JP2020166834A - State monitoring system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、状態監視システムに関し、特に発電装置の状態監視システムに関する。 The present invention relates to a condition monitoring system, particularly to a condition monitoring system for a power generator.
環境に配慮した発電装置として、風力発電装置が注目されている。風力発電装置においては、風力を回転力に変換するブレードおよびその回転力を電力に変換するための変換装置を格納するナセルが、支柱上の高所（例えば地上数十メートル）に配設される。各風力発電装置において、各種センサから収集されるデータを用いて風力発電装置の状態監視が行なわれている。このような状態監視は、遠隔地から通信回線などを経由して行なわれる場合が多い。 Wind power generators are attracting attention as environmentally friendly power generators. In a wind power generator, a blade for converting wind power into rotational force and a nacelle for storing the conversion device for converting the rotational force into electric power are arranged at a high place on a column (for example, several tens of meters above the ground). .. In each wind turbine generator, the condition of the wind turbine generator is monitored using the data collected from various sensors. Such condition monitoring is often performed from a remote location via a communication line or the like.
このような風力発電装置の状態監視装置の例が、特開２００９−２８７５６４号公報（特許文献１）、特開２０１３−１８５５０７号公報（特許文献２）、特開２０１８−０６０３８７号公報（特許文献３）に開示されている。 Examples of such a condition monitoring device for a wind power generator are JP-A-2009-287564 (Patent Document 1), JP-A-2013-185507 (Patent Document 2), and JP-A-2018-060387 (Patent Document 1). It is disclosed in 3).
上記特開２００９−２８７５６４号公報（特許文献１）に記載された技術では、風力発電装置周辺の環境条件に応じて風力発電装置の出力を制御している。しかしながら、風力発電装置を構成する回転機械（増速機等）の損傷については、出力制御の要素として考慮されていない。 In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-287564 (Patent Document 1), the output of the wind power generation device is controlled according to the environmental conditions around the wind power generation device. However, damage to the rotating machines (accelerators, etc.) that make up the wind power generator is not considered as an element of output control.
風力発電装置を構成する回転機械（増速機等）に損傷の疑いがある場合、機械の交換やメンテナンス等を行なう必要がある。その作業の間は発電装置を停止させるため発電できず、発電事業者にとっては利益の損失となる。 If there is a suspicion of damage to the rotating machines (accelerators, etc.) that make up the wind power generator, it is necessary to replace or maintain the machines. During the work, the power generation device is stopped, so that power cannot be generated, which is a loss of profit for the power generation company.
また、回転機械が損傷している状態で運転を継続した場合、損傷が進行して突発的な故障が発生し、発電装置を停止せざるを得ない状況が生じる。その場合、停止してからメンテナンス計画の立案、交換用機械の手配等を行なうことになるため、ダウンタイムが長期化するおそれもある。 Further, if the operation is continued in a state where the rotating machine is damaged, the damage progresses and a sudden failure occurs, resulting in a situation in which the power generation device has to be stopped. In that case, downtime may be prolonged because maintenance plans and replacement machines are arranged after the machine is stopped.
上記の問題を回避するため、発電事業者の判断で、発電装置の出力を定格より低い状態として運転を継続させる場合がある。出力を抑えると回転速度は定格運転時と比べて遅くなり、損傷の進行も定格運転時と比較して緩やかになる。これによって、損傷の進行を抑えつつ発電することができる。 In order to avoid the above problem, the power generation company may decide to continue the operation by setting the output of the power generation device to a state lower than the rating. When the output is suppressed, the rotation speed becomes slower than during rated operation, and the progress of damage becomes slower than during rated operation. As a result, it is possible to generate electricity while suppressing the progress of damage.
上記のように出力を抑制して運転させる場合、どの時期からどの程度出力を抑えるかについては、例えば機械の異音やグリースまたは潤滑油中に含まれる金属摩耗粉等から人間が判断する。人間の判断により制御を行なうため、その制御が最適ではない可能性がある。例えば、最適な出力よりも高い出力で運転させたり、逆に低い出力で運転させたりする、といったことが考えられる。 In the case of operating with the output suppressed as described above, a human determines from what time and how much the output is suppressed, for example, from the abnormal noise of the machine, the metal wear powder contained in the grease or the lubricating oil, and the like. Since the control is performed by human judgment, the control may not be optimal. For example, it is conceivable to operate at a higher output than the optimum output, or conversely, to operate at a lower output.
また、風力発電装置に搭載されている監視システム（ＳＣＡＤＡ:Supervisory Control And Data Acquisition）によって出力を制御している場合もある。しかし、ＳＣＡＤＡが収集するデータは、風向、風量、発電量、回転速度といった運転状況に関するものであり、回転機械の振動については収集していない。軸受または歯車の損傷の兆候は高周波帯域の振動に現れるため、ＳＣＡＤＡでは回転機械の損傷具合に応じた出力制御の実現は難しい。 In some cases, the output is controlled by a monitoring system (SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition) mounted on the wind power generator. However, the data collected by SCADA relates to operating conditions such as wind direction, air volume, power generation amount, and rotation speed, and does not collect vibration of the rotating machine. Since signs of bearing or gear damage appear in vibrations in the high frequency band, it is difficult for SCADA to realize output control according to the degree of damage to the rotating machine.
本発明は、このような課題を解決するためのものであって、その目的は、発電装置の損傷状態に応じた抑制量を提示する状態監視システムを提供することである。 The present invention is for solving such a problem, and an object of the present invention is to provide a condition monitoring system that presents an amount of suppression according to a damaged state of a power generation device.
本開示は、風力発電装置の状態を監視する状態監視システムに関する。状態監視システムは、監視用端末と、加速度センサと、データ処理装置とを備える。データ処理装置は、加速度センサで計測したデータから診断パラメータを算出し、診断パラメータに基づいて風力発電装置に含まれる軸受または歯車の損傷の度合いを判断し、軸受または歯車の損傷の度合いに応じた風力発電装置の発電電力の抑制度合いを示す情報を監視用端末に表示させる。 The present disclosure relates to a condition monitoring system that monitors the condition of a wind turbine generator. The condition monitoring system includes a monitoring terminal, an acceleration sensor, and a data processing device. The data processing device calculates diagnostic parameters from the data measured by the acceleration sensor, determines the degree of damage to the bearings or gears contained in the wind turbine generator based on the diagnostic parameters, and determines the degree of damage to the bearings or gears. Information indicating the degree of suppression of the generated power of the wind power generator is displayed on the monitoring terminal.
好ましくは、データ処理装置は、メモリと、診断パラメータの大きさが第１しきい値を超える回数をメモリに記憶させる演算部とを含む。演算部は、回数が予め定められた第１の数になるまでは、抑制度合いを示す情報を監視用端末に表示させず、回数が予め定められた第１の数以上となった場合に、抑制度合いを示す情報を監視用端末に表示させる。 Preferably, the data processing device includes a memory and a calculation unit that stores the number of times the size of the diagnostic parameter exceeds the first threshold value in the memory. The calculation unit does not display the information indicating the degree of suppression on the monitoring terminal until the number of times reaches the predetermined first number, and when the number of times becomes the predetermined first number or more, Display information indicating the degree of suppression on the monitoring terminal.
より好ましくは、演算部は、診断パラメータが第１しきい値よりも大きい第２しきい値を超えた場合に、風力発電装置の運転を制御する制御装置に対して風力発電装置の運転の停止を指示する信号を出力する。 More preferably, the calculation unit stops the operation of the wind power generation device with respect to the control device that controls the operation of the wind power generation device when the diagnostic parameter exceeds the second threshold value larger than the first threshold value. Outputs a signal instructing.
好ましくは、データ処理装置は、風力発電装置の回転要素の回転速度と発電出力との積に基づいて、診断パラメータの時間的な変化率を算出する際の区間を決定する。データ処理装置は、区間における診断パラメータの変化率が、前回の区間の診断パラメータの変化率よりも増加した場合には、抑制度合いを算出し、算出した抑制度合いが反映された情報を監視用端末に表示させる。 Preferably, the data processor determines the interval in calculating the rate of change of diagnostic parameters over time based on the product of the rotational speed of the rotating elements of the wind turbine and the power output. When the rate of change of the diagnostic parameter in the section increases from the rate of change of the diagnostic parameter in the previous section, the data processing device calculates the degree of suppression and outputs the information reflecting the calculated degree of suppression to the monitoring terminal. To display.
好ましくは、データ処理装置は、診断パラメータの大きさがしきい値を超えた場合に、加速度センサで計測する頻度を増加させる。 Preferably, the data processor increases the frequency of measurement by the accelerometer when the magnitude of the diagnostic parameter exceeds the threshold.
より好ましくは、加速度センサは、複数の加速度センサ素子を備える。データ処理装置は、複数の加速度センサ素子の各々で計測したデータの各々に対して、診断パラメータを算出する。データ処理装置は、複数の加速度センサ素子のうち対応する診断パラメータの大きさがしきい値を超えた加速度センサ素子については、計測頻度を増加させる一方で、複数の加速度センサ素子のうち対応する診断パラメータの大きさがしきい値を超えていない加速度センサ素子については、計測頻度を変更しない。 More preferably, the acceleration sensor comprises a plurality of acceleration sensor elements. The data processing device calculates diagnostic parameters for each of the data measured by each of the plurality of acceleration sensor elements. The data processing device increases the measurement frequency for the acceleration sensor element in which the magnitude of the corresponding diagnostic parameter exceeds the threshold value among the plurality of acceleration sensor elements, while increasing the measurement frequency of the corresponding diagnostic parameter among the plurality of acceleration sensor elements. The measurement frequency is not changed for the acceleration sensor element whose size does not exceed the threshold value.
より好ましくは、加速度センサは、複数の加速度センサ素子を備える。データ処理装置は、複数の加速度センサ素子の各々で計測したデータの各々に対して、診断パラメータを算出する。データ処理装置は、複数の加速度センサ素子のうち対応する診断パラメータの大きさがしきい値を超えた加速度センサ素子が存在する場合、複数の加速度センサ素子について計測頻度を増加させる。 More preferably, the acceleration sensor comprises a plurality of acceleration sensor elements. The data processing device calculates diagnostic parameters for each of the data measured by each of the plurality of acceleration sensor elements. The data processing device increases the measurement frequency for the plurality of acceleration sensor elements when there is an acceleration sensor element in which the magnitude of the corresponding diagnostic parameter exceeds the threshold value among the plurality of acceleration sensor elements.
