JP5863763B2 - 油圧機械の診断方法及び診断装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には、油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサの出力信号に基づいて、油圧ポンプの異常診断を行う異常診断装置が開示されている。
各ピストンの往復運動に関連した油圧機械の異常を検出する方法としては、各シリンダ内に圧力センサを設けて、各シリンダの筒内圧を検出することで油圧機械の異常を診断する方法が考えられる。しかしながら、この場合、シリンダの数(作動室の数)に対応する複数の圧力センサが必要となり、油圧機械の構成が複雑化し多大なコストが必要になってしまう。
本発明の少なくとも一つの実施形態に係る目的は、簡易な構成による油圧機械の異常診断を実現可能な油圧機械の診断方法及び診断装置を提供することである。
複数のピストンと、前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、前記複数の作動室について設けられ、押しのけ容積が存在するアクティブ状態と押しのけ容積が存在しないノンアクティブ状態との間で前記作動室の状態を切り替えるための高圧弁及び低圧弁と、を備える油圧機械の診断方法であって、
前記アクティブ状態の作動室の数の全作動室に対する割合FdがN/m(但し、mは前記ピストンの往復運動の位相が互いに異なるピストングループ数であり、Nは1以上の整数である)に一致しないように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方を制御しながら、前記油圧機械の振動を検出する振動検出ステップと、
前記振動検出ステップにおける前記振動の検出結果に基づいて、前記油圧機械の異常を診断する異常診断ステップと、を備えることを特徴とする。
したがって、油圧機械において、何れかのピストンの往復運動に関連した異常が発生した場合、該異常に起因する油圧機械の振動の周波数(ピストンの往復運動の周期に対応した周波数)のN倍の周波数と、アクティブ状態の作動室でのピストンの正常な往復運動に起因する油圧機械の振動の周波数とを異ならせることができる。よって、アクティブ状態の作動室でのピストンの正常な往復運動に起因する油圧機械の振動に対して、ピストンの往復運動に関連した異常に起因する油圧機械の振動を区別して検出することができる。
この検出結果に基づいて、異常診断ステップにおいて油圧機械の異常を診断することにより、油圧機械のピストンの往復運動に関連した異常を診断することができる。
また、上記(1)に記載の油圧機械の診断方法によれば、各シリンダの筒内圧を検出するための圧力センサを設ける上述の方法とは異なり、油圧機械の振動を検出するためのセンサが少なくとも1つあれば上述のように油圧機械の異常を診断することができるため、簡易な構成による油圧機械の異常診断を実現することができる。
前記振動検出ステップでは、前記割合Fdが1/m未満となるように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方を制御しながら、前記油圧機械の振動を検出することを特徴とする。
前記振動検出ステップでは、前記割合Fdが1/mより大きくなるように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方を制御しながら、前記油圧機械の振動を示す信号を検出し、
前記異常診断ステップでは、前記信号に対する周波数解析の結果に基づいて前記油圧機械の異常を診断することを特徴とする。
前記振動検出ステップにおいて前記油圧機械の時系列の振動レベルを示す振動波形を取得し、
前記異常診断ステップでは、各ピストンの往復運動の周波数に対応する対象振動レベルを前記振動波形から抽出し、前記対象振動レベルの大きさに基づいて、前記油圧機械の異常の有無を判定することを特徴とする。
前記油圧機械は、前記複数のピストンの往復運動と関連付いて回転する回転シャフトと、前記回転シャフトと前記ピストンの各々との間に設けられて前記複数のピストンの往復運動と前記回転シャフトの回転とを関連付けるためのカムと、をさらに備え、
前記異常診断ステップでは、前記回転シャフトの回転数と、前記カムの山数との積に応じて定まる前記周波数に対応した前記対象振動レベルの大きさに基づいて、前記油圧機械の異常の有無を判定することを特徴とする。
前記異常診断ステップでは、前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方の異常を診断することを特徴とする。
したがって、上述の方法により、アクティブ状態の作動室でのピストンの正常な往復運動に起因する油圧機械の振動に対して、ピストンの往復運動に関連した異常に起因する油圧機械の振動を区別して検出することで、高圧弁及び低圧弁の少なくとも一方の異常を簡易な構成で診断することができる。
前記油圧機械は、
回転シャフトに入力される機械的エネルギーによって駆動されるように構成された油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、を備える油圧トランスミッションの前記油圧ポンプであることを特徴とする。
前記油圧トランスミッションは、
