中央サーバ240に送られ、例えば中央サーバが、センサから得られたパラメータを事前に定めた閾値と比較することにより、潤滑油の特性を評価する。
If it is not time to replace the lubricating oil, in step S604, the
処理S605で診断の結果が異常であれば、処理S603で潤滑油交換を行う。異常がなければ、中央サーバ240は、処理S606で潤滑油のサンプル収集タイミングかどうかをチェックする。潤滑油のサンプル収集は、通常作業員による作業を伴うので、頻繁に行うことは経済的でない。しかし、LC、FT−IR、NMRなどによる添加剤濃度測定のように処理に所定の設備を必要とするものである場合には、サンプルを収集する必要がある。サンプル収集のタイミングは、例えば月1回あるいは年1回のように設定する。
If the diagnosis result is abnormal in step S605, the lubricating oil is replaced in step S603. If there is no abnormality, the
サンプル収集タイミングであった場合には、中央サーバ240はサンプルを収集すべき時期と対象を作業員に指示するための表示や通知を行う。処理S607で、作業員はサンプルを収集し、添加剤濃度測定を行うために、液体クロマトグラフ装置、FT−IR装置、NMR装置などを備える設備に送る。
When it is the sample collection timing, the
周知のように、液体クロマトグラフ法は、化合物を液体クロマトグラフにて分離し、分離された物質をUV吸収検出器、屈折率検出器、質量分析計などにて定量分析する過程をひとつの装置で可能としたものである。装置および分析方法自体は公知技術であるため、説明は割愛する。重要な点は、LCによる測定により、潤滑油に添加された添加剤の濃度が正確に把握できることである。FT−IR、NMRについても周知の方法であるため、説明は割愛する。重要な点は、FT−IR,NMRによる測定により、潤滑油中の添加剤濃度を正確に把握できることである。 As is well known, the liquid chromatographic method is a device that separates compounds with a liquid chromatograph and quantitatively analyzes the separated substances with a UV absorption detector, a refractive index detector, a mass spectrometer, and the like. This is possible. Since the apparatus and the analysis method itself are well-known techniques, description thereof will be omitted. The important point is that the concentration of the additive added to the lubricating oil can be accurately grasped by the measurement by LC. Since FT-IR and NMR are also well-known methods, description thereof will be omitted. The important point is that the additive concentration in the lubricating oil can be accurately grasped by measurement by FT-IR and NMR.
処理S609では、中央サーバ240に添加剤濃度測定データを入力し、当該データは時系列的に保存される。測定データの入力は、液体クロマトグラフ、FT−IR,NMR装置などの添加剤測定装置あるいはそれに接続されたサーバから直接でもよいし、別途オペレータが入力してもよい。重要な点は、当該データはサンプル採取時間の情報を含むことである。
In process S609, additive concentration measurement data is input to the
図7は、時系列的に保存された添加剤濃度測定結果の概念を示すグラフ図である。横軸が時間(月)であり、縦軸は新品時の添加剤濃度を100としたときの、相対的な濃度を示している。例えば、毎月添加剤の濃度を定点観測しているものとし、3ヶ月経過時までの濃度データ700がプロットされている。図3でも説明したように、経過時間と添加剤濃度の間には有意な関係が認められ、例えば時間に伴い線形に濃度が減少する。従って、時系列的に保存された添加剤濃度測定結果からは、添加剤の消耗速度を計算することができる。ここで、添加剤濃度が新品の約半分になると、潤滑油の性能が許容範囲を下回るとする。このような閾値は実験的に求めることができる。
FIG. 7 is a graph showing the concept of additive concentration measurement results stored in time series. The horizontal axis represents time (month), and the vertical axis represents the relative concentration when the additive concentration at the time of a new article is 100. For example, it is assumed that the additive concentration is monitored at a fixed point every month, and
本例では処理S610で、閾値を50に設定しておき、時系列的に保存された添加剤濃度測定結果から推定される濃度が50になる時点を交換時期として推定する。推定方法としては、公知の種々の方法を採用してよい。図3のような実測値を得ている場合であれば、濃度が単調に減少することを前提に、データを外挿する公知の手法を用いることができる。また、さらに濃度が複雑に推移する場合には、関数フィッティング(曲線当てはめ)のような公知の手法を用いることができる。 In this example, in step S610, the threshold value is set to 50, and the time point at which the concentration estimated from the additive concentration measurement result stored in time series becomes 50 is estimated as the replacement time. Various known methods may be employed as the estimation method. If an actual measurement value as shown in FIG. 3 is obtained, a known method for extrapolating data can be used on the assumption that the concentration decreases monotonously. Further, when the concentration changes more complicatedly, a known method such as function fitting (curve fitting) can be used.
