JP6941707B1 - アキュムレータの異常診断方法及びアキュムレータの異常診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】アキュムレータの異常診断における精度を向上させる。【解決手段】アキュムレータの異常診断方法は、風力発電装置の油圧回路の油圧を所定圧力以上に保持するための複数のアキュムレータのうちの少なくとも一つのアキュムレータにおける封入ガスの圧力を油圧回路が非加圧状態のときに計測した計測値を取得するステップＳ１と、封入ガスの温度を示す温度計測値を取得するステップＳ２と、温度計測値を用いて計測値を基準温度の圧力に換算した換算値を取得するステップＳ３と、換算値に基づいてアキュムレータの異常の有無を診断するステップＳ４と、を含む。【選択図】図９

Description

本開示は、風力発電装置の油圧回路に設けられるアキュムレータの異常の有無を診断するためのアキュムレータの異常診断方法及びアキュムレータの異常診断システムに関する。

風力発電装置の油圧回路には、ピッチアクチュエータ、ブレーキ、他の各油系に設置された系統を作動させるための油圧が保持されている。油圧回路には、油圧を保持するための複数のアキュムレータが設けられる。しかし、これらのアキュムレータに異常があると十分な油圧が保持できない場合がある。

特許文献１は、アキュムレータの封入ガスの圧力変化に基づいて警報を出す構成を開示している。圧力だけに着目しても異常を検知できない場合があるため、特許文献１は、ガスの温度に基づいて、それぞれガス圧の計測値を示す複数のプロットに対し、上限と下限を示すガス圧の閾値ライン（異常判別基準）を描き、その閾値ラインを変化させることを図示している。

特開２０１９−０４４５９７号公報

しかしながら、特許文献１のように、ガス圧の閾値を変更する構成においても、異常検出の検出誤差を十分に低減できない場合がある。例えば、複数のプロットに対する閾値ラインを変化させても、計測値のプロットごとに閾値を調整することにはならない。そのため、異常診断における精度が低下してしまう。特許文献１は、このような問題に対する解決手法を具体的に開示していない。

上述の事情に鑑みて、本開示は、アキュムレータの異常診断における精度を向上させることを目的とする。

本開示に係るアキュムレータの異常診断方法は、
風力発電装置の油圧回路の油圧を所定圧力以上に保持するための複数のアキュムレータのうちの少なくとも一つの前記アキュムレータにおける封入ガスの圧力を前記油圧回路が非加圧状態のときに計測した計測値を取得するステップと、
前記封入ガスの温度を示す温度計測値を取得するステップと、
前記温度計測値を用いて前記計測値を基準温度の圧力に換算した換算値を取得するステップと、
前記換算値に基づいて前記アキュムレータの異常の有無を診断するステップと、
を含む。

本開示に係るアキュムレータの異常診断システムは、
風力発電装置の油圧回路の油圧を所定圧力以上に保持するための複数のアキュムレータのうちの少なくとも一つの前記アキュムレータにおける封入ガスの圧力を前記油圧回路が非加圧状態のときに計測した計測値と、前記封入ガスの温度を示す温度計測値とを取得するように構成された風車コントローラと、
前記温度計測値を用いて前記計測値を基準温度の圧力に換算した換算値を取得して、前記換算値に基づいて前記アキュムレータの異常の有無を診断するように構成された診断装置と、
を備える。

本開示によれば、アキュムレータの異常診断における精度を向上させることが可能となる。

一実施形態に係る風力発電装置の全体構成を示す概略図である。 一実施形態に係る風力発電装置の油圧回路の構成を示す概略図である。 図２に示す油圧回路のうちピッチ駆動装置の部分をより詳細に示す図である。 一実施形態に係るアキュムレータの異常診断システムの構成を示す概略図である。 一実施形態に係るアキュムレータにおける封入ガスの圧力の計測値の一例を示すグラフである。 図５に示す圧力の計測値を基準温度の圧力に換算した換算値の一例を示すグラフである。 一実施形態に係るアキュムレータの異常診断システムが作成する回帰直線を説明するための概念図である。 一実施形態に係るアキュムレータの異常診断システムが取得する換算値の推移の予測結果の一例を示す図である。 一実施形態に係るアキュムレータの異常診断方法の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

（風力発電装置の全体構成）
まず、異常診断の対象となるアキュムレータを備える風力発電装置１について説明する。図１は、一実施形態に係る風力発電装置１の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、風力発電装置１は、風車翼４が取り付けられたハブ３と、ハブ３が連結される回転シャフト６とを含む風車ロータ２と、発電機１０と、回転シャフト９を介して風車ロータ２の回転エネルギーを発電機１０に伝えるためのドライブトレイン８と、を備える。発電機１０は、ドライブトレイン８によって伝えられる風車ロータ２の回転エネルギーによって駆動されるように構成される。

風力発電装置１において、風車翼４が受けた風の力によって風車ロータ２全体が回転すると、回転シャフト６からドライブトレイン８に回転が入力される。回転シャフト６から入力された回転はドライブトレイン８によって回転シャフト９を介して発電機１０に伝達される。

ドライブトレイン８は、回転シャフト６から入力された回転を増速するように構成された増速機であってもよい。ドライブトレイン８は、油圧ポンプと、高圧油ラインと、低圧油ラインと、油圧モータとを含む油圧式ドライブトレインや、機械式（ギヤ式）の増速機であってもよい。ドライブトレイン８及び発電機１０は、タワー１２に支持されるナセル１１の内部に収容されていてもよい。タワー１２は水上又は陸上の基礎に立設されてもよい。なお、風力発電装置１は、ハブ３と発電機１０とがドライブトレイン８を介さずに直接連結されたダイレクトドライブ方式の風力発電装置であってもよい。

（油圧回路の構成）
図２は、一実施形態に係る風力発電装置１の油圧回路の構成を示す概略図である。図２に示すように、風力発電装置１は、風車翼４のピッチ角を調節するための翼ピッチ機構２０と、翼ピッチ機構２０を制御するように構成された風車コントローラ１１０とを備えている。

