JP6407592B2 - Wind turbine generator abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method - Google Patents
Wind turbine generator abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6407592B2 JP6407592B2 JP2014142181A JP2014142181A JP6407592B2 JP 6407592 B2 JP6407592 B2 JP 6407592B2 JP 2014142181 A JP2014142181 A JP 2014142181A JP 2014142181 A JP2014142181 A JP 2014142181A JP 6407592 B2 JP6407592 B2 JP 6407592B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- abnormality
- nacelle
- abnormality diagnosis
- yaw
- data
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/329—Azimuth or yaw angle
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Description
この発明は、風力発電装置の異常診断装置および異常診断方法に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis device and an abnormality diagnosis method for a wind turbine generator.
クリーンなエネルギー源を使用して発電する発電装置として、風力発電装置が知られている。 A wind power generator is known as a power generator that generates electricity using a clean energy source.
風力発電装置においては、運転監視装置(Supervisory Control And Data Acquisition:SCADA)や状態監視装置(Condition Monitoring System:CMS)などにより風車の運転状態が遠隔的に監視される。SCADAでは、風車の発電量や風速などの運転情報が収集され、CMSでは、機器の損傷や劣化状態などが監視される。 In the wind turbine generator, the operation state of the windmill is remotely monitored by an operation monitoring device (Supervision Control Data Acquisition: SCADA) or a state monitoring device (Condition Monitoring System: CMS). In SCADA, operation information such as the power generation amount and wind speed of a windmill is collected, and in CMS, damage or deterioration state of equipment is monitored.
特開2002−349415号公報(特許文献1)は、遠隔地から風力発電装置の運転状態を監視する風力発電装置の監視システムを開示する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2002-349415 (Patent Document 1) discloses a monitoring system for a wind turbine generator that monitors the operating state of the wind turbine generator from a remote location.
SCADAでは運転情報とともに温度などのデータも採取され、機器の異常監視にも使用されている。一方、CMSは機器の異常監視を目的としたシステムであり、風力発電装置にはSCADAのみが設備される場合とSCADAとCMSが設備される場合がある。 SCADA collects data such as temperature along with operation information, and is also used to monitor equipment abnormalities. On the other hand, CMS is a system for monitoring an abnormality of equipment, and a wind power generator may be equipped with only SCADA or SCADA and CMS.
SCADAとCMSは風力発電装置の各機器の異常を監視することから、両者を風力発電装置の異常診断装置と呼ぶことにする。 Since SCADA and CMS monitor the abnormality of each device of the wind turbine generator, both will be referred to as an abnormality diagnosis device of the wind turbine generator.
風力発電装置には、上述したように異常診断装置が使用されている。異常診断装置では、振動、AE(Acoustic Emission)に基づいて風力発電装置の機器内で使用されている軸受や歯車の異常診断を行っている。 As described above, the abnormality diagnosis apparatus is used for the wind power generation apparatus. The abnormality diagnosis device performs abnormality diagnosis of bearings and gears used in wind turbine generators based on vibration and AE (Acoustic Emission).
一方、風力発電装置では、風車ブレードを風向に正対させるために、風向に基づいてナセルを回転させるヨー運動を行なう。しかし、ヨー運動中は測定対象に余分な振動が加わり正確な診断ができないという問題があった。 On the other hand, in a wind power generator, in order to make a windmill blade face the wind direction, a yaw motion is performed to rotate the nacelle based on the wind direction. However, there is a problem that during the yaw movement, an excessive diagnosis is applied to the measurement target and an accurate diagnosis cannot be made.
この発明の目的は、風力発電装置のヨー運動の検知より、軸受等の異常検出の精度が向上された風力発電装置の異常診断装置および異常診断方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method for a wind turbine generator in which the accuracy of detecting an abnormality of a bearing or the like is improved by detecting the yaw motion of the wind turbine generator.
この発明は、要約すると、風力発電装置の異常診断装置であって、風力発電装置の回転速度を検知する回転検知部の出力と、発電量を検知する発電量検知部の出力とに加えナセルのヨー運動を検知するヨー運動検知部の出力に基づいて、風力発電装置の異常を診断する診断部とを備える。 In summary, the present invention is an abnormality diagnosis device for a wind turbine generator, in which an output of a rotation detector that detects the rotation speed of the wind turbine generator and an output of a generator for detecting the amount of power generation are added to the nacelle. A diagnosis unit that diagnoses an abnormality of the wind turbine generator based on an output of the yaw motion detection unit that detects the yaw motion.
回転検知部、発電量検知部、ヨー運動検知部により、測定した振動等のデータを異常診断のデータとして採用するか否かを判定する。すなわち回転速度が指定範囲内であって、発電量が指定範囲内であり、かつ、ヨー運動していない場合の振動等のデータを異常診断のためのデータとして採用する。 The rotation detection unit, the power generation amount detection unit, and the yaw motion detection unit determine whether data such as measured vibration is to be adopted as abnormality diagnosis data. That is, data such as vibration when the rotational speed is within the specified range, the power generation amount is within the specified range, and no yaw motion is performed is adopted as data for abnormality diagnosis.