処理S610による交換時期推定結果は潤滑油診断結果として表示することができる(処理S611)。図7,10,11に、処理S610による結果の表示例を示す。 The replacement time estimation result in the process S610 can be displayed as the lubricant diagnosis result (process S611). 7, 10, and 11 show display examples of the results obtained in step S <b> 610.
図7の例では、添加剤がTPPTであり、約5ヶ月後に濃度が50になるので、その前(例えば半月前)を新たな交換時期に設定すればよい。処理S612で1サイクルの処理が終了し、次のサイクルの処理S602では、新たな交換時期に従って判定処理を行う。 図10の例では、添加剤がZnDTPであり、約10ヶ月後に濃度が50になるので、その前(例えば1ケ月前)を新たな交換時期に設定すればよい。処理S612で1サイクルの処理が終了し、次のサイクルの処理S602では、新たな交換時期に従って判定処理を行う。 In the example of FIG. 7, the additive is TPPT, and the concentration becomes 50 after about 5 months. Therefore, the previous time (for example, half a month before) may be set as a new replacement time. In step S612, one cycle of processing is completed, and in step S602 of the next cycle, determination processing is performed according to a new replacement time. In the example of FIG. 10, the additive is ZnDTP, and the concentration becomes 50 after about 10 months. Therefore, the previous time (for example, one month before) may be set as a new replacement time. In step S612, one cycle of processing is completed, and in step S602 of the next cycle, determination processing is performed according to a new replacement time.
図11の例では、添加剤がBHTであり、BHTの閾値は30である。約20ヶ月後に濃度が30になるので、その前(例えば1ケ月前)を新たな交換時期に設定すればよい。処理S612で1サイクルの処理が終了し、次のサイクルの処理S602では、新たな交換時期に従って判定処理を行う。 In the example of FIG. 11, the additive is BHT, and the threshold of BHT is 30. Since the concentration becomes 30 after about 20 months, the previous time (for example, one month before) may be set as a new replacement time. In step S612, one cycle of processing is completed, and in step S602 of the next cycle, determination processing is performed according to a new replacement time.
以上のように、本実施例によると、添加剤濃度測定結果を用いて潤滑油中の添加剤の消耗速度を知ることにより、潤滑油の寿命を早期検出できる。このため、適切な潤滑油交換等のメンテナンスにより、風力発電機の異常を未然に防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, the life of the lubricating oil can be detected early by knowing the consumption rate of the additive in the lubricating oil using the additive concentration measurement result. For this reason, abnormality of a wind power generator can be prevented beforehand by maintenance, such as appropriate lubricating oil exchange.