本発明によれば、発電装置の損傷状態に応じた抑制量を提示する。このため、発電事業者の作業者の勘などに頼ることなく、発電装置の損傷の進行を抑えつつ、メンテナンス時期まで発電事業を継続する抑制量に設定し、突発的な故障などを避けることができる。 According to the present invention, the amount of suppression according to the damaged state of the power generation device is presented. For this reason, without relying on the intuition of the power generation company's workers, it is possible to suppress the progress of damage to the power generation equipment and set the amount to suppress the power generation business to continue until the maintenance period to avoid sudden failures. it can.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings below, the same or corresponding parts will be given the same reference number, and the description will not be repeated.
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態に従う状態監視装置が適用される風力発電装置の構成を概略的に示した図である。図１を参照して、風力発電装置１０は、主軸２０と、ブレード３０と、増速機４０と、発電機５０と、制御盤５２と、送電線５４と、主軸用軸受（以下、単に「軸受」と称する。）６０とを備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a wind power generation device to which a condition monitoring device according to an embodiment of the present invention is applied. With reference to FIG. 1, the wind power generator 10 includes a spindle 20, a blade 30, a speed increaser 40, a generator 50, a control panel 52, a transmission line 54, and a bearing for the spindle (hereinafter, simply " It is referred to as a "bearing") 60.
増速機４０、発電機５０、制御盤５２、および軸受６０は、ナセル９０に格納され、ナセル９０は、タワー１００によって支持される。 The speed increaser 40, the generator 50, the control panel 52, and the bearing 60 are housed in the nacelle 90, and the nacelle 90 is supported by the tower 100.
主軸２０は、ナセル９０内に進入して増速機４０の入力軸に接続され、軸受６０によって回転自在に支持される。そして、主軸２０は、風力を受けたブレード３０により発生する回転トルクを増速機４０の入力軸へ伝達する。ブレード３０は、主軸２０の先端に設けられ、風力を回転トルクに変換して主軸２０に伝達する。 The spindle 20 enters the nacelle 90, is connected to the input shaft of the speed increaser 40, and is rotatably supported by the bearing 60. Then, the spindle 20 transmits the rotational torque generated by the blade 30 that has received the wind power to the input shaft of the speed increaser 40. The blade 30 is provided at the tip of the spindle 20, converts wind power into rotational torque, and transmits the wind power to the spindle 20.
軸受６０は、ナセル９０内において固設され、主軸２０を回転自在に支持する。軸受６０は、転がり軸受によって構成され、例えば、自動調芯ころ軸受や円すいころ軸受、円筒ころ軸受、玉軸受等によって構成される。なお、これらの軸受は、単列のものでも複列のものでもよい。 The bearing 60 is fixed in the nacelle 90 and rotatably supports the spindle 20. The bearing 60 is composed of rolling bearings, for example, self-aligning roller bearings, tapered roller bearings, cylindrical roller bearings, ball bearings and the like. These bearings may be of single row or double row.
増速機４０は、主軸２０と発電機５０との間に設けられ、主軸２０の回転速度を増速して発電機５０へ出力する。一例として、増速機４０は、遊星ギヤや中間軸、高速軸等を含む歯車増速機構によって構成される。発電機５０は、増速機４０の出力軸に接続され、増速機４０から受ける回転トルクによって発電する。発電機５０は、例えば、誘導発電機によって構成される。 The speed increaser 40 is provided between the spindle 20 and the generator 50, and increases the rotational speed of the spindle 20 to output to the generator 50. As an example, the speed increaser 40 is configured by a gear speed increase mechanism including a planetary gear, an intermediate shaft, a high speed shaft, and the like. The generator 50 is connected to the output shaft of the speed increaser 40 and generates electricity by the rotational torque received from the speed increaser 40. The generator 50 is composed of, for example, an induction generator.
制御盤５２は、インバータ（図示せず）等を含んで構成される。インバータは、発電機５０による発電電力を系統の電圧および周波数に変換し、系統に接続される送電線５４へ出力する。 The control panel 52 includes an inverter (not shown) and the like. The inverter converts the power generated by the generator 50 into the voltage and frequency of the system and outputs it to the transmission line 54 connected to the system.
風力発電装置１０の監視を行なうために、状態監視システムが風力発電装置１０に設置される。 A condition monitoring system is installed in the wind turbine generator 10 to monitor the wind turbine generator 10.
図２は、状態監視システムの構成を示す機能ブロック図である。図１、図２を参照して、状態監視システム５００は、加速度センサ７１〜７３と、近接センサ７４と、電流センサ７５と、データ処理装置８０と、監視用端末２０２とを備える。加速度センサ７１〜７３と、近接センサ７４と、電流センサ７５と、データ処理装置８０とは、ナセル９０に格納される。これらの要素間の接続については、有線でも無線でも良い。 FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a condition monitoring system. With reference to FIGS. 1 and 2, the state monitoring system 500 includes acceleration sensors 71 to 73, proximity sensors 74, current sensors 75, a data processing device 80, and a monitoring terminal 202. The acceleration sensors 71 to 73, the proximity sensor 74, the current sensor 75, and the data processing device 80 are stored in the nacelle 90. The connection between these elements may be wired or wireless.
加速度センサ７１〜７３は、風力発電装置１０のナセル９０内にある増速機４０、発電機５０、軸受６０といった回転機械にそれぞれ設置され、これらの振動を検出するとともに、振動の各検出値をデータ処理装置８０へ出力する。加速度センサ７１〜７３は、各回転機械を構成する軸受、歯車の振動を検出できる位置に設置するのが好ましい。 The acceleration sensors 71 to 73 are installed in rotating machines such as the speed increaser 40, the generator 50, and the bearing 60 in the nacelle 90 of the wind power generator 10, respectively, and detect these vibrations and detect each vibration value. Output to the data processing device 80. The acceleration sensors 71 to 73 are preferably installed at positions where vibrations of bearings and gears constituting each rotating machine can be detected.
加速度センサ７１〜７３は、回転機械内の軸受または歯車の損傷を検知する用途で用いる。そのため、損傷の兆候が表れる高周波帯域（２ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ）の振動を測定できるセンサが望ましい。 Acceleration sensors 71 to 73 are used for detecting damage to bearings or gears in a rotating machine. Therefore, a sensor capable of measuring vibration in a high frequency band (2 kHz to 10 kHz) at which signs of damage appear is desirable.
近接センサ７４は、風力発電装置１０の回転数を検出する用途で用いる。発電機５０のシャフトの回転を検出できる位置に設置することが望ましい。近接センサ７４は、例えば、発電機５０のシャフトのボルトの頭部などの突起または穴などがシャフトの回転によって近接する周期を検出することによって、風力発電装置の回転速度を検出する。 The proximity sensor 74 is used for detecting the rotation speed of the wind power generation device 10. It is desirable to install it at a position where the rotation of the shaft of the generator 50 can be detected. The proximity sensor 74 detects the rotation speed of the wind power generator, for example, by detecting the period in which protrusions or holes such as the heads of bolts on the shaft of the generator 50 approach each other due to the rotation of the shaft.
電流センサ７５は、風力発電装置１０の発電出力を検出する目的でナセル９０内に設置される。 The current sensor 75 is installed in the nacelle 90 for the purpose of detecting the power generation output of the wind power generation device 10.
データ処理装置８０は、加速度センサ７１〜７３、近接センサ７４、電流センサ７５の出力をそれぞれ受けてノイズを除去するフィルタ８１〜８５と、ノイズ除去された信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器９１〜９５と、演算部（プロセッサ）２００と、記憶部であるメモリ２０１とを備える。 The data processing device 80 includes filters 81 to 85 that receive the outputs of the acceleration sensors 71 to 73, the proximity sensor 74, and the current sensor 75 to remove noise, and A / D conversion that converts the noise-removed signal into a digital value. It includes units 91 to 95, a calculation unit (processor) 200, and a memory 201 which is a storage unit.
演算部２００は、定期的（例えば２時間毎）に各センサでの計測を行なう。演算部２００は、加速度センサ７１〜７３での収集データについては各々のセンサに対応する複数の診断パラメータＲを算出する。診断パラメータＲは、軸受または歯車の損傷検出に感度の高いものとする。診断パラメータＲは、計測条件をそろえるため、回転速度と発電出力が設定値を超過している場合にのみ算出するものとする。 The calculation unit 200 performs measurement with each sensor on a regular basis (for example, every two hours). The calculation unit 200 calculates a plurality of diagnostic parameters R corresponding to each sensor for the data collected by the acceleration sensors 71 to 73. The diagnostic parameter R is highly sensitive to bearing or gear damage detection. The diagnostic parameter R is calculated only when the rotation speed and the power generation output exceed the set values in order to match the measurement conditions.
診断パラメータＲとしては、例えば、以下の式で与えられる、実効値ＲＭＳ、変調値ＭＯＦ、ピーク値Ｐｅａｋ、エンベロープスペクトルピーク値ＥｎｖＰｅａｋのような特徴量を用いることができる。 As the diagnostic parameter R, for example, feature quantities such as effective value RMS, modulation value MOF, peak value Peak, and envelope spectrum peak value EnvPeek, which are given by the following equations, can be used.
式（１）は、実効値ＲＭＳを示し、ｔは時刻を示し、Ｔは、ｔ２−ｔ１の算出区間を示し、ｖ（ｔ）は、時間波形を示す。 Equation (1) indicates an effective value RMS, t indicates a time, T indicates a calculation interval of t2-t1, and v (t) indicates a time waveform.
式（２）は、変調値ＭＯＦを示し、ｖＡＭ（ｔ）は、時間波形の包絡線を示す。 Equation (2) indicates the modulation value MOF, and v AM (t) indicates the envelope of the time waveform.
式（３）は、ピーク値Ｐｅａｋを示す。 Equation (3) represents the peak value Peak.
式（４）は、エンベロープスペクトルピーク値を示す。ｆは周波数を示し、ＶＡＭ（２πｆ）は、エンベロープスペクトルを示す。エンベロープスペクトルは、下式（５）で表される。 Equation (4) shows the peak value of the envelope spectrum. f represents a frequency, V AM (2 [pi] f) shows the envelope spectrum. The envelope spectrum is represented by the following equation (5).
演算部２００は、また、風力発電装置１０の発電制御を行なう発電制御装置３００と連携可能に構成される。例えば、演算部２００は、風力発電装置１０の損傷が進行した場合に、発電を停止させる停止信号を発電制御装置３００に送信する。発電制御装置３００は、ＳＣＡＤＡ（Supervisory Control And Data Acquisition）の一種である。 The calculation unit 200 is also configured to be able to cooperate with the power generation control device 300 that controls the power generation of the wind power generation device 10. For example, the arithmetic unit 200 transmits a stop signal for stopping power generation to the power generation control device 300 when the wind power generation device 10 is damaged. The power generation control device 300 is a type of SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).
