KR20210033202A - A system for forecasting of break of industrial machinery/equipment - Google Patents

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KR20210033202A
KR20210033202A KR1020190114637A KR20190114637A KR20210033202A KR 20210033202 A KR20210033202 A KR 20210033202A KR 1020190114637 A KR1020190114637 A KR 1020190114637A KR 20190114637 A KR20190114637 A KR 20190114637A KR 20210033202 A KR20210033202 A KR 20210033202A
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Abstract

Disclosed is a system for forecasting a failure of an industrial machine/equipment. According to an embodiment of the present invention, the system for forecasting the failure of an industrial machine/equipment comprises: an outdoor environment detection unit (100), indoor environment detection unit (200), and gearbox detection unit (300) which are placed on an object belonging to the industrial machine/equipment; a sensor information collection/transmission apparatus (400) placed on the object to collect the sensor information detected by the outdoor environment detection unit (100), the indoor environment detection unit (200), and the gearbox detection unit (300); and a server (500) placed at a place apart from the object to analyze the information transmitted from the sensor information collection/transmission apparatus (400) and to forecast a failure of the object. The present invention aims to provide a system for forecasting the failure of an industrial machine/equipment by detecting symptoms in the early stages of failure and to perform effective maintenance.

Description

산업 기계/설비 고장 예측 시스템{A system for forecasting of break of industrial machinery/equipment}A system for forecasting of break of industrial machinery/equipment}

본 발명은 산업 기계/설비 고장 예측 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 대상 기계/설비에 설치된 다수의 센서 데이터에 기초하여 대상 기계/설비의 고장을 예측하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an industrial machine/equipment failure prediction system, and more particularly, to a system for predicting failure of a target machine/equipment based on data from a plurality of sensors installed in the target machine/facility.

풍력발전기는 바람의 운동에너지로부터 전기에너지를 생성하는 발전설비로서 육상 또는 해상에 설치된다. 최근 원자력 에너지의 대체 방안으로서 친환경 에너지에 대한 관심이 높아지고 있는데 풍력발전기는 대표적인 친환경 에너지 생산 설비에 속한다.Wind power generators are power generation facilities that generate electric energy from the kinetic energy of the wind and are installed on land or offshore. Recently, interest in eco-friendly energy as an alternative method of nuclear energy is increasing, and wind power generators are one of the representative eco-friendly energy production facilities.

최근 신재생에너지에 대한 관심이 증가하면서, 풍력 발전에 대한 중요도가 높아지고 있으며, 전 세계 풍력시장 규모는 미국, 유럽, 아시아를 중심으로 2011년 50GW, 2014년 70GW 이상 증가가 예상된다. 풍력발전은 크게 육상풍력발전과 해상 풍력발전으로 구분할 수 있다. 최근 많은 주목을 받고 있는 해상 풍력발전은 소음, 공간적 한계, 경관 훼손 등 기존 육상 풍력발전의 단점을 보완하고, 초대형으로 제작할 수 있으며, 강한 바람이 상시적으로 불어 전력발전효율이 높은 장점이 있어, 유럽을 중심으로 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.As interest in new and renewable energy has recently increased, the importance of wind power generation is increasing, and the size of the global wind power market is expected to increase by 50GW in 2011 and 70GW in 2014, mainly in the US, Europe, and Asia. Wind power generation can be largely divided into onshore wind power generation and offshore wind power generation. Offshore wind power generation, which has recently attracted much attention, complements the disadvantages of existing onshore wind power generation such as noise, spatial limitations, and damage to the landscape, and can be manufactured in a very large size. Research on this is being actively conducted in Europe.