風車コントローラ１１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるコンピュータである。風車コントローラ１１０では、プロセッサ（ＣＰＵ）がメモリ（ＲＡＭ又はＲＯＭ）に記憶されているプログラムを実行することにより、後述する各種機能を実現する。風車コントローラ１１０は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含んでいてもよい。

翼ピッチ機構２０は、風車翼４のピッチ角を変化させるように構成されたピッチ駆動装置１４を含む。ピッチ駆動装置１４は、複数の風車翼４の各々に設けられる。各ピッチ駆動装置１４は、該ピッチ駆動装置１４に対応する風車翼４のピッチ角を変化させるように構成されている。ピッチ駆動装置１４は、風車翼４に接続されて、風車翼４のピッチ角を変化させるように作動する油圧式のピッチアクチュエータを含む。ピッチアクチュエータは、油圧シリンダ１６を含む。

翼ピッチ機構２０は、油圧シリンダ１６（ピッチアクチュエータ）及び油圧バルブ１８を含むピッチ駆動装置１４と、油圧源としての油圧ポンプ２２と、油を貯留するための油タンク２４と、油圧ポンプ２２と油圧シリンダ１６との間に設けられた供給ライン２６と、を含む。油タンク２４に貯留された油は、供給ライン２６を介して油圧シリンダ１６に供給されるようになっている。なお、油圧シリンダ１６は、各々の風車翼４の翼根部５（図１参照）に設けられていてもよい。

なお、図示する実施形態において、風力発電装置１は、第１翼〜第３翼からなる３枚の風車翼４を有し、ピッチ駆動装置１４は、３枚の風車翼４の各々に対応して設けられている。図２においては第１翼に対応するピッチ駆動装置１４のみが明示的に図示されており、第２翼及び第３翼にそれぞれ対応するピッチ駆動装置１４の図示は省略されているが、第２翼及び第３翼に対応するピッチ駆動装置１４は、第１翼に対応するピッチ駆動装置１４と同様の構成を有する。

油タンク２４には作動油が貯蔵されており、該作動油は、油圧ポンプ２２によって昇圧され、供給ライン２６を通って分配ブロック２８及び流量調整弁３０を介して、さらに風車翼４毎に設けられる分岐供給ライン２７を通って各風車翼４毎に設けられた油圧バルブ１８及び油圧シリンダ１６へ供給される。

なお、各風車翼４に設けられる油圧シリンダ１６からの油は、分岐返送ライン３１及び返送ライン３２を通って油タンク２４に返送されるようになっている。また、供給ライン２６と返送ライン３２とは、リリーフ弁３４を介して接続され、供給ライン２６の圧力が規定値を超えた時にリリーフ弁３４を介して圧油が返送ライン３２に逃れるようにして、供給ライン２６の圧力が過大とならないようにしてもよい。

供給ライン２６には、圧油を蓄積するためのアキュムレータ４１が設けられていてもよい。また、供給ライン２６には、供給ライン２６における油圧を検出するための圧力センサ１０１が設けられていてもよい。アキュムレータ４１には、アキュムレータ４１の封入ガス圧を検出するための圧力センサ１０２が設けられていてもよい。

供給ライン２６には、油圧式のブレーキキャリパー及びヨーブレーキを駆動するための作動油を供給するための供給ライン２５が接続されていてもよい。供給ライン２５には、圧油を蓄積するためのアキュムレータ４３が設けられていてもよい。アキュムレータ４３には、アキュムレータ４３の封入ガス圧を検出するための圧力センサ１０３が設けられていてもよい。

図３は、図２に示す油圧回路のうちピッチ駆動装置１４の部分をより詳細に示す図である。風力発電装置１は、油圧シリンダ１６（ピッチアクチュエータ）の作動に対する応答を示す応答値を計測する少なくとも１つのセンサ（例えば、図３に示す圧力センサ２０１，２０２や、ナセル１１の内部に設けられる温度センサ（不図示）等）を備える。

図２及び図３に示すように、油圧シリンダ１６は、油圧シリンダ１６内を摺動するピストン３６により隔てられる第１室１５と第２室１７とを含む。そして油圧シリンダ１６は、第１室１５への油の供給と第２室１７への油の供給の切り替えにより、風車翼４のピッチ角の変化をファイン側又はフェザー側との間で切り替え可能に構成される。すなわち、油圧シリンダ１６のピストンロッド３８には風車翼４が接続されており、第１室１５又は第２室１７への油の供給量に応じてピストン３６が移動すると、それに伴ってピストンロッド３８に接続された風車翼４のピッチ角がファイン側とフェザー側との間で変化するようになっている。

油圧バルブ１８は、分岐供給ライン２７に設けられており、油圧シリンダ１６への油の供給量を調節可能に、かつ、第１室１５と第２室１７との間で油の供給先を切り替え可能に構成される。

幾つかの実施形態では、油圧バルブ１８に供給される電流が制御され、油圧バルブ１８の状態に応じて油圧シリンダ１６（ピッチアクチュエータ）が作動する。すなわち、油圧バルブ１８に供給される電流等は、油圧シリンダ１６（ピッチアクチュエータ）を駆動するための指令値である。

一実施形態では、油圧バルブ１８には、風車コントローラ１１０から風車翼４のピッチ角の調節のための指令値に応じた電流等が供給される。これにより、油圧バルブ１８は、風車翼４のピッチ角を変化させる方向に応じて油圧流路を切り替えると共に、油圧シリンダ１６へ供給する作動油の流量を制御する。このような油圧バルブ１８により油の供給先および供給量を調節することで、風車翼４のピッチ角を、油の供給量に応じて所望の量だけ任意に調節可能である。