図３は、診断パラメータＲとして実効値ＲＭＳを採用した場合に設定されるしきい値を説明するための図である。図３に示すように、診断パラメータＲについては、２種類のしきい値を設定する。２種類のしきい値は任意に設定しても良いし、一定期間の測定データに基づいて生成しても良い。例えば、しきい値Ｒｔｈ１（初期損傷検出しきい値）としきい値Ｒｔｈ２（使用限界しきい値）とを設定する。 FIG. 3 is a diagram for explaining a threshold value set when the effective value RMS is adopted as the diagnostic parameter R. As shown in FIG. 3, two types of threshold values are set for the diagnostic parameter R. The two types of threshold values may be arbitrarily set or may be generated based on measurement data for a certain period of time. For example, the threshold value Rth1 (initial damage detection threshold value) and the threshold value Rth2 (use limit threshold value) are set.
しきい値Ｒｔｈ１は、初期損傷を検出するためのしきい値である。しきい値Ｒｔｈ１によって、軸受または歯車の損傷の度合いが、正常（損傷無し）であるか軽度な損傷であるかを判断することができる。 The threshold value Rth1 is a threshold value for detecting initial damage. The threshold value Rth1 can be used to determine whether the degree of damage to the bearing or gear is normal (no damage) or minor damage.
しきい値Ｒｔｈ２は、損傷の度合いが軸受または歯車の交換が必要な位に進行したことを検出するためのしきい値である。しきい値Ｒｔｈ２は、初期損傷検出用のしきい値Ｒｔｈ１よりも大きな値をとる。 The threshold value Rth2 is a threshold value for detecting that the degree of damage has progressed to the extent that the bearing or gear needs to be replaced. The threshold value Rth2 takes a value larger than the threshold value Rth1 for initial damage detection.
図４は、実施の形態１において状態監視システムの稼働直後に実行される処理を説明するためのフローチャートである。図２、図４を参照して、演算部２００は、ステップＳ１において、しきい値超過カウンタの計数値ｍをｍ＝０に初期化する。続いて、演算部２００は、ステップＳ２において、予め設定した計測周期（例えば、２時間）が経過するまで時間待ちを行ない、ステップＳ３において、加速度センサ７１〜７３を用いて計測を行なう。そしてステップＳ４において計測で得られたデータから診断パラメータＲ（図３に例示する）を算出する。 FIG. 4 is a flowchart for explaining the process executed immediately after the operation of the condition monitoring system in the first embodiment. With reference to FIGS. 2 and 4, the calculation unit 200 initializes the count value m of the threshold value excess counter to m = 0 in step S1. Subsequently, in step S2, the calculation unit 200 waits for a time until a preset measurement cycle (for example, 2 hours) elapses, and in step S3, measurement is performed using the acceleration sensors 71 to 73. Then, the diagnostic parameter R (exemplified in FIG. 3) is calculated from the data obtained by the measurement in step S4.
続いて、ステップＳ５において、演算部２００は、しきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータＲの数Ｘ１がｎ１個以上であるか否かを判断する。図１の例では振動センサが３個なので、診断パラメータＲの数も３個であるが、さらに多くの振動センサの数があっても良い。判定値であるｎ１は１以上の整数であり、振動センサの数に応じて適宜定めることができる。Ｘ１≧ｎ１が成立しない場合（Ｓ５でＮＯ）には、ステップＳ１に処理が戻る。Ｘ１≧ｎ１が成立した場合（Ｓ５でＹＥＳ）には、演算部２００は、ステップＳ６においてしきい値超過カウンタの計数値ｍが設定値以上であるか否かを判断する。 Subsequently, in step S5, the calculation unit 200 determines whether or not the number X1 of the diagnostic parameters R exceeding the threshold value Rth1 is n1 or more. In the example of FIG. 1, since there are three vibration sensors, the number of diagnostic parameters R is also three, but there may be a larger number of vibration sensors. The determination value n1 is an integer of 1 or more, and can be appropriately determined according to the number of vibration sensors. If X1 ≧ n1 is not established (NO in S5), the process returns to step S1. When X1 ≧ n1 is satisfied (YES in S5), the calculation unit 200 determines in step S6 whether or not the count value m of the threshold value excess counter is equal to or greater than the set value.
ｍが設定値未満である場合（Ｓ６でＮＯ）、ステップＳ７において計数値ｍに１が加算され、再びステップＳ２以降の処理が実行される。このようにすることによって、計測データに混入したノイズ等で一時的にしきい値を超過しても、ステップＳ９の出力抑制判断処理は実施されない。 When m is less than the set value (NO in S6), 1 is added to the count value m in step S7, and the processes after step S2 are executed again. By doing so, even if the threshold value is temporarily exceeded due to noise or the like mixed in the measurement data, the output suppression determination process in step S9 is not executed.
設定個数（ｎ１）以上の診断パラメータＲが、設定値の回数だけ連続でしきい値Ｒｔｈ１を超過した場合（Ｓ５でＹＥＳかつＳ６でＹＥＳ）は、ステップＳ８において演算部２００は、軸受または歯車が使用限界を超えたか否かを判断する。具体的には、演算部２００は、しきい値Ｒｔｈ２を超えた診断パラメータＲの数がｎ２個以上であるか否かを判断する。 When the diagnostic parameter R of the set number (n1) or more continuously exceeds the threshold value Rth1 by the number of set values (YES in S5 and YES in S6), in step S8, the calculation unit 200 has a bearing or a gear. Determine if the usage limit has been exceeded. Specifically, the calculation unit 200 determines whether or not the number of diagnostic parameters R exceeding the threshold value Rth2 is n2 or more.
しきい値Ｒｔｈ２を超えた診断パラメータＲの数がｎ２個未満である場合（Ｓ８でＮＯ）、演算部２００は、ステップＳ９において出力抑制判断処理を実行して、推奨する出力抑制量を監視用端末２０２に表示する。オペレータは、監視用端末２０２に表示された抑制量を参考にし、発電機の出力を決定し、発電機の運転を継続する。発電機の運転が継続された場合、ステップＳ２以降の処理が再び実行される。 When the number of diagnostic parameters R exceeding the threshold value Rth2 is less than n2 (NO in S8), the calculation unit 200 executes the output suppression determination process in step S9 to monitor the recommended output suppression amount. Displayed on the terminal 202. The operator determines the output of the generator with reference to the suppression amount displayed on the monitoring terminal 202, and continues the operation of the generator. When the operation of the generator is continued, the processes after step S2 are executed again.
一方、ステップＳ８において、しきい値Ｒｔｈ２を超過した診断パラメータの数Ｘ２がｎ２個以上である場合には、演算部２００はステップＳ１０において、軸受または歯車の交換時期であると判断し、ＳＣＡＤＡに対して運転停止信号を出力し、ステップＳ１１において制御が終了する。これによって、例えば夜間などオペレータが不在な時に軸受または歯車の損傷の度合いが限界値を超える位に進行しても、自動的に風力発電装置の運転を止めることができる。これによって、大規模なメンテナンスが必要な損傷に至ることを避けることができる。 On the other hand, in step S8, when the number X2 of the diagnostic parameters exceeding the threshold value Rth2 is n2 or more, the calculation unit 200 determines in step S10 that it is time to replace the bearing or gear, and causes SCADA. On the other hand, an operation stop signal is output, and the control ends in step S11. As a result, even if the degree of damage to the bearing or gear exceeds the limit value when the operator is absent, for example at night, the operation of the wind power generator can be automatically stopped. This avoids damage that requires extensive maintenance.
図５は、ステップＳ９で実行される出力抑制判断処理のフローチャートの前半部を示す図である。図６は、ステップＳ９で実行される出力抑制判断処理のフローチャートの後半部を示す図である。出力抑制判断処理では、図５、図６のフローチャートに従って推奨出力を表示する。 FIG. 5 is a diagram showing the first half of the flowchart of the output suppression determination process executed in step S9. FIG. 6 is a diagram showing the latter half of the flowchart of the output suppression determination process executed in step S9. In the output suppression determination process, the recommended output is displayed according to the flowcharts of FIGS. 5 and 6.
ステップＳ５１では、演算部２００は出力抑制判断処理が初めて行なわれたか否かを判断する。出力抑制判断処理が初めて行なわれた場合には（Ｓ５１でＹＥＳ）、ステップＳ５２において、演算部２００は最新の計測日時を積分区間の始点に設定する。続いてステップＳ５３において、演算部２００はオペレータに提示する推奨出力を１００％に設定し、ステップＳ５４に処理を進める。一方、出力抑制判断処理が既に実行された履歴がある場合には（Ｓ５１でＮＯ）、演算部２００は、ステップＳ５２，Ｓ５３の処理を実行せずにステップＳ５４に処理を進める。 In step S51, the calculation unit 200 determines whether or not the output suppression determination process has been performed for the first time. When the output suppression determination process is performed for the first time (YES in S51), in step S52, the calculation unit 200 sets the latest measurement date and time as the start point of the integration interval. Subsequently, in step S53, the calculation unit 200 sets the recommended output presented to the operator to 100%, and proceeds to the process in step S54. On the other hand, if there is a history that the output suppression determination process has already been executed (NO in S51), the calculation unit 200 proceeds to step S54 without executing the processes of steps S52 and S53.
ステップＳ５４では、演算部２００は、回転速度と発電出力の積（負荷パラメータ）を算出する。そしてステップＳ５５において、負荷パラメータＰを時間について積分する。 In step S54, the calculation unit 200 calculates the product (load parameter) of the rotation speed and the power generation output. Then, in step S55, the load parameter P is integrated with respect to time.
図７は、負荷パラメータＰの積分について説明するための図である。図７には、診断パラメータＲおよび負荷パラメータＰが縦軸に、日時が横軸に示されている。例えば、初期損傷しきい値Ｒｔｈ１を初めて超えた時刻ｔ１を始点として積分した積分値Ｓが予め設定した値Ｓ０を超過する毎に、診断パラメータＲの変化率ｄＲ／ｄｔ（区間：負荷パラメータの積分区間）を求める。 FIG. 7 is a diagram for explaining the integration of the load parameter P. In FIG. 7, the diagnostic parameter R and the load parameter P are shown on the vertical axis, and the date and time are shown on the horizontal axis. For example, every time the integrated value S integrated starting from the time t1 when the initial damage threshold value Rth1 is exceeded for the first time exceeds the preset value S0, the rate of change dR / dt of the diagnostic parameter R (interval: integration of load parameters). Interval) is calculated.