好ましくは、ヨー運動検知部は、ジャイロセンサを含む。
好ましくは、回転検知部は、風力発電装置の主軸または増速機の高速軸または発電機軸の回転速度を検出するセンサを含む。さらに、ナセル内の制御盤から回転速度に比例してアナログ信号を入力することによっても回転速度を入手することは可能である。発電量検知部は、ナセル制御盤内から発電量に比例したアナログ信号を入手すること、または発電機の出力ケーブルに流れる電流値を検出することにより風力発電装置の発電量を検出する。
Preferably, the yaw motion detection unit includes a gyro sensor.
Preferably, the rotation detection unit includes a sensor that detects a rotation speed of the main shaft of the wind power generator, the high speed shaft of the speed increaser, or the generator shaft. Further, it is possible to obtain the rotational speed by inputting an analog signal in proportion to the rotational speed from the control panel in the nacelle. The power generation amount detection unit detects the power generation amount of the wind turbine generator by obtaining an analog signal proportional to the power generation amount from the nacelle control panel or by detecting a current value flowing through the output cable of the generator.
診断のためのステップは、振動、AEを測定するデータ計測(ステップS1)の後に、異常診断のためのデータとして採用するか否かの判定を、S2,S3,S4のステップで実施する。つまり、回転速度が指定範囲内であって(S2でYES)、発電量が指定範囲内であって(S3でYES)、ヨー運動中でない(S4でNO)ならば、データは異常診断のためのデータとして採用し(S5)、診断を実行する。いずれかの条件を満たさないならば、異常診断のデータとして採用しない(S6)。 In the step for diagnosis, after data measurement for measuring vibration and AE (step S1), it is determined in step S2, S3, and S4 whether or not to adopt as data for abnormality diagnosis. That is, if the rotation speed is within the specified range (YES in S2), the power generation amount is within the specified range (YES in S3), and the yaw movement is not in progress (NO in S4), the data is for abnormality diagnosis. (S5) and execute diagnosis. If any of the conditions is not satisfied, the data is not adopted as abnormality diagnosis data (S6).
本発明によれば、異常診断の際にヨー運動の影響を除くことができ、風力発電装置の高精度な異常診断が可能となる。 According to the present invention, the influence of the yaw motion can be eliminated in the abnormality diagnosis, and the abnormality diagnosis of the wind power generator can be performed with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、本実施の形態の異常診断装置が使用される一例である風力発電装置を説明するための図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a wind turbine generator that is an example in which the abnormality diagnosis device of the present embodiment is used.
図1を参照して、タワー100の上端部には、ナセル90が設けられている。そして、ロータヘッド20は主軸22の先端部分に接続されている。主軸はナセル90内部で支持され、発電機50へと接続されている。また、ロータヘッド20には複数のブレード30が取り付けられている。
With reference to FIG. 1, a
風力発電装置は、地上に固定されたタワー100に対して、風向に応じてナセル90を回転させるヨー運動を行なうことが可能に構成されている。好ましくは、風上にブレード30側が位置するようにナセル90が回転される。
The wind power generator is configured to be able to perform a yaw motion that rotates the
また、風力発電装置10は、風力の強さに応じてブレード30の風の方向に対する角度(以下、ピッチとする)を変化させることによって、適度な回転を得ている。また、風車の起動・停止を行なう場合にも同様に、ブレードピッチが制御される。また、主軸を1回転させる間においても、各ブレード30が数度揺動するように制御されている。このようにすることによって、風から得ることのできるエネルギーの量を調整することができる。
強風時などでは、風車の回転を抑制するためにブレードの風受け面(翼面、羽面ともいう)を風の方向と平行にする。
Further, the
In a strong wind or the like, the wind receiving surface (also referred to as a blade surface or a blade surface) of the blade is made parallel to the wind direction in order to suppress the rotation of the windmill.