해상풍력 발전기의 풍차는 육상에서만큼 소음이 문제가 되지 않기 때문에 육상에서의 날개 끝 제한 속도인 60m/sec를 초과하여 약 100m/sec 이상의 속도로 개발이 가능하다. 높은 발전 효율을 얻기 위해 해상풍력 발전기의 대형화에 의한 하중증가와 육상풍력발전기와 달리 염해 피해로 인한 내구력 감소 등에 의해 주요 부품들이 복합적 요인에 의한 파손빈도 증가가 두드러진다. 예를 들어 발전기 로터 설비 고정부, 기어박스는 염해에 의한 부식화에 의하여 균열 전파가 확대되어 피로파손 위험성이 급증하며, 고전력 컨트롤러의 전기 접점의 불안정성은 대형화 구조물의 외부진동에 의한 미동마모(fretting)외에 접점의 염해 부식화에 의하여 촉진된다. 이와 같이 해상풍력 발전기는 여러 파손인자가 복합적으로 작용하는 복합파손메커니즘에 의하여 파손되며, 기존 발전설비의 파손과 달리 지배인자(predominant factor)의 규명 과정이 복잡하다.Windmills of offshore wind power generators can be developed at a speed of about 100m/sec or more, exceeding the limit speed of 60m/sec at the tip of the wing on land, because noise is not a problem as much as on land. In order to obtain high power generation efficiency, major parts are remarkably increased in frequency of failure due to complex factors due to the increase in load due to the enlargement of offshore wind power generators and the decrease in durability due to salt damage, unlike onshore wind power generators. For example, the risk of fatigue damage increases rapidly due to the spread of cracks in the fixed part of the generator rotor facility and the gearbox due to corrosion caused by salt damage, and the instability of the electrical contact of the high-power controller increases. In addition to ), it is promoted by salt damage and corrosion of the contact point. In this way, offshore wind power generators are damaged by a complex failure mechanism in which several failure factors act in combination, and unlike the damage of existing power generation facilities, the process of identifying a predominant factor is complicated.

현재까지의 풍력발전기들은 파손을 방지하기 위해 제조사에서 제공되는 유지보수 주기에 근거하여 관리되어 왔다. 그러나 이러한 주기적인 유지보수 방법은 개개의 풍력발전기의 건전성 상태에 따른 편차(variability)를 고려하지 않아 해상풍력과 같은 작동 환경이 열악한 고위험 시스템의 유지보수에 적합하지 않으며, 유지보수 비용을 효율적으로 줄이는데 적합하지 않다. 해상의 거친 환경 조건에 적합하지 않은 기존의 유지 보수 시스템의 적용에 따른 발전기의 고장은, 발전 수익의 감소와 복구비용 및 기동 비용의 손실이 수반된다.Until now, wind turbines have been managed based on maintenance cycles provided by manufacturers to prevent damage. However, this periodic maintenance method does not take into account the variability of individual wind turbines, so it is not suitable for maintenance of high-risk systems with poor operating environments such as offshore wind power. Inappropriate. The failure of the generator due to the application of the existing maintenance system, which is not suitable for the harsh environmental conditions at sea, is accompanied by a decrease in power generation profits and a loss of recovery and start-up costs.

위에 제시된 문제들을 해결하기 위해 해상풍력 조건하에서의 복합파손 메커니즘을 철저히 연구하고, 이러한 복합파손 메커니즘에 근거한 실시간 건전성 평가기술개발이 절대적으로 필요하다. 이는 해상풍력 발전기 고장의 초기 징후를 조기에 감지하고, 적절한 의사결정을 통해 효과적인 유지보수를 수행하는 데 매우 중요하다.In order to solve the problems presented above, it is absolutely necessary to thoroughly study the complex failure mechanism under offshore wind power conditions, and to develop real-time soundness evaluation technology based on this complex failure mechanism. This is very important for early detection of early signs of offshore wind generator failure and effective maintenance through appropriate decision making.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 고려하여 도출된 발명으로서 풍력발전기, 태양광발전설비, 선박, 중·대형 동력기계 등의 산업 기계/설비에 적용될 수 있는 산업 기계/설비 고장 예측 시스템을 제공하는 데에 주된 목적이 있다.The present invention provides an industrial machine/equipment failure prediction system that can be applied to industrial machines/equipments such as wind power generators, photovoltaic power plants, ships, and medium and large power machines as an invention derived in consideration of the above-described conventional problems. It has its main purpose.