例えば時刻ｔ２において積分値Ｓ＝Ｓ１となった時に、予め設定した値Ｓ０を超過したとすると、この時点で変化率ｄＲ／ｄｔが算出される。また、時刻ｔ２を次の始点として、時刻ｔ３において積分値Ｓ＝Ｓ２となった時に、予め設定した値Ｓ０を超過したとすると、この時点で再度変化率ｄＲ／ｄｔが算出される。 For example, if the integrated value S = S1 at time t2 and the preset value S0 is exceeded, the rate of change dR / dt is calculated at this point. Further, assuming that the preset value S0 is exceeded when the integrated value S = S2 at the time t3 with the time t2 as the next start point, the rate of change dR / dt is calculated again at this point.
図８は、診断パラメータＲの変化率の算出について説明するための図である。図７、図８を参照して、時刻ｔ２において変化率ｄＲ１／ｄＴ１が算出され、時刻ｔ３において変化率ｄＲ２／ｄＴ２が算出された様子が示されている。このように、負荷パラメータＰの積分値Ｓが予め設定した設定値Ｓ０を超過する毎に（ステップＳ５６でＹＥＳ）、演算部２００は、最新の計測時を積分区間の終点に設定し（ステップＳ５７）、始点−終点間で近似直線を引き、診断パラメータＲの変化率ｄＲ／ｄｔ（区間：負荷パラメータの積分区間）を求める（ステップＳ５８）。 FIG. 8 is a diagram for explaining the calculation of the rate of change of the diagnostic parameter R. With reference to FIGS. 7 and 8, the rate of change dR1 / dT1 is calculated at time t2, and the rate of change dR2 / dT2 is calculated at time t3. In this way, each time the integrated value S of the load parameter P exceeds the preset value S0 set in advance (YES in step S56), the calculation unit 200 sets the latest measurement time as the end point of the integrated section (step S57). ), An approximate straight line is drawn between the start point and the end point, and the rate of change dR / dt of the diagnostic parameter R (interval: integration interval of the load parameter) is obtained (step S58).
続いて、ステップＳ５９において、演算部２００は、前回の診断パラメータＲの変化率のデータがあるか否かを判断する。前回の診断パラメータＲの変化率のデータがある場合（Ｓ５９でＹＥＳ）、演算部２００は、ステップＳ６０において、診断パラメータＲの変化率が前区間の変化率より大きいか否かを判断する。 Subsequently, in step S59, the calculation unit 200 determines whether or not there is data on the rate of change of the previous diagnostic parameter R. When there is data on the rate of change of the previous diagnostic parameter R (YES in S59), the calculation unit 200 determines in step S60 whether or not the rate of change of the diagnostic parameter R is greater than the rate of change in the previous section.
ステップＳ５９において前回の診断パラメータＲの変化率のデータがない場合、およびステップＳ６０において診断パラメータＲの変化率が前区間の変化率以下であった場合、演算部２００は、ステップＳ６１において、算出した診断パラメータＲの変化率をメモリ２０１に記憶させ、ステップＳ６３において運転出力を前回の状態に維持する旨の情報として前回と同じ推奨出力を監視用端末２０２に表示させる。 If there is no data on the rate of change of the previous diagnostic parameter R in step S59, or if the rate of change of the diagnostic parameter R is equal to or less than the rate of change in the previous section in step S60, the calculation unit 200 calculates in step S61. The rate of change of the diagnostic parameter R is stored in the memory 201, and the same recommended output as the previous time is displayed on the monitoring terminal 202 as information indicating that the operation output is maintained in the previous state in step S63.
診断パラメータＲの変化率が前区間の変化率より大きい場合（Ｓ６０でＹＥＳ）、演算部２００は、損傷が進行していると判断し、ステップＳ６２において推奨出力を現在設定値の０．９倍に修正するとともに、ステップＳ６３において運転出力を抑制する旨の情報として修正された推奨出力を監視用端末２０２に表示させる。なお、０．９倍は、抑制の一例である。ステップＳ６２において０．９以外の１よりも小さい数を乗じたり、所定の電力を差し引いたりしても良い。 When the rate of change of the diagnostic parameter R is larger than the rate of change in the previous section (YES in S60), the calculation unit 200 determines that the damage is progressing, and in step S62, the recommended output is 0.9 times the current set value. At the same time, the recommended output corrected as information to suppress the operation output in step S63 is displayed on the monitoring terminal 202. Note that 0.9 times is an example of suppression. In step S62, a number smaller than 1 other than 0.9 may be multiplied, or a predetermined power may be subtracted.
図７、図８には、回転速度と発電量の積である負荷パラメータＰが算出され、変化率の大小によって発電電力を抑制した例が示されている。図７においては、初めて出力抑制判断処理を実施した計測日時ｔ１が“始点”に設定される。以降は、出力抑制判断処理が行なわれる度に、“始点”から最新計測日時までの区間で負荷パラメータＰの積分値Ｓが算出される。 7 and 8 show an example in which the load parameter P, which is the product of the rotation speed and the amount of power generation, is calculated and the generated power is suppressed according to the magnitude of the rate of change. In FIG. 7, the measurement date and time t1 at which the output suppression determination process is performed for the first time is set as the “start point”. After that, every time the output suppression determination process is performed, the integrated value S of the load parameter P is calculated in the section from the “start point” to the latest measurement date and time.
時刻ｔ２において負荷パラメータＰの積分値Ｓ１が設定値Ｓ０を超過した時、積分区間の“始点”が更新される。図７において、積分値Ｓ１が設定値Ｓ０を超過した時点での最新計測日時ｔ２が新たな“始点”に設定され積分値Ｓ２の算出が開始される。積分値Ｓ２が設定値Ｓ０を超過した時点での最新計測日時ｔ３が新たな“始点”に設定される。 When the integrated value S1 of the load parameter P exceeds the set value S0 at time t2, the "start point" of the integrated interval is updated. In FIG. 7, the latest measurement date and time t2 at the time when the integrated value S1 exceeds the set value S0 is set as a new “starting point”, and the calculation of the integrated value S2 is started. The latest measurement date and time t3 at the time when the integrated value S2 exceeds the set value S0 is set as a new “starting point”.
そして、各積分区間における診断パラメータＲの変化率ｄＲ／ｄｔが算出される。なお、診断パラメータＲの変化率は、図８に示すように、近似直線の傾きとすることができる。 Then, the rate of change dR / dt of the diagnostic parameter R in each integration interval is calculated. As shown in FIG. 8, the rate of change of the diagnostic parameter R can be the slope of an approximate straight line.
算出した変化率を、前区間で算出した変化率と比較する。図８では、ｄＴ１＝ｔ１〜ｔ２の区間で算出したｄＲ１／ｄＴ１と、ｄＴ２＝ｔ２〜ｔ３の区間で算出したｄＲ２／ｄＴ２を比較することが示されている。 Compare the calculated rate of change with the rate of change calculated in the previous section. In FIG. 8, it is shown that dR1 / dT1 calculated in the interval of dT1 = t1 to t2 is compared with dR2 / dT2 calculated in the interval of dT2 = t2 to t3.
現区間での変化率と前区間での変化率とを比較して現区間での変化率が大きかった場合、演算部２００は、損傷の度合いが進行していると判断し、出力を抑制する旨の情報（推奨出力）を監視用端末２０２に表示させる。例えば、推奨出力は初期値を１００％とし、損傷進行と判定する度に１０％下げる。図８においては、ｄＲ１／ｄＴ１＜ｄＲ２／ｄＴ２となったため、損傷進行と判断される。この際の推奨出力は９０％（＝１００％×０．９）となる。その結果、図７では、時刻ｔ３においてオペレータが出力を９０％に抑制した結果、発電量が低下するので負荷パラメータＰも一段低下している。 When the rate of change in the current section is compared with the rate of change in the previous section and the rate of change in the current section is large, the calculation unit 200 determines that the degree of damage is progressing and suppresses the output. Information (recommended output) to that effect is displayed on the monitoring terminal 202. For example, the recommended output has an initial value of 100% and is reduced by 10% each time it is determined that damage has progressed. In FIG. 8, since dR1 / dT1 <dR2 / dT2, it is judged that the damage has progressed. The recommended output at this time is 90% (= 100% × 0.9). As a result, in FIG. 7, as a result of the operator suppressing the output to 90% at time t3, the amount of power generation is reduced, so that the load parameter P is also further reduced.
なお、設定個数（ｎ２）以上の診断パラメータＲが使用限界しきい値Ｒｔｈ２を超過した場合は、軸受または歯車が交換時期に到達したと判断し、演算部２００は、ＳＣＡＤＡ３００に対して運転停止信号を出力するので、オペレータが監視していない時に損傷が進行してしまった場合でも、風力発電装置が大幅なダメージを被る前に運転を停止することが可能である。 If the diagnostic parameter R of the set number (n2) or more exceeds the use limit threshold value Rth2, it is determined that the bearing or gear has reached the replacement time, and the calculation unit 200 sends an operation stop signal to the SCADA 300. Is output, so even if the damage progresses when the operator is not monitoring it, it is possible to stop the operation before the wind power generator suffers significant damage.
実施の形態１について、再び図１〜図８を参照して、総括する。 The first embodiment will be summarized again with reference to FIGS. 1 to 8.
本開示は、風力発電装置１０の状態を監視する状態監視システムに関する。状態監視システム５００は、監視用端末２０２と、加速度センサ７１〜７３と、データ処理装置８０とを備える。データ処理装置８０は、加速度センサ７１〜７３で計測したデータから診断パラメータＲを算出し、診断パラメータＲに基づいて風力発電装置１０に含まれる軸受または歯車の損傷の度合いを判断し、軸受または歯車の損傷の度合いに応じた風力発電装置１０の発電電力の抑制度合いを示す情報を監視用端末２０２に表示させる。 The present disclosure relates to a condition monitoring system that monitors the condition of the wind power generator 10. The condition monitoring system 500 includes a monitoring terminal 202, acceleration sensors 71 to 73, and a data processing device 80. The data processing device 80 calculates the diagnostic parameter R from the data measured by the acceleration sensors 71 to 73, determines the degree of damage to the bearing or gear included in the wind power generator 10 based on the diagnostic parameter R, and determines the degree of damage to the bearing or gear. Information indicating the degree of suppression of the generated power of the wind power generation device 10 according to the degree of damage is displayed on the monitoring terminal 202.
