JP2019203861A - System and method for detecting anomalies of main shaft bearing of wind power generator - Google Patents

System and method for detecting anomalies of main shaft bearing of wind power generator Download PDF

Info

Publication number
JP2019203861A
JP2019203861A JP2018100942A JP2018100942A JP2019203861A JP 2019203861 A JP2019203861 A JP 2019203861A JP 2018100942 A JP2018100942 A JP 2018100942A JP 2018100942 A JP2018100942 A JP 2018100942A JP 2019203861 A JP2019203861 A JP 2019203861A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
wind power
power generator
main shaft
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018100942A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7124448B2 (en
Inventor
恵一郎 田口
Keiichiro Taguchi
恵一郎 田口
彰秀 坂野
Akihide Sakano
彰秀 坂野
大木 溝口
Daiki Mizoguchi
大木 溝口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2018100942A priority Critical patent/JP7124448B2/en
Publication of JP2019203861A publication Critical patent/JP2019203861A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7124448B2 publication Critical patent/JP7124448B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

To provide a system and a method for detecting anomalies of a wind power generator main shaft bearing, which enhance accuracy in detection of damage to a main shaft bearing of a wind power generator.SOLUTION: A wind power generator main shaft bearing anomaly detection system is provided, comprising: a detection unit for detecting vibration of a main shaft bearing of a wind power generator; and a diagnostic unit configured to set a frequency band for assessing vibration information detected by the detection unit, and perform main shaft bearing anomaly determination processing using the vibration information limited to the frequency band set thereby.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、風力発電機の主軸軸受の異常検知システム及び異常検知方法に関する。   The present invention relates to an abnormality detection system and an abnormality detection method for a main shaft bearing of a wind power generator.

近年、地球温暖化の原因となる炭酸ガスを発生させないクリーンエネルギソースとして、風力発電が急速に普及しつつある。   In recent years, wind power generation is rapidly spreading as a clean energy source that does not generate carbon dioxide that causes global warming.

風力発電機では、風の力によるロータの回転運動を発電機の動力源とし、ロータが取り付けられる主軸を回転可能に支持する主軸軸受や発電機軸受が重要な構成部品となっている。風力発電機による電力の安定供給のためには、このような各種軸受の異常を早期検知する必要がある。例えば、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)処理を用いて軸受の振動解析を行い、軸受の損傷位置によって特徴的に現れる周波数の振動のピーク成分を検出することにより、軸受の異常を検出可能とされている。例えば、FFT処理を用いた軸受の異常診断手法として、振動波形の実効値及びエンベロープ波形の交流成分の実効値に基づき、転がり軸受の異常を診断する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。   In a wind power generator, a main shaft bearing and a generator bearing that rotatably support a main shaft to which the rotor is attached are based on the rotational motion of the rotor caused by wind force as a power source of the generator. In order to stably supply power by a wind power generator, it is necessary to detect such abnormalities in various bearings at an early stage. For example, bearing anomalies can be detected by performing vibration analysis of the bearing using Fast Fourier Transform (FFT) processing and detecting the peak component of the frequency vibration that is characteristic of the damaged position of the bearing. It is said that. For example, as a method for diagnosing a bearing abnormality using FFT processing, a technique for diagnosing a rolling bearing abnormality based on the effective value of the vibration waveform and the effective value of the AC component of the envelope waveform is disclosed (for example, Patent Document 1). ).

特開2011−154020号公報JP 2011-154020 A

風力発電機の主軸軸受の損傷を検知する場合、増速機のギアの噛み合い周波数等の外乱が混入することによって振動解析に支障をきたし、正確に異常を検知できない場合がある。また、主軸軸受に負荷される荷重が大きく、損傷時の衝撃振動が風力発電機の構造系を励振させ得る。上記従来技術では、ハイパスフィルタを用いて低周波成分を遮断し、さらに、周波数分析を行った結果を併用することで、異常診断結果の信頼性を高めているが、例えば、風力発電機の主軸軸受の損傷に起因する振動周波数と、複数の外乱要素による振動周波数とが近接しているような場合には、風力発電機の主軸軸受の損傷の検知精度が低下する可能性がある。   When detecting damage to the main shaft bearing of a wind power generator, disturbance such as the meshing frequency of the gear of the gearbox may be disturbed and vibration analysis may be hindered, and the abnormality may not be detected accurately. Further, the load applied to the main shaft bearing is large, and the shock vibration at the time of damage can excite the structural system of the wind power generator. In the above prior art, the low-frequency component is cut off using a high-pass filter, and the result of frequency analysis is used in combination to improve the reliability of the abnormality diagnosis result. For example, the main axis of a wind power generator When the vibration frequency due to the damage of the bearing and the vibration frequency due to the plurality of disturbance elements are close to each other, there is a possibility that the detection accuracy of the damage to the main shaft bearing of the wind power generator is lowered.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、風力発電機の主軸軸受の損傷の検知精度を高めることができる風力発電機の主軸軸受の異常検知システム及び異常検知方法を提供すること、を目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides an abnormality detection system and an abnormality detection method for a main shaft bearing of a wind power generator that can improve the accuracy of detecting damage to the main shaft bearing of the wind power generator. The purpose is.

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る風力発電機の主軸軸受の異常検知システムは、風力発電機の主軸軸受の振動を検出する検出装置と、前記検出装置によって検出された振動の情報を判定する周波数帯域を設定し、当該設定された周波数帯域に制限された振動の情報に基づき、前記主軸軸受の異常判定処理を行う診断装置と、を備える。   In order to achieve the above object, an abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator according to an aspect of the present invention includes a detection device that detects vibration of the main shaft bearing of the wind power generator, and vibration detected by the detection device. A diagnostic device that sets a frequency band for determining the information and performs an abnormality determination process of the spindle bearing based on vibration information limited to the set frequency band.

これにより、風力発電機の主軸軸受の損傷に起因する振動周波数以外の外乱要素による振動の周波数成分を抑制することができ、風力発電機の主軸軸受の損傷の検知精度を高めることができる。   Thereby, the frequency component of the vibration by disturbance elements other than the vibration frequency resulting from the damage of the main shaft bearing of a wind power generator can be suppressed, and the detection accuracy of the damage of the main shaft bearing of a wind power generator can be improved.

風力発電機の主軸軸受の異常検知システムの望ましい態様として、前記検出装置は、前記風力発電機の回転速度を検出し、前記診断装置は、前記回転速度に応じて、前記異常判定処理を行う周波数帯域を設定することが好ましい。   As a desirable mode of an abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator, the detection device detects a rotation speed of the wind power generator, and the diagnosis device performs a frequency of performing the abnormality determination process according to the rotation speed. It is preferable to set a band.

これにより、風力発電機の回転速度に依らず、風力発電機の主軸軸受の振動解析処理を行う際の周波数帯域を適切に設定することができる。   Thereby, the frequency band at the time of performing the vibration analysis process of the main shaft bearing of the wind power generator can be appropriately set regardless of the rotational speed of the wind power generator.

風力発電機の主軸軸受の異常検知システムの望ましい態様として、前記診断装置は、第1周波数より高く、かつ当該第1周波数よりも高い第2周波数未満の周波数帯域を通過域とする第1周波数帯域、及び、前記第1周波数帯域を含まず、かつ第3周波数よりも高い周波数帯域を通過域とする第2周波数帯域の何れか一方又は両方を、前記異常判定処理を行う周波数帯域として設定することが好ましい。   As a desirable mode of an abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator, the diagnostic device includes a first frequency band having a frequency band that is higher than the first frequency and higher than the first frequency and less than the second frequency as a pass band. And setting one or both of the second frequency bands not including the first frequency band and having a frequency band higher than the third frequency as a pass band as a frequency band for performing the abnormality determination process. Is preferred.

これにより、第1周波数帯域及び第2周波数帯域の何れか一方又は両方を除く周波数帯域に含まれる振動の周波数成分を抑制することができる。   Thereby, the frequency component of the vibration contained in the frequency band except one or both of the first frequency band and the second frequency band can be suppressed.

風力発電機の主軸軸受の異常検知システムの望ましい態様として、前記風力発電機は、2つの回転軸に設けられたギア同士が噛み合って構成される複数の歯車機構を有し、前記複数の歯車機構は、第1の歯車機構と、第2の歯車機構と、を含み、前記第1周波数は、前記第1の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分よりも高く、前記第2周波数は、前記第2の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分よりも低いことが好ましい。   As a desirable mode of an abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator, the wind power generator has a plurality of gear mechanisms configured by meshing gears provided on two rotating shafts, and the plurality of gear mechanisms. Includes a first gear mechanism and a second gear mechanism, wherein the first frequency is higher than a primary component of a frequency of vibration generated in the first gear mechanism, and the second frequency is The first frequency component of the vibration generated in the second gear mechanism is preferably lower.

これにより、第1の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分、及び、第2の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分が抑制される。   Thereby, the primary component of the frequency of vibration generated in the first gear mechanism and the primary component of the frequency of vibration generated in the second gear mechanism are suppressed.

風力発電機の主軸軸受の異常検知システムの望ましい態様として、前記風力発電機は、2つの回転軸に設けられたギア同士が噛み合って構成される複数の歯車機構を有し、前記複数の歯車機構は、第1の歯車機構と、第2の歯車機構と、を含み、前記第1周波数は、前記第1の歯車機構で発生する振動の周波数のm次成分(mは1以上の自然数)よりも高く、前記第2周波数は、前記第2の歯車機構で発生する振動の周波数のn次成分(nは1以上の自然数)よりも低いことが好ましい。   As a desirable mode of an abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator, the wind power generator has a plurality of gear mechanisms configured by meshing gears provided on two rotating shafts, and the plurality of gear mechanisms. Includes a first gear mechanism and a second gear mechanism, and the first frequency is based on an m-order component of a frequency of vibration generated in the first gear mechanism (m is a natural number of 1 or more). The second frequency is preferably lower than the n-order component (n is a natural number of 1 or more) of the frequency of vibration generated in the second gear mechanism.

これにより、第1の歯車機構で発生する振動の周波数のm次成分までの周波数、及び、第2の歯車機構で発生する振動の周波数のn次成分以上が抑制される。   Thereby, the frequency up to the m-th order component of the vibration frequency generated in the first gear mechanism and the n-th order component or more of the vibration frequency generated in the second gear mechanism are suppressed.