実施例2では、センサから得られたデータを用いて、潤滑油の寿命推定の補正を行う例を示す。実施例1では、風力発電機1の運転状況が一定不変であることを前提としている。しかし、実際には風力発電機1の運転状況は一定ではなく、さまざまな要因で状況が変化する。
In the second embodiment, an example of correcting the life estimation of the lubricating oil using data obtained from the sensor will be described. In the first embodiment, it is assumed that the operating status of the
例えば、人為的な運転状況の変動としては、点検のための装置の停止期間や、発電量調整のための運転調整がある。これらの変動パラメータは、風力発電機1の運転パラメータとして取得することができる。
For example, artificial fluctuations in operating conditions include a period during which an apparatus is stopped for inspection and an operation adjustment for power generation amount adjustment. These fluctuation parameters can be acquired as operating parameters of the
また、自然界に起因する運転状況の変動要因としては、風速をはじめとする天候、温度、湿度、など風力発電装置の内外のものがある。これらの運転状況の変動要因は、それぞれ各種センサで測定することができる。従って、これらをセンサデータとして反映することで、より正確に潤滑油の状態を判定および予測することができる。 In addition, examples of the fluctuation factors of the driving situation caused by the natural world include those inside and outside the wind power generator such as the wind speed and other weather, temperature, and humidity. These fluctuation factors of the driving situation can be measured by various sensors, respectively. Therefore, by reflecting these as sensor data, the state of the lubricating oil can be determined and predicted more accurately.
図4及び図5で説明したように、風力発電機には各種のセンサを設置することができる。センサ304からのセンサデータは、サーバ210を介して、集約サーバ220や中央サーバ240に送信される。また、風力発電機1の運転パラメータは、当該制御を行う、サーバ210、集約サーバ220あるいは中央サーバ240から得ることができる。
As described with reference to FIGS. 4 and 5, various sensors can be installed in the wind power generator. Sensor data from the
図6を再度用いて、運転状況を反映した潤滑油の監視方法を説明する。基本的な処理は図6と同様であるが、センサデータによる診断処理(S604)において、センサデータあるいは運転パラメータを時系列的に記憶しておき、交換時期推定及び更新処理(S610)で利用する。 With reference to FIG. 6 again, a method for monitoring the lubricating oil reflecting the operation status will be described. The basic process is the same as in FIG. 6, but in the diagnosis process (S604) using sensor data, sensor data or operation parameters are stored in time series and used in the replacement time estimation and update process (S610). .
説明を単純化するために、この例では、軸受け部への潤滑油の供給機構を対象とし、運転状況を示す運転パラメータとしては、軸の回転数R(rpm)の制御パラメータを用いることにした。センサデータや運転パラメータはこれに制限されるものではなく、他の種々のものを利用可能である。本実施例では、各種センサのデータは中央サーバ240へ集約し、ここで一括処理することにしたが、これに限るものではない。
In order to simplify the explanation, in this example, the mechanism for supplying the lubricating oil to the bearing unit is targeted, and the control parameter for the rotational speed R (rpm) of the shaft is used as the operation parameter indicating the operation status. . Sensor data and operation parameters are not limited to this, and other various data can be used. In the present embodiment, the data of various sensors are collected in the
中央サーバ240では、交換時期推定及び更新処理(S610)において、処理S609で入力された添加剤濃度測定結果と、処理S604で記憶された軸の回転数Rの制御パラメータを取得する。これらのデータは、記憶装置に時間データとともに時系列に格納する。
In the
いま、簡単な例として極圧剤の濃度低下、すなわち消費には軸の回転数R(rpm)が関連しているとする。この前提では、極圧剤の濃度C(t)は時間tと軸の回転数Rの関数と把握できるので、
f(t,R)=C(t)
となる。実験あるいはシミュレーションによって、あるいは過去のt、R,極圧剤の濃度のデータを元に関数f(t,R)をモデル化することが可能である。そこで、交換時期推定及び更新処理(S610)において、C(t)の将来予測を行う場合、軸の回転数Rの変化を反映する。結果は例えば表示装置に表示する。
Now, as a simple example, it is assumed that the rotation speed R (rpm) of the shaft is related to the decrease in the concentration of the extreme pressure agent, that is, the consumption. Under this assumption, the concentration C (t) of the extreme pressure agent can be grasped as a function of the time t and the rotational speed R of the shaft.
f (t, R) = C (t)
It becomes. It is possible to model the function f (t, R) by experiment or simulation, or based on past t, R and extreme pressure agent concentration data. Therefore, when the future prediction of C (t) is performed in the replacement time estimation and update process (S610), the change in the rotational speed R of the shaft is reflected. The result is displayed on a display device, for example.