軸受または歯車の損傷の度合いは、診断パラメータがしきい値Ｒｔｈ１を超えた回数ｍと、診断パラメータの変化率で判断される。図４に示すように、データ処理装置８０は、しきい値Ｒｔｈ１を超過した回数ｍが設定値以上である場合に、出力抑制判断処理を行なう。データ処理装置８０は、図６のステップＳ６０に示すように診断パラメータの変化率が前回の変化率と比べて増加した場合には、損傷の度合いが進んだと判断して、推奨出力を現在よりも低下させる。 The degree of damage to the bearing or gear is determined by the number of times the diagnostic parameter exceeds the threshold value Rth1 m and the rate of change of the diagnostic parameter. As shown in FIG. 4, the data processing device 80 performs the output suppression determination process when the number of times m that exceeds the threshold value Rth1 is equal to or greater than the set value. As shown in step S60 of FIG. 6, when the rate of change of the diagnostic parameter increases from the previous rate of change, the data processing device 80 determines that the degree of damage has progressed and outputs a recommended output from the present. Also lowers.
本実施の形態の状態監視システム５００によれば、回転機械の損傷を抑えつつ、風力発電装置１０での発電が可能となる。これにより、定格出力で運転を続けた場合と比べ、突発的な大きな故障発生のリスクを下げ、ダウンタイムを削減できる。 According to the condition monitoring system 500 of the present embodiment, it is possible to generate electricity with the wind power generation device 10 while suppressing damage to the rotating machine. As a result, the risk of sudden major failure can be reduced and downtime can be reduced as compared with the case where the operation is continued at the rated output.
また、日本の冬季は風が強い日が多く風力発電装置を可能な限り運転させたいという要求がある。本実施の形態の状態監視システム５００を使用すれば、回転機械に損傷が疑われる風力発電装置についても損傷の度合いが大きく進行しない程度の出力に抑えて運転をすることができるため、発電に適した時期に稼働させることができ、発電事業者の利益に繋がる。 In addition, there are many windy days in winter in Japan, and there is a demand to operate wind power generators as much as possible. By using the condition monitoring system 500 of the present embodiment, it is possible to operate the wind power generation device suspected of having damage to the rotating machine with the output suppressed to such that the degree of damage does not progress significantly, and thus it is suitable for power generation. It can be put into operation at the right time, which leads to the profit of the power generation company.
好ましくは、データ処理装置８０は、メモリ２０１と、診断パラメータＲの大きさが第１しきい値Ｒｔｈ１を超える回数ｍをメモリに記憶させる演算部２００とを含む。演算部２００は、回数ｍが予め定められた第１の数になるまでは、抑制度合いを示す情報を監視用端末に表示させず（Ｓ６でＮＯ）、回数ｍが予め定められた第１の数以上となった場合に（Ｓ６でＹＥＳ）、抑制度合いを示す情報を監視用端末に表示させる（Ｓ９）。 Preferably, the data processing device 80 includes a memory 201 and a calculation unit 200 that stores the number of times m in which the magnitude of the diagnostic parameter R exceeds the first threshold value Rth1 in the memory. The calculation unit 200 does not display information indicating the degree of suppression on the monitoring terminal (NO in S6) until the number of times m reaches a predetermined first number, and the number of times m is a predetermined first number. When the number exceeds the number (YES in S6), information indicating the degree of suppression is displayed on the monitoring terminal (S9).
このようにすることによって、一時的な強風による振動の増加などの影響が排除され、損傷が生じた場合に正しく抑制度合いを示す情報を表示することができる。 By doing so, the influence of an increase in vibration due to a temporary strong wind can be eliminated, and information indicating the degree of suppression can be displayed correctly when damage occurs.
より好ましくは、演算部２００は、診断パラメータＲが第１しきい値Ｒｔｈ１よりも大きい第２しきい値Ｒｔｈ２を超えた場合に（Ｓ８でＹＥＳ）、風力発電装置１０の運転を制御する制御装置（ＳＣＡＤＡ３００）に対して風力発電装置１０の運転の停止を指示する信号を出力する。 More preferably, the calculation unit 200 controls the operation of the wind power generation device 10 when the diagnostic parameter R exceeds the second threshold value Rth2, which is larger than the first threshold value Rth1 (YES in S8). A signal instructing (SCADA300) to stop the operation of the wind power generation device 10 is output.
回転機械の損傷がさらに進行したと判断した場合、本実施の形態の状態監視システムは、ＳＣＡＤＡと連携することで風力発電装置の運転を自動的に停止することができる。これにより、突発故障により生じるダウンタイムを削減できる。 When it is determined that the damage to the rotating machine has further progressed, the condition monitoring system of the present embodiment can automatically stop the operation of the wind power generation device in cooperation with SCADA. As a result, downtime caused by a sudden failure can be reduced.
好ましくは、データ処理装置８０は、風力発電装置の回転要素の回転速度と発電出力との積に基づいて、診断パラメータＲの時間な変化率を算出する際の区間を決定する。データ処理装置８０は、区間における診断パラメータの変化率ｄＲ／ｄｔが、前回の区間の診断パラメータの変化率ｄＲ／ｄｔよりも増加した場合には（Ｓ６０でＹＥＳ）、抑制度合いを算出し、算出した抑制度合いが反映された情報を監視用端末２０２に表示させる。 Preferably, the data processing device 80 determines the interval for calculating the temporal change rate of the diagnostic parameter R based on the product of the rotational speed of the rotating element of the wind power generation device and the power generation output. When the rate of change dR / dt of the diagnostic parameter in the section increases from the rate of change dR / dt of the diagnostic parameter in the previous section (YES in S60), the data processing device 80 calculates and calculates the degree of suppression. Information reflecting the degree of suppression is displayed on the monitoring terminal 202.
このようにすることによって、損傷が進行したか否かを判断することができる。 By doing so, it is possible to determine whether or not the damage has progressed.
［実施の形態２］
実施の形態１では、回転機械の状態を監視し、回転期間の損傷が進行した場合には、発電量を抑制したり、運転を停止させたりすることを説明した。ただし、定期的な監視のみでは、損傷が急速に進行する場合などに状況を把握できない可能性もある。そこで、実施の形態２では、損傷が疑われる状態となった場合に、該当部位の監視頻度を増加させ、損傷が急速に進行する場合にもその進行状況を監視可能とする。実施の形態２の状態監視システムは、実施の形態１の状態監視システムが行なう処理に加えて、以下の処理を実行する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, it has been described that the state of the rotating machine is monitored, and when the damage during the rotating period progresses, the amount of power generation is suppressed or the operation is stopped. However, it may not be possible to grasp the situation only by regular monitoring when the damage progresses rapidly. Therefore, in the second embodiment, when the damage is suspected, the monitoring frequency of the corresponding portion is increased, and the progress status can be monitored even when the damage progresses rapidly. The condition monitoring system of the second embodiment executes the following processing in addition to the processing performed by the condition monitoring system of the first embodiment.
図９は、実施の形態２において状態監視システムの稼働直後に実行される処理を説明するためのフローチャートである。図９のフローチャートでは、図４のフローチャートの処理に加えて、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理が実行される。 FIG. 9 is a flowchart for explaining the process executed immediately after the operation of the condition monitoring system in the second embodiment. In the flowchart of FIG. 9, in addition to the processing of the flowchart of FIG. 4, the processing of steps S101 to S104 is executed.
実施の形態２では、初めて出力抑制判断が実施（初期損傷が検出された）されて以降、各診断パラメータについて特定の値（しきい値Ｒｔｈ１）を越えたものがあった場合、対応する加速度センサでの計測タイミングを追加して設定する。この計測タイミングは、加速度センサの全チャンネルにおいて実施されるステップＳ３，Ｓ４の定時計測とは別に、ステップＳ１０２，Ｓ１０３で計測が実行されるタイミングである。図９のステップＳ１０４において追加で実行される計測のタイミングが設定される。 In the second embodiment, if the output suppression judgment is first performed (initial damage is detected) and then a specific value (threshold value Rth1) is exceeded for each diagnostic parameter, the corresponding acceleration sensor is used. Add and set the measurement timing in. This measurement timing is the timing at which the measurement is executed in steps S102 and S103, in addition to the regular measurement in steps S3 and S4 performed on all channels of the acceleration sensor. The timing of the measurement additionally executed in step S104 of FIG. 9 is set.
そして、ステップＳ１０１において、追加計測タイミングになったか否かが判断される。追加計測タイミングになった場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）、ステップＳ１０２において当該追加計測タイミングが設定されている加速度センサのチャンネルのみに対して、計測が実施され、ステップＳ１０３において診断パラメータが算出される。 Then, in step S101, it is determined whether or not the additional measurement timing has come. When the additional measurement timing is reached (YES in S101), the measurement is performed only for the channel of the acceleration sensor for which the additional measurement timing is set in step S102, and the diagnostic parameter is calculated in step S103.
なお本実施の形態では、図５および図６に示した出力抑制判断は、定時計測時のみ実施される。追加計測タイミングでの計測データは、出力抑制判断に用いられない。 In the present embodiment, the output suppression determination shown in FIGS. 5 and 6 is performed only at the time of regular measurement. The measurement data at the additional measurement timing is not used for the output suppression judgment.
追加計測タイミングの設定はセンサ毎に行なうものとする。図１０は、図９のステップＳ１０４において実行される追加計測タイミングの設定処理を説明するためのフローチャートである。 The additional measurement timing shall be set for each sensor. FIG. 10 is a flowchart for explaining the additional measurement timing setting process executed in step S104 of FIG.
まず、ステップＳ１１１において、データ処理装置８０は、追加計測タイミングを全ての計測チャンネルについて、リセットする。そして、ステップＳ１１２において、チャンネルカウンタｊの初期化が行なわれる。その結果、ｊ＝１に設定される。さらにステップＳ１１３において、追加計測タイミング用のカウンタｃが初期化される。その結果、ｃ＝０に設定される。 First, in step S111, the data processing device 80 resets the additional measurement timing for all measurement channels. Then, in step S112, the channel counter j is initialized. As a result, j = 1 is set. Further, in step S113, the counter c for the additional measurement timing is initialized. As a result, c = 0 is set.