風力発電機の主軸軸受の異常検知システムの望ましい態様として、前記風力発電機のブレードから伝播する衝撃振動によって励振される振動の周波数よりも高いことが好ましい。   As a desirable aspect of the anomaly detection system for the main shaft bearing of the wind power generator, it is preferable that the frequency is higher than the frequency of vibration excited by impact vibration propagating from the blade of the wind power generator.

これにより、風力発電機のブレードから伝播する衝撃振動によって励振される振動の周波数成分が抑制される。   Thereby, the frequency component of the vibration excited by the impact vibration propagating from the blade of the wind power generator is suppressed.

風力発電機の主軸軸受の異常検知システムの望ましい態様として、前記診断装置は、前記周波数帯域に制限された振動の実効値又はパーシャルオーバーオール値に基づき、前記異常判定処理における一次判定処理を行うことが好ましい。   As a desirable mode of an abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator, the diagnostic device may perform primary determination processing in the abnormality determination processing based on an effective value or partial overall value of vibration limited to the frequency band. preferable.

これにより、振動解析を行う前に、主軸軸受に異常がないことを判定することができる。   Thereby, before performing a vibration analysis, it can be determined that there is no abnormality in the main shaft bearing.

風力発電機の主軸軸受の異常検知システムの望ましい態様として、前記診断装置は、前記一次判定処理において異常が検出された場合に、前記周波数帯域に制限された振動の解析処理を行い、当該解析結果に基づき、前記異常判定処理における二次判定処理を行うことが好ましい。   As a desirable mode of an abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator, when an abnormality is detected in the primary determination process, the diagnostic device performs an analysis process of vibration limited to the frequency band, and the analysis result Based on the above, it is preferable to perform the secondary determination process in the abnormality determination process.

これにより、適切に主軸軸受の損傷を判定することができる。   Thereby, damage to the main shaft bearing can be appropriately determined.

本発明の一態様に係る風力発電機の主軸軸受の異常検知方法は、風力発電機の主軸軸受の振動の情報を判定する周波数帯域を設定するステップと、当該設定した前記周波数帯域に制限された振動の実効値又はパーシャルオーバーオール値に基づき、前記主軸軸受の一次判定処理を行うステップと、前記一次判定処理において異常が検出された場合に、前記周波数帯域に制限された振動の解析処理を行い、当該解析処理の結果に基づき、前記主軸軸受の二次判定処理を行うステップと、前記一次判定処理又は前記二次判定処理の結果を出力するステップと、を有する。   The abnormality detection method for a main shaft bearing of a wind power generator according to an aspect of the present invention is limited to the step of setting a frequency band for determining vibration information of the main shaft bearing of the wind power generator and the set frequency band. Based on the effective value or partial overall value of vibration, performing a primary determination process of the main shaft bearing, and when an abnormality is detected in the primary determination process, performing an analysis process of vibration limited to the frequency band, The method includes a step of performing a secondary determination process on the spindle bearing based on the result of the analysis process, and a step of outputting the result of the primary determination process or the secondary determination process.

これにより、風力発電機の主軸軸受の損傷に起因する振動周波数以外の外乱要素による振動周波数による影響を抑制することができ、風力発電機の主軸軸受の損傷の検知精度を高めることができる。   Thereby, the influence by the vibration frequency by disturbance elements other than the vibration frequency resulting from the damage of the main shaft bearing of a wind power generator can be suppressed, and the detection accuracy of the damage of the main shaft bearing of a wind power generator can be improved.

本発明によれば、風力発電機の主軸軸受の損傷の検知精度を高めることができる風力発電機の主軸軸受の異常検知システム及び異常検知方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the abnormality detection system and abnormality detection method of the main shaft bearing of a wind power generator which can raise the detection accuracy of the main shaft bearing of a wind power generator can be provided.

図1は、実施形態に係る風力発電機の主軸軸受の異常検知システムが適用される風力発電システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an overall configuration of a wind power generation system to which an abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator according to an embodiment is applied. 図2は、風力発電機の概略構造図である。FIG. 2 is a schematic structural diagram of the wind power generator. 図3は、増速機の構造の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of the structure of the speed increaser. 図4は、実施形態に係る風力発電機の主軸軸受の異常診断システムにおける診断装置の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a diagnosis device in the abnormality diagnosis system for the main shaft bearing of the wind power generator according to the embodiment. 図5は、異常判定処理の一例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of the abnormality determination process. 図6は、風力発電機の回転速度と異常判定処理における周波数帯域との関係を示すイメージ図である。FIG. 6 is an image diagram showing the relationship between the rotational speed of the wind power generator and the frequency band in the abnormality determination process. 図7Aは、帯域制限処理の有無による振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示す図である。FIG. 7A is a diagram illustrating an effective value calculation process result of a vibration analysis process result depending on the presence / absence of a band limitation process. 図7Bは、図7Aの(b)及び(c)を実効値方向に拡大した図である。FIG. 7B is an enlarged view of (b) and (c) of FIG. 7A in the effective value direction. 図8Aは、風力発電機の発電量が比較的小さい場合の帯域制限処理の有無による振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示す図である。FIG. 8A is a diagram illustrating an effective value calculation process result of a vibration analysis process result depending on whether or not a band limiting process is performed when the power generation amount of the wind power generator is relatively small. 図8Bは、図8Aの(b)及び(c)を実効値方向に拡大した図である。FIG. 8B is an enlarged view of (b) and (c) of FIG. 8A in the effective value direction. 図9は、実施形態に係る風力発電機の主軸軸受の異常検知システムにおける周波数分析結果の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a frequency analysis result in the abnormality detection system for the main shaft bearing of the wind power generator according to the embodiment. 図10は、実施形態に係る異常判定処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of an abnormality determination processing procedure according to the embodiment.

以下、発明を実施するための形態(以下、実施形態という)につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this indication is not limited by the following embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following embodiments can be appropriately combined.

図1は、実施形態に係る風力発電機の主軸軸受の異常検知システムが適用される風力発電システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an overall configuration of a wind power generation system to which an abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator according to an embodiment is applied.

図1に示す風力発電システム1は、例えば数十に及ぶ複数の風力発電機100が広大な敷地や洋上に設置された集合型風力発電所に設けられる。風力発電システム1は、各風力発電機100に設けられた検出装置10と、例えば集合型風力発電所内又は外部の管理施設に設けられた診断装置20とを備える。   The wind power generation system 1 illustrated in FIG. 1 is provided in a collective wind power plant in which, for example, several tens of wind power generators 100 are installed on a vast site or on the ocean. The wind power generation system 1 includes a detection device 10 provided in each wind power generator 100 and a diagnosis device 20 provided in, for example, a collective wind power plant or an external management facility.

図2は、風力発電機の概略構造図である。風力発電機100は、検出装置10と、ロータ30と、増速機50と、発電機60と、を備える。検出装置10、増速機50、及び発電機60は、ナセル70に格納されている。ロータ30、主軸40、増速機50、カップリング43、発電機60は、タワー80によって支持された土台(フレーム)90に載置された主軸軸受ハウジング42に格納された主軸軸受41によって支持される。なお、増速機50には自身の回転を防ぐためトルクアーム53が土台(フレーム)90に載置されるが、自身の重量は主軸軸受41が受ける。   FIG. 2 is a schematic structural diagram of the wind power generator. The wind power generator 100 includes a detection device 10, a rotor 30, a speed increaser 50, and a power generator 60. The detection device 10, the speed increaser 50, and the generator 60 are stored in the nacelle 70. The rotor 30, the main shaft 40, the speed increaser 50, the coupling 43, and the generator 60 are supported by a main shaft bearing 41 stored in a main shaft bearing housing 42 that is mounted on a base (frame) 90 supported by a tower 80. The The speed increaser 50 has a torque arm 53 mounted on a base (frame) 90 to prevent its own rotation, but the spindle bearing 41 receives its own weight.

ロータ30は、ハブ31と、ハブ31に複数枚設けられたブレード32とを備える。ハブ31は、主軸40を介して増速機50と接続され、主軸軸受41によって回転可能に支持される。主軸40は、ブレード32が風力を受けることによってロータ30が回転した際に発生する回転トルクを増速機50に伝達する。   The rotor 30 includes a hub 31 and a plurality of blades 32 provided on the hub 31. The hub 31 is connected to the speed increaser 50 via the main shaft 40 and is rotatably supported by the main shaft bearing 41. The main shaft 40 transmits the rotational torque generated when the rotor 30 rotates due to the blade 32 receiving wind force to the gearbox 50.

増速機50は、主軸40と発電機60との間に設けられている。増速機50は、主軸40の回転速度を増速し、出力軸61を介して、増速された回転トルクを発電機60に出力する。   The speed increaser 50 is provided between the main shaft 40 and the generator 60. The speed increaser 50 increases the rotational speed of the main shaft 40 and outputs the increased rotational torque to the generator 60 via the output shaft 61.

発電機60は、出力軸61を介して増速機50から受ける回転トルクによって発電する。発電機60は、例えば、誘導発電機又は同期発電機によって構成される。   The generator 60 generates electric power using the rotational torque received from the speed increaser 50 via the output shaft 61. The generator 60 is constituted by, for example, an induction generator or a synchronous generator.

検出装置10は、データ収集部11、振動センサ12、回転速度センサ13、及び発電量センサ14を備える。   The detection device 10 includes a data collection unit 11, a vibration sensor 12, a rotation speed sensor 13, and a power generation amount sensor 14.

振動センサ12は、例えば、加速度センサ、速度センサ、変位センサ等であり、風力発電機100において発生する振動を検出する。図2では、振動センサ12を主軸軸受ハウジング42に唯一設けた構成を例示している。振動センサ12の数や取り付け位置によって本開示が限定されるものではない。   The vibration sensor 12 is, for example, an acceleration sensor, a speed sensor, a displacement sensor, or the like, and detects vibration generated in the wind power generator 100. FIG. 2 illustrates a configuration in which the vibration sensor 12 is only provided in the main shaft bearing housing 42. The present disclosure is not limited by the number of vibration sensors 12 or the attachment positions.

回転速度センサ13は、例えば、ロータリーエンコーダやレゾルバ等の回転センサであり、例えば、主軸40や出力軸61の回転数(回転速度)を検出する。図2では、出力軸61の回転数(回転速度)を検出する回転速度センサ13を唯一設けた構成を例示している。回転速度センサ13の数や種類、取り付け位置等によって本開示が限定されるものではない。   The rotational speed sensor 13 is, for example, a rotational sensor such as a rotary encoder or a resolver, and detects the rotational speed (rotational speed) of the main shaft 40 or the output shaft 61, for example. In FIG. 2, the structure which provided only the rotational speed sensor 13 which detects the rotation speed (rotational speed) of the output shaft 61 is illustrated. The present disclosure is not limited by the number and types of rotation speed sensors 13, attachment positions, and the like.