図2は、ナセル内部の構造をより詳細に示した図である。図1、図2を参照して、風力発電装置10は、主軸22と、ブレード30と、増速機40と、発電機50と、主軸受60と、異常診断装置80とを備える。増速機40、発電機50、主軸受60および異常診断装置80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。
FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of the nacelle in more detail. Referring to FIGS. 1 and 2, the
主軸22は、ロータヘッド20からナセル90内に進入して増速機40の入力軸に接続され、主軸受60によって回転自在に支持される。そして、主軸22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22の先端に設けられ、風力を回転トルクに変換して主軸22に伝達する。
The
主軸受60は、ナセル90内において固設され、主軸22を回転自在に支持する。主軸受60は、転がり軸受によって構成され、たとえば、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 main bearing 60 is fixed in the
増速機40は、主軸22と発電機50との間に設けられ、主軸22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。なお、特に図示しないが、この増速機40内にも、複数の軸を回転自在に支持する複数の軸受が設けられている。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、たとえば、誘導発電機によって構成される。なお、この発電機50内にも、ロータを回転自在に支持する軸受が設けられている。
The
ナセル回転機構は、ナセル90側に取り付けられたナセル向き変更用の駆動装置124と、駆動装置124の回転軸に嵌合されたピニオンギヤによって回転されるリングギヤ126とを含む。リングギヤ126はタワー100に固定された状態に取り付けられている。
The nacelle rotation mechanism includes a nacelle direction changing
ナセル回転機構は、ナセル90の向きを変更(調整)する。ここで、ナセル90とタワー100の境界部には、ナセル支持用の軸受122が設けられている。、ナセル90は軸受122によって支持され、軸受122の回転軸を中心として回転する。このようなタワーの中心軸回りのナセル90の回転をヨー(yaw)運動またはヨーイング(yawing)という。ヨー運動は、ナセル90内に設置されたヨー運動検知部82によって検知される。ヨー運動検知部82としては、例えばジャイロセンサを含むものが使用できる。ジャイロセンサは、カメラの手振れ防止やゲーム機の動き検出や自動車の姿勢計測などに広く用いられるようになってきている。
The nacelle rotation mechanism changes (adjusts) the direction of the
ブレードピッチ可変機構は、ロータヘッド側に取り付けられたブレードピッチ変更用の駆動装置24と、駆動装置24の回転軸に嵌合されたピニオンギヤによって回転されるリングギヤ26とを含む。リングギヤ26はブレード30に固定された状態に取り付けられている。
The blade pitch varying mechanism includes a blade pitch changing
ブレードピッチ可変機構は、複数のブレード30を揺動させ、ブレード30のピッチを変更(調整)する。ここで、この複数のブレード30の基端部には、ブレード用軸受120が設けられており、ブレード30はブレード用軸受120によってそれぞれ支持され、ブレード用軸受120の回転軸を中心として回転する。
The blade pitch variable mechanism swings the plurality of
発電機50に負荷がかかっている場合には、風の方向とブレード30の風受け面とがなす角度が角度θ(≠0)となるようにブレード30のピッチが設定される。すると、ブレード30の風受け面は、風からのエネルギーを受ける。そして複数のブレード30は、ロータヘッド20に接続された主軸22を軸とし、ロータヘッド20と共にタワー100に対して回転する。この回転軸の回転は発電機へと伝達され、発電が行なわれる。
When a load is applied to the
また強風時などには、風の方向とブレード30の風受け面とが平行となるようにブレード30のピッチが変更される。このように、風の方向とブレード30のピッチとが平行となる状態(フェザリング)では、ブレード30の風受け面は風からエネルギーをほとんど受けなくなる。このようにすることによって、ブレード30およびロータヘッド20の回転速度の異常上昇による風力発電装置10の破損を防止することができる。
When the wind is strong, the pitch of the
本実施の形態の異常診断装置は、主軸受、増速機、発電機の各装置に付けられた振動センサからデータを収集する。振動センサの一例として、図1、図2には、発電機50に取り付けられたセンサ81が示される。
The abnormality diagnosis apparatus according to the present embodiment collects data from vibration sensors attached to the main bearing, the speed increaser, and the generator. As an example of the vibration sensor, FIGS. 1 and 2 show a
異常診断装置は、振動データの収集と同時にナセル制御盤より発電機軸の回転速度に比例するアナログ信号、発電量に比例するアナログ信号およびヨー運動の有無を示す信号を取得する。 The abnormality diagnosis apparatus acquires an analog signal proportional to the rotational speed of the generator shaft, an analog signal proportional to the power generation amount, and a signal indicating the presence or absence of yaw motion from the nacelle control panel simultaneously with the collection of vibration data.
振動の測定値は、機器の損傷の有無にかかわらず主軸の回転速度によって変化する。そのため、異常診断のためには、ある範囲の回転速度の時に振動測定値を比較する必要がある。さらに、振動測定値は、機器の損傷の有無にかかわらず回転軸に作用する伝達トルクの大きさによっても変化する。伝達トルクの計測の代わりに発電量を採用することが可能であるため、発電量がある範囲にある時に振動測定値を比較する必要がある。 The measured value of vibration varies depending on the rotation speed of the main shaft regardless of whether or not the device is damaged. For this reason, it is necessary to compare the vibration measurement values at a certain range of rotational speed for abnormality diagnosis. Further, the vibration measurement value changes depending on the magnitude of the transmission torque acting on the rotating shaft regardless of whether the device is damaged. Since it is possible to employ the power generation amount instead of the measurement of the transmission torque, it is necessary to compare the vibration measurement values when the power generation amount is within a certain range.