図8は、風力発電機1の過去1年のデータ1001を元に、将来の値1002を予測して表示する例を示すグラフ図である。1年分の過去データ1003は実測値である。将来のデータ1004A,1004Bは予測値である。
FIG. 8 is a graph showing an example of predicting and displaying a
図8(a)では、将来の運転状況は変わらず、回転数Rは常に一定とした。この場合には、極圧剤濃度の予測データ1002は過去1年のデータ1001と同様に推移する。この場合には、極圧剤の濃度限界はt1の時点に到来すると予測される。
In FIG. 8 (a), the future driving situation does not change, and the rotational speed R is always constant. In this case, the extreme pressure agent
図8(b)では、将来の運転状況が変化し、1年経過以降の回転数Rは過去1年の2倍とした。ここで、極圧剤の消費速度は回転数Rに比例するとすれば、極圧剤濃度の予測データは過去1年と同様に推移せず、たとえば図10(b)に示すように、減少割合が大きくなる。この場合には、極圧剤の濃度限界はt1よりも短いt2の時点に到来すると予測される。 In FIG. 8 (b), the future driving situation has changed, and the rotational speed R after one year has been doubled from the past year. Here, if the consumption rate of the extreme pressure agent is proportional to the rotation speed R, the prediction data of the extreme pressure agent concentration does not change in the same manner as in the past year. For example, as shown in FIG. Becomes larger. In this case, the extreme pressure agent concentration limit is predicted to arrive at a time point t2 shorter than t1.
上記では運転パラメータとして軸の回転数Rを用いて添加剤の推定消耗速度を補正したが、センサデータを用いることもできる。例えば、極圧剤の濃度低下には潤滑油の温度T(℃)が関連していると考えられる。この前提では、極圧剤の濃度C(t)は時間tと温度Tの関数と把握でき、軸の回転数Rの場合と同様に極圧剤の推定消耗速度を補正することができる。 In the above description, the estimated consumption rate of the additive is corrected using the rotational speed R of the shaft as an operation parameter, but sensor data can also be used. For example, it is considered that the temperature T (° C.) of the lubricating oil is related to the decrease in the concentration of the extreme pressure agent. Under this assumption, the concentration C (t) of the extreme pressure agent can be grasped as a function of the time t and the temperature T, and the estimated consumption rate of the extreme pressure agent can be corrected in the same manner as in the case of the rotational speed R of the shaft.
図8の実施例のように、予測データに風力発電機の運転状況を表す運転パラメータやセンサデータを反映することにより、極圧剤濃度等の潤滑油品質を示すパラメータが閾値を超えるタイミングをより正確に判断することが可能となる。すなわち、過去の極圧剤濃度、過去の運転パラメータ(あるいはセンサデータ)、および将来の運転パラメータ(あるいは予測センサデータ)に基づいて、将来の極圧剤濃度をより正確に判断できる。 As shown in the example of FIG. 8, by reflecting the operation parameters and sensor data representing the operation state of the wind power generator in the prediction data, the timing at which the parameter indicating the lubricating oil quality such as the extreme pressure agent concentration exceeds the threshold value is further increased. It becomes possible to judge accurately. That is, the future extreme pressure agent concentration can be more accurately determined based on the past extreme pressure agent concentration, the past operation parameter (or sensor data), and the future operation parameter (or predicted sensor data).
運転状況を表すパラメータのうち、例えば運転時間や発電目標値のように、人為的にコントロールができるものについては、運転スケジュール等に従って、将来のデータを準備することができる。このため、運転状況を表すパラメータを、潤滑油品質を示す添加剤濃度の予測に用いることにより、予測制度を高めることができる。 Of the parameters representing the operation status, those that can be controlled artificially, such as the operation time and the power generation target value, can prepare future data according to the operation schedule and the like. For this reason, a prediction system can be raised by using the parameter showing an operation condition for prediction of the additive concentration which shows lubricating oil quality.