発電量センサ14は、発電量センサ14は、例えば、発電機60の3相の出力ケーブルのうち、何れか1本の出力ケーブルに設けられたロゴスキーコイル等の電流センサであり、この電流センサによって検出された電流から風力発電機100の発電量を算出する。なお、風力発電機100の発電量は、例えば、図1に示す風力発電システム1を監視対象とした遠隔制御監視システム(SCADA:Supervisory Control And Data Acquisition)から、光回線等のネットワークを介して取得することが可能である。風力発電機100の発電量を求める手法によって、本開示が限定されるものではない。また、発電量センサ14の取り付け位置によって本開示が限定されるものではない。   The power generation amount sensor 14 is, for example, a current sensor such as a Rogowski coil provided on any one of the three-phase output cables of the generator 60. This current sensor The amount of power generated by the wind power generator 100 is calculated from the current detected by. The power generation amount of the wind power generator 100 is acquired from a remote control monitoring system (SCADA: Supervision Control Data Acquisition) that monitors the wind power generation system 1 shown in FIG. 1 via a network such as an optical line, for example. Is possible. The present disclosure is not limited by the method for obtaining the power generation amount of the wind power generator 100. Further, the present disclosure is not limited by the mounting position of the power generation amount sensor 14.

データ収集部11は、振動センサ12によって検出された振動、回転速度センサ13によって検出された回転速度、及び発電量センサ14によって検出された発電量を収集する。検出装置10は、ネットワーク200を介して、データ収集部11によって収集された振動、回転速度、及び発電量を診断装置20に出力する(図1参照)。ネットワーク200は、例えばインターネット回線であっても良いし、LAN(Local Area Network)であっても良い。さらには、集合型風力発電所内の各風力発電機100がLANで接続され、診断装置20が設けられた外部の管理施設のLANとの間でVPN(Virtual Private Network)を構築した態様であっても良い。   The data collection unit 11 collects the vibration detected by the vibration sensor 12, the rotational speed detected by the rotational speed sensor 13, and the power generation amount detected by the power generation amount sensor 14. The detection device 10 outputs the vibration, rotation speed, and power generation amount collected by the data collection unit 11 to the diagnosis device 20 via the network 200 (see FIG. 1). The network 200 may be, for example, an Internet line or a LAN (Local Area Network). Furthermore, each wind power generator 100 in the collective wind power plant is connected by a LAN, and a VPN (Virtual Private Network) is constructed with a LAN of an external management facility where the diagnostic device 20 is provided. Also good.

図3は、増速機の構造の一例を示す概略図である。図3に示すように、増速機50は、筐体501と、この筐体501内に収納した、遊星歯車装置502及び二次増速装置503とを備える。   FIG. 3 is a schematic view showing an example of the structure of the speed increaser. As shown in FIG. 3, the speed increaser 50 includes a housing 501 and a planetary gear device 502 and a secondary speed increasing device 503 housed in the housing 501.

筐体501には、入力軸51が入力軸軸受52を介して回転自在に支持されている。また、筐体501の内側には、この入力軸51に対して同心に配置した低速軸505と、この低速軸505に対して平行に配置した中間軸506及び出力軸61とが、それぞれ軸受(符号省略)を介して回転自在に支持されている。   An input shaft 51 is rotatably supported on the housing 501 via an input shaft bearing 52. Further, on the inner side of the housing 501, a low speed shaft 505 disposed concentrically with the input shaft 51, and an intermediate shaft 506 and an output shaft 61 disposed in parallel with the low speed shaft 505 are respectively bearings ( It is supported rotatably via a reference number omitted).

遊星歯車装置502は、入力軸51の回転を増速して、低速軸505に伝達する役割を果たす。   The planetary gear device 502 plays a role of increasing the rotation of the input shaft 51 and transmitting it to the low speed shaft 505.

遊星歯車装置502は、太陽歯車508と、リング歯車509と、複数個の円筒状の遊星歯車510を備える。太陽歯車508は、低速軸505の一端部(図3の左端部)外周面に設けられている。リング歯車509は、筐体501の内周面に設けられ、太陽歯車508の周囲に同心に配置されている。複数個の遊星歯車510は、太陽歯車508とリング歯車509との間に円周方向に関して等間隔に配置されている。そして、遊星歯車510の外周面に設けた歯をそれぞれ、太陽歯車508の外周面に設けた歯と、リング歯車509の内周面に設けた歯とに噛合させて、歯車機構が構成されている。また、遊星歯車510は、それぞれ、太陽歯車508及びリング歯車509と平行な円柱状の遊星軸511の周囲に、複列に配置した1対ずつの円筒ころ軸受512を介して、回転自在に支持されている。また、遊星軸511の基端部(図3の左端部)は、それぞれ、入力軸51の一端部(図3の右端部)に一体に設けられたキャリア513に支持固定されている。   The planetary gear device 502 includes a sun gear 508, a ring gear 509, and a plurality of cylindrical planetary gears 510. The sun gear 508 is provided on the outer peripheral surface of one end portion (left end portion in FIG. 3) of the low speed shaft 505. The ring gear 509 is provided on the inner peripheral surface of the housing 501 and is arranged concentrically around the sun gear 508. The plurality of planetary gears 510 are arranged at equal intervals in the circumferential direction between the sun gear 508 and the ring gear 509. Then, the teeth provided on the outer peripheral surface of the planetary gear 510 are respectively meshed with the teeth provided on the outer peripheral surface of the sun gear 508 and the teeth provided on the inner peripheral surface of the ring gear 509 to constitute a gear mechanism. Yes. The planetary gears 510 are rotatably supported via a pair of cylindrical roller bearings 512 arranged in double rows around a cylindrical planetary shaft 511 parallel to the sun gear 508 and the ring gear 509, respectively. Has been. Further, the base end portion (left end portion in FIG. 3) of the planetary shaft 511 is supported and fixed to a carrier 513 provided integrally with one end portion (right end portion in FIG. 3) of the input shaft 51, respectively.

二次増速装置503は、低速軸505の回転をさらに増速して、出力軸61に伝達する役割を果たす。   The secondary speed increasing device 503 plays a role of further increasing the rotation of the low speed shaft 505 and transmitting it to the output shaft 61.

二次増速装置503は、低速軸505の中間部に外嵌固定した大径の入力歯車524を、中間軸506の中間部外周面に設けられた小径の第一中間歯車525に噛合させて、歯車機構が構成される。また、二次増速装置503は、中間軸506の一端部(図3の左端部)に外嵌固定した大径の第二中間歯車526を、出力軸61の一端部(図3の左端部)外周面に設けられた出力歯車527に噛合させて、歯車機構が構成されている。   The secondary speed increasing device 503 meshes a large-diameter input gear 524 that is externally fitted and fixed to the intermediate portion of the low-speed shaft 505 with a small-diameter first intermediate gear 525 provided on the outer peripheral surface of the intermediate portion of the intermediate shaft 506. The gear mechanism is configured. Further, the secondary speed increasing device 503 includes a large-diameter second intermediate gear 526 that is externally fitted and fixed to one end portion (left end portion in FIG. 3) of the intermediate shaft 506, and one end portion (left end portion in FIG. 3) of the output shaft 61. ) A gear mechanism is configured by meshing with an output gear 527 provided on the outer peripheral surface.

図2に示す主軸軸受41が、本実施形態に係る軸受の異常検知システムにおける異常検知対象である。図2に示す例において、振動センサ12は、主軸軸受41の近傍に設けられている。そして、本実施形態に係る軸受の異常検知システムは、振動センサ12、回転速度センサ13、検出装置10、及び診断装置20を含み、主軸軸受41の損傷を検知する。   The spindle bearing 41 shown in FIG. 2 is an abnormality detection target in the bearing abnormality detection system according to the present embodiment. In the example shown in FIG. 2, the vibration sensor 12 is provided in the vicinity of the main shaft bearing 41. The bearing abnormality detection system according to the present embodiment includes the vibration sensor 12, the rotation speed sensor 13, the detection device 10, and the diagnosis device 20, and detects damage to the main shaft bearing 41.

図4は、実施形態に係る風力発電機の主軸軸受の異常検知システムにおける診断装置の一例を示す図である。図4に示すように、診断装置20は、例えば、PC等の一般的な情報処理端末であり、処理部21、記憶部22、通信部23、入力部24、及び表示部25を備え、各部がバス26を介してデータを送受信可能なように構成される。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a diagnostic device in the abnormality detection system for the main shaft bearing of the wind power generator according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the diagnostic device 20 is a general information processing terminal such as a PC, and includes a processing unit 21, a storage unit 22, a communication unit 23, an input unit 24, and a display unit 25. Are configured to be able to transmit and receive data via the bus 26.

処理部21は、所定のメモリを介して各部間のデータの受け渡しを行うと共に、診断装置20全体の制御を行う構成部であり、CPU(Central Processing Unit)が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。   The processing unit 21 is a component that performs data transfer between the respective units via a predetermined memory and controls the entire diagnosis apparatus 20, and a program stored in a predetermined memory by a CPU (Central Processing Unit). It is realized by executing.

記憶部22は、処理部21からのデータを記憶したり、処理部21が記憶したデータを読み出したりする構成部であり、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の不揮発性記憶装置によって実現される。   The storage unit 22 is a configuration unit that stores data from the processing unit 21 and reads data stored by the processing unit 21, and is, for example, a non-volatile device such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive). This is realized by a sexual memory device.

通信部23は、各風力発電機100の検出装置10と通信を行う構成部であり、例えば、NIC(Network Interface Card)等によって実現される。   The communication unit 23 is a component that communicates with the detection device 10 of each wind power generator 100, and is realized by, for example, a NIC (Network Interface Card) or the like.

入力部24は、オペレータがデータや指示を入力する構成部であり、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等によって実現される。   The input unit 24 is a component for an operator to input data and instructions, and is realized by, for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, or the like.

表示部25は、処理部21からの指示によりデータを表示する構成部であり、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)等によって実現される。   The display unit 25 is a component that displays data in response to an instruction from the processing unit 21 and is realized by, for example, a liquid crystal display (LCD).