油圧バルブ１８は、比例弁であってもよい。例えば、一実施形態では、油圧バルブ１８は、指令値を供給することにより油が流れる方向を制御し、指令値としての電流等の大きさを変えることにより油の流量を制御することが可能な電磁比例制御弁である。一実施形態では、油圧バルブ１８は、指令値としてのサーボ電流が供給されることにより、油圧シリンダ１６（ピッチアクチュエータ）を駆動するように構成されたサーボ比例弁である。

図３に示すピッチ駆動装置１４において、比例弁である油圧バルブ１８は、Ａポート、Ｂポート、Ｐポート及びＴポートを含む４つのポートを有している。これらのポートは、それぞれ、第１室１５と油圧バルブ１８とを接続する第１シリンダライン４２、第２室１７と油圧バルブ１８とを接続する第２シリンダライン４４、分岐供給ライン２７、及び分岐返送ライン３１に接続されている。そして、油圧バルブ１８に供給される指令値に応じて、各ポートの接続状態が変わるようになっている。

分岐供給ライン２７には、圧油を蓄積するためのアキュムレータ６６が設けられたピッチオイルライン４６が接続されている。ピッチオイルライン４６には、ピッチオイルラインと分岐供給ライン２７との連通状態を変更するためのアキュムレータ電磁弁５６が設けられている。なお、アキュムレータ６６に蓄積された圧油は、必要に応じて、分岐供給ライン２７、又は、連通ライン４８を介して、油圧シリンダ１６の第１室１５又は第２室１７に供給可能になっている。

ピッチオイルライン４６に接続する連通ライン４８からは、油圧シリンダ１６の第１室１５及び第２室１７にそれぞれ接続される第１通路５０及び第２通路５２が分岐している。第１通路５０及び第２通路５２には、それぞれパイロットチェック弁６２，６４が設けられている。

パイロットチェック弁６２，６４は、パイロットライン５４を介してパイロット圧が付与されるパイロットポートを有している。パイロットライン５４と、分岐供給ライン２７及び分岐返送ライン３１との間には危急弁５８が設けられており、この危急弁５８の切替えによって、パイロットチェック弁６２，６４のパイロットポートに付与されるパイロット圧が切替えられるようになっている。

図示する実施形態においては、危急弁５８は電磁弁であり、危急弁５８の励磁時には、パイロットライン５４と比較的高圧の分岐供給ライン２７が連通可能となり、該分岐供給ライン２７の圧力がパイロット圧として、パイロットチェック弁６２，６４のパイロットポートに付与される。また、危急弁５８の非励磁時には、パイロットライン５４と比較的低圧の分岐返送ライン３１が連通可能となり、該分岐返送ライン３１の圧力がパイロット圧として、パイロットチェック弁６２，６４のパイロットポートに付与される。

以下、パイロットチェック弁６２，６４のパイロットポートに比較的高圧の分岐供給ライン２７の圧力がパイロット圧として付与される状態をパイロットＯＮといい、比較的低圧の分岐返送ライン３１の圧力がパイロット圧として付与される状態をパイロットＯＦＦという。

パイロットチェック弁６２は、パイロットＯＮのときには連通ライン４８と第１通路５０との間の圧油の流れを遮断するとともに、パイロットＯＦＦのときには連通ライン４８から第１通路５０への圧油の流れを許容するチェック弁として機能する。パイロットチェック弁６４は、パイロットＯＮのときには連通ライン４８と第２通路５２との間の圧油の流れを遮断するとともに、パイロットＯＦＦのときには第２通路５２から連通ライン４８への圧油の流れを許容するチェック弁として機能する。

分岐供給ライン２７には、チェック弁６８が設けられており、供給ライン２６から供給される油圧が低下したときには、供給ライン２６と分岐供給ライン２７とを非連通状態とするようになっている。また、ピッチオイルライン４６には、ピッチオイルライン４６の圧力を検出するための圧力センサ２０１が設けられる。アキュムレータ６６には、アキュムレータ６６のガス圧力を検出するための圧力センサ２０２が設けられる。

ここで、風車翼４のピッチ角を調節するときのピッチ駆動装置１４の動作について簡単に説明する。

風力発電装置１の通常運転時において、風車翼４のピッチ角をファイン側に変化させるときには、油圧バルブ１８に指令値を与えて、油圧バルブ１８のＰポートとＢポート、及び、ＴポートとＡポートがそれぞれ接続されるように作動させる。そうすると、分岐供給ライン２７からの圧油が、Ｐポート、Ｂポート、及び第２シリンダライン４４を介して油圧シリンダ１６の第２室１７に導かれるとともに、第１室１５の中の圧油が、第１シリンダライン４２、Ａポート及びＴポートを介して分岐返送ライン３１に導かれる。これにより、油圧シリンダ１６のピストン３６及びピストンロッド３８が第１室１５側に向かって移動し、風車翼４のピッチ角はファイン側に変化する。

風力発電装置１の通常運転時において、風車翼４のピッチ角をファイン側に変化させるときには、油圧バルブ１８に指令値を与えて、油圧バルブ１８のＰポートと、Ａポート及びＢポートとが接続されるように作動させる。そうすると、分岐供給ライン２７からの圧油が、Ｐポート、Ａポート、及び第１シリンダライン４２を介して油圧シリンダ１６の第１室１５に導かれるとともに、第２室１７の中の圧油が、第１シリンダライン４２、Ａポート及びＢポートを介して第１室１５に導かれる。これにより、油圧シリンダ１６のピストン３６及びピストンロッド３８が第２室１７側に向かって移動し、風車翼４のピッチ角はフェザー側に変化する。

なお、風力発電装置１の通常運転時には、チェック弁６８を介して、供給ライン２６からの圧油がピッチ駆動装置１４に供給される。また、アキュムレータ電磁弁５６は励磁状態とされ、ピッチオイルライン４６と分岐供給ライン２７とが連通した状態となる。これにより、アキュムレータ６６と分岐供給ライン２７の圧力がほぼ同一となり、アキュムレータ６６に圧油が蓄積された状態となる。また、危急弁５８は励磁状態とすることにより、パイロットチェック弁６２，６４はそれぞれ閉止された状態となる。