ステップＳ１１４では、データ処理装置８０は、ｊ番目の計測チャンネルｃｈ（ｊ）について、しきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータがあるか否かを判断する。しきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータがあった場合（Ｓ１１４でＹＥＳ）、ステップＳ１１５において、追加計測タイミング用のカウンタｃがインクリメントされ、ｊ番目のチャンネルｃｈ（ｊ）について、追加計測タイミングを設定する。追加計測タイミングは、ｃの値だけ定時計測タイミング間に設定される。そして、ステップＳ１１７に処理が進められる。 In step S114, the data processing device 80 determines whether or not there is a diagnostic parameter that exceeds the threshold value Rth1 for the j-th measurement channel ch (j). If there is a diagnostic parameter that exceeds the threshold value Rth1 (YES in S114), the counter c for the additional measurement timing is incremented in step S115, and the additional measurement timing is set for the jth channel ch (j). .. The additional measurement timing is set between the regular measurement timings by the value of c. Then, the process proceeds to step S117.
一方、しきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータがない場合（Ｓ１１４でＮＯ）、ステップＳ１１５，Ｓ１１６の処理は実行されずに、ステップＳ１１７に処理が進められる。 On the other hand, when there is no diagnostic parameter exceeding the threshold value Rth1 (NO in S114), the processes of steps S115 and S116 are not executed, and the process proceeds to step S117.
ステップＳ１１７では、次のチャンネルｃｈ（ｊ＋１）が存在するか否かが判断される。次のチャンネルｃｈ（ｊ＋１）が存在する場合、ステップＳ１１８に処理が進み、ｊがインクリメントされ、再びステップＳ１１３以降の処理が実行される。 In step S117, it is determined whether or not the next channel ch (j + 1) exists. If the next channel ch (j + 1) exists, the process proceeds to step S118, j is incremented, and the processes after step S113 are executed again.
例えば、しきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータがセンサｃｈ（１）には無く、センサｃｈ（２）には有った場合、センサｃｈ（１）での計測は定時計測のみ実行されるが、センサｃｈ（２）での計測は定時計測に加え、その一定時間後（次の定時計測が始まるまでに）に別途実施される。 For example, if the sensor ch (1) does not have a diagnostic parameter that exceeds the threshold value Rth1 and the sensor ch (2) has it, the measurement on the sensor ch (1) is executed only on a regular basis. The measurement by the sensor ch (2) is performed separately after a certain period of time (until the next scheduled measurement starts) in addition to the scheduled measurement.
以上説明したように、実施の形態２に示した異常診断システムは、ある部位において損傷の発生、進展を検知したときには、その部位の計測回数を正常部位よりも増やす。これにより正常時は計測回数を減らしてデータ量を抑え、ストレージの容量削減に寄与する一方で、必要な場合に計測回数が増加され詳細な分析を行なうことができる。 As described above, when the abnormality diagnosis system shown in the second embodiment detects the occurrence or progress of damage in a certain part, the number of measurements in that part is increased as compared with the normal part. As a result, the number of measurements is reduced during normal operation to reduce the amount of data, which contributes to the reduction of storage capacity, while the number of measurements is increased when necessary, enabling detailed analysis.
好ましくは、実施の形態２では、データ処理装置８０は、診断パラメータの大きさがしきい値Ｒｔｈ１を超えた場合に、加速度センサ７１で計測する頻度を増加させる。 Preferably, in the second embodiment, the data processing device 80 increases the frequency of measurement by the acceleration sensor 71 when the magnitude of the diagnostic parameter exceeds the threshold value Rth1.
より好ましくは、加速度センサ（７１〜７３）は、複数の加速度センサ素子７１〜７３を備える。データ処理装置８０は、複数の加速度センサ素子７１〜７３の各々で計測したデータの各々で計測したデータの各々に対して、診断パラメータを算出する。データ処理装置８０は、複数の加速度センサ素子７１〜７３のうち対応する診断パラメータの大きさがしきい値Ｒｔｈ１を超えた加速度センサ素子については、計測頻度を増加させる一方で、複数の加速度センサ素子７１〜７３のうち対応する診断パラメータの大きさがしきい値Ｒｔｈ１を超えていない加速度センサ素子については、計測頻度を変更しない。 More preferably, the acceleration sensor (71-73) includes a plurality of acceleration sensor elements 71-73. The data processing device 80 calculates diagnostic parameters for each of the data measured by each of the data measured by each of the plurality of acceleration sensor elements 71 to 73. The data processing device 80 increases the measurement frequency for the acceleration sensor elements in which the magnitude of the corresponding diagnostic parameter exceeds the threshold value Rth1 among the plurality of acceleration sensor elements 71 to 73, while the plurality of acceleration sensor elements 71 to 73. Of the 73, the measurement frequency is not changed for the acceleration sensor element in which the magnitude of the corresponding diagnostic parameter does not exceed the threshold value Rth1.
このように、実施の形態２では、損傷が疑われる部位のみ計測回数を正常部位よりも増やすことで、注意が必要な部位を集中的に計測できる。これにより損傷進展の兆候を捉えやくすなり、出力抑制の判断に有効な情報を得ることができる。 As described above, in the second embodiment, by increasing the number of times of measurement only for the part suspected of being damaged from the normal part, it is possible to intensively measure the part requiring attention. This makes it easier to catch signs of damage progress and provides useful information for determining output suppression.
［実施の形態２の変形例］
実施の形態２の図１０のフローチャートでは、追加計測タイミングを設定するか否かのしきい値Ｒｔｈ１は１つであった。実施の形態２の変形例では、追加計測タイミングを設定するか否かのしきい値を複数設ける例を示す。その場合、超過したしきい値の数に応じて、追加計測タイミングの数を増やす。
[Modified Example of Embodiment 2]
In the flowchart of FIG. 10 of the second embodiment, the threshold value Rth1 for setting the additional measurement timing is one. In the modified example of the second embodiment, an example in which a plurality of threshold values for setting additional measurement timings are provided will be shown. In that case, the number of additional measurement timings is increased according to the number of thresholds exceeded.
図１１は、追加計測タイミングを設定する場合のしきい値を説明するための図である。図１１では、追加計測タイミングを設定するか否かのしきい値を２つ設ける例を説明する。例えば、図１１に示すように、初期損傷を検出するしきい値Ｒｔｈ１と使用限界を検出するしきい値Ｒｔｈ２との間に、しきい値Ｒｔｈ３を設ける。加速度センサで検出する実効値は、図１１に示すように損傷が進むにつれて、時刻ｔ１１においてしきい値Ｒｔｈ１を超え、時刻ｔ１２においてしきい値Ｒｔｈ３を超え、さらに時刻ｔ１３においてしきい値Ｒｔｈ２を超える。追加計測タイミングを設定するか否かのしきい値は、図１１の例では、しきい値Ｒｔｈ１としきい値Ｒｔｈ３の２つとなる。追加計測タイミングの個数は、しきい値Ｒｔｈ１を超過した場合は１個、しきい値Ｒｔｈ３を超過した場合は２個とする。しきい値の個数はさらに増やしても良く、追加計測タイミングの個数もさらに増やしても良い。 FIG. 11 is a diagram for explaining a threshold value when setting an additional measurement timing. FIG. 11 describes an example in which two threshold values for setting additional measurement timing are set. For example, as shown in FIG. 11, a threshold value Rth3 is provided between the threshold value Rth1 for detecting the initial damage and the threshold value Rth2 for detecting the usage limit. As shown in FIG. 11, the effective value detected by the acceleration sensor exceeds the threshold value Rth1 at time t11, exceeds the threshold value Rth3 at time t12, and further exceeds the threshold value Rth2 at time t13 as the damage progresses. .. In the example of FIG. 11, there are two threshold values for setting the additional measurement timing, the threshold value Rth1 and the threshold value Rth3. The number of additional measurement timings is 1 when the threshold value Rth1 is exceeded and 2 when the threshold value Rth3 is exceeded. The number of threshold values may be further increased, and the number of additional measurement timings may be further increased.
なお、図１１では、追加計測タイミングを設定する判定のしきい値の一つを図３の初期損傷検出しきい値Ｒｔｈ１と共通としたが、追加計測タイミングを設定する判定のしきい値を初期損傷検出しきい値Ｒｔｈ１とは別に定めるようにしても良い。 In FIG. 11, one of the threshold values for the determination for setting the additional measurement timing is the same as the initial damage detection threshold value Rth1 in FIG. 3, but the threshold value for the determination for setting the additional measurement timing is initially set. It may be set separately from the damage detection threshold value Rth1.
図１２は、実施の形態２の変形例において、実行される追加計測タイミングの設定処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態２の変形例では、図１０で説明したステップＳ１０４に代えて、図１２に示すステップＳ１０４Ａの処理が実行される。 FIG. 12 is a flowchart for explaining the additional measurement timing setting process to be executed in the modified example of the second embodiment. In the modified example of the second embodiment, the process of step S104A shown in FIG. 12 is executed instead of the step S104 described in FIG.
まず、ステップＳ１１１において、データ処理装置８０は、追加計測タイミングを全ての計測チャンネルについて、リセットする。そして、ステップＳ１１２において、チャンネルカウンタｊの初期化が行なわれる。その結果、ｊ＝１に設定される。さらにステップＳ１１３において追加計測タイミング用のカウンタｃが初期化される。その結果、ｃ＝０に設定される。 First, in step S111, the data processing device 80 resets the additional measurement timing for all measurement channels. Then, in step S112, the channel counter j is initialized. As a result, j = 1 is set. Further, in step S113, the counter c for the additional measurement timing is initialized. As a result, c = 0 is set.
続くステップＳ１２１では、データ処理装置８０は、ｊ番目の計測チャンネルｃｈ（ｊ）について、しきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータがあるか否かを判断する。しきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータがあった場合（Ｓ１２１でＹＥＳ）、ステップＳ１２２において、追加計測タイミング用のカウンタｃがインクリメントされる。 In the following step S121, the data processing device 80 determines whether or not there is a diagnostic parameter that exceeds the threshold value Rth1 for the j-th measurement channel ch (j). If there is a diagnostic parameter that exceeds the threshold value Rth1 (YES in S121), the counter c for additional measurement timing is incremented in step S122.
さらに、ステップＳ１２３において、データ処理装置８０は、ｊ番目の計測チャンネルｃｈ（ｊ）について、しきい値Ｒｔｈ３を超過した診断パラメータがあるか否かを判断する。しきい値Ｒｔｈ３を超過した診断パラメータがあった場合（Ｓ１２３でＹＥＳ）、ステップＳ１２４において、追加計測タイミング用のカウンタｃがもう一度インクリメントされ、ステップＳ１１６に処理が進められる。しきい値Ｒｔｈ３を超過した診断パラメータがない場合（Ｓ１２３でＮＯ）、ステップＳ１２４の処理は実行されずに、ステップＳ１１６に処理が進められる。 Further, in step S123, the data processing device 80 determines whether or not there is a diagnostic parameter that exceeds the threshold value Rth3 for the j-th measurement channel ch (j). If there is a diagnostic parameter that exceeds the threshold value Rth3 (YES in S123), the counter c for the additional measurement timing is incremented again in step S124, and the process proceeds to step S116. If there is no diagnostic parameter that exceeds the threshold value Rth3 (NO in S123), the process of step S124 is not executed, and the process proceeds to step S116.