診断装置20は、記憶部22に格納された異常判定処理プログラムによって動作し、この異常判定処理プログラムによって、実施形態に係る異常判定処理が実現される。   The diagnosis device 20 operates according to an abnormality determination processing program stored in the storage unit 22, and the abnormality determination processing according to the embodiment is realized by the abnormality determination processing program.

診断装置20は、振動センサ12によって検出された振動の情報を含む振動検出信号、回転速度センサ13によって検出された回転速度の情報を含む回転速度検出信号、及び、発電量センサ14によって検出された発電量の情報を含む発電量検出信号が入力される。診断装置20は、これら振動検出信号、回転速度検出信号、及び発電量検出信号に基づき、主軸軸受41の異常判定処理を行う。   The diagnostic device 20 is detected by the vibration detection signal including information on the vibration detected by the vibration sensor 12, the rotation speed detection signal including information on the rotation speed detected by the rotation speed sensor 13, and the power generation amount sensor 14. A power generation amount detection signal including information on the power generation amount is input. The diagnostic device 20 performs an abnormality determination process for the spindle bearing 41 based on the vibration detection signal, the rotation speed detection signal, and the power generation amount detection signal.

図5は、異常判定処理の一例を示す概略図である。図5に示す異常判定処理は、例えば、図4に示す処理部21において実行される。図6は、風力発電機の回転速度と図5に示す異常判定処理における周波数帯域との関係を示すイメージ図である。図6に示す回転速度と周波数帯域との関係は、例えば、診断装置20の記憶部22に記憶されている。なお、記憶部22に記憶される回転速度と周波数帯域との関係は、数値データであっても良いし、デジタルデータ等の離散値であっても良い。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of the abnormality determination process. The abnormality determination process shown in FIG. 5 is executed by, for example, the processing unit 21 shown in FIG. 6 is an image diagram showing the relationship between the rotational speed of the wind power generator and the frequency band in the abnormality determination process shown in FIG. The relationship between the rotation speed and the frequency band illustrated in FIG. 6 is stored in the storage unit 22 of the diagnostic device 20, for example. The relationship between the rotation speed and the frequency band stored in the storage unit 22 may be numerical data or may be a discrete value such as digital data.

診断装置20には、検出装置10から出力された振動検出信号、回転速度検出信号、及び発電量検出信号が入力される。具体的には、検出装置10から、図4に示す通信部23を介して、処理部21に振動検出信号、回転速度検出信号、及び発電量検出信号が入力される。   The diagnosis device 20 receives the vibration detection signal, the rotation speed detection signal, and the power generation amount detection signal output from the detection device 10. Specifically, a vibration detection signal, a rotation speed detection signal, and a power generation amount detection signal are input from the detection device 10 to the processing unit 21 via the communication unit 23 illustrated in FIG.

処理部21は、記憶部22に記憶された、図6に示す回転速度と周波数帯域との関係を示すデータを読み出し、異常判定処理を行う周波数帯域を設定する。具体的に、処理部21は、第1周波数b1より高く、かつ第2周波数b2未満の周波数帯域を通過域とする第1周波数帯域FW1、及び、第3周波数b3より高い周波数帯域を通過域とする第2周波数帯域FW2の何れか一方又は両方を、異常判定処理を行う周波数帯域として設定する。処理部21は、設定された周波数帯域で振動検出信号の帯域制限処理S1を行う。   The processing unit 21 reads data indicating the relationship between the rotation speed and the frequency band shown in FIG. 6 stored in the storage unit 22, and sets the frequency band for performing the abnormality determination process. Specifically, the processing unit 21 uses a frequency band higher than the first frequency b1 and lower than the second frequency b2 as a passband and a frequency band higher than the third frequency b3 as a passband. One or both of the second frequency bands FW2 to be set are set as frequency bands for performing the abnormality determination process. The processing unit 21 performs the band limiting process S1 of the vibration detection signal in the set frequency band.

なお、本実施形態において、第3周波数b3は、第2周波数b2よりも高い周波数であるものとする。すなわち、第1周波数b1、第2周波数b2、第3周波数b3の関係は、以下の(1)式で表される。   In the present embodiment, the third frequency b3 is higher than the second frequency b2. That is, the relationship between the first frequency b1, the second frequency b2, and the third frequency b3 is expressed by the following equation (1).

b1<b2<b3・・・(1)   b1 <b2 <b3 (1)

第1周波数b1、第2周波数b2、及び第3周波数b3の定義については後述する。   The definitions of the first frequency b1, the second frequency b2, and the third frequency b3 will be described later.

続いて、処理部21は、帯域制限処理S1の結果の演算処理S2を行なう。例えば、処理部21は、帯域制限処理S1で設定された第1周波数帯域FW1、及び、帯域制限処理S1で設定された第2周波数帯域FW2の何れか一方又は両方において、周波数成分の実効値演算処理を行なう。   Subsequently, the processing unit 21 performs a calculation process S2 as a result of the band limiting process S1. For example, the processing unit 21 calculates the effective value of the frequency component in one or both of the first frequency band FW1 set in the band limiting process S1 and the second frequency band FW2 set in the band limiting process S1. Perform processing.

続いて、処理部21は、演算処理S2の結果に基づき、主軸軸受41の異常判定処理における一次判定処理S3を行う。一次判定処理S3における異常有無の判定基準は、例えば予め周波数帯域別に設定された実効値の閾値を基準とする。一次判定処理S3により、異常なしと判定した場合は、当該一次判定処理S3の結果を出力する。具体的には、処理部21は、例えば、一次判定処理S3の結果を表示部25に出力する。   Subsequently, the processing unit 21 performs the primary determination process S3 in the abnormality determination process of the spindle bearing 41 based on the result of the calculation process S2. The determination criterion for the presence or absence of abnormality in the primary determination process S3 is based on, for example, a threshold value of an effective value set in advance for each frequency band. When it is determined that there is no abnormality in the primary determination process S3, the result of the primary determination process S3 is output. Specifically, the processing unit 21 outputs the result of the primary determination process S3 to the display unit 25, for example.

一次判定処理S3で異常と判定した場合、処理部21は、演算処理S2の結果に基づき、振動解析処理S4を行う。具体的には、処理部21は、帯域制限処理S1で設定された周波数帯域に対して、アナログ値をAD変換したデジタルデータのエンベロープ(包絡線)処理を行い、このエンベロープ処理後のデータを高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)して振動解析処理S4を行う。   When it determines with abnormality by primary determination process S3, the process part 21 performs vibration analysis process S4 based on the result of calculation process S2. Specifically, the processing unit 21 performs an envelope (envelope) process of digital data obtained by AD-converting an analog value with respect to the frequency band set in the band limiting process S1, and performs high-speed processing on the data after the envelope process. The vibration analysis process S4 is performed by Fourier transform (FFT: Fast Fourier Transform).

続いて、処理部21は、振動解析処理S4に基づき、主軸軸受41の異常判定処理における二次判定処理S5を行なう。異常有無の判定は、例えば、軸受の理論周波数と振動解析結果の特徴周波数の一致度合いをもとに判定するが、本開示が限定されるものではない。   Subsequently, the processing unit 21 performs a secondary determination process S5 in the abnormality determination process of the spindle bearing 41 based on the vibration analysis process S4. The presence / absence of abnormality is determined based on, for example, the degree of coincidence between the theoretical frequency of the bearing and the characteristic frequency of the vibration analysis result, but the present disclosure is not limited.

続いて、処理部21は、二次判定処理S5の結果を出力する。具体的には、処理部21は、例えば、一次判定処理S3と二次判定処理S5の結果を表示部25に出力する。表示部25に表示させる表示態様としては、例えば、主軸軸受41に異常が生じているか正常であるか、換言すれば、主軸軸受41が損傷しているか否かを示す表示態様であっても良い。また、異常判定処理を行なった際の発電量、周波数帯域、振動解析処理S4の結果等の各種データを表示する表示態様であっても良い。   Subsequently, the processing unit 21 outputs the result of the secondary determination process S5. Specifically, the processing unit 21 outputs the results of the primary determination process S3 and the secondary determination process S5 to the display unit 25, for example. The display mode displayed on the display unit 25 may be, for example, a display mode indicating whether the main shaft bearing 41 is abnormal or normal, in other words, whether the main shaft bearing 41 is damaged. . Further, a display mode may be used that displays various data such as the amount of power generation, the frequency band, and the result of the vibration analysis process S4 when the abnormality determination process is performed.

また、例えば、処理部21は、一次判定処理S3と二次判定処理S5の結果、又は異常判定処理を行った際の回転速度、周波数帯域、振動解析処理S4の結果等の各種データを記憶部22に出力して記憶させる。このようにすれば、風力発電機100の管理者が入力部24を操作して記憶部22に記憶された一次判定処理S3と二次判定処理S5の結果や、異常判定処理の際の各種データの経時変化を表示部25に表示させることができる。また、風力発電機100の管理者が入力部24を操作して記憶部22に記憶された一次判定処理S3と二次判定処理S5の結果や、異常判定処理の際の各種データの経時変化を、通信部23を介して出力することができる。これにより、風力発電機100の主軸軸受41の損傷度合や、損傷に至るまでの過程を容易に把握することができる。   Further, for example, the processing unit 21 stores various data such as the results of the primary determination process S3 and the secondary determination process S5, or the rotation speed, the frequency band when the abnormality determination process is performed, and the result of the vibration analysis process S4. It outputs to 22 and memorize | stores it. In this way, the administrator of the wind power generator 100 operates the input unit 24 to store the results of the primary determination process S3 and the secondary determination process S5 stored in the storage unit 22, and various data during the abnormality determination process. Over time can be displayed on the display unit 25. In addition, the administrator of the wind power generator 100 operates the input unit 24 to display the results of the primary determination process S3 and the secondary determination process S5 stored in the storage unit 22, and the changes over time in various data during the abnormality determination process. And can be output via the communication unit 23. Thereby, the damage degree of the main shaft bearing 41 of the wind power generator 100 and the process up to the damage can be easily grasped.

次に、本実施形態における異常判定処理の概念について説明する。   Next, the concept of the abnormality determination process in this embodiment will be described.

風力発電機100において、主軸軸受41の損傷時における衝撃振動は、主軸軸受41に負荷される荷重が大きく、増速機50の筐体501を含む構造系を励振させ得ると考えられる。   In the wind power generator 100, it is considered that the impact vibration when the main shaft bearing 41 is damaged has a large load applied to the main shaft bearing 41 and can excite the structural system including the casing 501 of the gearbox 50.