본 발명은 산업 기계/설비에 속하는 대상물에 구비되는 실외환경감지부(100), 실내환경감지부(200) 및 기어박스감지부(300); 상기 대상물에 구비되어 상기 실외환경감지부(100), 상기 실내환경감지부(200) 및 상기 기어박스감지부(300)에 의해 감지된 센서정보들을 수집하는 센서정보 수집전송장치(400); 및 상기 대상물과 이격된 장소에 구비되며 상기 센서정보 수집전송장치(400)로부터 전송되는 정보들을 분석하여 상기 대상물에 대한 고장예측을 수행하는 서버(500)를 포함하는 산업 기계/설비 고장 예측 시스템을 제공한다.The present invention includes an outdoor environment detection unit 100, an indoor environment detection unit 200 and a gearbox detection unit 300 provided in an object belonging to an industrial machine/equipment; A sensor information collection and transmission device 400 provided on the object and configured to collect sensor information detected by the outdoor environment detection unit 100, the indoor environment detection unit 200, and the gearbox detection unit 300; And a server 500 provided at a location spaced apart from the object and performing failure prediction for the object by analyzing information transmitted from the sensor information collection and transmission device 400. to provide.

상기 산업 기계/설비 고장 예측 시스템은 상기 산업 기계/설비가 풍력발전기(10)인 것일 수 있다.The industrial machine/equipment failure prediction system may be that the industrial machine/equipment is a wind turbine 10.

상기 산업 기계/설비 고장 예측 시스템은 상기 실외환경감지부(100)가 너셀(12)의 외측면에 설치되며, 온도센서(110), 습도센서(120), 기압센서(130), 풍향계(140) 및 풍속계(150)를 포함하는 것일 수 있다.In the industrial machine/facility failure prediction system, the outdoor environment detection unit 100 is installed on the outer surface of the nucelle 12, and the temperature sensor 110, the humidity sensor 120, the atmospheric pressure sensor 130, and the wind vane 140 ) And an anemometer 150 may be included.

상기 산업 기계/설비 고장 예측 시스템은 상기 실내환경감지부(200)가 너셀(12) 내에 설치되며, 온도센서(210) 및 CO2 센서(220)를 포함하는 것일 수 있다.The industrial machine/facility failure prediction system may include a temperature sensor 210 and a CO 2 sensor 220 in which the indoor environment detection unit 200 is installed in the nucelle 12.

상기 산업 기계/설비 고장 예측 시스템은 상기 기어박스감지부(300)가 기어박스(13)의 일측면 상에 설치되며, 온도센서(310) 및 진동센서(320)를 포함하는 것일 수 있다.The industrial machine/equipment failure prediction system may include a temperature sensor 310 and a vibration sensor 320 in which the gearbox detection unit 300 is installed on one side of the gearbox 13.

상기 산업 기계/설비 고장 예측 시스템은 상기 서버(500)가 상기 센서정보가 기 설정된 고장예측 기준값을 초과하는 경우 고장 가능성이 있다는 예측 결과를 제공하는 것일 수 있다.The industrial machine/equipment failure prediction system may provide a prediction result of a possibility of failure when the sensor information exceeds a preset failure prediction reference value.

본 발명에 의하면 산업 기계/설비의 고장의 초기 징후를 조기에 감지할 수 있으며, 이에 따른 적절한 의사결정을 통해 해당 산업 기계/설비에 대한 효과적인 유지보수를 수행할 수 있다.According to the present invention, it is possible to detect early signs of a failure of an industrial machine/equipment, and effective maintenance for a corresponding industrial machine/equipment can be performed through appropriate decision-making.

본 발명은 풍력발전기, 태양광발전시설 등의 신재생에너지 시스템, 선박, 중·대형 동력기계 등 다양한 산업 기계/설비에 적용될 수 있다.The present invention can be applied to various industrial machinery/facilities such as new and renewable energy systems such as wind power generators and solar power plants, ships, and medium and large power machinery.

도 1은 본 발명이 적용된 풍력발전기의 예를 보이는 도면이다.
도 2는 본 발명의 구성들을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 센서정보 수집전송장치의 실시예를 보이는 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 풍력발전기 고장예측 알고리즘 설계에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따라 도출되는 풍력발전기 고장예측 주요 인자의 예를 보이는 그래프이다.1 is a view showing an example of a wind power generator to which the present invention is applied.
2 is a block diagram showing the configurations of the present invention.
3 is a diagram showing an embodiment of a sensor information collection and transmission device applied to the present invention.
4 is a conceptual diagram for the design of a wind turbine failure prediction algorithm applied to the present invention.
5 is a graph showing an example of the main factors for predicting a failure of a wind turbine derived according to the present invention.