ヨー運動中には駆動装置124、リングギヤ126および軸受122付近に振動が発生し、主軸受、増速機、発電機の各装置に付けられた振動センサにノイズを与える。そのため、ヨー運動中には正確な主軸受等の振動測定値の採取ができない。たとえば、ヨー運動時に発生した振動によって主軸受等が異常であると誤診断されるおそれがある。
During the yaw motion, vibration is generated in the vicinity of the
そこで、回転速度と発電量がある範囲であることの制約に加えて、ヨー運動の有無を付け加えることによって、ノイズの含まれる振動測定値を診断のためのデータから除くことによって診断の精度が向上する。 Therefore, in addition to the restriction that the rotational speed and the power generation amount are within a certain range, by adding the presence or absence of yaw motion, the vibration measurement value including noise is excluded from the data for diagnosis, thereby improving the accuracy of diagnosis. To do.
本実施の形態の異常診断装置では、ヨー運動検知部82(ジャイロセンサ)をナセルに取り付けて、ナセルの回転運動によって生じる角速度を検出することによって、ヨー運動の有無を検出する。 In the abnormality diagnosis device of the present embodiment, the presence or absence of yaw motion is detected by attaching a yaw motion detector 82 (gyro sensor) to the nacelle and detecting the angular velocity generated by the rotational motion of the nacelle.
図3は、異常診断装置で測定したデータを診断対象とするか否かを判定するフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart for determining whether or not the data measured by the abnormality diagnosis device is to be diagnosed.
たとえば、一定経過時間毎にステップS1においてデータ計測が行われる。異常診断装置は主軸受、増速機、発電機の各装置に付けられた振動センサからデータを取得すると同時に、ナセル制御盤からの信号として回転速度と発電量並びにヨー運動の有無を示す信号を受けとる。 For example, data measurement is performed in step S1 at regular intervals. The abnormality diagnosis device acquires data from vibration sensors attached to the main bearing, gearbox, and generator devices, and at the same time, signals from the nacelle control panel indicating the rotational speed, power generation amount, and the presence or absence of yaw motion. Take it.
ステップS2では、回転速度が指定の回転速度範囲内であるか否かを判断する。範囲内であれば処理はステップS3に進み、範囲外であればステップS6に進み、データを不採用とする。具体的には、ステップS1の振動測定の開始時と終了時に回転速度を測定し、その両者が指定の回転速度範囲内にあることによって回転速度が指定の回転速度範囲内であると判断する。 In step S2, it is determined whether or not the rotation speed is within a specified rotation speed range. If it is within the range, the process proceeds to step S3. If it is out of the range, the process proceeds to step S6, and the data is not adopted. Specifically, the rotational speed is measured at the start and end of the vibration measurement in step S1, and it is determined that the rotational speed is within the designated rotational speed range by both being within the designated rotational speed range.
ステップS3では、発電量が指定の発電量範囲内であるか否かを判断する。範囲内であれば処理はステップS4に進み、範囲外であればステップS6に進み、データを不採用とする。具体的には、ステップS1の振動測定の開始時と終了時に発電量を測定し、その両者が指定の発電量範囲内にあることによって指定の発電量範囲内であると判断する。 In step S3, it is determined whether or not the power generation amount is within a specified power generation amount range. If it is within the range, the process proceeds to step S4. If it is out of the range, the process proceeds to step S6, and the data is not adopted. Specifically, the amount of power generation is measured at the start and end of the vibration measurement in step S1, and it is determined that both are within the specified power generation amount range by being within the specified power generation amount range.
ステップS4では、ヨー運転中であるか否かを判断する。ヨー運転中でないならば処理はステップS5に進み、ヨー運転中であるならばステップS6に進み、データを不採用とする。具体的には、ステップS1の振動測定の開始時と終了時にヨー運動検知部82(ジャイロセンサ)からの出力を測定し、その両者がある一定値以上であれば、ヨー運転中と判断し、ある一定値以下ならば、ヨー運転中でないと判断する。ここで、ある一定値は使用するジャイロセンサが本質的に持っているノイズによって決まる値である。 In step S4, it is determined whether the yaw operation is being performed. If the yaw operation is not being performed, the process proceeds to step S5. If the yaw operation is being performed, the process proceeds to step S6, and the data is not adopted. Specifically, the output from the yaw motion detector 82 (gyro sensor) is measured at the start and end of the vibration measurement in step S1, and if both are above a certain value, it is determined that the yaw operation is in progress. If it is below a certain value, it is determined that the yaw operation is not in progress. Here, the certain value is a value determined by noise inherent in the gyro sensor to be used.
ステップS5では、計測されたデータは診断対象として採用され、回転速度、発電量、ヨー運動の有無のデータとともに異常診断装置からデータサーバに送られる。一方、ステップS6は、診断対象とされないデータであるため、計測されたデータは不採用とされ、データサーバに送らない。 In step S5, the measured data is adopted as a diagnosis target, and is sent from the abnormality diagnosis device to the data server together with the rotational speed, the power generation amount, and the presence / absence of the yaw motion. On the other hand, since step S6 is data not to be diagnosed, the measured data is not adopted and is not sent to the data server.