一方、振動センサ12が設けられた主軸軸受ハウジング42には、増速機50の内部のギアの噛み合い振動が伝播する。このため、主軸軸受41の損傷に起因する衝撃振動の振動周波数と、増速機50の内部のギアの噛み合い振動等の外乱要素による振動周波数とが近接しているような場合には、主軸軸受41の損傷の検知精度が低下する可能性がある。   On the other hand, the meshing vibration of the gear inside the gearbox 50 propagates to the spindle bearing housing 42 provided with the vibration sensor 12. For this reason, in the case where the vibration frequency of the impact vibration due to the damage of the main shaft bearing 41 and the vibration frequency due to disturbance elements such as the meshing vibration of the gear inside the gearbox 50 are close to each other, the main shaft bearing There is a possibility that the detection accuracy of the damage 41 is lowered.

ここで、増速機50の1段目のギア、すなわち、遊星歯車510の外周面に設けた歯をそれぞれ、太陽歯車508の外周面に設けた歯と、リング歯車509の内周面に設けた歯とを噛合させて構成される歯車機構を、「第1の歯車機構」とする。また、増速機50の2段目のギア、すなわち、低速軸505に設けられた入力歯車524と中間軸506の中間部外周面に設けられた第一中間歯車525とを噛合させて構成される歯車機構を、「第2の歯車機構」とする。本開示の発案者は、第1の歯車機構における噛み合い振動の周波数の1次成分と、第2の歯車機構における噛み合い振動の周波数の1次成分との間の周波数帯域に制限して振動解析処理を行うことで、主軸軸受41の損傷の兆候を捉え易くなることを知見した。   Here, the teeth provided on the outer peripheral surface of the first gear of the speed increaser 50, that is, the planetary gear 510, are provided on the outer peripheral surface of the sun gear 508 and the inner peripheral surface of the ring gear 509, respectively. A gear mechanism configured by meshing the teeth is referred to as a “first gear mechanism”. The second gear of the speed increaser 50, that is, the input gear 524 provided on the low-speed shaft 505 and the first intermediate gear 525 provided on the outer peripheral surface of the intermediate portion of the intermediate shaft 506 are meshed. This gear mechanism is referred to as a “second gear mechanism”. The inventor of the present disclosure limits the frequency band between the primary component of the frequency of meshing vibration in the first gear mechanism and the primary component of the frequency of meshing vibration in the second gear mechanism to perform vibration analysis processing. It has been found that it is easier to catch signs of damage to the spindle bearing 41 by performing the above.

本実施形態では、第1の歯車機構における噛み合い振動の周波数の1次成分よりも高い周波数を、図6に示す第1周波数b1としている。第1周波数b1[Hz]は、太陽歯車508の歯数をTs[個]、リング歯車509の歯数をTr[個]、太陽歯車508の回転周波数をfs[Hz]としたとき、以下の(2)式で表される。   In the present embodiment, a frequency higher than the primary component of the frequency of meshing vibration in the first gear mechanism is set as the first frequency b1 shown in FIG. The first frequency b1 [Hz] is as follows when the number of teeth of the sun gear 508 is Ts [number], the number of teeth of the ring gear 509 is Tr [number], and the rotational frequency of the sun gear 508 is fs [Hz]. It is represented by the formula (2).

b1>(Ts×Tr/(Ts+Tr))×fs・・・(2)   b1> (Ts × Tr / (Ts + Tr)) × fs (2)

また、第1周波数b1[Hz]は、遊星歯車510の公転周波数をfc[Hz]としたとき、以下の(3)式で表される。   The first frequency b1 [Hz] is expressed by the following equation (3) when the revolution frequency of the planetary gear 510 is fc [Hz].

b1>Tr×fc・・・(3)   b1> Tr × fc (3)

また、本実施形態では、第2の歯車機構における噛み合い振動の周波数の1次成分よりも低い周波数を、図6に示す第2周波数b2としている。第2周波数b2[Hz]は、入力歯車524の歯数をT3[個]、回転数をR3[rps]としたとき、以下の(4)式で表される。   In the present embodiment, the frequency lower than the primary component of the meshing vibration frequency in the second gear mechanism is set as the second frequency b2 shown in FIG. The second frequency b2 [Hz] is expressed by the following equation (4) when the number of teeth of the input gear 524 is T3 [pieces] and the rotation speed is R3 [rps].

b2<T3×R3・・・(4)   b2 <T3 × R3 (4)

また、第2周波数b2[Hz]は、第一中間歯車525の歯数をT4[個]、回転数をR4[rps]としたとき、以下の(5)式で表される。   The second frequency b2 [Hz] is expressed by the following equation (5) when the number of teeth of the first intermediate gear 525 is T4 [pieces] and the rotation speed is R4 [rps].

b2<T4×R4・・・(5)   b2 <T4 × R4 (5)

太陽歯車508の回転数、リング歯車509の回転数、入力歯車524の回転数、及び第一中間歯車525の回転数は、主軸40の回転数、換言すれば、風力発電機100の回転数に比例する。すなわち、第1周波数b1及び第2周波数b2は、図6に示すように、風力発電機100の回転速度aに比例して変化するように設定すれば良い。図5に示す帯域制限処理S1において、後段の振動解析処理S4を行う周波数帯域を、第1周波数b1より高く、かつ第2周波数b2未満の第1周波数帯域FW1に設定する。これにより、第1の歯車機構における噛み合い振動の周波数の1次成分、及び、第2の歯車機構における噛み合い振動の周波数の1次成分を抑制することができる。   The rotational speed of the sun gear 508, the rotational speed of the ring gear 509, the rotational speed of the input gear 524, and the rotational speed of the first intermediate gear 525 are the rotational speed of the main shaft 40, in other words, the rotational speed of the wind power generator 100. Proportional. That is, the first frequency b1 and the second frequency b2 may be set so as to change in proportion to the rotational speed a of the wind power generator 100 as shown in FIG. In the band limiting process S1 shown in FIG. 5, the frequency band in which the subsequent vibration analysis process S4 is performed is set to a first frequency band FW1 that is higher than the first frequency b1 and lower than the second frequency b2. Thereby, the primary component of the frequency of the meshing vibration in the first gear mechanism and the primary component of the frequency of the meshing vibration in the second gear mechanism can be suppressed.

また、振動センサ12が設けられた主軸軸受ハウジング42には、ブレード32からの衝撃振動が伝播し、この衝撃振動が、主軸軸受41の振動解析に大きく支障をきたす外乱要素のひとつとして挙げられる。このブレード32から伝播する衝撃振動の振動レベル及び発生頻度は、風力発電機100ごとに異なる。また、ブレード32から伝播する衝撃振動は、上述した第1の歯車機構におけるギアの噛み合い振動の周波数成分の1次成分、及び、第2の歯車機構における噛み合い振動の周波数成分の1次成分よりも高い、概ね数kHzの帯域において励振される。   In addition, shock vibration from the blade 32 propagates to the main shaft bearing housing 42 provided with the vibration sensor 12, and this shock vibration is cited as one of disturbance elements that greatly hinders vibration analysis of the main shaft bearing 41. The vibration level and occurrence frequency of the impact vibration propagating from the blade 32 are different for each wind power generator 100. Further, the impact vibration propagating from the blade 32 is higher than the primary component of the frequency component of the meshing vibration of the first gear mechanism and the primary component of the frequency component of the meshing vibration of the second gear mechanism. Excited in a high, approximately several kHz band.

本実施形態では、ブレード32から伝播する衝撃振動によって励振される振動の周波数よりも高い周波数を、図6に示す第3周波数b3としている。ブレード32から伝播する衝撃振動によって励振される振動の周波数は、回転速度に依存せず、発生する周波数帯域は略一定である。すなわち、第3周波数b3は、図6に示すように、風力発電機100の回転速度aに依存しない一定の周波数に設定すれば良い。図5に示す帯域制限処理S1において、後段の振動解析処理S4を行う周波数帯域を、第3周波数b3よりも高い第2周波数帯域FW2に設定することで、ブレード32から伝播する衝撃振動によって励振される振動の周波数成分を抑制することができる。   In the present embodiment, a frequency higher than the frequency of the vibration excited by the impact vibration propagating from the blade 32 is set as the third frequency b3 shown in FIG. The frequency of the vibration excited by the impact vibration propagating from the blade 32 does not depend on the rotation speed, and the generated frequency band is substantially constant. That is, the third frequency b3 may be set to a constant frequency that does not depend on the rotational speed a of the wind power generator 100 as shown in FIG. In the band limiting process S1 shown in FIG. 5, the frequency band in which the subsequent vibration analysis process S4 is performed is set to the second frequency band FW2 higher than the third frequency b3, thereby being excited by the impact vibration propagating from the blade 32. The frequency component of vibration can be suppressed.

なお、風力発電機100の発電量が比較的に小さい場合、ロータ30の自重により負荷圏が安定しているため、主軸軸受41の損傷に起因する衝撃振動が安定する。また、増速機50の内部のギアの噛み合い振動等の外乱要素も抑制されるので、風力発電機100の発電量が比較的に小さいときに異常判定処理を行うことで、主軸軸受41の損傷を高精度に検出することができる。   When the amount of power generated by the wind power generator 100 is relatively small, the load zone is stable due to the weight of the rotor 30, so that the impact vibration due to damage to the main shaft bearing 41 is stabilized. Further, since disturbance elements such as meshing vibrations of gears inside the gearbox 50 are also suppressed, the abnormality determination processing is performed when the power generation amount of the wind power generator 100 is relatively small. Can be detected with high accuracy.

このため、例えば、異常判定処理を行う際の判定基準の一つとして、風力発電機100の発電量に対し、所定の発電量閾値Wthを設けても良い。発電量閾値Wthは、例えば、診断装置20の記憶部22に記憶するようにすれば良い。なお、記憶部22に記憶される回転速度と周波数帯域との関係は、数値データであっても良いし、デジタルデータ等の離散値であっても良い。発電量閾値Wthは、風力発電機100の発電量をWとしたとき、以下の(6)式で表される。   For this reason, for example, a predetermined power generation amount threshold value Wth may be provided for the power generation amount of the wind power generator 100 as one of determination criteria for performing the abnormality determination process. The power generation amount threshold value Wth may be stored in the storage unit 22 of the diagnostic device 20, for example. The relationship between the rotation speed and the frequency band stored in the storage unit 22 may be numerical data or may be a discrete value such as digital data. The power generation threshold Wth is expressed by the following equation (6), where W is the power generation amount of the wind power generator 100.