また、天候や温度のように人為的にコントロールができないものについては、過去の実績データから将来のデータを予想することができる。このため、同様に運転状況を表すパラメータを、潤滑油品質を示す添加物濃度の予測に用いることにより、予測制度を高めることができる。 In the case of things that cannot be artificially controlled, such as weather and temperature, future data can be predicted from past performance data. For this reason, a prediction system can be raised by using the parameter showing an operating condition similarly for the prediction of the additive density | concentration which shows lubricating oil quality.
図9は、本実施例の中央サーバ240の構成例を示すブロック図である。基本的なサーバの構成である処理装置2401、記憶装置2402(磁気ディスク装置や半導体メモリなど)、入出力装置2403を備える。入出力装置2403には、一般的なキーボードやマウスなどの入力装置や、画像表示装置やプリンタなどの出力装置を含む。また入出力装置は、ネットワーク230経由で風力発電機1やそのサーバ210,集約サーバ220、あるいは、液体クロマトグラフ質量分析計などの添加剤定量分析システム900とデータのやり取りをするネットワークインタフェースを含む。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of the
風力発電機1およびそのセンサ304からは、各種の運転パラメータやセンサデータが直接あるいは、サーバ210や集約サーバ220を経由して中央サーバ240に入力される。あるいは、ネットワーク経由でなく、可搬性の記録媒体経由で中央サーバ240に入力してもよい。これらのデータは記憶装置2402に時系列の運転パラメータデータ901として、あるいは、時系列のセンサデータ902として格納される。
Various operating parameters and sensor data are input to the
添加剤定量分析システム900では、液体クロマトグラフ、フーリエ変換赤外分光光度計、NMRなどを用いて、風力発電所1で取得された潤滑油のサンプルから、添加剤の濃度を測定する。運転パラメータデータ901やセンサデータ902と同様にして、測定された添加剤濃度は、時系列の添加剤濃度データ903として記憶装置2402に記憶される。
In the additive
定量を行う添加剤は、具体的には、高級脂肪酸、高級アルコールおよびアミン、エステル、金属せっけんなどの油性剤,ジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP:Zinc Dialkyldithiophosphate,ZDDPとも呼ばれる)のような摩耗防止剤、ナフテン酸鉛、硫化パーム油、硫化脂肪エステル、ジベンジルジサルファイド、アルキルポリサルファイド、オレフィンポリサルファイド、ザンチックサルファイド、塩素化パラフィン、メチルトリクロロステアレート、ナフテン酸鉛、アルキルチオリン酸アミン、クロロアルキルザンテート、トリフェニルフォスフォロチオネート(TPPT:Triphenyl Phosphorothionate)などの極圧剤、フェノール誘導体(2,6-ジ-tert-ブチル p-クレゾール (BHT)、2,6-ジ-tert-ブチル p-フェノール (DBP)、4,4’-メチレンビス(2,6-ジアルキルフェノール)など)、アミン誘導体(2,6-ジアルキル-α-ジメチルアミノパラクレゾール、4,4’-テトラメチルジアミノジフェニルメタン、オクチル化フェニルナフチルアミン、ジ-オクチル-ジフェニルアミン、ジノニル-ジフェニルアミン、フェノチアジン2,2,4-トリメチルジヒドロキシキニリン、など)、金属ジチオフォスフェート、アルキル硫化物、など、1,4-ジオキシジアントラキノン (別名:キニザリン)、1,2-ジオキシジアントラキノン (別名:アリザリン)、ベンゾトリアゾール、アルキルベンゾトリアゾール、などの酸化防止剤、の中から選ばれた1種以上の添加剤である。
Additives that perform quantification are specifically oil-based agents such as higher fatty acids, higher alcohols and amines, esters, metal soaps, antiwear agents such as zinc dialkyldithiophosphate (ZnDTP: also called ZDDP), Lead naphthenate, sulfurized palm oil, sulfurized fatty ester, dibenzyl disulfide, alkyl polysulfide, olefin polysulfide, xanthic sulfide, chlorinated paraffin, methyl trichlorostearate, lead naphthenate, amine alkylthiophosphate, chloroalkyl xanthate, Extreme pressure agents such as triphenyl phosphorothioate (TPPT), phenol derivatives (2,6-di-tert-butyl p-cresol (BHT), 2,6-di-tert-butyl p-phenol ( DBP), 4,4'-methylene (2,6-dialkylphenol), amine derivatives (2,6-dialkyl-α-dimethylaminoparacresol, 4,4'-tetramethyldiaminodiphenylmethane, octylated phenylnaphthylamine, di-octyl-diphenylamine, dinonyl -Diphenylamine,
たとえば、ZnDTPとBHTのような異なる機能を有する添加剤を定量し、その結果を診断に用いると、より正確な診断を行うことができる。 For example, when additives having different functions such as ZnDTP and BHT are quantified and the results are used for diagnosis, more accurate diagnosis can be performed.