風力発電装置１の危急時において、風車翼４のピッチ角をフェザー側に変化させるときには、油圧バルブ１８に与える指令値を中立とし、分岐供給ライン２７、分岐返送ライン３１、第１シリンダライン４２及び第２シリンダライン４４の接続が遮断されるように作動させる。また、危急弁５８を非励磁状態として、これにより、パイロットチェック弁６２，６４がそれぞれチェック弁として機能し、上述したように規定方向の圧油の流れが許容される。

油圧シリンダの第２室１７内の圧油は、第２通路５２及び第１通路５０を介して第１室１５に導かれる。これにより、油圧シリンダ１６のピストン３６及びピストンロッド３８が第２室１７側に向かって移動し、風車翼４のピッチ角はフェザー側に変化する。

（アキュムレータの異常診断システム）
以下、アキュムレータの異常診断システム１００について説明する。以下の説明において、アキュムレータの異常診断システム１００を、上述した風力発電装置１に適用した場合について説明する。

異常診断の対象は、複数のアキュムレータ４１、４３、６６である。しかし、異常診断の対象はこれらのアキュムレータに限られない。例えば、アキュムレータ４１、４３、６６のうち一以上のアキュムレータであってもよいし、他のアキュムレータであってもよい。また、アキュムレータの異常診断システム１００を適用する風力発電装置１の構成は上述した構成に限られない。

図４は、一実施形態に係るアキュムレータの異常診断システム１００の構成を示す概略図である。図４に示すように、アキュムレータの異常診断システム１００は、風車コントローラ１１０と、診断装置２００とを備える。幾つかの実施形態において、風車コントローラ１１０及び診断装置２００は、ネットワークＮＷを介して、サーバ装置３００やストレージ装置４００と接続されていてもよい。ネットワークＮＷは、例えば、ＷＡＮ（Ｗｏｒｌｄ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等である。

風車コントローラ１１０は、風力発電装置１の油圧回路の油圧を所定圧力以上に保持するための複数のアキュムレータ４１、４３、６６のうちの少なくとも一つのアキュムレータにおける封入ガスの圧力を油圧回路が非加圧状態のときに計測した計測値と、封入ガスの温度を示す温度計測値とを取得するように構成される。

診断装置２００は、封入ガスの温度計測値を用いて封入ガスの圧力の計測値を基準温度の圧力に換算した換算値を取得するように構成される。また、診断装置２００は、取得した換算値に基づいてアキュムレータ（例えばアキュムレータ４１、４３、６６）の異常の有無を診断するように構成される。

幾つかの実施形態では、診断装置２００は、アキュムレータ４１、４３、６６の圧力の計測値と封入ガスの温度を示す温度計測値とを外部装置から取得するように構成される。この場合、外部装置は、風車コントローラ１１０であってもよいし、サーバ装置３００であってもよいし、ストレージ装置４００であってもよい。

診断装置２００は、保守作業者が使用するパーソナルコンピュータ、タブレット、スマートフォンなどの通信端末であってもよいし、サーバ装置であってもよい。なお、図４に示す実施形態では、診断装置２００は、風車コントローラ１１０及びサーバ装置３００から独立した装置である。しかし、診断装置２００は、風車コントローラ１１０と一体化されていてもよいし、サーバ装置３００と一体化されていてもよい。

サーバ装置３００は、例えば、風力発電装置１の運転状況を示すデータを収集して制御に用いるＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）や風力発電装置１の状態を監視するためのＣＭＳ（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を含んでいてもよい。ストレージ装置４００は、サーバ装置３００が収集したデータを蓄積するように構成される。

（計測値の換算方法）
以下、診断装置２００による圧力の計測値の換算方法について説明する。上述のように、風力発電装置１の油圧回路には、ピッチアクチュエータ、ブレーキ、他の各油系に設置された系統を作動させるための油圧が保持されている。油圧回路には油圧を保持するための複数のアキュムレータが設けられる。例えばハブ３内にはピッチ駆動用の３つのアキュムレータ６６が設けられる。ナセル１１側には、ポンプ補助用の１つのアキュムレータ４１と、油圧ブレーキ用の１つのアキュムレータ４３とが設けられる。

これらのアキュムレータ４１、４３、６６の封入ガスは、窒素を主成分とするガスである。アキュムレータ４１、４３、６６の封入ガスは、正常状態においても徐々に抜けていく。例えば、アキュムレータ４１、４３、６６がプラダ型のアキュムレータである場合、風船ゴムを窒素ガスが透過して油圧側に拡散（Ｇａｓ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ）する。

圧力の計測値の換算において使用する温度計測値は、複数のアキュムレータ４１、４３、６６のそれぞれの封入ガス自体の温度の計測値であってもよい。一方、温度計測値は、複数のアキュムレータ４１、４３、６６に共通に使用されてもよい。すなわち、温度計測値は１つの位置の温度計測値であってもよい。例えば、温度計測値は、封入ガスの環境温度の計測値（例えば、ハブ３内又はナセル１１内の温度計測値）であってもよい。

アキュムレータ４１、４３、６６の封入ガスの温度を直接的に計測した温度計測値を使用する場合、封入ガスの温度計測値としては信頼性が高い。しかし、ガス系に温度センサを設けることはガス漏れの原因になり得る。また、ガス温度は、断熱膨張や断熱圧縮によって変動してしまうため、安定するまで待つ必要がある。このように、封入ガス自体の温度を計測することはあまり好ましくない場合がある。

温度計測値がナセル１１において外気温に近い位置で計測した温度計測値である場合、アキュムレータ４１、４３、６６の封入ガスの温度と乖離するため好ましくない。したがって、温度計測値は、ハブ３内又はナセル１１内において、油圧の周囲の位置で計測され、変動が少ない温度計測値であることがより好ましい。