W≦Wth・・・(6)   W ≦ Wth (6)

発電量閾値Wthを、主軸軸受41の損傷を検出することが可能な上限値とし、上記(6)式を満たさない場合には、異常判定処理を行わないようにすることが望ましい。   It is desirable that the power generation amount threshold value Wth be an upper limit value that can detect damage to the main shaft bearing 41 and that the abnormality determination process is not performed when the above formula (6) is not satisfied.

図7Aは、帯域制限処理の有無による振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示す図である。   FIG. 7A is a diagram illustrating an effective value calculation process result of a vibration analysis process result depending on the presence / absence of a band limitation process.

図7Aに示す(a)は、帯域制限処理を行わない場合の振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示している。   (A) shown to FIG. 7A has shown the effective value calculation process result of the vibration analysis process result when not performing a band limitation process.

図7Aに示す(b)は、図6に示す第1周波数帯域FW1に帯域制限した場合の振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示している。   (B) shown to FIG. 7A has shown the effective value calculation process result of the vibration analysis process result at the time of carrying out band limitation to the 1st frequency band FW1 shown in FIG.

図7Aに示す(c)は、図6に示す第2周波数帯域FW2に帯域制限した場合の振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示している。   (C) shown in FIG. 7A shows the effective value calculation processing result of the vibration analysis processing result when the band is limited to the second frequency band FW2 shown in FIG.

図7Aの(a)に示す帯域制限処理を行わない場合の振動解析処理結果の実効値演算処理結果では、実効値の標準偏差を示すエラーバーの幅が大きいため、主軸軸受41の異常判定処理において誤検知を招く恐れがある。一方、図7Aの(b)及び図7Aの(c)に示す振動解析処理結果の実効値演算処理結果では、実効値そのものの差も明確でありながら、実効値の標準偏差を示すエラーバーの幅も小さいため、主軸軸受41の損傷の兆候を示す振動変化を感度良く捉えている。図7Bは、図7Aの(b)及び(c)を実効値方向に拡大した図である。   In the RMS value calculation result of the vibration analysis process result when the band limiting process shown in FIG. 7A is not performed, the error bar indicating the standard deviation of the RMS value has a large width, so the abnormality determination process for the spindle bearing 41 is performed. May cause false detection. On the other hand, in the effective value calculation processing results of the vibration analysis processing results shown in (b) of FIG. 7A and (c) of FIG. 7A, the error bar indicating the standard deviation of the effective value is clear while the difference of the effective value itself is clear. Since the width is small, vibration changes indicating signs of damage to the spindle bearing 41 are captured with high sensitivity. FIG. 7B is an enlarged view of (b) and (c) of FIG. 7A in the effective value direction.

図8Aは、風力発電機の発電量が比較的小さい場合の帯域制限処理の有無による振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示す図である。   FIG. 8A is a diagram illustrating an effective value calculation process result of a vibration analysis process result depending on whether or not a band limiting process is performed when the power generation amount of the wind power generator is relatively small.

図8Aに示す(a)は、帯域制限処理を行わない場合の振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示している。   (A) shown to FIG. 8A has shown the effective value calculation process result of the vibration analysis process result when not performing a band limitation process.

図8Aに示す(b)は、図6に示す第1周波数帯域FW1に帯域制限した場合の振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示している。   (B) shown in FIG. 8A shows the effective value calculation processing result of the vibration analysis processing result when the band is limited to the first frequency band FW1 shown in FIG.

図8Aに示す(c)は、図6に示す第2周波数帯域FW2に帯域制限した場合の振動解析処理結果の実効値演算処理結果を示している。   (C) shown in FIG. 8A shows the effective value calculation processing result of the vibration analysis processing result when the band is limited to the second frequency band FW2 shown in FIG.

図8Aの(a)、(b)、(c)に示すように、風力発電機100の発電量が比較的小さい場合には、実効値の標準偏差を示すエラーバーの幅が小さく、図7Aに示した例と比べて主軸軸受41の振動変化をより良く捉えていることがわかる。特に、外乱要素による周波数成分を除去した図8Aの(b)及び(c)では、実効値の標準偏差を示すエラーバーの幅だけでなく、実効値そのものの違いがより一層明確に現れている。図8Bは、図8Aの(b)及び(c)を実効値方向に拡大した図である。   As shown in (a), (b), and (c) of FIG. 8A, when the power generation amount of the wind power generator 100 is relatively small, the width of the error bar indicating the standard deviation of the effective value is small. It can be seen that the vibration change of the spindle bearing 41 is better captured as compared to the example shown in FIG. In particular, in (b) and (c) of FIG. 8A in which frequency components due to disturbance elements are removed, not only the width of the error bar indicating the standard deviation of the effective value but also the difference in the effective value itself appears more clearly. . FIG. 8B is an enlarged view of (b) and (c) of FIG. 8A in the effective value direction.

このように、主軸軸受41の損傷の兆候を捉えるためには、上述した帯域制限処理が有効であり、外乱要素による振動成分を抑制することで、主軸軸受41の損傷の兆候を示す振動変化を感度良く捉えることができる。特に、発電量が比較的小さい場合に、外乱要素による振動成分を抑制して後段の処理を行うことで、より一層感度の高い主軸軸受41の異常判定処理を行うことが出来る。   Thus, in order to capture the signs of damage to the main shaft bearing 41, the above-described band limiting process is effective. By suppressing the vibration component due to the disturbance element, the vibration change indicating the signs of damage to the main shaft bearing 41 can be performed. Can be captured with good sensitivity. In particular, when the power generation amount is relatively small, the abnormality determination process of the spindle bearing 41 with higher sensitivity can be performed by suppressing the vibration component due to the disturbance element and performing the subsequent process.

なお、風力発電機100の発電量が大きい場合には、主軸軸受41に負荷されるモーメントによって主軸軸受41の負荷圏の位置が変化し、主軸軸受41の損傷部位が無負荷となる場合がある。この場合には、主軸軸受41の転動体が損傷箇所を通過する際の衝撃振動が発生せず、主軸軸受41の損傷の兆候を示す周波数成分が発生しない場合がある。従って、風力発電機100の発電量Wが上記(6)式で表される所定の発電量閾値Wth以下となる範囲内において、主軸軸受41の異常判定処理を行うことが望ましい。   When the amount of power generated by the wind power generator 100 is large, the position of the load zone of the main shaft bearing 41 may change due to the moment applied to the main shaft bearing 41, and the damaged portion of the main shaft bearing 41 may become unloaded. . In this case, the impact vibration when the rolling element of the main shaft bearing 41 passes through the damaged portion does not occur, and a frequency component indicating an indication of damage to the main shaft bearing 41 may not occur. Therefore, it is desirable to perform the abnormality determination process for the main shaft bearing 41 within a range where the power generation amount W of the wind power generator 100 is equal to or less than the predetermined power generation amount threshold value Wth expressed by the above equation (6).

図9は、実施形態に係る風力発電機の主軸軸受の異常検知システムにおける周波数分析結果の一例を示す図である。本実施形態では、上述したように、図6に示す第1周波数帯域FW1及び第2周波数帯域FW2の何れか一方又は両方に帯域制限することで、図9に示すように、主軸軸受41の損傷の兆候を示す周波数成分を捉え易くなる。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a frequency analysis result in the abnormality detection system for the main shaft bearing of the wind power generator according to the embodiment. In the present embodiment, as described above, by limiting the band to one or both of the first frequency band FW1 and the second frequency band FW2 illustrated in FIG. 6, damage to the main shaft bearing 41 is performed as illustrated in FIG. It becomes easy to catch the frequency component which shows the sign of.

以上より、本実施形態では、図6に示す第1周波数帯域FW1及び第2周波数帯域FW2の何れか一方又は両方を、異常判定処理を行う周波数帯域として設定する。これにより、風力発電機100の主軸軸受41の異常判定処理を行う際に、主軸軸受41の損傷に起因する衝撃振動の振動周波数以外の外乱要素による振動周波数が抑制され、主軸軸受41の損傷の検知精度が向上する。   As described above, in the present embodiment, one or both of the first frequency band FW1 and the second frequency band FW2 illustrated in FIG. 6 is set as a frequency band for performing the abnormality determination process. Thereby, when performing the abnormality determination process of the main shaft bearing 41 of the wind power generator 100, the vibration frequency due to disturbance elements other than the vibration frequency of the impact vibration due to the damage of the main shaft bearing 41 is suppressed, and the main shaft bearing 41 is not damaged. Detection accuracy is improved.

さらには、風力発電機100の発電量Wが所定の発電量閾値Wth以下である場合に、後段の処理を行うことで、より一層感度の高い主軸軸受41の異常判定処理を行うことが出来る。   Furthermore, when the power generation amount W of the wind power generator 100 is equal to or less than the predetermined power generation amount threshold value Wth, it is possible to perform the abnormality determination process for the spindle bearing 41 with higher sensitivity by performing the subsequent processing.

なお、風力発電機100の主軸軸受41の異常判定処理を行う際の条件は、風力発電機100の発電量に限るものではなく、風力発電機100の運転状態を示す他の条件であっても良い。このような条件としては、例えば、主軸40や出力軸61(発電機60)の回転数が例示される。   Note that the conditions for performing the abnormality determination process for the main shaft bearing 41 of the wind power generator 100 are not limited to the power generation amount of the wind power generator 100, but may be other conditions indicating the operating state of the wind power generator 100. good. Examples of such conditions include the rotational speed of the main shaft 40 and the output shaft 61 (the generator 60).

図10は、実施形態に係る異常判定処理手順の一例を示すフローチャートである。以下、図10に示すフローチャートに従い、実施形態に係る異常判定処理手順について説明する。   FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of an abnormality determination processing procedure according to the embodiment. Hereinafter, according to the flowchart shown in FIG. 10, the abnormality determination processing procedure according to the embodiment will be described.

まず、診断装置20の処理部21は、検出装置10から振動検出信号、回転速度検出信号及び発電量検出信号を取得する(ステップS101)。   First, the processing unit 21 of the diagnostic device 20 acquires a vibration detection signal, a rotation speed detection signal, and a power generation amount detection signal from the detection device 10 (step S101).

続いて、処理部21は、発電量検出信号から風力発電機100の発電量Wを抽出する(ステップS102)。   Subsequently, the processing unit 21 extracts the power generation amount W of the wind power generator 100 from the power generation amount detection signal (step S102).