ステップS7では、データサーバは異常診断装置から送られたデータを対象にセンサ設置位置毎のしきい値と比較して診断を実行する。 In step S7, the data server compares the data sent from the abnormality diagnosis device with a threshold value for each sensor installation position and executes diagnosis.
なお、ステップS7の処理は、必ずしもデータサーバで診断が行なわれなくてもよく、異常診断装置にセンサ設置位置毎のしきい値を保持しておれば、異常診断装置で診断が可能である。この場合は、次ステップで測定データとともに診断結果をデータサーバに送ることになる。 Note that the process of step S7 does not necessarily have to be diagnosed by the data server, and can be diagnosed by the abnormality diagnosing apparatus if the abnormality diagnosing apparatus holds a threshold value for each sensor installation position. In this case, the diagnostic result is sent to the data server together with the measurement data in the next step.
ステップS7の処理が終了すると、ステップS8に処理が進められ、制御はメインルーチンに戻される。 When the process of step S7 ends, the process proceeds to step S8, and control is returned to the main routine.
なお、ステップS4のヨー運動の判断については、ジャイロセンサで検出された角速度がヨー運動を示すか否かで判断したが、たとえば、駆動装置124に駆動信号が送信されている間はヨー運動中であると判断して、データを採用しないようにしてもよい。
The determination of the yaw motion in step S4 is based on whether or not the angular velocity detected by the gyro sensor indicates the yaw motion. For example, while the drive signal is transmitted to the
最後に、本実施の形態について、再び図面を参照して総括する。図1、図2に示す本実施の形態の風力発電装置の異常診断装置は、風力発電装置の異常を判断する振動を検知するセンサ81と、ナセルのヨー運動を検知可能なヨー運動検知部82と、センサ81の出力とヨー運動検知部82の出力とに基づいて、風力発電装置の異常を診断する異常診断装置80とを含む。
Finally, the present embodiment will be summarized with reference to the drawings again. The abnormality diagnosis device for a wind turbine generator according to the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 includes a
好ましくは、図3のステップS4の処理に示されるように、異常診断装置80は、ヨー運動検知部82によってナセル90のヨー運動が検知されていない期間はセンサ81の検知結果を採用し、ヨー運動検知部82によってナセルのヨー運動が検知されている期間はセンサ81の検知結果を不採用とし、採用したセンサ81の検知結果に基づいて風力発電装置の異常を診断する。
Preferably, as shown in the process of step S4 in FIG. 3, the
好ましくは、ヨー運動検知部82は、ジャイロセンサを含む。
好ましくは、センサ81は、風力発電装置の発電量、風車の回転速度の少なくとも一方を検出するセンサを含む。
Preferably, yaw
Preferably, the
また、以上の実施の形態では、ヨー運動中は診断用データを採用しないこととして診断精度を向上させた。たとえば、ブレードピッチ変更中もノイズとなる振動が発生するので、ブレードピッチ変更中は診断用データを採用しないこととして診断精度を向上させてもよい。また、ヨー運動中も診断用データ不採用とし、ブレードピッチ変更中も診断用データを不採用とするようにして、診断精度を向上させてもよい。 In the above embodiment, the diagnostic accuracy is improved by not using the diagnostic data during the yaw motion. For example, since vibration that becomes noise occurs even when the blade pitch is changed, the diagnostic accuracy may be improved by not using the diagnostic data while the blade pitch is changed. Further, diagnosis accuracy may be improved by disabling diagnosis data during yaw movement and disabling diagnosis data even during blade pitch change.