封入ガスの圧力の計測値は、油圧回路が非加圧状態のときに計測した計測値である。例えば、風力発電装置１の油圧回路に設けられた油圧ポンプ２２の停止又はリリーフ弁３４の開放により、油圧に対する加圧を停止させる。これにより、油圧回路を非加圧状態にすることができる。

風車コントローラ１１０は、油圧回路が非加圧状態における、各油圧回路にアキュムレータが接続された通常状態での圧力の計測値を圧力センサ１０２、１０３、２０２の何れか一つ以上から取得する。診断装置２００は、風車コントローラ１１０が取得した圧力の計測値を示すデータを、風車コントローラ１１０、サーバ装置３００又はストレージ装置４００から取得する。圧力の計測値は、油圧回路を閉回路とした状態で、ピッチアクチュエータの油圧シリンダ１６のピストン３６及びピストンロッド３８が第２室１７側に向かって移動し、風車翼４のピッチ角はフェザー側に変化することで、油圧シリンダ内の油量が増加し、一方油圧回路内の油量がその分減少することで、封入ガスの体積が最大となっている状態として計測された圧力の計測値であってもよい。

図５は、一実施形態に係るアキュムレータ４１、４３、６６における封入ガスの圧力の計測値の一例を示すグラフである。図６は、図５に示す圧力の計測値を基準温度の圧力に換算した換算値の一例を示すグラフである。これらのグラフにおいて、横軸は計測した時期（年）を示し、縦軸は計測値であるガス圧（ＭＰａ）を示している。

図５において、プロットＰ１はアキュムレータ６６の封入ガスの圧力の計測値を示し、プロットＰ２はアキュムレータ４１の封入ガスの圧力の計測値を示し、プロットＰ３はアキュムレータ４３の封入ガスの圧力の計測値を示している。なお、図５において、３つのアキュムレータ６６のうち一つのアキュムレータ６６のみの封入ガスの圧力の計測値であるプロットＰ１を代表例として示している。実際には、アキュムレータ６６ごとにプロットＰ１が取得される。

図６において、プロットＰ４はプロットＰ１に対応する換算値を示し、プロットＰ５はプロットＰ２に対応する換算値を示し、プロットＰ６はプロットＰ３に対応する換算値を示している。なお、図６において、プロットＰ４は、一つのアキュムレータ６６のみの計測値であるプロットＰ１に対応する換算値を代表例として示している。実際には、アキュムレータ６６ごとに換算値Ｐ４が取得される。

換算値は、例えば、次の式（１）で算出される。封入ガスの体積Ｖは、アキュムレータ４１、４３、６６の容積に応じて一定となる。そのため、式（１）は、ボイル・シャルルの法則において体積Ｖ＝一定を適用した場合の式である。なお、式（１）では、ゲージ圧を絶対圧に変換している。

ここで、Ｐ_ｔ（Ｍｐａ）は、圧力の計測値の換算値である。Ｐ_{ｇａｕｇｅ}（Ｍｐａ）は、圧力の計測値のゲージ圧である。Ｔ_０は、基準温度（℃）である。Ｔは、温度計測値（℃）である。基準温度Ｔ_０は、例えば、２０（℃）に設定される。なお、基準温度Ｔ_０は、風力発電装置１の設置地域における年間平均気温に応じて異なり、０〜３０（℃）の範囲内の値（すなわち０（℃）以上３０（℃）以下の温度）に設定されてもよい。

このような演算によって換算値が得られる。図５におけるプロットＰ１、Ｐ２、Ｐ３を見ると、計測値に年間の外気温度による変化が生じていることがわかる。一方、図６におけるプロットＰ４、Ｐ５、Ｐ６を見ると、換算値は、計測値よりも変化が小さいことがわかる。

一実施形態では、アキュムレータ４１、４３、６６が正常かつ封入ガスの漏れが無い状態において、年間の外気温度による計測値の変化に対して、換算値の変化は３分の１以下である。この場合、異常検出の検出精度において、年間の外気温度の変化に対するロバスト性を向上させることができる。

幾つかの実施形態では、計測値及び換算値の取得間隔は１週間以上かつ２ヶ月以内である。この場合、計測値及び換算値の取得間隔は１週間以上かつ２ヶ月以内であるため、メンテナンスの実情に適している。

幾つかの実施形態では、アキュムレータの異常診断システム１００の風車コントローラ１１０は、風力発電装置１の運転状態又は風況に応じて、計測値の取得タイミングを延期又はスキップするように構成されてもよい。例えば、風力発電装置１への風速が所定値以上である場合、主軸回転数が所定値以上である場合、風力発電装置１が運転中である場合、風力発電装置１を停止できない場合等において計測値の取得がスキップされてもよい。なお、圧力の計測値の取得タイミングを延期又はスキップすると、その換算値の取得も延期又はスキップされる。この場合、圧力の計測値の取得に伴う設備運用への影響を低減することができる。

幾つかの実施形態では、アキュムレータの異常診断システム１００の診断装置２００は、換算値が基準値より低い場合に警報を出力するように構成される。基準値は、封入ガスの圧力の正常範囲における下限値に対応する換算値である。

（回帰式に基づく予測手法）
以下、診断装置２００が作成する回帰直線と回帰直線に基づく予測手法について説明する。図７は、一実施形態に係るアキュムレータの異常診断システム１００が作成する回帰式を説明するための概念図である。

図７において、プロットＰ７は、圧力の計測値の換算値を示し、直線Ｌ１は、プロットＰ７に基づく回帰直線を示している。回帰直線は、最小二乗法による線形回帰式（一次関数）に基づいて描かれている。回帰の決定係数Ｒ２は相関係数Ｒの二乗に一致する。