処理部21は、ステップS102において抽出された風力発電機100の発電量Wが発電量閾値Wth以下(W≦Wth)であるか否かを判定する(ステップS103)。風力発電機100の発電量Wが発電量閾値Wth以下である場合(ステップS103;Yes)、ステップS104に移行する。風力発電機100の発電量Wが発電量閾値Wthよりも大きい場合(ステップS103;No)、ステップS101に戻り、ステップS101,S102の処理を繰り返す。   The processing unit 21 determines whether or not the power generation amount W of the wind power generator 100 extracted in step S102 is equal to or less than the power generation amount threshold Wth (W ≦ Wth) (step S103). When the power generation amount W of the wind power generator 100 is equal to or less than the power generation amount threshold Wth (step S103; Yes), the process proceeds to step S104. When the power generation amount W of the wind power generator 100 is larger than the power generation amount threshold Wth (step S103; No), the process returns to step S101, and the processes of steps S101 and S102 are repeated.

処理部21は、ステップS103において設定した第1条件及び第2条件の何れか一方又は両方の周波数帯域に振動検出信号の帯域制限処理を行う(ステップS104)。   The processing unit 21 performs the band limitation process of the vibration detection signal in one or both of the first condition and the second condition set in step S103 (step S104).

続いて、処理部21は、帯域制限処理S1の結果の演算処理S2を行なう(ステップS105)。例えば、処理部21は、帯域制限処理S1で設定された周波数帯域の実効値演算処理を行なう。   Subsequently, the processing unit 21 performs a calculation process S2 as a result of the band limitation process S1 (step S105). For example, the processing unit 21 performs an effective value calculation process for the frequency band set in the band limiting process S1.

続いて、処理部21は、演算処理S2の結果に基づき、主軸軸受41の異常判定処理における一次判定処理S3を行う(ステップS106)。一次判定処理S3により、異常なしと判定した場合は(ステップS106;No)、当該一次判定処理S3の結果、主軸軸受41が正常であるものとして、判定処理結果を出力し(ステップS109)、ステップS101の処理に戻る。   Subsequently, the processing unit 21 performs the primary determination process S3 in the abnormality determination process of the main shaft bearing 41 based on the result of the calculation process S2 (step S106). When it is determined by the primary determination process S3 that there is no abnormality (step S106; No), as a result of the primary determination process S3, the main shaft bearing 41 is assumed to be normal, and the determination process result is output (step S109). The process returns to S101.

一次判定処理S3で異常と判定した場合(ステップS106;Yes)、処理部21は、演算処理S2の結果に基づき、振動解析処理S4を行う(ステップS107)。具体的には、処理部21は、帯域制限処理S1で設定された周波数帯域に対して、アナログ値をAD変換したデジタルデータのエンベロープ(包絡線)処理を行い、このエンベロープ処理後のデータを高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)して振動解析処理S4を行う。   When it determines with abnormality by primary determination process S3 (step S106; Yes), the process part 21 performs vibration analysis process S4 based on the result of calculation process S2 (step S107). Specifically, the processing unit 21 performs an envelope (envelope) process of digital data obtained by AD-converting an analog value with respect to the frequency band set in the band limiting process S1, and performs high-speed processing on the data after the envelope process. The vibration analysis process S4 is performed by Fourier transform (FFT: Fast Fourier Transform).

続いて、処理部21は、振動解析処理S4に基づき、主軸軸受41の異常判定処理における二次判定処理S5を行う(ステップS108)。二次判定処理S5により、異常なしと判定した場合は(ステップS108;No)、当該二次判定処理S5の結果、主軸軸受41が正常であるものとして、判定処理結果を出力し(ステップS109)、ステップS101の処理に戻る。   Subsequently, the processing unit 21 performs the secondary determination process S5 in the abnormality determination process of the spindle bearing 41 based on the vibration analysis process S4 (step S108). If it is determined by the secondary determination process S5 that there is no abnormality (step S108; No), the result of the secondary determination process S5 is that the spindle bearing 41 is normal, and the determination process result is output (step S109). The process returns to step S101.

二次判定処理S5で異常と判定した場合(ステップS108;Yes)、主軸軸受41の異常が検出されたものとして、判定処理結果を出力し(ステップS110)、ステップS101の処理に戻る。   If it is determined that there is an abnormality in the secondary determination process S5 (step S108; Yes), it is determined that an abnormality of the main shaft bearing 41 has been detected, and the determination process result is output (step S110), and the process returns to step S101.

上述した異常判定処理を繰り返し実行することで、主軸軸受41の損傷の検知精度を高めることができる。   By repeatedly executing the abnormality determination process described above, it is possible to improve the accuracy of detecting damage to the spindle bearing 41.

なお、本実施形態では、演算処理S2において実効値演算処理を行なう態様について説明したが、例えば、パーシャルオーバーオール値を演算する態様であっても良い。   In the present embodiment, the mode in which the effective value calculation process is performed in the calculation process S2 has been described. However, for example, a mode in which a partial overall value is calculated may be used.

また、上述した実施形態では、第1周波数を第1の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分よりも高くし、第2周波数を第2の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分よりも低くする態様を示した。他の態様として、第1周波数を第1の歯車機構で発生する振動の周波数のm次成分(mは1以上の自然数)よりも高くし、第2周波数を第2の歯車機構で発生する振動の周波数のn次成分(nは1以上の自然数)よりも低くする態様であっても良い。   In the above-described embodiment, the first frequency is set higher than the primary component of the vibration frequency generated by the first gear mechanism, and the second frequency is the primary frequency of the vibration generated by the second gear mechanism. The aspect which makes it lower than a component was shown. As another aspect, the first frequency is higher than the m-order component of the frequency of vibration generated by the first gear mechanism (m is a natural number of 1 or more), and the second frequency is generated by the second gear mechanism. The aspect which makes it lower than the n-order component (n is a natural number greater than or equal to 1) of the frequency of may be sufficient.

以上説明したように、実施形態に係る風力発電機の主軸軸受の異常検知システム及び異常検知方法は、検出装置10によって検出された振動の情報を判定する周波数帯域を設定し、当該設定した周波数帯域に制限された振動の情報に基づき、主軸軸受41の異常判定処理を行う。   As described above, the abnormality detection system and abnormality detection method for the main shaft bearing of the wind power generator according to the embodiment sets the frequency band for determining the information on the vibration detected by the detection device 10, and the set frequency band The abnormality determination process of the main shaft bearing 41 is performed based on the vibration information limited to.

これにより、風力発電機100の主軸軸受41の異常判定処理を行う際に、主軸軸受41の損傷に起因する衝撃振動の振動周波数以外の外乱要素による振動の周波数成分が抑制され、主軸軸受41の損傷の検知精度が向上する。   Thereby, when performing the abnormality determination process of the main shaft bearing 41 of the wind power generator 100, the frequency component of vibration due to disturbance elements other than the vibration frequency of the impact vibration due to the damage of the main shaft bearing 41 is suppressed, and the main shaft bearing 41 Damage detection accuracy is improved.

具体的には、第1の歯車機構と第2の歯車機構とを含む構成において、第1の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分よりも高く、第2の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分よりも低い第1周波数帯域を、主軸軸受41の異常判定処理を行う周波数帯域として設定する。これにより、第1の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分、第2の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分が抑制される。   Specifically, in the configuration including the first gear mechanism and the second gear mechanism, the vibration generated by the second gear mechanism is higher than the primary component of the frequency of vibration generated by the first gear mechanism. A first frequency band lower than the primary component of the frequency is set as a frequency band for performing the abnormality determination process of the main shaft bearing 41. Thereby, the primary component of the frequency of vibration generated in the first gear mechanism and the primary component of the frequency of vibration generated in the second gear mechanism are suppressed.

また、風力発電機100のブレード32から伝播する衝撃振動によって励振される振動の周波数よりも高い第2周波数帯域を、主軸軸受41の異常判定処理を行う周波数帯域として設定する。これにより、風力発電機100のブレード32から伝播する衝撃振動によって励振される振動の周波数成分が抑制される。   In addition, a second frequency band higher than the frequency of the vibration excited by the impact vibration propagating from the blade 32 of the wind power generator 100 is set as a frequency band for performing the abnormality determination process of the main shaft bearing 41. Thereby, the frequency component of the vibration excited by the impact vibration propagating from the blade 32 of the wind power generator 100 is suppressed.

このように、本実施形態によれば、風力発電機の主軸軸受の損傷の検知精度を高めることができる風力発電機の主軸軸受の異常検知システム及び異常検知方法が得られる。   Thus, according to this embodiment, the abnormality detection system and abnormality detection method of the main shaft bearing of a wind power generator which can raise the detection accuracy of the damage of the main shaft bearing of a wind power generator are obtained.

1 風力発電システム
10 検出装置
11 データ収集部
12 振動センサ
13 回転速度センサ
14 発電量センサ
20 診断装置
21 処理部
22 記憶部
23 通信部
24 入力部
25 表示部
26 バス
30 ロータ
31 ハブ
32 ブレード
40 主軸
41 主軸軸受
42 主軸軸受ハウジング
43 カップリング
50 増速機
51 入力軸
52 入力軸軸受
53 トルクアーム
60 発電機
61 出力軸
70 ナセル
80 タワー
90 土台(フレーム)
100 風力発電機
200 ネットワーク
501 筐体
502 遊星歯車装置
503 二次増速装置
505 低速軸
506 中間軸
508 太陽歯車
509 リング歯車
510 遊星歯車
511 遊星軸
512 円筒ころ軸受
513 キャリア
524 入力歯車
525 第一中間歯車
526 第二中間歯車
527 出力歯車
FW1 第1周波数帯域
FW2 第2周波数帯域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generation system 10 Detection apparatus 11 Data collection part 12 Vibration sensor 13 Rotational speed sensor 14 Electric power generation amount sensor 20 Diagnosis apparatus 21 Processing part 22 Storage part 23 Communication part 24 Input part 25 Display part 26 Bus 30 Rotor 31 Hub 32 Blade 40 Spindle 41 Main shaft bearing 42 Main shaft bearing housing 43 Coupling 50 Speed up gear 51 Input shaft 52 Input shaft bearing 53 Torque arm 60 Generator 61 Output shaft 70 Nacelle 80 Tower 90 Base (frame)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Wind power generator 200 Network 501 Case 502 Planetary gear apparatus 503 Secondary speed increasing apparatus 505 Low speed shaft 506 Intermediate shaft 508 Sun gear 509 Ring gear 510 Planetary gear 511 Planetary shaft 512 Cylindrical roller bearing 513 Carrier 524 Input gear 525 First intermediate Gear 526 Second intermediate gear 527 Output gear FW1 First frequency band FW2 Second frequency band