이하에서는 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 산업 기계/설비 고장 예측 시스템은 풍력발전기, 태양광발전시설 등의 신재생에너지 시스템, 선박, 중·대형 동력기계 등 다양한 산업 기계/설비에 적용될 수 있다. 이하의 설명에서는 본 발명이 풍력발전기에 적용된 경우를 예로 하여 그 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.The industrial machine/equipment failure prediction system according to the present invention can be applied to various industrial machines/equipments such as wind power generators, new and renewable energy systems such as solar power generation facilities, ships, and medium and large power machines. In the following description, the present invention is applied to a wind turbine as an example, and an embodiment thereof will be described in detail.

도 1은 본 발명이 적용된 풍력발전기의 예를 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 구성들을 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명에 적용되는 센서정보 수집전송장치의 실시예를 보이는 도면이다.1 is a view showing an example of a wind turbine to which the present invention is applied, FIG. 2 is a block diagram showing the configurations of the present invention, and FIG. 3 is a view showing an embodiment of a sensor information collection and transmission device applied to the present invention.

도 1에 도시된 풍력발전기(10)는 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전설비로서 육상 또는 해상에 설치된다.The wind turbine 10 shown in FIG. 1 is a power generation facility that converts kinetic energy of wind into electric energy and is installed on land or offshore.

풍력발전기(10)는 타워(11), 너셀(12), 기어박스(13) 및 블레이드(14)를 포함하는 구조를 갖는다.The wind turbine 10 has a structure including a tower 11, a knuckles 12, a gearbox 13, and a blade 14.

여기서 타워(11)는 풍력발전기(10)를 지탱하는 구조물이고, 너셀(12)은 공기의 흐름(바람)을 조정하기 위한 일종의 덮개로서 그 내부에는 동력전달장치 및 그 밖의 장치들이 내장된 구성이고, 기어박스(13)는 블레이드(14)의 구동을 위한 로터, 기어 등의 동력전달장치를 내장한 케이스 부분이며, 블레이드(14)는 외부에 노출되어 바람에 의해 회전하는 날개 부분이다.Here, the tower 11 is a structure supporting the wind power generator 10, and the nucelle 12 is a type of cover for adjusting the flow of air (wind), and a power transmission device and other devices are built-in therein. , The gearbox 13 is a case part in which a power transmission device such as a rotor or gear for driving the blade 14 is embedded, and the blade 14 is a blade part exposed to the outside and rotated by the wind.

바람에 의해 블레이드(14)가 회전할 때 기어박스(13) 내의 로터가 회전함으로써 전기가 생성되며, 생성된 전기는 타워(11)를 통해 풍력발전기(10) 외부로 전달된다.When the blade 14 rotates by wind, electricity is generated by rotating the rotor in the gearbox 13, and the generated electricity is transmitted to the outside of the wind turbine 10 through the tower 11.

이와 같은 구조의 풍력발전기(10)에 본 발명에 따른 풍력발전기 고장 예측 시스템(20)이 적용된다.The wind turbine failure prediction system 20 according to the present invention is applied to the wind turbine 10 having such a structure.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 풍력발전기 고장 예측 시스템(20)은 실외환경감지부(100), 실내환경감지부(200), 기어박스감지부(300), 센서정보 수집전송장치(400), 서버(500) 및 관리자 단말기(600)를 포함한다.1 to 2, the wind turbine failure prediction system 20 includes an outdoor environment detection unit 100, an indoor environment detection unit 200, a gearbox detection unit 300, and a sensor information collection and transmission device 400. , A server 500 and a manager terminal 600.

실외환경감지부(100)는 풍력발전기(10)에 설치되어 풍력발전기(10)가 설치된 곳의 기상환경을 감지하는 구성이다. 구체적으로 실외환경감지부(100)는 기상정보로서 온도, 습도, 기압, 풍향 및 풍속을 감지한다. 이에 실외환경감지부(100)는 온도센서(110), 습도센서(120), 기압센서(130), 풍향계(140) 및 풍속계(150)를 포함한다.The outdoor environment detection unit 100 is installed in the wind turbine 10 to detect the meteorological environment where the wind turbine 10 is installed. Specifically, the outdoor environment detection unit 100 detects temperature, humidity, air pressure, wind direction, and wind speed as weather information. Accordingly, the outdoor environment detection unit 100 includes a temperature sensor 110, a humidity sensor 120, an atmospheric pressure sensor 130, a wind vane 140, and an anemometer 150.