ステップＳ１１６では、ｊ番目のチャンネルｃｈ（ｊ）について、追加計測タイミングを設定する。追加計測タイミングは、ｃの値だけ定時計測タイミング間に設定される。すなわち、しきい値Ｒｔｈ３を超えた場合は、ｃ＝２であるので２回、しきい値Ｒｔｈ１を超えたがしきい値Ｒｔｈ３を超えない場合は、ｃ＝１であるので１回追加計測タイミングが設定される。そして、ステップＳ１１７に処理が進められる。 In step S116, additional measurement timing is set for the jth channel ch (j). The additional measurement timing is set between the regular measurement timings by the value of c. That is, when the threshold value Rth3 is exceeded, c = 2, so twice, and when the threshold value Rth1 is exceeded but the threshold value Rth3 is not exceeded, c = 1, so one additional measurement timing. Is set. Then, the process proceeds to step S117.
一方、しきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータがない場合（Ｓ１２１でＮＯ）、ステップＳ１２２〜Ｓ１２４，Ｓ１１６の処理は実行されずに、ステップＳ１１７に処理が進められる。 On the other hand, when there is no diagnostic parameter exceeding the threshold value Rth1 (NO in S121), the processes of steps S122 to S124 and S116 are not executed, and the process proceeds to step S117.
ステップＳ１１７では、次のチャンネルｃｈ（ｊ＋１）が存在するか否かが判断される。次のチャンネルｃｈ（ｊ＋１）が存在する場合、ステップＳ１１８に処理が進み、ｊがインクリメントされ、再びステップＳ１１３以降の処理が実行される。 In step S117, it is determined whether or not the next channel ch (j + 1) exists. If the next channel ch (j + 1) exists, the process proceeds to step S118, j is incremented, and the processes after step S113 are executed again.
図１３は、追加計測タイミングがどのように設定されるかの一例を説明するための図である。図１３に示すように、損傷が観測されていない正常時には、定時計測タイミングのみが設定される。定時計測タイミングは、時刻ｔ２１と時刻ｔ２５であり、２時間おきに設定される。 FIG. 13 is a diagram for explaining an example of how the additional measurement timing is set. As shown in FIG. 13, only the scheduled measurement timing is set at the normal time when no damage is observed. The scheduled measurement timings are time t21 and time t25, and are set every two hours.
観測値がしきい値Ｒｔｈ１を超えたが、しきい値Ｒｔｈ３を超えない間は、図１２においてｃ＝１であるので、追加計測タイミングは、定時計測タイミングの間に１つ定められる。図１３の例では、時刻ｔ２３に追加計測タイミングが設定されている。この場合、計測の間隔は１時間おきとなる。 Since c = 1 in FIG. 12 while the observed value exceeds the threshold value Rth1 but does not exceed the threshold value Rth3, one additional measurement timing is set during the scheduled measurement timing. In the example of FIG. 13, the additional measurement timing is set at the time t23. In this case, the measurement interval is every hour.
観測値がしきい値Ｒｔｈ３を超えた場合は、図１２においてｃ＝２であるので、追加計測タイミングは、定時計測タイミングの間に２つ定められる。図１３の例では、時刻ｔ２２およびｔ２４に追加計測タイミングが設定されている。この場合、計測の間隔は２／３時間おきとなる。 When the observed value exceeds the threshold value Rth3, c = 2 in FIG. 12, so two additional measurement timings are set during the scheduled measurement timing. In the example of FIG. 13, additional measurement timings are set at times t22 and t24. In this case, the measurement interval is every 2/3 hours.
実施の形態２では、図１０で示した処理によって、図１３に示した正常時、追加タイミング設定１のいずれかが各計測チャンネルごとに設定される。また実施の形態２の変形例では、図１２で示した処理によって上記のような正常時、追加タイミング設定１、追加タイミング設定２のいずれかが各計測チャンネルごとに設定される。 In the second embodiment, one of the normal time and additional timing setting 1 shown in FIG. 13 is set for each measurement channel by the process shown in FIG. Further, in the modified example of the second embodiment, one of the above-mentioned normal time, additional timing setting 1 and additional timing setting 2 is set for each measurement channel by the process shown in FIG.
実施の形態２の変形例では、損傷が疑われる程度に応じて部位ごとに計測回数を増やす頻度を決めることができ、注意が必要な部位をさらに集中的に計測できる。これにより損傷進展の兆候を捉えやくすなり、出力抑制の判断に有効な情報を得ることができる。 In the modified example of the second embodiment, the frequency of increasing the number of measurements can be determined for each part according to the degree of suspected damage, and the parts requiring attention can be measured more intensively. This makes it easier to catch signs of damage progress and provides useful information for determining output suppression.
［実施の形態３］
実施の形態２および実施の形態２の変形例では、追加計測のタイミングについては、監視は行なうが、出力抑制の判断に使用していなかった。実施の形態３では、追加計測のタイミングにおいても出力抑制の判断を実行することによって、発電機を確実に保護する。
[Embodiment 3]
In the second embodiment and the modified example of the second embodiment, the timing of the additional measurement is monitored, but is not used for determining the output suppression. In the third embodiment, the generator is reliably protected by executing the determination of output suppression even at the timing of the additional measurement.
図１４は、実施の形態３において状態監視システムの稼働直後に実行される処理を説明するためのフローチャートである。図１４のフローチャートでは、図４のフローチャートの処理において、ステップＳ２に代えてステップＳ１３０の処理が実行され、さらにステップＳ１３１の処理が追加される。 FIG. 14 is a flowchart for explaining the process executed immediately after the operation of the condition monitoring system in the third embodiment. In the flowchart of FIG. 14, in the process of the flowchart of FIG. 4, the process of step S130 is executed instead of step S2, and the process of step S131 is further added.
ステップＳ１３１においては、追加計測タイミングの設定が実行される。そして、ステップＳ１３０では、定時計測タイミングと追加計測タイミングの両方が検出され、すべての計測チャンネルにおいてステップＳ３、Ｓ４の計測および診断が実行される。 In step S131, the setting of the additional measurement timing is executed. Then, in step S130, both the scheduled measurement timing and the additional measurement timing are detected, and the measurement and diagnosis of steps S3 and S4 are executed in all the measurement channels.
他の部分の同じステップ番号の処理については、図４で説明しているので説明は繰り返さない。 Since the processing of the same step number in other parts is described in FIG. 4, the description is not repeated.
追加計測タイミングの設定は、いずれかの計測チャンネルにおいてしきい値を超過した診断パラメータがあった場合には、全体の計測チャンネルにたいして共通に設定される。図１５は、図１４のステップＳ１３１において実行される追加計測タイミングの設定処理を説明するためのフローチャートである。 The setting of the additional measurement timing is commonly set for all the measurement channels when there is a diagnostic parameter that exceeds the threshold value in any of the measurement channels. FIG. 15 is a flowchart for explaining the additional measurement timing setting process executed in step S131 of FIG.
図１５のフローチャートでは、図１０のフローチャートの処理において、チャンネル番号ｊが１追加されたステップＳ１１８の後に戻る先が、ステップＳ１１４に変更されている。これにより、チャンネルごとにカウンタｃが初期化されないので、チャンネル全体に対して、追加計測タイミングカウンタｃが加算されていく。そして、ステップＳ１１６においてチャンネルごとに設定されていた追加計測タイミングは、ステップＳ１４１，Ｓ１４２において全体のチャンネルに対して共通に設定される。 In the flowchart of FIG. 15, in the processing of the flowchart of FIG. 10, the destination returned after step S118 to which the channel number j is added is changed to step S114. As a result, the counter c is not initialized for each channel, so that the additional measurement timing counter c is added to the entire channel. Then, the additional measurement timing set for each channel in step S116 is commonly set for all channels in steps S141 and S142.
すなわち図１５のステップＳ１１４、Ｓ１１５，Ｓ１１７，Ｓ１１８の処理が繰り返されることによって、計測チャンネルの少なくとも１つにしきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータがある場合には、ｃ≧１となるため、ステップＳ１４２において追加計測タイミングが１個設定される。 That is, when the processes of steps S114, S115, S117, and S118 of FIG. 15 are repeated, and there is a diagnostic parameter exceeding the threshold value Rth1 in at least one of the measurement channels, c ≧ 1, so step S142 One additional measurement timing is set in.
逆に、いずれの計測チャンネルにもしきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータがない場合のみ、ｃ＝０となるため、ステップＳ１４２における追加計測タイミングは設定されない。 On the contrary, since c = 0 only when there is no diagnostic parameter exceeding the threshold value Rth1 in any of the measurement channels, the additional measurement timing in step S142 is not set.
［実施の形態３の変形例］
実施の形態３の図１５のフローチャートでは、追加計測タイミングを設定するか否かのしきい値Ｒｔｈ１は１つであった。実施の形態３の変形例では、実施の形態２の変形例と同様に追加計測タイミングを設定するか否かのしきい値を複数設ける例を示す。その場合、超過したしきい値の数に応じて、追加計測タイミングの数を増やす。しきい値を複数設ける例については、図１１と同様である。
[Modified Example of Embodiment 3]
In the flowchart of FIG. 15 of the third embodiment, the threshold value Rth1 for setting the additional measurement timing is one. In the modified example of the third embodiment, similarly to the modified example of the second embodiment, an example in which a plurality of threshold values for setting the additional measurement timing are provided will be shown. In that case, the number of additional measurement timings is increased according to the number of thresholds exceeded. An example in which a plurality of threshold values are provided is the same as in FIG.
図１６は、実施の形態３の変形例において、実行される追加計測タイミングの設定処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態３の変形例では、図１５で説明したステップＳ１３１に代えて、図１６に示すステップＳ１３１Ａの処理が実行される。 FIG. 16 is a flowchart for explaining the setting process of the additional measurement timing to be executed in the modified example of the third embodiment. In the modified example of the third embodiment, the process of step S131A shown in FIG. 16 is executed instead of the step S131 described with reference to FIG.