Claims (9)

風力発電機の主軸軸受の振動を検出する検出装置と、
前記検出装置によって検出された振動の情報を判定する周波数帯域を設定し、当該設定した周波数帯域に制限された振動の情報に基づき、前記主軸軸受の異常判定処理を行う診断装置と、
を備える
風力発電機の主軸軸受の異常検知システム。
A detection device for detecting the vibration of the main shaft bearing of the wind power generator;
A diagnostic device that sets a frequency band for determining vibration information detected by the detection device and performs abnormality determination processing for the spindle bearing based on vibration information limited to the set frequency band;
An abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator.
前記検出装置は、
前記風力発電機の回転速度を検出し、
前記診断装置は、
前記回転速度に応じて、前記異常判定処理を行う周波数帯域を設定する
請求項1に記載の風力発電機の主軸軸受の異常検知システム。
The detection device includes:
Detecting the rotational speed of the wind power generator,
The diagnostic device comprises:
The abnormality detection system for the main shaft bearing of the wind power generator according to claim 1, wherein a frequency band for performing the abnormality determination process is set according to the rotation speed.
前記診断装置は、
第1周波数より高く、かつ当該第1周波数よりも高い第2周波数未満の周波数帯域を通過域とする第1周波数帯域、及び、前記第1周波数帯域を含まず、かつ第3周波数よりも高い周波数帯域を通過域とする第2周波数帯域の何れか一方又は両方を、前記異常判定処理を行う周波数帯域として設定する
請求項1又は2に記載の風力発電機の主軸軸受の異常検知システム。
The diagnostic device comprises:
A first frequency band higher than the first frequency and having a frequency band less than the second frequency higher than the first frequency as a pass band, and a frequency not including the first frequency band and higher than the third frequency The abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator according to claim 1 or 2, wherein either or both of the second frequency bands having a band as a pass band are set as frequency bands for performing the abnormality determination process.
前記風力発電機は、
2つの回転軸に設けられたギア同士が噛み合って構成される複数の歯車機構を有し、
前記複数の歯車機構は、
第1の歯車機構と、
第2の歯車機構と、
を含み、
前記第1周波数は、前記第1の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分よりも高く、
前記第2周波数は、前記第2の歯車機構で発生する振動の周波数の1次成分よりも低い
請求項3に記載の風力発電機の主軸軸受の異常検知システム。
The wind power generator
Having a plurality of gear mechanisms configured by meshing gears provided on two rotating shafts;
The plurality of gear mechanisms are
A first gear mechanism;
A second gear mechanism;
Including
The first frequency is higher than a primary component of a frequency of vibration generated in the first gear mechanism,
The abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator according to claim 3, wherein the second frequency is lower than a primary component of a frequency of vibration generated in the second gear mechanism.
前記風力発電機は、
2つの回転軸に設けられたギア同士が噛み合って構成される複数の歯車機構を有し、
前記複数の歯車機構は、
第1の歯車機構と、
第2の歯車機構と、
を含み、
前記第1周波数は、前記第1の歯車機構で発生する振動の周波数のm次成分(mは1以上の自然数)よりも高く、
前記第2周波数は、前記第2の歯車機構で発生する振動の周波数のn次成分(nは1以上の自然数)よりも低い
請求項3に記載の風力発電機の主軸軸受の異常検知システム。
The wind power generator
Having a plurality of gear mechanisms configured by meshing gears provided on two rotating shafts;
The plurality of gear mechanisms are
A first gear mechanism;
A second gear mechanism;
Including
The first frequency is higher than an m-order component (m is a natural number of 1 or more) of a frequency of vibration generated in the first gear mechanism,
The abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator according to claim 3, wherein the second frequency is lower than an nth-order component (n is a natural number of 1 or more) of a frequency of vibration generated in the second gear mechanism.
前記第3周波数は、前記風力発電機のブレードから伝播する衝撃振動によって励振される振動の周波数よりも高い
請求項3から5の何れか一項に記載の風力発電機の主軸軸受の異常検知システム。
The abnormality detection system for a main shaft bearing of a wind power generator according to any one of claims 3 to 5, wherein the third frequency is higher than a frequency of vibration excited by impact vibration propagating from a blade of the wind power generator. .
前記診断装置は、
前記周波数帯域に制限された振動の実効値又はパーシャルオーバーオール値に基づき、前記異常判定処理における一次判定処理を行う
請求項1から6の何れか一項に記載の風力発電機の主軸軸受の異常検知システム。
The diagnostic device comprises:
The abnormality detection of the main shaft bearing of the wind power generator as described in any one of Claim 1 to 6 which performs the primary determination process in the said abnormality determination process based on the effective value or partial overall value of the vibration restrict | limited to the said frequency band. system.
前記診断装置は、
前記一次判定処理において異常が検出された場合に、前記周波数帯域に制限された振動の解析処理を行い、当該解析処理の結果に基づき、前記異常判定処理における二次判定処理を行う
請求項7に記載の風力発電機の主軸軸受の異常検知システム。
The diagnostic device comprises:
8. When an abnormality is detected in the primary determination process, an analysis process of vibration limited to the frequency band is performed, and a secondary determination process in the abnormality determination process is performed based on a result of the analysis process. An abnormality detection system for the main shaft bearing of the described wind power generator.
風力発電機の主軸軸受の振動の情報を判定する周波数帯域を設定するステップと、
当該設定した周波数帯域に制限された振動の実効値又はパーシャルオーバーオール値に基づき、前記主軸軸受の一次判定処理を行うステップと、
前記一次判定処理において異常が検出された場合に、前記周波数帯域に制限された振動の解析処理を行い、当該解析処理の結果に基づき、前記主軸軸受の二次判定処理を行うステップと、
前記一次判定処理又は前記二次判定処理の結果を出力するステップと、
を有する
風力発電機の主軸軸受の異常検知方法。
Setting a frequency band for determining vibration information of the main shaft bearing of the wind power generator;
Based on the effective value or partial overall value of vibration limited to the set frequency band, performing a primary determination process of the spindle bearing;
When an abnormality is detected in the primary determination process, performing a vibration analysis process limited to the frequency band, and performing a secondary determination process of the spindle bearing based on the result of the analysis process;
Outputting the result of the primary determination process or the secondary determination process;
An abnormality detection method for a main shaft bearing of a wind power generator.
JP2018100942A 2018-05-25 2018-05-25 Anomaly detection system and anomaly detection method for main shaft bearing of wind power generator Active JP7124448B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018100942A JP7124448B2 (en) 2018-05-25 2018-05-25 Anomaly detection system and anomaly detection method for main shaft bearing of wind power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018100942A JP7124448B2 (en) 2018-05-25 2018-05-25 Anomaly detection system and anomaly detection method for main shaft bearing of wind power generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019203861A true JP2019203861A (en) 2019-11-28
JP7124448B2 JP7124448B2 (en) 2022-08-24

Family

ID=68726774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018100942A Active JP7124448B2 (en) 2018-05-25 2018-05-25 Anomaly detection system and anomaly detection method for main shaft bearing of wind power generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7124448B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52149173A (en) * 1976-06-07 1977-12-12 Yamatake Honeywell Co Ltd Defective oscillation detector
JP2015175828A (en) * 2014-03-18 2015-10-05 Ntn株式会社 State monitoring device for rolling device and wind power generation facility including the same
JP2016089997A (en) * 2014-11-07 2016-05-23 Ntn株式会社 Condition monitoring device of bearing, bearing monitoring system and wind power generation facility
JP2017026514A (en) * 2015-07-24 2017-02-02 Ntn株式会社 Abnormality examination device and off-sensor detection method
WO2017170270A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 Ntn株式会社 State monitoring system of gear device and state monitoring method
US20170363072A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-21 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Vibration monitoring and diagnosing system for wind power generator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52149173A (en) * 1976-06-07 1977-12-12 Yamatake Honeywell Co Ltd Defective oscillation detector
JP2015175828A (en) * 2014-03-18 2015-10-05 Ntn株式会社 State monitoring device for rolling device and wind power generation facility including the same
JP2016089997A (en) * 2014-11-07 2016-05-23 Ntn株式会社 Condition monitoring device of bearing, bearing monitoring system and wind power generation facility
JP2017026514A (en) * 2015-07-24 2017-02-02 Ntn株式会社 Abnormality examination device and off-sensor detection method
WO2017170270A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 Ntn株式会社 State monitoring system of gear device and state monitoring method
US20170363072A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-21 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Vibration monitoring and diagnosing system for wind power generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP7124448B2 (en) 2022-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6958068B2 (en) Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment
Barszcz et al. Application of spectral kurtosis for detection of a tooth crack in the planetary gear of a wind turbine
JP6407592B2 (en) Wind turbine generator abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method
JP6377464B2 (en) Wind power generator condition monitoring device
EP2585716B1 (en) A method for performing condition monitoring in a wind farm
US20170130700A1 (en) Condition monitoring system and wind power generation system using the same
JP6250345B2 (en) Monitoring system and monitoring method
US11441940B2 (en) Condition monitoring apparatus, condition monitoring system, and condition monitoring method
WO2016017396A1 (en) State monitoring system and wind power generation system provided with same
JP2013088431A (en) Method and system for automatically detecting rolling bearing fault
JP5293300B2 (en) Vibration monitoring device and vibration monitoring method for rotating machine
JP2013185507A (en) State monitoring system
WO2017170270A1 (en) State monitoring system of gear device and state monitoring method
JP2012068246A (en) Sideband energy ratio method of gear engagement fault detection
KR20140084159A (en) A method and a system for the purpose of condition monitoring of gearboxes
JP2017122635A (en) Abnormality diagnosis device of wind power generation facility
EP3951167B1 (en) Condition monitoring system
CN105841792A (en) Gear pressure angle direction local vibration signal acquisition method based on microsensor
JP2019027324A (en) Abnormality detection system and abnormality detection method of wind power generator
JP7113668B2 (en) Condition monitoring system
JP7124448B2 (en) Anomaly detection system and anomaly detection method for main shaft bearing of wind power generator
JP6869156B2 (en) Status monitoring device and status monitoring method
JP6577394B2 (en) Abnormality diagnosis equipment for wind power generation facilities
JP6644611B2 (en) Apparatus and method for specifying the number of teeth of a speed increaser for a windmill
JP7419094B2 (en) Condition monitoring system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210507

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220414

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220712

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220725

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7124448

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150