도 1에 도시된 바와 같이 풍력발전기(10)의 너셀(12) 외측면에 실외환경감지부(100)의 장착을 위한 장착부(101)가 구비될 수 있다. 이 경우, 장착부(101)의 외측면 상에 풍향계(140) 및 풍속계(140)가 장착되는 한편 장착부(101)의 내부에는 온도센서(110), 습도센서(120) 및 기압센서(130)가 장착되는 방식으로 구현될 수 있다.As shown in FIG. 1, a mounting unit 101 for mounting the outdoor environment sensing unit 100 may be provided on the outer surface of the nucleus 12 of the wind turbine 10. In this case, the wind vane 140 and the anemometer 140 are mounted on the outer surface of the mounting part 101, while the temperature sensor 110, the humidity sensor 120, and the barometric pressure sensor 130 are inside the mounting part 101. It can be implemented in a mounted manner.

여기서 장착부(101)는 도 1에 도시된 바와 같이 직육면체 케이스 형태로 구비될 수도 있고, 이에 제한될 필요 없이 전술한 감지센서들(110, 120, 130, 140, 150)이 적절히 장착될 수 있는 형태라면 다양하게 형태변경 가능하다.Here, the mounting part 101 may be provided in the form of a rectangular parallelepiped case as shown in FIG. 1, and the above-described detection sensors 110, 120, 130, 140, 150 may be appropriately mounted without being limited thereto. Ramen can be changed in various forms.

실내환경감지부(200)는 풍력발전기(10)에 설치되어 풍력발전기(10)의 실내환경 정보를 감지하는 구성이다. 구체적으로 실내환경감지부(200)는 실내환경 정보로서 너셀(12) 내부공간의 온도 및 CO2 농도를 감지한다. 이를 위해 실내환경감지부(200)는 온도센서(210) 및 CO2 센서(220)를 포함한다.The indoor environment detection unit 200 is installed in the wind power generator 10 to detect indoor environment information of the wind power generator 10. Specifically, the indoor environment detecting unit 200 detects the temperature and CO 2 concentration of the inner space of the nucelle 12 as indoor environment information. To this end, the indoor environment sensing unit 200 includes a temperature sensor 210 and a CO 2 sensor 220.

도 1에 도시된 바와 같이 풍력발전기(10)의 너셀(12) 내부에 실내환경감지부(200)의 설치를 위한 장착부(201)가 구비될 수 있다. 도시된 바와 같이, 장착부(101)의 외측면 상에 온도센서(210) 및 CO2 센서(220)가 구비될 수 있다. 이에 대안적으로 장착부(101)의 내부에 온도센서(210) 및 CO2 센서(220)가 구비될 수도 있는데, 이 경우 장착부(101)는 밀폐형 구조가 아니어야 한다.As shown in FIG. 1, a mounting unit 201 for installing an indoor environment sensing unit 200 may be provided in the inner cell 12 of the wind turbine 10. As shown, a temperature sensor 210 and a CO 2 sensor 220 may be provided on the outer surface of the mounting part 101. As an alternative, the temperature sensor 210 and the CO 2 sensor 220 may be provided inside the mounting part 101, in which case the mounting part 101 should not have a hermetic structure.

여기서 장착부(101)는 도 1에 도시된 바와 같이 직육면체 케이스 형태로 구비될 수도 있고, 이에 제한되지 않고 전술한 감지센서들(210, 220)이 장착될 수 있는 형태라면 다양하게 형태변경 가능하다.Here, the mounting unit 101 may be provided in the form of a rectangular parallelepiped case as shown in FIG. 1, but is not limited thereto, and may be variously changed as long as the above-described detection sensors 210 and 220 can be mounted.