診断装置２００は、過去の第１期間の計測データを用いて換算値の時間的変化を示す回帰式を作成してもよい。診断装置２００は、作成した回帰式の外挿に基づいて、将来の第２期間における換算値の推移を予測してもよい。なお、第１期間と第２期間は同じくらいの期間であることが好ましい。

例えば、診断装置２００は、過去の換算値の最小二乗法によって回帰式を導出し、将来の換算値の推移をその回帰式の外挿によって求めるように構成される。図８は、一実施形態に係るアキュムレータの異常診断システム１００が取得する換算値の推移の予測結果の一例を示す図である。

長期予測として、診断装置２００は、現在より０．５月以上５月以下の過去の計測データを用いて回帰式を作成し、現在から５月以内の将来期間の換算値の推移を予測するように構成されてもよい。例えば、図８に示すように、診断装置２００は、過去の圧力の計測データを示すプロット群Ｐ８があった場合に、現在より０．５月以上５月以下の計測データを用いて回帰式を作成し、その回帰直線Ｌ３の外挿により、現在から５月以内の将来期間の換算値の推移を予測してもよい。これにより、現在より５か月後の換算値を示すプロットＰ１０が予測される。

短期予測として、診断装置２００は、現在より０．５月以上２月以下の過去の計測データを用いて回帰式を作成し、現在から２月以内の将来期間の換算値の推移を予測するように構成されてもよい。例えば、図８に示すように、診断装置２００は、過去の圧力の計測データを示すプロット群Ｐ８があった場合に、現在より０．５月以上２月以下の計測データを用いて回帰式を作成し、その回帰直線Ｌ２の外挿により、現在から２月以内の将来期間の換算値の推移を予測してもよい。これにより、現在より２か月後の換算値を示すプロットＰ９が予測される。

診断装置２００は、換算値の推移において、将来の予測結果の少なくとも一部が基準値を下回る場合には警報を出力するように構成されてもよい。例えば、将来の換算値の予測結果が図８において破線で示す基準値を下回った場合に警報が出力されてもよい。

（アキュムレータの異常診断方法）
以下、アキュムレータの異常診断方法の具体例について説明する。図９は、一実施形態に係るアキュムレータの異常診断方法の手順を示すフローチャートである。

以下に説明する各々の手順において一部又は全部がユーザの手動によって実行されてもよい。以下に説明するアキュムレータの異常診断方法は、上述したアキュムレータの異常診断システム１００（例えば診断装置２００）が実行する処理に対応するように、各々の手順を適宜変形することが可能である。以下の説明では、アキュムレータの異常診断システム１００の説明と重複する説明については省略する。なお、本実施形態で説明するアキュムレータの異常診断方法の実行主体は、上述したアキュムレータの異常診断システム１００のハードウェア構成に限定されない。

図９に示すように、風力発電装置１の複数のアキュムレータ４１、４３、６６のうちの少なくとも一つのアキュムレータ４１、４３、６６における封入ガスの圧力の計測値を取得する（ステップＳ１）。例えば、診断装置２００が、風車コントローラ１１０等から圧力の計測値を取得する。

なお、封入ガスの圧力の計測値は、特許文献１に記載されている方法と同様の条件で圧力センサ１０２、１０３、２０２等が計測したものであってもよい。その計測値を風車コントローラ１１０が取得して、その記憶データを診断装置２００が取得してもよい。封入ガスの圧力は、例えば、リリーフ弁３４を開放して油圧回路を非加圧状態としたうえで計測される。

封入ガスの温度を示す温度計測値を取得する（ステップＳ２）。温度計測値を用いて圧力の計測値を基準温度の圧力に換算した換算値を取得する（ステップＳ３）。換算値に基づいて少なくとも一つのアキュムレータ４１、４３、６６の異常の有無を診断する（ステップＳ４）。

ここで、換算値が基準値より低いか否かを判別する（ステップＳ５）。換算値が基準値より低いと判別した場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、警報を出力する（ステップＳ６）。換算値が基準値より高いと判別した場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、ステップＳ６をスキップする。

過去の第１期間の計測データを用いて換算値の時間的変化を示す回帰式を作成する（ステップＳ７）。作成した回帰式の外挿に基づいて、将来の第２期間における換算値の推移を予測する（ステップＳ８）。

ここで、換算値の推移において、将来の予測結果の少なくとも一部が基準値を下回るか否かを判別する（ステップＳ９）。予測結果の少なくとも一部が基準値を下回ると判別した場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、警報を出力する（ステップＳ１０）。予測結果が基準値を下回らないと判別した場合（ステップＳ９；Ｎｏ）、ステップＳ１０をスキップする。

アキュムレータの異常診断方法の手順は、図９に示す例に限られない。例えば、ステップＳ１とステップＳ２は順序が逆であってもよい。ステップＳ５及びステップＳ６より前にステップＳ７〜ステップＳ１０が実行されてもよい。ステップＳ５〜ステップＳ１０は、適宜省略されてもよい。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、複数の実施形態を適宜組み合わせた形態も含む。

（まとめ）
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）本開示に係るアキュムレータの異常診断方法は、
風力発電装置（１）の油圧回路の油圧を所定圧力以上に保持するための複数のアキュムレータ（４１、４３、６６）のうちの少なくとも一つの前記アキュムレータ（４１、４３、６６）における封入ガスの圧力を前記油圧回路が非加圧状態のときに計測した計測値を取得するステップと、
前記封入ガスの温度を示す温度計測値を取得するステップと、
前記温度計測値を用いて前記計測値を基準温度の圧力に換算した換算値を取得するステップと、
前記換算値に基づいて前記アキュムレータ（４１、４３、６６）の異常の有無を診断するステップと、
を含む。

上記（１）に記載の方法によれば、温度計測値を用いて圧力の計測値を基準温度に換算した換算値に基づいてアキュムレータ（４１、４３、６６）の異常の有無を診断するため、異常診断における精度を向上させることができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の方法において、
前記温度計測値は、ハブ内又はナセル内の温度計測値である。