少なくとも一本のブレードと、前記少なくとも一本のブレードで受けた再生可能エネルギーによって回転する回転シャフトと、前記回転シャフトの回転エネルギーが入力される動力伝達部と、前記動力伝達部を介して入力される前記回転エネルギーによって駆動される発電機と、を備える再生エネルギー型発電装置の前記動力伝達部である
ことを特徴とする。
複数のピストンと、前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、前記複数の作動室について設けられ、押しのけ容積が存在するアクティブ状態と押しのけ容積が存在しないノンアクティブ状態との間で前記作動室の状態を切り替えるための高圧弁及び低圧弁と、を備える油圧機械のための診断装置であって、
前記アクティブ状態の作動室の数の全作動室に対する割合FdがN/m(但し、mは前記ピストンの往復運動の位相が互いに異なるピストングループ数であり、Nは1以上の整数である)に一致しないように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方が制御された状態で、前記油圧機械の振動を検出するための振動センサと、
前記振動センサの検出結果に基づいて、前記油圧機械の異常を診断する異常診断部と、を備えることを特徴とする。
したがって、油圧機械において、何れかのピストンの往復運動に関連した異常が発生した場合、該異常に起因する油圧機械の振動の周波数(ピストンの往復運動の周期に対応した周波数)のN倍の周波数と、アクティブ状態の作動室でのピストンの正常な往復運動に起因する油圧機械の振動の周波数とを異ならせることができる。よって、アクティブ状態の作動室でのピストンの正常な往復運動に起因する油圧機械の振動に対して、ピストンの往復運動に関連した異常に起因する油圧機械の振動を区別して検出することができる。 この検出結果に基づいて、異常診断部が油圧機械の異常を診断することにより、油圧機械のピストンの往復運動に関連した異常を診断することができる。
また、上記(9)に記載の油圧機械の診断装置によれば、各シリンダの筒内圧を検出するための圧力センサを設ける上述の方法を用いた診断装置とは異なり、油圧機械の振動を検出するためのセンサが少なくとも1つあれば上述のように油圧機械の異常を診断することができるため、簡易な構成による油圧機械の異常診断を実現することができる。
前記振動センサは、前記割合Fdが1/m未満となるように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方が制御された状態で、前記油圧機械の振動を検出するように構成されたことを特徴とする。
前記振動センサは、前記割合Fdが1/mより大きくなるように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方が制御された状態で、前記油圧機械の振動を示す信号を検出するように構成され、
前記異常診断部は、前記信号に対する周波数解析の結果に基づいて前記油圧機械の異常を診断するように構成されたことを特徴とする。
前記振動センサは、前記油圧機械の時系列の振動レベルを示す振動波形を取得するように構成され、
前記異常診断部は、各ピストンの往復運動の周波数に対応する対象振動レベルを前記振動波形から抽出し、前記対象振動レベルの大きさに基づいて、前記油圧機械の異常の有無を判定するように構成されたことを特徴とする。
前記油圧機械は、前記複数のピストンの往復運動と関連付いて回転する回転シャフトと、前記回転シャフトと前記ピストンの各々との間に設けられて前記複数のピストンの往復運動と前記回転シャフトの回転とを関連付けるためのカムと、をさらに備え、
前記異常診断部は、前記回転シャフトの回転数と、前記カムの山数との積に応じて定まる前記周波数に対応した前記対象振動レベルの大きさに基づいて、前記油圧機械の異常の有無を判定するように構成されたことを特徴とする。
前記異常診断部は、前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方の異常を診断するように構成されたことを特徴とする。
したがって、上述の方法により、アクティブ状態の作動室でのピストンの正常な往復運動に起因する油圧機械の振動に対して、ピストンの往復運動に関連した異常に起因する油圧機械の振動を区別して検出することで、高圧弁及び低圧弁の少なくとも一方の異常を簡易な構成で診断することができる。
前記油圧機械は、
回転シャフトに入力される機械的エネルギーによって駆動されるように構成された油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、を備える油圧トランスミッションの前記油圧ポンプである
ことを特徴とする。
前記油圧トランスミッションは、
少なくとも一本のブレードと、前記少なくとも一本のブレードで受けた再生可能エネルギーによって回転する回転シャフトと、前記回転シャフトの回転エネルギーが入力される動力伝達部と、前記動力伝達部を介して入力される前記回転エネルギーによって駆動される発電機と、を備える再生エネルギー型発電装置の前記動力伝達部である
ことを特徴とする。