기어박스감지부(300)는 풍력발전기(10)에 설치되어 기어박스(13)의 상태 정보를 감지하는 구성이다. 구체적으로 기어박스감지부(300)는 상태 정보로서 온도 및 진동을 감지한다. 이에 기어박스감지부(300)는 온도센서(310) 및 진동센서(320)를 포함한다.The gearbox sensing unit 300 is installed in the wind turbine 10 to detect the state information of the gearbox 13. Specifically, the gearbox sensing unit 300 senses temperature and vibration as status information. Accordingly, the gearbox sensing unit 300 includes a temperature sensor 310 and a vibration sensor 320.

도 1에 도시된 바와 같이 기어박스(13)의 일측면 상에 기어박스감지부(300)를 구성하는 온도센서(310) 및 진동센서(320)가 장착된다.As shown in FIG. 1, a temperature sensor 310 and a vibration sensor 320 constituting the gearbox sensing unit 300 are mounted on one side of the gearbox 13.

이상 열거한 본 발명의 센서들은 MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems) 센서로 구비될 수 있다. MEMS 센서는 반도체의 미세 가공 기술을 적용하여 제작된 초소형의 고감도 센서를 의미한다. 본 발명의 전술한 센서들 모두 또는 그 중 일부가 MEMS 센서로 제작될 수 있는데, 가령 기어박스(13)의 일측면에 설치되는 전술한 온도센서(310) 및 진동센서(320)가 MEMS 센서로 제작되기에 적합한 대표적인 예이다.The sensors of the present invention listed above may be provided as MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) sensors. MEMS sensor refers to an ultra-compact, high-sensitivity sensor manufactured by applying semiconductor microprocessing technology. All or some of the above-described sensors of the present invention may be manufactured as MEMS sensors. For example, the above-described temperature sensor 310 and vibration sensor 320 installed on one side of the gearbox 13 are used as MEMS sensors. This is a representative example that is suitable to be manufactured.

센서정보 수집전송장치(400)는 풍력발전기(10)에 설치되어 실외환경감지부(100), 실내환경감지부(200) 및 기어박스감지부(300)에 의해 감지된 데이터들을 수집하여 서버(500)로 전송하는 장치이다.The sensor information collection and transmission device 400 is installed in the wind power generator 10 to collect data sensed by the outdoor environment detection unit 100, the indoor environment detection unit 200, and the gearbox detection unit 300, and 500).

도 1을 참조하면, 일 예로 센서정보 수집전송장치(400)는 너셀(12) 내에 구비된 전술한 장착부(201) 내에 수납되는 형태로 설치될 수 있다. 이에 제한되지 않고 센서정보 수집전송장치(400)는 너셀(12) 내의 다른 곳에 설치될 수도 있다.Referring to FIG. 1, as an example, the sensor information collection and transmission device 400 may be installed in a form accommodated in the above-described mounting unit 201 provided in the nucleus 12. The sensor information collection and transmission device 400 is not limited thereto, and the sensor information collection and transmission device 400 may be installed elsewhere in the nucelle 12.

실외환경감지부(100)의 센서들(110, 120, 130, 140, 150), 실내환경감지부(200)의 센서들(210, 220) 및 기어박스감지부(300)의 센서들(310, 320)에 의해 감지된 데이터들은 센서정보 수집전송장치(400)를 통해 수집되어 유선망 또는 무선망에 의해 서버(500)로 전송된다. 이를 위한 전송망으로 로라망(LoRa network)이 사용될 수 있다.Sensors 110, 120, 130, 140, 150 of the outdoor environment detection unit 100, sensors 210, 220 of the indoor environment detection unit 200, and sensors 310 of the gearbox detection unit 300 The data sensed by 320 are collected through the sensor information collection and transmission device 400 and transmitted to the server 500 through a wired network or a wireless network. As a transmission network for this, a LoRa network may be used.

이러한 센서정보 수집전송장치(400)로는 도 3에 예시된 형태의 데이터로거가 사용될 수 있다. 이와 같은 센서정보 수집전송장치(400)는 여러 종류의 센서와의 인터페이스를 위해 다양한 전압레벨(예: 12V, 9V, 5V, 3.3V)을 지원 가능한 것이어야 한다.A data logger of the type illustrated in FIG. 3 may be used as the sensor information collection and transmission device 400. The sensor information collection and transmission device 400 must be capable of supporting various voltage levels (eg, 12V, 9V, 5V, 3.3V) for an interface with various types of sensors.