上記（２）に記載の方法によれば、封入ガスの温度を計測して使用する構成に比べて、種々の点で優れている。例えば、封入ガスの温度を計測する場合、ガス系にセンサを設ける必要があり、そこからガス漏れを引き起こす虞がある。また、封入ガスの温度は、断熱膨張や断熱圧縮によって変動する場合があり、かかる変動は異常診断における誤差になり得る。この点、上記方法では、そのような問題を低減することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の方法において、
前記アキュムレータ（４１、４３、６６）が正常かつ前記封入ガスの漏れが無い状態において、年間の外気温度による前記計測値の変化に対して、前記換算値の変化は３分の１以下である。

上記（３）に記載の方法によれば、異常検出の検出精度において、年間の外気温度の変化に対するロバスト性を向上させることができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一項に記載の方法において、
前記換算値が基準値より低い場合に警報を出力するステップを含む。

上記（４）に記載の方法によれば、換算値に基づく警報によって、作業者がメンテナンス対応を取ることが可能となる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか一項に記載の方法において、
過去の第１期間の計測データを用いて前記換算値の時間的変化を示す回帰式を作成するステップと、
前記回帰式の外挿に基づいて、将来の第２期間における前記換算値の推移を予測するステップと、
を含む。

上記（５）に記載の方法によれば、将来の換算値の推移を予測することによって、メンテナンス対応の必要性を考えることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の方法において、
前記予測するステップにおいて、現在より０．５月以上５月以下の過去の計測データを用いて前記回帰式を作成し、現在から５月以内の将来期間の前記換算値の推移を予測する。

上記（６）に記載の方法によれば、計画的にメンテナンス対応を検討する場合の長期予測に適している。

（７）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の方法において、
前記予測するステップにおいて、現在より０．５月以上２月以下の過去の計測データを用いて前記回帰式を作成し、現在から２月以内の将来期間の前記換算値の推移を予測する。

上記（７）に記載の方法によれば、速やかなメンテナンス対応を検討すべき短期予測に適している。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか一項に記載の方法において、
前記計測値及び前記換算値の取得間隔は１週間以上かつ２ヶ月以内である。

封入ガスの圧力の計測には、風力発電設備（１）を実質的に停止させた状態にする必要がある。そのため、封入ガスの圧力の計測を頻繁に行うことは設備運用の観点で好ましくない。換算値の取得を頻繁に行うことも演算処理の負担を増加させるため好ましくない。一方、封入ガスの圧力の計測及び換算値の取得間隔が長すぎると、異常検出の実効性を確保できない。この点、上記（８）に記載の方法によれば、計測値及び換算値の取得間隔は１週間以上かつ２ヶ月以内であるため、メンテナンスの実情に適している。

（９）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（８）の何れか一項に記載の方法において、
過去の前記換算値の最小二乗法によって前記回帰式を導出し、将来の前記換算値の推移を前記回帰式の外挿によって求める。

本願発明者の知見によれば、過去の換算値の最小二乗法によって導出した回帰式の外挿によって将来の換算値の推移を求めることが精度の観点で好ましい。この点、上記（９）に記載の方法によれば、そのような方法を用いているため、精度の観点で好ましい。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（９）の何れか一項に記載の方法において、
前記換算値の推移において、将来の予測結果の少なくとも一部が基準値を下回る場合には警報を出力するステップを含む。

上記（１０）に記載の方法によれば、予測結果に基づく警報によって作業者に将来的なメンテナンスの実施を促すことができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れか一項に記載の方法において、
前記風力発電装置（１）の運転状態又は風況に応じて、前記計測値の取得タイミングを延期又はスキップする。

上記（１１）に記載の方法によれば、圧力の計測値の取得に伴う設備運用への影響を低減することができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか一項に記載の方法において、
前記基準温度は、前記風力発電装置（１）の設置地域における年間平均気温に応じて異なり、０〜３０℃の範囲内の値に設定される。

上記（１２）に記載の方法によれば、外気温度の条件に基づいた温度を基準温度としているため、外気温度の条件から外れた温度を基準温度とする場合に比べて、異常診断の精度を向上させることができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１２）の何れか一項に記載の方法において、
前記封入ガスは、窒素を主成分とするガスである。

風力発電装置（１）では、窒素を主成分とするガスを封入ガスとして使用される場合が多く、かかる封入ガスの漏れ（窒素分子数の低減）を検出したいというニーズが多い。この点、上記（１３）に記載の方法によれば、そのようなニーズを満たすことができる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１３）の何れか一項に記載の方法において、
前記計測値は、ピッチアクチュエータがフェザー位置に固定され、前記封入ガスの体積が最大となっている状態で計測された圧力の計測値である。

上記（１４）に記載の方法によれば、異常診断における誤差を低減することができる。

（１５）本開示に係るアキュムレータの異常診断システム（１００）は、
風力発電装置（１）の油圧回路の油圧を所定圧力以上に保持するための複数のアキュムレータ（４１，４３，６６）のうちの少なくとも一つの前記アキュムレータ（４１，４３，６６）における封入ガスの圧力を前記油圧回路が非加圧状態のときに計測した計測値と、前記封入ガスの温度を示す温度計測値とを取得するように構成された風車コントローラ（１１０）と、
前記温度計測値を用いて前記計測値を基準温度の圧力に換算した換算値を取得して、前記換算値に基づいて前記アキュムレータ（４１，４３，６６）の異常の有無を診断するように構成された診断装置（２００）と、
を備える。

上記（１５）に記載の構成によれば、温度計測値を用いて圧力の計測値を基準温度に換算した換算値に基づいてアキュムレータ（４１，４３，６６）の異常の有無を診断するため、異常診断における精度を向上させることができる。