図１６のフローチャートでは、図１２のフローチャートの処理において、チャンネル番号ｊが１追加されたステップＳ１１８の後に戻る先が、ステップＳ１２１に変更されている。これにより、チャンネルごとにカウンタｃが初期化されないので、チャンネル全体に対して、追加計測タイミングカウンタｃが加算されていく。そして、ステップＳ１１６においてチャンネルごとに設定されていた追加計測タイミングは、ステップＳ１５１〜Ｓ１５４において全体のチャンネルに対して共通に設定される。 In the flowchart of FIG. 16, in the processing of the flowchart of FIG. 12, the destination to return after step S118 to which the channel number j is added is changed to step S121. As a result, the counter c is not initialized for each channel, so that the additional measurement timing counter c is added to the entire channel. Then, the additional measurement timing set for each channel in step S116 is commonly set for all channels in steps S151 to S154.
すなわち図１６のステップＳ１２１〜Ｓ１２４、Ｓ１１７，Ｓ１１８の処理が繰り返されることによって、しきい値Ｒｔｈ１を超過した診断パラメータが存在する計測チャンネルの数に応じて、カウンタｃの値が積算される。そして全部の計測チャンネルがカウンタｃに反映された後に、ｃが２以上であれば（Ｓ１５１でＹＥＳ）、ステップＳ１５２において追加計測タイミングが２個設定される。また、ｃが１であれば（Ｓ１５１でＮＯかつＳ１５３でＹＥＳ）、ステップＳ１５４において追加計測タイミングが１個設定される。なお、ｃが０である場合（Ｓ１５１でＮＯかつＳ１５３でＮＯ）、追加計測タイミングは設定されない。実施の形態３で設定された追加計測タイミングでは、定時計測タイミングと同様に、図５、図６に示した出力抑制判断が実施される。 That is, by repeating the processes of steps S121 to S124, S117, and S118 of FIG. 16, the value of the counter c is integrated according to the number of measurement channels in which the diagnostic parameter exceeding the threshold value Rth1 exists. Then, after all the measurement channels are reflected in the counter c, if c is 2 or more (YES in S151), two additional measurement timings are set in step S152. If c is 1 (NO in S151 and YES in S153), one additional measurement timing is set in step S154. When c is 0 (NO in S151 and NO in S153), the additional measurement timing is not set. At the additional measurement timing set in the third embodiment, the output suppression determination shown in FIGS. 5 and 6 is carried out in the same manner as the regular measurement timing.
以上説明したように、実施の形態３の異常診断システムでは、加速度センサは、複数の加速度センサ素子７１〜７３を備える。データ処理装置８０は、複数の加速度センサ素子７１〜７３の各々で計測したデータの各々に対して、診断パラメータを算出する。データ処理装置は、複数の加速度センサ素子のうち対応する診断パラメータの大きさがしきい値を超えた加速度センサ素子が存在する場合、複数の加速度センサ素子７１〜７３のすべてについて計測頻度を増加させる。 As described above, in the abnormality diagnosis system of the third embodiment, the acceleration sensor includes a plurality of acceleration sensor elements 71 to 73. The data processing device 80 calculates diagnostic parameters for each of the data measured by each of the plurality of acceleration sensor elements 71 to 73. When there is an acceleration sensor element in which the magnitude of the corresponding diagnostic parameter exceeds the threshold value among the plurality of acceleration sensor elements, the data processing device increases the measurement frequency for all of the plurality of acceleration sensor elements 71 to 73.
これにより、損傷が疑われる場合に計測回数を正常時よりも増やすことができる。この場合、出力を抑制するか否かの判定が正常時より多く実施され、損傷がある風力発電装置であっても慎重な運用が可能となる。 As a result, when damage is suspected, the number of measurements can be increased as compared with the normal case. In this case, whether or not to suppress the output is determined more than in the normal state, and even a damaged wind power generator can be operated carefully.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiment described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
１０ 風力発電装置、２０ 主軸、３０ ブレード、４０ 増速機、５０ 発電機、５２ 制御盤、５４ 送電線、６０ 軸受、７１〜７３ 加速度センサ、７４ 近接センサ、７５ 電流センサ、８０ データ処理装置、８１〜８５ フィルタ、９０ ナセル、９１〜９５ Ａ／Ｄ変換器、１００ タワー、２００ 演算部、２０１ メモリ、２０２ 監視用端末、３００ 発電制御装置、５００ 状態監視システム。 10 Wind power generator, 20 spindle, 30 blades, 40 speed increaser, 50 generator, 52 control panel, 54 transmission line, 60 bearing, 71-73 acceleration sensor, 74 proximity sensor, 75 current sensor, 80 data processing device, 81-85 filters, 90 nacelles, 91-95 A / D converters, 100 towers, 200 arithmetic units, 201 memories, 202 monitoring terminals, 300 power generators, 500 status monitoring systems.
Claims (7)
監視用端末と、
加速度センサと、
データ処理装置とを備え、
前記データ処理装置は、前記加速度センサで計測したデータから診断パラメータを算出し、前記診断パラメータに基づいて前記風力発電装置に含まれる軸受または歯車の損傷の度合いを判断し、前記軸受または前記歯車の損傷の度合いに応じた前記風力発電装置の発電電力の抑制度合いを示す情報を前記監視用端末に表示させる、状態監視システム。 A condition monitoring system that monitors the condition of wind power generators.
Monitoring terminal and
Accelerometer and
Equipped with a data processing device
The data processing device calculates diagnostic parameters from the data measured by the acceleration sensor, determines the degree of damage to the bearing or gear included in the wind power generator based on the diagnostic parameter, and determines the degree of damage to the bearing or gear. A state monitoring system that displays information indicating the degree of suppression of the generated power of the wind power generation device according to the degree of damage on the monitoring terminal.
メモリと、
前記診断パラメータの大きさが第１しきい値を超える回数を前記メモリに記憶させる演算部とを含み、
前記演算部は、前記回数が予め定められた第１の数になるまでは、前記情報を前記監視用端末に表示させず、前記回数が予め定められた第１の数以上となった場合に、前記情報を前記監視用端末に表示させる、請求項１に記載の状態監視システム。 The data processing device is
With memory
A calculation unit that stores the number of times the magnitude of the diagnostic parameter exceeds the first threshold value in the memory is included.
The calculation unit does not display the information on the monitoring terminal until the number of times reaches a predetermined first number, and when the number of times becomes a predetermined first number or more. The condition monitoring system according to claim 1, wherein the information is displayed on the monitoring terminal.
前記データ処理装置は、前記区間における前記診断パラメータの変化率が、前回の区間の前記診断パラメータの変化率よりも増加した場合には、前記抑制度合いを算出し、算出した前記抑制度合いが反映された前記情報を前記監視用端末に表示させる、請求項１に記載の状態監視システム。 The data processing device determines a section for calculating the temporal change rate of the diagnostic parameter based on the product of the rotational speed of the rotating element of the wind power generation device and the power generation output.
When the rate of change of the diagnostic parameter in the section increases from the rate of change of the diagnostic parameter in the previous section, the data processing device calculates the degree of suppression, and the calculated degree of suppression is reflected. The condition monitoring system according to claim 1, wherein the information is displayed on the monitoring terminal.
前記データ処理装置は、前記複数の加速度センサ素子の各々で計測したデータの各々に対して、前記診断パラメータを算出し、
前記データ処理装置は、前記複数の加速度センサ素子のうち対応する診断パラメータの大きさが前記しきい値を超えた加速度センサ素子については、計測頻度を増加させる一方で、前記複数の加速度センサ素子のうち対応する診断パラメータの大きさが前記しきい値を超えていない加速度センサ素子については、計測頻度を変更しない、請求項５に記載の状態監視システム。 The acceleration sensor includes a plurality of acceleration sensor elements.
The data processing device calculates the diagnostic parameters for each of the data measured by each of the plurality of acceleration sensor elements.
The data processing device increases the measurement frequency for the acceleration sensor element in which the magnitude of the corresponding diagnostic parameter exceeds the threshold value among the plurality of acceleration sensor elements, while increasing the measurement frequency of the plurality of acceleration sensor elements. The state monitoring system according to claim 5, wherein the measurement frequency is not changed for the acceleration sensor element in which the magnitude of the corresponding diagnostic parameter does not exceed the threshold value.
前記データ処理装置は、前記複数の加速度センサ素子の各々で計測したデータの各々に対して、前記診断パラメータを算出し、
前記データ処理装置は、前記複数の加速度センサ素子のうち対応する診断パラメータの大きさが前記しきい値を超えた加速度センサ素子が存在する場合、前記複数の加速度センサ素子について計測頻度を増加させる、請求項５に記載の状態監視システム。 The acceleration sensor includes a plurality of acceleration sensor elements.
The data processing device calculates the diagnostic parameters for each of the data measured by each of the plurality of acceleration sensor elements.
The data processing device increases the measurement frequency of the plurality of acceleration sensor elements when there is an acceleration sensor element in which the magnitude of the corresponding diagnostic parameter exceeds the threshold value among the plurality of acceleration sensor elements. The state monitoring system according to claim 5.
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|---|---|---|---|---|
| CN114323649A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 福州大学 | Slewing bearing fault diagnosis method based on CEEMDAN and PSO-MOMEDA |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013080321A1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 三菱重工業株式会社 | Regenerated energy type generating apparatus and method for producing same |
| JP2019027860A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 日本精工株式会社 | System and method for performing abnormality diagnosis on rotary machine facility |
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|---|---|---|---|---|
| US8140283B2 (en) * | 2008-12-24 | 2012-03-20 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Independent frequency measurement and tracking |
| CN102175269B (en) * | 2011-01-24 | 2013-02-13 | 华东师范大学 | Sensor device capable of changing sampling frequency and control method thereof |
| CN104065168B (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-20 | 江苏华大天益电力科技有限公司 | A kind of dynamic frequency-conversion collecting method of wind-solar-storage joint generating state monitoring |
| JP6783110B2 (en) * | 2016-10-06 | 2020-11-11 | 株式会社日立製作所 | Predictive diagnostic device and power generation device control system with it |
| CN109446023A (en) * | 2018-10-12 | 2019-03-08 | 上海东土远景工业科技有限公司 | A kind of determination method, apparatus, equipment and the storage medium of data collection cycle |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013080321A1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 三菱重工業株式会社 | Regenerated energy type generating apparatus and method for producing same |
| JP2019027860A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 日本精工株式会社 | System and method for performing abnormality diagnosis on rotary machine facility |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114323649A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 福州大学 | Slewing bearing fault diagnosis method based on CEEMDAN and PSO-MOMEDA |
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