まず、本実施形態に係る再生エネルギー型発電装置としての風力発電装置の全体構成について説明する。ただし、本発明は潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等、他の再生エネルギー型発電装置にも適用可能である。
(数1)
押しのけ容積Dp=N×Vp×Fd
(ただし、Nはカム84の山数(カム山84Bの数)であり、Vpは全シリンダ80の合計容積である。)
なお、上述の「押しのけ容積が存在しないノンアクティブ状態の作動室」とは、ピストン82が下死点から上死点に向かうポンプ工程において、高圧ライン16に作動油を吐出しない作動室83をいう。これに対し、「押しのけ容積が存在するアクティブ状態の作動室」とは、ピストン82が下死点から上死点に向かうポンプ工程において、高圧ライン16(図1参照)に作動油を吐出する作動室83をいう。
(数2)
Fpump=A×W/60
(ただし、Aはカム84の山数(カム84Aの数。図2では4つ)であり、Wは回転シャフト8の回転数(すなわち回転速度(rpm))である)
この振動を検出できれば、検出結果に基づいて、ピストン82の往復運動に関連した油圧ポンプ12の異常を診断することができる。
(数3)
Fenable=Fd×m×A×W/60
(ただし、mはピストン82の往復運動の位相が互いに異なるピストングループ数である。図2に示す油圧ポンプ12では、カム84にかかるピストン82からの力を均等化するように、カム84を挟んで対向する2つのピストン82が同位相で往復運動しているため、複数のピストン82について3つのピストングループg1、g2、g3(図3参照)が存在する。なお、mは、ピストン82の総数をピストン82の総数とカム84の山数との最大公約数(同位相で往復運動しているピストン82の数)で除算した数に等しい。)
振動センサ42は、Nを1以上の整数とすると、N×Fpump≠Fenableを満たすように高圧弁86又は低圧弁88(図2参照)の少なくとも一方が制御部30によって制御された状態で、油圧ポンプ12の振動を検出するよう構成されている。換言すれば、振動センサ42は、上記割合FdがN/mに一致しないように高圧弁86又は低圧弁88の少なくとも一方が制御部30によって制御された状態で、油圧ポンプ12の振動を検出するよう構成されている。
2 ロータ
4 ブレード
6 ハブ
8 回転シャフト
10 油圧トランスミッション
12 油圧ポンプ
14 油圧モータ
16 高圧ライン
18 低圧ライン
20 発電機
22 ナセル
24 タワー
30 制御部
32 異常診断部
40 診断装置
42 振動センサ
80 シリンダ
82 ピストン
83 作動室
84 カム
84A 凹部
84B 凸部(カム山)
85 カム取付台
86 高圧弁
87 高圧連通路
88 低圧弁
89 低圧連通路
Claims (16)
- 複数のピストンと、前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、前記複数の作動室について設けられ、押しのけ容積が存在するアクティブ状態と押しのけ容積が存在しないノンアクティブ状態との間で前記作動室の状態を切り替えるための高圧弁及び低圧弁と、を備える油圧機械の診断方法であって、
前記アクティブ状態の作動室の数の全作動室に対する割合FdがN/m(但し、mは前記ピストンの往復運動の位相が互いに異なるピストングループ数であり、Nは1以上の整数である)に一致しないように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方を制御しながら、前記油圧機械の振動を検出する振動検出ステップと、
前記振動検出ステップにおける前記振動の検出結果に基づいて、前記油圧機械の異常を診断する異常診断ステップと、を備えることを特徴とする油圧機械の診断方法。 - 前記振動検出ステップでは、前記割合Fdが1/m未満となるように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方を制御しながら、前記油圧機械の振動を検出することを特徴とする請求項1に記載の油圧機械の診断方法。
- 前記振動検出ステップでは、前記割合Fdが1/mより大きくなるように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方を制御しながら、前記油圧機械の振動を示す信号を検出し、
前記異常診断ステップでは、前記信号に対する周波数解析の結果に基づいて前記油圧機械の異常を診断することを特徴とする請求項1に記載の油圧機械の診断方法。 - 前記振動検出ステップにおいて前記油圧機械の時系列の振動レベルを示す振動波形を取得し、
前記異常診断ステップでは、各ピストンの往復運動の周波数に対応する対象振動レベルを前記振動波形から抽出し、前記対象振動レベルの大きさに基づいて、前記油圧機械の異常の有無を判定することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の油圧機械の診断方法。 - 前記油圧機械は、前記複数のピストンの往復運動と関連付いて回転する回転シャフトと、前記回転シャフトと前記ピストンの各々との間に設けられて前記複数のピストンの往復運動と前記回転シャフトの回転とを関連付けるためのカムと、をさらに備え、