１ 風力発電装置
２ 風車ロータ
３ ハブ
４ 風車翼
５ 翼根部
６，９ 回転シャフト
８ ドライブトレイン
１０ 発電機
１１ ナセル
１２ タワー
１４ ピッチ駆動装置
１５ 第１室
１６ 油圧シリンダ
１７ 第２室
１８ 油圧バルブ
２０ 翼ピッチ機構
２２ 油圧ポンプ
２４ 油タンク
２５，２６ 供給ライン
２７ 分岐供給ライン
２８ 分配ブロック
３０ 流量調整弁
３１ 分岐返送ライン
３２ 返送ライン
３４ リリーフ弁
３６ ピストン
３８ ピストンロッド
４１，４３，６６ アキュムレータ
４２ 第１シリンダライン
４４ 第２シリンダライン
４６ ピッチオイルライン
４８ 連通ライン
５０ 第１通路
５２ 第２通路
５４ パイロットライン
５６ アキュムレータ電磁弁
５８ 危急弁
６２，６４ パイロットチェック弁
６８ チェック弁
１００ アキュムレータの異常診断システム
１０１，１０２，１０３，２０１，２０２ 圧力センサ
１１０ 風車コントローラ
２００ 診断装置
３００ サーバ装置
４００ ストレージ装置

Claims (15)

1. 風力発電装置の油圧回路の油圧を所定圧力以上に保持するための複数のアキュムレータの各々における封入ガスの圧力を前記油圧回路が非加圧状態のときに計測した複数の計測値を取得するステップと、
   前記風力発電装置のハブ内又はナセル内の温度の計測値を前記封入ガスの温度を示す温度計測値として取得するステップと、
   前記温度計測値を用いて前記複数の計測値を基準温度の圧力にそれぞれ換算した複数の換算値を取得するステップと、
   前記複数の換算値に基づいて前記複数のアキュムレータの異常の有無を診断するステップと、
   を含むアキュムレータの異常診断方法。
2. 前記アキュムレータが正常かつ前記封入ガスの漏れが無い状態において、年間の外気温度による前記計測値の変化に対して、前記換算値の変化は３分の１以下である
   請求項１に記載のアキュムレータの異常診断方法。
3. 前記換算値が基準値より低い場合に警報を出力するステップを含む
   請求項１又は２に記載のアキュムレータの異常診断方法。
4. 過去の第１期間の計測データを用いて前記換算値の時間的変化を示す回帰式を作成するステップと、
   前記回帰式の外挿に基づいて、将来の第２期間における前記換算値の推移を予測するステップと、
   を含む請求項１乃至３の何れか一項に記載のアキュムレータの異常診断方法。
5. 前記予測するステップにおいて、現在より０．５月以上５月以下の過去の計測データを用いて前記回帰式を作成し、現在から５月以内の将来期間の前記換算値の推移を予測する
   請求項４に記載のアキュムレータの異常診断方法。
6. 前記予測するステップにおいて、現在より０．５月以上２月以下の過去の計測データを用いて前記回帰式を作成し、現在から２月以内の将来期間の前記換算値の推移を予測する
   請求項４に記載のアキュムレータの異常診断方法。
7. 前記計測値及び前記換算値の取得間隔は１週間以上かつ２ヶ月以内である
   請求項１乃至６の何れか一項に記載のアキュムレータの異常診断方法。
8. 過去の前記換算値の最小二乗法によって前記回帰式を導出し、将来の前記換算値の推移を前記回帰式の外挿によって求める
   請求項４乃至７の何れか一項に記載のアキュムレータの異常診断方法。
9. 前記換算値の推移において、将来の予測結果の少なくとも一部が基準値を下回る場合には警報を出力するステップを含む
   請求項４乃至８の何れか一項に記載のアキュムレータの異常診断方法。
10. 前記風力発電装置の運転状態又は風況に応じて、前記計測値の取得タイミングを延期又はスキップする
    請求項１乃至９の何れか一項に記載のアキュムレータの異常診断方法。
11. 前記基準温度は、前記風力発電装置の設置地域における年間平均気温に応じて異なり、０〜３０℃の範囲内の値に設定される
    請求項１乃至１０の何れか一項に記載のアキュムレータの異常診断方法。
12. 前記封入ガスは、窒素を主成分とするガスである
    請求項１乃至１１の何れか一項に記載のアキュムレータの異常診断方法。
13. 前記計測値は、ピッチアクチュエータがフェザー位置に固定され、前記封入ガスの体積が最大となっている状態で計測された圧力の計測値である
    請求項１乃至１２の何れか一項に記載のアキュムレータの異常診断方法。
14. 風力発電装置の油圧回路の油圧を所定圧力以上に保持するための複数のアキュムレータのうちの少なくとも一つの前記アキュムレータにおける封入ガスの圧力を前記油圧回路が非加圧状態のときに計測した計測値を取得するステップと、
    前記封入ガスの温度を示す温度計測値を取得するステップと、
    前記温度計測値を用いて前記計測値を基準温度の圧力に換算した換算値を取得するステップと、
    前記換算値に基づいて前記アキュムレータの異常の有無を診断するステップと、
    過去の第１期間の計測データを用いて前記換算値の時間的変化を示す回帰式を作成するステップと、
    前記回帰式の外挿に基づいて、将来の第２期間における前記換算値の推移を予測するステップと、
    を含むアキュムレータの異常診断方法。
15. 風力発電装置の油圧回路の油圧を所定圧力以上に保持するための複数のアキュムレータの各々における封入ガスの圧力を前記油圧回路が非加圧状態のときに計測した複数の計測値を取得するとともに、前記風力発電装置のハブ内又はナセル内の温度の計測値を前記封入ガスの温度を示す温度計測値として取得するように構成された風車コントローラと、
    前記温度計測値を用いて前記複数の計測値を基準温度の圧力にそれぞれ換算した複数の換算値を取得して、前記複数の換算値に基づいて前記複数のアキュムレータの異常の有無を診断するように構成された診断装置と、
    を備えるアキュムレータの異常診断システム。

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