[実施の形態2]
実施の形態1では、ヨー運動をヨー運動検知部82で検知し、ヨー運動検知部82としてジャイロセンサを使用することができる旨を説明した。実施の形態2では、他の方法でヨー運動を検知する例を説明する。なお、ジャイロセンサを用いない点以外は、実施の形態1と同様に実施の形態2においても図1,図2で示された構成が採用され、図3で示された制御が行なわれる。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the yaw movement is detected by the yaw
図4は、実施の形態2におけるヨー運動を検知する構成を示した図である。図4には、図2のナセル90とタワー100の接続部分が拡大して示される。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration for detecting yaw motion in the second embodiment. FIG. 4 shows an enlarged connection portion between the
ナセル90の床板144には孔が設けられ、図2の駆動装置124である旋回輪駆動用のモータ124が孔部分に取り付け板146および締結部材148,150によって取り付けられている。
A hole is provided in the
タワー100の上端部は、床板154が取り付けられている。ナセル90を旋回させるための軸受122の外輪132は、締結部材152によって床板144に固定されており、軸受122の内輪134は締結部材156によって床板154に固定されている。外輪132は、転動体136,138によって内輪134に対して回転可能に支持されている。
A
内輪134の内側には、リングギヤ126が形成されている。モータ124の回転軸142にはリングギヤの内径に収まる小さな歯車140が取り付けられている。歯車140とリングギヤ126とは噛みあっている。モータ124に駆動信号が与えられると、歯車140が回転し、タワー100に固定されているリングギヤ126を押すので、軸受122の外輪132が内輪134に対して動くとともにナセル90が動く。
A
なお、ナセル90は風向に合わせて向きを変えるので、ナセル90は、主にある角度の範囲内で揺動運動をする。
Since the
ナセル90の床板144の下面には、近接センサ160が取り付けられている。近接センサは、検出対象の移動情報や存在情報を電気的信号に置き換えるセンサである。電気的信号に置き換えるための検出方式には、電磁誘導により検出対象となる金属体に発生する渦電流を利用する方式、検出体の接近による電気的な容量の変化を捉える方式のほか、超音波や光の反射を検出する方式や、磁石やリードスイッチを利用する方式がある。近接センサは、近接スイッチとも呼ばれることがある。
A
図5は、図4のV−V部の断面図である。図4、図5を参照して、近接センサ160は歯車140の歯先の動きを検出できる位置に取り付けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a line VV in FIG. 4 and 5, the
図6は、近接センサがオン状態となる歯車位置を示した図である。図7は、近接センサがオフ状態となる歯車位置を示した図である。図6に示すように、歯車140の歯先170が近接センサ160に正対すると、近接センサ160はオン信号を出力する。また、図7に示すように、歯車140の歯元172が近接センサ160に正対すると、近接センサ160はオフ信号を出力する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a gear position at which the proximity sensor is turned on. FIG. 7 is a diagram illustrating a gear position at which the proximity sensor is turned off. As shown in FIG. 6, when the
近接センサ160の出力は、図4に示すように異常診断装置80に送信される。異常診断装置80は、振動測定の開始時と終了時に、近接センサ160の出力を測定し、出力値に変化がある場合には、ヨー運動中であると判断しデータを不採用とする(図3のS3,S6参照)。異常診断装置80は、近接センサ160の出力値に変化がない場合には、ヨー運動中ではないと判断しデータを採用する(図3のS3,S5参照)。
The output of the
図8は、近接センサの取り付け位置の変形例を示した図である。図4〜図7では、近接センサ160は、モータ124の回転軸142に取り付けられた歯車140の回転を検出するように配置されていたが、図8では、リングギヤ126の回転を検出するように配置されている。
FIG. 8 is a view showing a modification of the attachment position of the proximity sensor. 4 to 7, the
近接センサ160Aとして示したように、リングギヤ126の歯先170Aに正対すると、近接センサ160はオン信号を出力する。また、近接センサ160Bとして示したように、リングギヤ126の歯元172Aに正対すると、近接センサ160はオフ信号を出力する。
As shown as the
この場合も、近接センサ160は、ナセル90の床板144の下面に取り付けられる。ただし、歯車140が噛合う可能性がある部分には取り付けることはできないので、図8に示す場合には、風向から定まるナセル90の揺動範囲の外に取り付ける必要がある。
Also in this case, the
以上実施の形態2に示したように、ヨー運動検知部は、歯車の動きを検出するセンサを含む。この歯車は、ナセル90がヨー運動行なう時にナセル90のヨー運動に連動して回転する歯車であればどのような歯車であっても良い。たとえば、歯車140と同様な歯車をモータ124とは別の部分にリングギヤ126と噛合うように設け、その歯先位置を近接センサで検出したり、その回転軸を回転センサで検出しても良い。
As described above in the second embodiment, the yaw motion detection unit includes a sensor that detects the movement of the gear. This gear may be any gear as long as it rotates in conjunction with the yaw motion of the
なお、ナセル90のヨー運動を検出する方法は種々考えられるので、他の方法を用いても良い。たとえば、モータ124の回転軸に回転センサを取り付けておいても良い。また、モータ124を駆動する指令信号によってヨー運動の有無を検出しても良い。
Since various methods for detecting the yaw motion of the
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 embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 風力発電装置、20 ロータヘッド、22 主軸、24,124 駆動装置、26,126 リングギヤ、30 ブレード、40 増速機、50 発電機、60 主軸受、80 異常診断装置、81 センサ、82 ヨー運動検知部、90 ナセル、100 タワー、120 ブレード用軸受、122 軸受、132 外輪、134 内輪、136,138 転動体、140 歯車、142 回転軸、144,154 床板、146 取り付け板、148,150,152,156 締結部材。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記風力発電装置の回転速度を検知する回転検知部の出力と、発電量を検知する発電量検知部の出力と、ナセルのヨー運動を検知するヨー運動検知部の出力とに基づいて、前記風力発電装置の異常を診断する診断部を備え、
前記診断部は、
前記ナセルのヨー運動が検知されていない期間は、前記風力発電装置の異常を判断する振動またはAEのデータを採用し、前記ナセルのヨー運動が検知されている期間は、前記風力発電装置の異常を判断する振動またはAEのデータを不採用とし、採用した振動またはAEのデータに基づいて前記風力発電装置の異常を診断する、異常診断装置。 An abnormality diagnosis device for a wind turbine generator,
Based on the output of the rotation detection unit that detects the rotation speed of the wind power generator, the output of the power generation amount detection unit that detects the amount of power generation, and the output of the yaw motion detection unit that detects the yaw motion of the nacelle, comprising a diagnosis unit for diagnosing an abnormality of the power generator,
The diagnostic unit
During the period when the nacelle yaw movement is not detected, vibration or AE data for determining the abnormality of the wind power generator is adopted, and during the period when the nacelle yaw movement is detected, the wind power generator abnormality is detected. An abnormality diagnosing device for diagnosing an abnormality of the wind turbine generator based on the vibration or AE data adopted, wherein the vibration or AE data for determining is not adopted .