処理装置2401は、記憶装置2402に記憶された添加剤濃度データ903と、必要に応じて運転パラメータデータ901およびセンサデータ902を用いて、添加剤濃度の消耗速度を予測し、出力装置に出力する。
The
以上のように、本実施例では風力発電機の主軸、発電機、ヨー、ピッチなどの重要な回転部品(軸受)で使用される潤滑油の適切な監視を行うため、添加剤の濃度を測定する。また、潤滑油の自動供給機構に備わる部分にセンサを設置することで、定常的に監視を行う。また、風力発電機の運転状況のパラメータをモニタすることで、正確な予測診断が可能となる。このため、早期に潤滑油の交換時期の予測が可能となり、風力発電機の停止時間が短縮するため、保守コストが低減し、発電量が向上する。 As described above, in this embodiment, the concentration of additives is measured in order to properly monitor the lubricating oil used in important rotating parts (bearings) such as the main shaft of the wind power generator, generator, yaw, and pitch. To do. In addition, monitoring is constantly performed by installing a sensor in the part of the automatic oil supply mechanism. In addition, accurate predictive diagnosis can be performed by monitoring parameters of the operating condition of the wind power generator. For this reason, it becomes possible to predict the replacement time of the lubricating oil at an early stage, and the stop time of the wind power generator is shortened, so that the maintenance cost is reduced and the power generation amount is improved.
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. For example, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace the configurations of other embodiments with respect to a part of the configurations of the embodiments.
風力発電機1、タワー2、ナセル3、ハブ4、ブレード5、添加剤定量分析システム900、運転パラメータデータ901、センサデータ902、添加剤濃度データ903
Claims (10)
入力装置、処理装置、記憶装置、および出力装置を備え、
前記記憶装置は、
前記潤滑油の添加剤の濃度を時系列的に格納した添加剤濃度データを記憶し、
前記処理装置は、
前記添加剤濃度データに基づいて、前記添加剤の濃度が所定閾値となる時間を推測する
風力発電機の潤滑油の監視システム。 A monitoring system for lubricating oil supplied to a mechanical drive of a wind power generator,
An input device, a processing device, a storage device, and an output device;
The storage device
Stores additive concentration data in which the concentration of the additive of the lubricating oil is stored in time series,
The processor is
A monitoring system for a lubricating oil of a wind power generator that estimates a time during which the concentration of the additive becomes a predetermined threshold based on the additive concentration data.
前記風力発電機に設置されたセンサからのデータを時系列的に格納したセンサデータを記憶し、
前記処理装置は、前記添加剤濃度データに加えて前記センサデータを用いて、前記添加剤の濃度が所定閾値となる時間を推測する、
請求項1記載の風力発電機の潤滑油の監視システム。 The storage device
Storing sensor data storing data from sensors installed in the wind power generator in time series;
The processing device uses the sensor data in addition to the additive concentration data to estimate a time when the concentration of the additive becomes a predetermined threshold value.
The monitoring system for lubricating oil of a wind power generator according to claim 1.