서버(500)는 센서정보 수집전송장치(400)로부터 전송되는 전술한 데이터들을 분석하여 풍력발전기(10)의 고장을 예측한다.The server 500 predicts a failure of the wind turbine 10 by analyzing the above-described data transmitted from the sensor information collection and transmission device 400.

서버(500)는 풍력발전기(10)와 이격된 장소, 예를 들어 본 발명의 시스템을 운영 및 관리하는 사무실에 배치될 수 있다.The server 500 may be disposed in a place spaced apart from the wind turbine 10, for example, in an office operating and managing the system of the present invention.

서버(500)에는 풍력발전기(10)로부터 전송된 데이터들을 분석하여 풍력발전기(10)에 고장이 발생할 가능성이 있는지 여부를 판단하기 위한 알고리즘이 소프트웨어 프로그램 형태로 탑재되어 있다.In the server 500, an algorithm for determining whether there is a possibility of a failure in the wind turbine 10 by analyzing data transmitted from the wind turbine 10 is mounted in the form of a software program.

이러한 고장예측 알고리즘은 도 4에 도시된 풍력발전기 고장예측 알고리즘 설계 컨셉을 통해 개발된다. 이에 따르면, 풍력발전기의 정상상태와 이상상태(고장사례)에 대하여 전술한 센서들로부터 측정된 신호들이 이용된다. 구체적으로, 정상상태 및 이상상태(고장) 사례를 분석하여 풍력발전기의 파손에 영향을 줄 수 있는 복합 파손 메커니즘을 연구하고, 풍력발전기 주요 부품들(예: 베어링, 기어 등)의 물리적 한계값을 분석하고, 각 사례에 대해 전술한 본 발명의 센서들로 얻어지는 데이터 신호를 분석함으로써, 각 센서별로 고장예측의 기준값(Break Forecast Value)(도 5 참조)이 도출된다.This failure prediction algorithm is developed through the wind turbine failure prediction algorithm design concept shown in FIG. 4. According to this, the signals measured from the above-described sensors for the normal and abnormal conditions (failure cases) of the wind turbine are used. Specifically, by analyzing cases of normal and abnormal conditions (failures), we study complex breakage mechanisms that can affect the breakage of wind turbines, and determine the physical limit values of the main parts of the wind turbine (e.g. bearings, gears, etc.). By analyzing and analyzing the data signals obtained by the sensors of the present invention described above for each case, a break forecast value (refer to FIG. 5) of failure prediction for each sensor is derived.

서버(500)는 이러한 고장예측 알고리즘을 통해 풍력발전기(10)로부터 전송되는 센서 신호들을 분석하여 각 신호가 그것의 고장예측 기준값을 초과하는지 여부를 판단하고 기준값을 초과하는 신호가 확인되는 경우 고장 가능성이 있다는 예측 결과를 제공하게 된다.The server 500 analyzes the sensor signals transmitted from the wind turbine 10 through this failure prediction algorithm to determine whether each signal exceeds its failure prediction reference value, and if a signal exceeding the reference value is identified, the possibility of failure. This will provide a predicted result.

관리자 단말기(600)는 본 발명의 시스템을 관리하는 사용자에 의해 사용되는 단말기로서 예를 들면 데스크탑 또는 노트북 등의 PC일 수 있다. 전술한 서버(500)의 분석결과가 관리자 단말기(600)에 제공됨으로써 관리자는 서버(500)에 의해 분석된 고장예측 정보를 확인할 수 있으며, 만약 고장예측 분석이 있는 경우 그의 예방을 위한 사전적 조치를 취할 수 있다.The manager terminal 600 is a terminal used by a user who manages the system of the present invention, and may be, for example, a PC such as a desktop or a notebook computer. As the analysis result of the above-described server 500 is provided to the manager terminal 600, the administrator can check the failure prediction information analyzed by the server 500, and if there is a failure prediction analysis, proactive measures for its prevention Can take.