前記異常診断ステップでは、前記回転シャフトの回転数と、前記カムの山数との積に応じて定まる前記周波数に対応した前記対象振動レベルの大きさに基づいて、前記油圧機械の異常の有無を判定することを特徴とする請求項4に記載の油圧機械の診断方法。 - 前記異常診断ステップでは、前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方の異常を診断することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の油圧機械の診断方法。
- 前記油圧機械は、
回転シャフトに入力される機械的エネルギーによって駆動されるように構成された油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、を備える油圧トランスミッションの前記油圧ポンプである
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の油圧機械の診断方法。 - 前記油圧トランスミッションは、
少なくとも一本のブレードと、前記少なくとも一本のブレードで受けた再生可能エネルギーによって回転する回転シャフトと、前記回転シャフトの回転エネルギーが入力される動力伝達部と、前記動力伝達部を介して入力される前記回転エネルギーによって駆動される発電機と、を備える再生エネルギー型発電装置の前記動力伝達部である
ことを特徴とする請求項7に記載の油圧機械の診断方法。 - 複数のピストンと、前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、前記複数の作動室について設けられ、押しのけ容積が存在するアクティブ状態と押しのけ容積が存在しないノンアクティブ状態との間で前記作動室の状態を切り替えるための高圧弁及び低圧弁と、を備える油圧機械のための診断装置であって、
前記アクティブ状態の作動室の数の全作動室に対する割合FdがN/m(但し、mは前記ピストンの往復運動の位相が互いに異なるピストングループ数であり、Nは1以上の整数である)に一致しないように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方が制御された状態で、前記油圧機械の振動を検出するための振動センサと、
前記振動センサの検出結果に基づいて、前記油圧機械の異常を診断する異常診断部と、を備えることを特徴とする油圧機械用の診断装置。 - 前記振動センサは、前記割合Fdが1/m未満となるように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方が制御された状態で、前記油圧機械の振動を検出するように構成されたことを特徴とする請求項9に記載の油圧機械用の診断装置。
- 前記振動センサは、前記割合Fdが1/mより大きくなるように前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方が制御された状態で、前記油圧機械の振動を示す信号を検出するように構成され、
前記異常診断部は、前記信号に対する周波数解析の結果に基づいて前記油圧機械の異常を診断するように構成されたことを特徴とする請求項9に記載の油圧機械用の診断装置。 - 前記振動センサは、前記油圧機械の時系列の振動レベルを示す振動波形を取得するように構成され、
前記異常診断部は、各ピストンの往復運動の周波数に対応する対象振動レベルを前記振動波形から抽出し、前記対象振動レベルの大きさに基づいて、前記油圧機械の異常の有無を判定するように構成されたことを特徴とする請求項9乃至11の何れか一項に記載の油圧機械用の診断装置。 - 前記油圧機械は、前記複数のピストンの往復運動と関連付いて回転する回転シャフトと、前記回転シャフトと前記ピストンの各々との間に設けられて前記複数のピストンの往復運動と前記回転シャフトの回転とを関連付けるためのカムと、をさらに備え、
前記異常診断部は、前記回転シャフトの回転数と、前記カムの山数との積に応じて定まる周波数に対応した対象振動レベルの大きさに基づいて、前記油圧機械の異常の有無を判定するように構成されたことを特徴とする請求項11又は12に記載の油圧機械用の診断装置。 - 前記異常診断部は、前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方の異常を診断するように構成されたことを特徴とする請求項9乃至13の何れか一項に記載の油圧機械用の診断装置。
- 前記油圧機械は、
回転シャフトに入力される機械的エネルギーによって駆動されるように構成された油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、を備える油圧トランスミッションの前記油圧ポンプである
ことを特徴とする請求項9乃至14の何れか一項に記載の油圧機械用の診断装置。 - 前記油圧トランスミッションは、
少なくとも一本のブレードと、前記少なくとも一本のブレードで受けた再生可能エネルギーによって回転する回転シャフトと、前記回転シャフトの回転エネルギーが入力される動力伝達部と、前記動力伝達部を介して入力される前記回転エネルギーによって駆動される発電機と、を備える再生エネルギー型発電装置の前記動力伝達部である
ことを特徴とする請求項15に記載の油圧機械用の診断装置。
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