前記風力発電機の運転パラメータを時系列的に格納した運転パラメータデータを記憶し、
前記処理装置は、前記添加剤濃度データに加えて前記運転パラメータデータを用いて、前記添加剤の濃度が所定閾値となる時間を推測する、
請求項1記載の風力発電機の潤滑油の監視システム。 The storage device
Storing operation parameter data storing operation parameters of the wind power generator in time series;
The processing device uses the operation parameter data in addition to the additive concentration data to estimate a time when the concentration of the additive becomes a predetermined threshold value.
The monitoring system for lubricating oil of a wind power generator according to claim 1.
前記添加剤の濃度が所定閾値となる時間を通知あるいは出力する、
請求項1記載の風力発電機の潤滑油の監視システム。 The output device is
Notifying or outputting the time when the concentration of the additive becomes a predetermined threshold,
The monitoring system for lubricating oil of a wind power generator according to claim 1.
第1の軸に前記添加剤の濃度を表示し、第2の軸に時間を表示したグラフ形式で、前記添加剤の濃度が所定閾値となる時間を画像表示する、
請求項1記載の風力発電機の潤滑油の監視システム。 The output device is
In the form of a graph in which the concentration of the additive is displayed on the first axis and the time is displayed on the second axis, the time when the concentration of the additive becomes a predetermined threshold is displayed as an image.
The monitoring system for lubricating oil of a wind power generator according to claim 1.
請求項1記載の風力発電機の潤滑油の監視システム。 The additive is at least one selected from an oily agent, an antiwear agent, an extreme pressure additive, an antioxidant, and an antifoaming agent.
The monitoring system for lubricating oil of a wind power generator according to claim 1.
前記風力発電機から前記潤滑油のサンプルを採取する第1のステップ、
前記サンプルに含まれる添加剤の濃度を測定する第2のステップ、
測定した前記添加剤の濃度を、前記記憶装置に時系列に格納して添加剤濃度データとする第3のステップ、
前記処理装置が添加剤濃度データを処理することにより、前記添加剤の濃度が所定閾値となる時間を推測する第4のステップ、
を実行する風力発電機の潤滑油の監視方法。 A method for monitoring lubricating oil of a wind power generator using a server including a processing device, a storage device, an input device, and an output device,
A first step of taking a sample of the lubricating oil from the wind power generator;
A second step of measuring the concentration of the additive contained in the sample;
A third step in which the measured concentration of the additive is stored in the storage device in time series and used as additive concentration data;
A fourth step of estimating a time at which the concentration of the additive becomes a predetermined threshold by the processing device processing the additive concentration data;
To perform wind generator lubricant monitoring method.
前記第4のステップでは、
前記添加剤濃度データの過去のデータと、前記センサデータの過去データおよび将来予測データに基づいて、前記添加剤濃度データの将来のデータを予測する、
請求項7記載の風力発電機の潤滑油の監視方法。 Further, the fifth step of receiving data from the sensor installed in the wind power generator from the input device and storing the data in the storage device in time series is used as sensor data,
In the fourth step,
Predicting future data of the additive concentration data based on past data of the additive concentration data and past data and future prediction data of the sensor data;
The method for monitoring lubricating oil of a wind power generator according to claim 7.
前記第4のステップでは、
前記添加剤濃度データの過去のデータと、前記運転パラメータデータの過去データおよび将来予測データに基づいて、前記添加剤濃度データの将来のデータを予測する、
請求項7記載の風力発電機の潤滑油の監視方法。 Furthermore, the operation parameter of the wind power generator is received from the input device, stored in the storage device in time series, and a fifth step is performed as operation parameter data,
In the fourth step,
Predicting future data of the additive concentration data based on past data of the additive concentration data and past data and future prediction data of the operating parameter data;
The method for monitoring lubricating oil of a wind power generator according to claim 7.
請求項7記載の風力発電機の潤滑油の監視方法。 The additive is at least one selected from an oily agent, an antiwear agent, an extreme pressure additive, an antioxidant, and an antifoaming agent.
The method for monitoring lubricating oil of a wind power generator according to claim 7.
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