10 : 풍력발전기
11 : 타워
12 : 너셀
13 : 기어박스
14 : 블레이드
100 : 실외환경감지부
110 : 온도센서
120 : 습도센서
130 : 기압센서
140 : 풍향센서
150 : 풍속센서
200 : 실내환경감지부
210 : 온도센서
220 : CO2 센서
300 : 기어박스감지부
310 : 온도센서
320 : 진동센서
400 : 센서정보 수집전송장치
500 : 서버
600 : 관리자 단말기10: wind power generator
11: tower
12: Nussel
13: gearbox
14: blade
100: outdoor environment detection unit
110: temperature sensor
120: humidity sensor
130: barometric pressure sensor
140: wind direction sensor
150: wind speed sensor
200: Indoor environment detection unit
210: temperature sensor
220: CO 2 sensor
300: gearbox detection unit
310: temperature sensor
320: vibration sensor
400: sensor information collection and transmission device
500: server
600: administrator terminal

Claims (6)

산업 기계/설비에 속하는 대상물에 구비되는 실외환경감지부(100), 실내환경감지부(200) 및 기어박스감지부(300);
상기 대상물에 구비되어 상기 실외환경감지부(100), 상기 실내환경감지부(200) 및 상기 기어박스감지부(300)에 의해 감지된 센서정보들을 수집하는 센서정보 수집전송장치(400); 및
상기 대상물과 이격된 장소에 구비되며 상기 센서정보 수집전송장치(400)로부터 전송되는 정보들을 분석하여 상기 대상물에 대한 고장예측을 수행하는 서버(500)를 포함하는
산업 기계/설비 고장 예측 시스템.
An outdoor environment detection unit 100, an indoor environment detection unit 200 and a gearbox detection unit 300 provided in an object belonging to an industrial machine/equipment;
A sensor information collection and transmission device 400 provided on the object and collecting sensor information detected by the outdoor environment detection unit 100, the indoor environment detection unit 200, and the gearbox detection unit 300; And
It is provided in a place spaced apart from the object and comprises a server 500 that analyzes information transmitted from the sensor information collection and transmission device 400 to perform failure prediction for the object.
Industrial machine/equipment failure prediction system.
 청구항 1에 있어서,
상기 대상물은 풍력발전기(10)인
산업 기계/설비 고장 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The object is a wind power generator 10
Industrial machine/equipment failure prediction system.
 청구항 1에 있어서,
상기 실외환경감지부(100)는 너셀(12)의 외측면에 설치되며, 온도센서(110), 습도센서(120), 기압센서(130), 풍향계(140) 및 풍속계(150)를 포함하는,
산업 기계/설비 고장 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The outdoor environment sensing unit 100 is installed on the outer surface of the nucleus 12, and includes a temperature sensor 110, a humidity sensor 120, an atmospheric pressure sensor 130, a wind vane 140, and an anemometer 150. ,
Industrial machine/equipment failure prediction system.
 청구항 1에 있어서,
상기 실내환경감지부(200)는 너셀(12) 내에 설치되며, 온도센서(210) 및 CO2 센서(220)를 포함하는,
산업 기계/설비 고장 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The indoor environment sensing unit 200 is installed in the nucelle 12, and includes a temperature sensor 210 and a CO 2 sensor 220,
Industrial machine/equipment failure prediction system.
 청구항 1에 있어서,
상기 기어박스감지부(300)는 기어박스(13)의 일측면 상에 설치되며, 온도센서(310) 및 진동센서(320)를 포함하는,
산업 기계/설비 고장 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The gearbox sensing unit 300 is installed on one side of the gearbox 13 and includes a temperature sensor 310 and a vibration sensor 320,
Industrial machine/equipment failure prediction system.
 청구항 1에 있어서,
상기 서버(500)는 상기 센서정보가 기 설정된 고장예측 기준값을 초과하는 경우 고장 가능성이 있다는 예측 결과를 제공하는,
산업 기계/설비 고장 예측 시스템.The method according to claim 1,
The server 500 provides a prediction result that there is a possibility of failure when the sensor information exceeds a preset failure prediction reference value,
Industrial machine/equipment failure prediction system.
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KR20220128785A (en) * 2021-03-15 2022-09-22 윈디텍 주식회사 Digital-based offshore wind turbine maintenance system and method using failure history

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