前記風力発電装置の回転速度と発電量を検出するステップと、
ナセルのヨー運動を検知するステップと、
検出した前記回転速度と発電量および前記ヨー運動の結果に基づいて、前記風力発電装置の異常を診断するステップとを備え、
前記診断するステップは、
前記ヨー運動が検知されていない期間は前記風力発電装置の異常を判断する振動のデータを採用し、前記ヨー運動が検知されている期間は前記振動のデータを不採用とし、採用した前記振動のデータに基づいて前記風力発電装置の異常を診断する、異常診断方法。 An abnormality diagnosis method for a wind turbine generator,
Detecting the rotational speed and power generation amount of the wind turbine generator;
Detecting the nacelle yaw movement;
Diagnosing an abnormality of the wind power generator based on the detected rotational speed, the amount of power generation, and the result of the yaw motion ,
The diagnosing step comprises:
During the period when the yaw movement is not detected, the vibration data for determining the abnormality of the wind power generator is adopted, and during the period when the yaw movement is detected, the vibration data is not adopted, An abnormality diagnosis method for diagnosing abnormality of the wind turbine generator based on data .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014142181A JP6407592B2 (en) | 2013-07-22 | 2014-07-10 | Wind turbine generator abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method |
PCT/JP2014/068555 WO2015012124A1 (en) | 2013-07-22 | 2014-07-11 | Fault diagnosis device and fault diagnosis method for wind power generation device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013151620 | 2013-07-22 | ||
JP2013151620 | 2013-07-22 | ||
JP2014142181A JP6407592B2 (en) | 2013-07-22 | 2014-07-10 | Wind turbine generator abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015042867A JP2015042867A (en) | 2015-03-05 |
JP6407592B2 true JP6407592B2 (en) | 2018-10-17 |
Family
ID=52393170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014142181A Active JP6407592B2 (en) | 2013-07-22 | 2014-07-10 | Wind turbine generator abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6407592B2 (en) |
WO (1) | WO2015012124A1 (en) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107810322B (en) * | 2015-06-26 | 2019-07-16 | 维斯塔斯风力系统集团公司 | Increase active power by wind turbine |
JP6553970B2 (en) * | 2015-07-24 | 2019-07-31 | Ntn株式会社 | Abnormality diagnosis device and sensor disconnection detection method |
JP6600072B2 (en) | 2016-02-29 | 2019-10-30 | 三菱重工業株式会社 | Performance degradation / diagnosis method and system for machine elements |
CN105606364B (en) * | 2016-03-23 | 2018-10-26 | 成都柏森松传感技术有限公司 | A kind of monitoring device of bearing running experiment |
CN106706282A (en) * | 2016-11-04 | 2017-05-24 | 东南大学 | Rotating machine fault diagnosis method based on Fourier decomposition |
JP6921514B2 (en) | 2016-12-07 | 2021-08-18 | ナブテスコ株式会社 | Windmill drive system and windmill |
JP6921515B2 (en) * | 2016-12-07 | 2021-08-18 | ナブテスコ株式会社 | Drive unit, drive unit and wind turbine |
CN106586841A (en) * | 2016-12-20 | 2017-04-26 | 中国特种设备检测研究院 | Method and system for monitoring running states of speed reducer of lifting equipment |
CN106969928A (en) * | 2017-03-28 | 2017-07-21 | 辽宁机电职业技术学院 | A kind of mechanical fault detection diagnostic method |
JP6863341B2 (en) | 2018-06-28 | 2021-04-21 | 横河電機株式会社 | Field equipment, field equipment diagnostic methods and diagnostic equipment |
EP3643595A1 (en) * | 2018-10-23 | 2020-04-29 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Gyro for stabilizing wind turbine movements |
CN110296044A (en) * | 2019-04-11 | 2019-10-01 | 湖南世优电气股份有限公司 | A kind of pitch-controlled system with active safety feathering function |
CN110685869B (en) * | 2019-11-19 | 2021-03-23 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | Fault diagnosis method, device and equipment for wind turbine generator |
CN111441918B (en) * | 2020-03-27 | 2021-06-15 | 中国海洋大学 | Wind generating set shafting centering monitoring device and monitoring method |
CN112177861A (en) * | 2020-08-28 | 2021-01-05 | 盐城工学院 | Operation and maintenance system of wind driven generator |
US11708815B2 (en) | 2021-02-08 | 2023-07-25 | General Electronic Company | System and method for controlling a wind turbine |
US11774324B2 (en) | 2021-03-12 | 2023-10-03 | General Electric Renovables Espana, S.L. | System and method for detecting actual slip in a coupling of a rotary shaft |
US11913429B2 (en) | 2021-04-29 | 2024-02-27 | General Electric Renovables Espana, S.L. | System and method for slip detection and surface health monitoring in a slip coupling of a rotary shaft |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4581693B2 (en) * | 2004-09-13 | 2010-11-17 | 日本精工株式会社 | Abnormality diagnosis device |
WO2006043511A1 (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Nsk Ltd. | Abnormality diagnosis system for machinery |
US20090030752A1 (en) * | 2007-07-27 | 2009-01-29 | General Electric Company | Fleet anomaly detection method |
JP4995134B2 (en) * | 2008-03-31 | 2012-08-08 | 三菱重工業株式会社 | Wind turbine monitoring device, method and program |
JP5725833B2 (en) * | 2010-01-04 | 2015-05-27 | Ntn株式会社 | Rolling bearing abnormality diagnosis device, wind power generation device and abnormality diagnosis system |
KR101158618B1 (en) * | 2010-02-22 | 2012-06-22 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | Wind turbine generator and soundness diagnosis method thereof |
JP5574363B2 (en) * | 2010-03-05 | 2014-08-20 | Ntn株式会社 | Bearing abnormality detection apparatus and abnormality detection method |
JP5510926B2 (en) * | 2010-03-26 | 2014-06-04 | Ntn株式会社 | Abnormality detection device and abnormality detection method for blade bearing |
US20130183153A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-07-18 | General Electric Company | System for detecting and controlling loads in a wind turbine system |
-
2014
- 2014-07-10 JP JP2014142181A patent/JP6407592B2/en active Active
- 2014-07-11 WO PCT/JP2014/068555 patent/WO2015012124A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015012124A1 (en) | 2015-01-29 |
JP2015042867A (en) | 2015-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6407592B2 (en) | Wind turbine generator abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method | |
JP6695105B2 (en) | Wind power generator condition monitoring device | |
WO2016017396A1 (en) | State monitoring system and wind power generation system provided with same | |
EP1760311B1 (en) | Method and apparatus for condition-based monitoring of wind turbine components | |
JP6308922B2 (en) | Rolling bearing abnormality diagnosis apparatus, wind power generation apparatus, and rolling bearing abnormality diagnosis method | |
KR101288329B1 (en) | Monitoring apparatus of wind power generator | |
US10774810B2 (en) | System and method for estimating high bandwidth tower deflection for wind turbines | |
EP2778395A2 (en) | System and method for reducing loads acting on a wind turbine in response to transient wind conditions by means of pitch control | |
JP6250345B2 (en) | Monitoring system and monitoring method | |
WO2017018112A1 (en) | Abnormality diagnosing device and sensor detachment detecting method | |
EP2559897A2 (en) | Method and system for detecting an unusual operational condition of a wind turbine | |
US10935001B2 (en) | System and method for monitoring wear on a gearbox of a wind turbine | |
JP2008184932A (en) | Wind power generator | |
US8231344B2 (en) | Methods for controlling the amplitude modulation of noise generated by wind turbines | |
JP2017122635A (en) | Abnormality diagnosis device of wind power generation facility | |
WO2019078011A1 (en) | Wind power generation system | |
JP2016008536A (en) | State monitoring system and wind generator system mounted with the same | |
JP6686625B2 (en) | Rolling bearing diagnostic device | |
EP4056843B1 (en) | System and method for detecting actual slip in a coupling of a rotary shaft | |
JP6320218B2 (en) | Condition monitoring system and wind power generation system including the same | |
JP2016031047A (en) | State monitoring system and wind power generation system including the same | |
JP2016176738A (en) | Abnormality diagnosis device | |
JP2017040611A (en) | State monitoring device for rotary machine | |
JP2017040610A (en) | State monitoring device for rotary machine | |
CN117627877A (en) | System and method for detecting and responding to rotor blade damage in a wind turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170627 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180320 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180426 |
|
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: 20180828 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180919 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6407592 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |