JP6824076B2 - Condition monitoring system and wind power generator - Google Patents
Condition monitoring system and wind power generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP6824076B2 JP6824076B2 JP2017049838A JP2017049838A JP6824076B2 JP 6824076 B2 JP6824076 B2 JP 6824076B2 JP 2017049838 A JP2017049838 A JP 2017049838A JP 2017049838 A JP2017049838 A JP 2017049838A JP 6824076 B2 JP6824076 B2 JP 6824076B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- threshold value
- waveform data
- vibration waveform
- unit
- value
- 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
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 37
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 30
- 230000008859 change Effects 0.000 description 17
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
この発明は、装置を構成する機械要素の状態を監視する状態監視システムに関し、特に、風力発電装置を構成する機械要素の状態を監視する状態監視システムに関する。 The present invention relates to a condition monitoring system for monitoring the state of mechanical elements constituting the apparatus, and more particularly to a condition monitoring system for monitoring the condition of mechanical elements constituting the wind power generator.
風力発電装置においては、風力を受けるブレードに接続される主軸を回転させ、増速機により主軸の回転を増速させた上で発電機のロータを回転させることによって発電が行なわれる。主軸ならびに増速機および発電機の回転軸の各々は、転がり軸受によって回転自在に支持されており、そのような軸受の異常を診断する状態監視システム(CMS:Condition Monitoring System)が知られている。このような状態監視システムにおいては、軸受に固設された振動センサにより測定される振動波形データを用いて、軸受に損傷が発生しているか否かが診断される。 In a wind power generator, power is generated by rotating a spindle connected to a blade that receives wind power, accelerating the rotation of the spindle by a speed increaser, and then rotating a rotor of a generator. Each of the spindle and the rotary shaft of the speed increaser and the generator is rotatably supported by rolling bearings, and a condition monitoring system (CMS) for diagnosing abnormalities in such bearings is known. .. In such a condition monitoring system, it is diagnosed whether or not the bearing is damaged by using the vibration waveform data measured by the vibration sensor fixed to the bearing.
たとえば、特開2009−20090号公報(特許文献1)には、機械設備で使用される回転部品および摺動部品の異常を診断する異常診断装置が示されている。この異常診断装置は、回転部品から発生する信号の周波数分析を行なって実測データの周波数成分を求めるとともに、上記実測データの周波数成分から、回転部品の異常に起因する振動の異常周波数に対応した周波数成分を抽出する。そして、この抽出された周波数成分と閾値との比較照合を行なうことにより、回転部品の異常の有無を診断する。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-20090 (Patent Document 1) discloses an abnormality diagnostic device for diagnosing abnormalities of rotating parts and sliding parts used in mechanical equipment. This abnormality diagnostic device performs frequency analysis of the signal generated from the rotating component to obtain the frequency component of the measured data, and from the frequency component of the measured data, the frequency corresponding to the abnormal frequency of vibration caused by the abnormality of the rotating component. Extract the ingredients. Then, the presence or absence of abnormality of the rotating component is diagnosed by comparing and collating the extracted frequency component with the threshold value.
特許文献1では、周辺ノイズの影響を受け難くして、異常の有無の診断の精度を向上させるために、上記閾値を、異常周波数の基本波および高調波の周波数ごとに個別に設定している。
In
風力発電装置においては、風の吹き方を示す風況などの環境によって運転条件が時々刻々と変化する。この運転条件の変化に従って、振動、主軸の回転速度、発電量、風速などの運転状態も時々刻々と変化する。たとえば、風が強い時期は、風が弱い時期に比べて、風力発電装置の機械要素にかかる荷重が大きくなるため、振動が大きくなる。また、風向きによっても機械要素にかかる荷重が変化するため、振動も変化する。 In wind power generators, operating conditions change from moment to moment depending on the environment such as wind conditions that indicate how the wind blows. As the operating conditions change, the operating conditions such as vibration, spindle rotation speed, power generation amount, and wind speed change from moment to moment. For example, when the wind is strong, the load applied to the mechanical elements of the wind power generator is larger than when the wind is weak, so that the vibration becomes larger. In addition, since the load applied to the machine element changes depending on the wind direction, the vibration also changes.
この結果、風力発電装置に適用される状態監視システムにおいては、振動センサにより測定される振動波形データが風力発電装置の運転条件の変化に従って時々刻々と変化する。振動波形データに基づいて機械要素の異常を正確に診断するためには、振動の変化が運転条件の変化によるものか、機械要素の損傷によるものかを区別する必要がある。これには、異常の有無を診断するために振動波形データと比較照合される閾値を如何に設定するかが重要となる。 As a result, in the condition monitoring system applied to the wind power generator, the vibration waveform data measured by the vibration sensor changes from moment to moment according to the change in the operating conditions of the wind power generator. In order to accurately diagnose the abnormality of the machine element based on the vibration waveform data, it is necessary to distinguish whether the change in vibration is due to a change in operating conditions or a damage to the machine element. For this purpose, it is important how to set the threshold value to be compared and collated with the vibration waveform data in order to diagnose the presence or absence of abnormality.
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、状態監視システムおよびそれを備えた風力発電装置において、風力発電装置を構成する機械要素の異常の有無を診断するための閾値を設定する技術を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to diagnose the presence or absence of abnormality in the mechanical elements constituting the wind power generation device in the state monitoring system and the wind power generation device provided with the state monitoring system. It is to provide a technique for setting a threshold for doing so.
この発明に係る状態監視システムは、装置を構成する機械要素の状態を監視する状態監視システムである。状態監視システムは、機械要素の振動波形を計測するための振動センサと、機械要素の異常を診断するための処理装置とを備える。処理装置は、診断部と、設定部とを含む。診断部は、振動センサから出力される振動波形データと閾値とを比較することによって、機械要素の異常を診断するように構成される。設定部は、閾値を設定するように構成される。設定部は、振動センサから出力されるn個(nは2以上の整数)の振動波形データの移動平均値を演算する第1演算部と、n個の振動波形データの標準偏差を演算する第2演算部と、第1演算部により演算された移動平均値および第2演算部により演算された標準偏差に基づいて、閾値を演算する第3演算部とを含む。 The condition monitoring system according to the present invention is a condition monitoring system that monitors the condition of machine elements constituting the device. The condition monitoring system includes a vibration sensor for measuring the vibration waveform of the machine element and a processing device for diagnosing an abnormality of the machine element. The processing device includes a diagnostic unit and a setting unit. The diagnostic unit is configured to diagnose an abnormality of a machine element by comparing the vibration waveform data output from the vibration sensor with the threshold value. The setting unit is configured to set a threshold value. The setting unit is a first calculation unit that calculates the moving average value of n vibration waveform data output from the vibration sensor (n is an integer of 2 or more), and a first calculation unit that calculates the standard deviation of n vibration waveform data. It includes two arithmetic units and a third arithmetic unit that calculates a threshold value based on a moving average value calculated by the first arithmetic unit and a standard deviation calculated by the second arithmetic unit.
この発明によれば、風力発電装置を構成する機械要素の異常の有無を診断するための閾値を適正に設定することができるため、正確な異常診断を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to appropriately set a threshold value for diagnosing the presence or absence of an abnormality in a mechanical element constituting a wind power generator, so that an accurate abnormality diagnosis can be realized.
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、図中の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. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態に係る状態監視システムが適用された風力発電装置の構成を概略的に示した図である。図1を参照して、風力発電装置10は、主軸20と、ブレード30と、増速機40と、発電機50と、主軸用軸受(以下、単に「軸受」と称する。)60と、振動センサ70と、データ処理装置80を備える。増速機40、発電機50、軸受60、振動センサ70およびデータ処理装置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. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a wind power generation device to which a condition monitoring system according to an embodiment of the present invention is applied. With reference to FIG. 1, the
主軸20は、ナセル90内に進入して増速機40の入力軸に接続され、軸受60によって回転自在に支持される。そして、主軸20は、風力を受けたブレード30により発生する回転トルクを増速機40の入力軸へ伝達する。ブレード30は、主軸20の先端に設けられ、風力を回転トルクに変換して主軸20に伝達する。
The
軸受60は、ナセル90内において固設され、主軸20を回転自在に支持する。軸受60は、転がり軸受によって構成され、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
振動センサ70は、軸受60に固設される。振動センサ70は、軸受60の振動波形を計測し、計測した振動波形データをデータ処理装置80へ出力する。振動センサ70は、たとえば、圧電素子を用いた加速度センサによって構成される。
The
増速機40は、主軸20と発電機50との間に設けられ、主軸20の回転速度を増速して発電機50へ出力する。一例として、増速機40は、遊星ギヤ、中間軸および高速軸等を含む歯車増速機構によって構成される。なお、特に図示はしないが、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。
The
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、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
データ処理装置80は、ナセル90内に設けられ、軸受60の振動波形データを振動センサ70から受ける。データ処理装置80は、予め設定されたプログラムに従って、軸受60の振動波形データを用いて軸受60の異常を診断する。
The
図2は、図1に示したデータ処理装置80の構成を機能的に示す機能ブロック図である。図2を参照して、データ処理装置80は、バンドパスフィルタ(以下、「BPF(Band Pass Filter)」と称する。)110と、実効値演算部120と、記憶部130と、閾値設定部140と、診断部150とを含む。
FIG. 2 is a functional block diagram functionally showing the configuration of the
BPF110は、軸受60の振動波形データを振動センサ70から受ける。BPF110は、軸受60の振動波形データに対してフィルタ処理を実行する。BPF110は、たとえば、ハイパスフィルタ(HPF(High Pass Filter))である。HPFは、その受けた振動波形データにつき、予め定められた周波数よりも高い信号成分を通過させ、低周波成分を遮断する。HPFは、軸受60の振動波形データに含まれる直流成分を除去するために設けられたものである。なお、振動センサ70の出力が直流成分を含まないものであれば、HPFを省略してもよい。
The BPF 110 receives the vibration waveform data of the
BPF110は、振動センサ70とHPFとの間に、エンベロープ処理部をさらに含んでいてもよい。エンベロープ処理部は、軸受60の振動波形データを振動センサ70から受けると、その受けた振動波形データにエンベロープ処理を行なうことで、軸受60の振動波形データのエンベロープ波形を生成する。なお、エンベロープ処理部において演算されるエンベロープ処理には、種々の公知の手法を適用可能であり、一例として、振動センサ70から受ける軸受60の振動波形データを絶対値に整流し、ローパスフィルタ(LPF(Low Pass Filter))を通すことによって、軸受60の振動波形データのエンベロープ波形が生成される。この場合、HPFは、軸受60の振動波形データのエンベロープ波形をエンベロープ処理部から受けると、その受けたエンベロープ波形につき、予め定められた周波数よりも高い信号成分を通過させ、低周波成分を遮断する。すなわち、HPFは、エンベロープ波形に含まれる直流成分を除去し、エンベロープ波形の交流成分を抽出するように構成される。
The
BPF110は、LPFをさらに含んでいてもよい。LPFは、その受けた振動波形データにつき、予め定められた周波数よりも低い信号成分を通過させ、高周波成分を遮断する。
The
実効値演算部120は、フィルタ処理が施された軸受60の振動波形データをBPF110から受ける。実効値演算部120は、軸受60の振動波形データの実効値(「RMS(Root Mean Square)値」とも称される。)を算出し、その算出された振動波形データの実効値を記憶部130へ出力する。
The effective
実効値演算部120により演算される軸受60の振動波形の実効値は、エンベロープ処理を行なっていない生の振動波形の実効値であるので、たとえば、軸受60の軌道輪の一部に剥離が発生し、その剥離箇所を転動体が通過するときのみ振動が増加するインパルス的な振動に対しては値の増加が小さいけれども、軌道輪と転動体との接触部の面荒れまたは潤滑不良時に発生する持続的な振動に対しては値の増加が大きくなる。
Since the effective value of the vibration waveform of the bearing 60 calculated by the effective
一方、上述のように、エンベロープ処理部を設けた場合には、実効値演算部120により演算されるエンベロープ波形の交流成分の実効値は、軌道輪の面荒れまたは潤滑不良時に発生する持続的な振動に対しては値の増加が小さく、インパルス的な振動に対しては値の増加が大きくなる。
On the other hand, as described above, when the envelope processing unit is provided, the effective value of the AC component of the envelope waveform calculated by the effective
記憶部130は、実効値演算部120により演算された軸受60の振動波形データの実効値を時々刻々と格納する。記憶部130は、たとえば、読み書き可能な不揮発性のメモリ等によって構成される。記憶部130は、少なくとも最新のn個(nは2以上の整数)の軸受60の振動波形データの実効値を格納するように構成される。以下の説明では、振動波形データの実効値を、単に「振動波形データ」と称する。
The
閾値設定部140は、軸受60の異常の有無を診断するために用いられる閾値を設定する。閾値設定部140は、設定された閾値を診断部150へ出力する。閾値設定部140における閾値の設定の詳細については後述する。
The threshold
診断部150は、閾値設定部140で設定された閾値に基づいて、軸受60の異常を診断する。具体的には、診断部150は、読み出された振動波形データと、閾値設定部140によって設定された閾値とを比較する。診断部150は、振動波形データが閾値を超えたことが判定されると、軸受60の異常を報知するためのアラームを発報する。また、診断部150は、計測された振動波形データの時間的変化の推移に基づいて、軸受60の異常を診断する。
The
次に、図2および図3を参照して、閾値設定部140にて実行される閾値の設定処理について説明する。
Next, the threshold value setting process executed by the threshold
図2に示されるように、閾値設定部140は、移動平均演算部142(第1演算部)と、標準偏差演算部144(第2演算部)と、閾値演算部146(第3演算部)と、閾値記憶部148とを含む。
As shown in FIG. 2, the threshold
図3は、閾値設定部140の動作を説明する図である。図3を参照して、記憶部130は、所定の時間間隔で、軸受60の振動波形データを実効値演算部120から受ける。図3中のD1〜Dn+2は、所定の時間間隔で記憶部130に与えられる振動波形データを表している。
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the threshold
閾値設定部140は、記憶部130に格納されている振動波形データから、指定された期間の振動波形データを順次読み出して、移動平均演算処理、標準偏差演算処理、および閾値演算処理を行ない、閾値を算出する。この閾値を算出する処理は、記憶部130に振動波形データが充分に蓄積されたときに実施されることが望ましい。
The threshold
具体的には、移動平均演算部142は、読み出された最新のn個の軸受60の振動波形データの移動平均値を演算する。図3の例では、時刻tnまでの最新のn個の軸受60の振動波形データD1〜Dnが記憶部130から読み出されると、n個の振動波形データD1〜Dnの平均値MAnが算出される。次に、時刻tn+1までの最新のn個の軸受60の振動波形データD2〜Dn+2が記憶部130から読み出されると、n個の振動波形データD2〜Dn+1の平均値MAn+1が算出される。さらに、時刻tn+2までの最新のn個の軸受60の振動波形データD3〜Dn+2が記憶部130から読み出されると、n個の振動波形データD3〜Dn+2の平均値MAn+2が算出される。なお、移動平均値は、単純移動平均値を用いても、加重移動平均値を用いてもよい。このようにして、移動平均演算部142は、最新のn個の軸受60の振動波形データを使用して移動平均値MAを算出する。
Specifically, the moving
標準偏差演算部144は、n個の軸受60の振動波形データの標準偏差σを演算する。
閾値演算部146は、移動平均演算部142によって算出された移動平均値MAおよび標準偏差演算部144によって算出された標準偏差σを用いて、閾値を演算する。閾値をThとすると、閾値Thは次式(1)で表される。
Th=MA+k・σ …(1)
上記式(1)における係数kは正の値であり(k>0)、たとえば、k=2に設定される。すなわち、閾値Thは、たとえば「MA+2σ」に設定される。
The standard
The threshold
Th = MA + k ・ σ… (1)
The coefficient k in the above equation (1) is a positive value (k> 0), and is set to, for example, k = 2. That is, the threshold Th is set to, for example, "MA + 2σ".
図3の例では、時刻tnにおける移動平均値MAnおよび標準偏差σを用いて閾値Thnが算出され、時刻tn+1における移動平均値MAn+1および標準偏差σを用いて閾値Thn+1が算出され、時刻tn+2における移動平均値MAn+2および標準偏差σを用いて閾値Thn+2が算出される。このようにして、閾値演算部146は、閾値Thを算出し、算出した閾値Thを閾値記憶部148に保存する。
In the example of FIG. 3, the threshold value Thn is calculated using the moving average value MAn and the standard deviation σ at the time tun, the threshold value Thn + 1 is calculated using the moving average value MAn + 1 and the standard deviation σ at the time tn + 1, and the movement at the time tn + 2 The threshold Thn + 2 is calculated using the mean value MAn + 2 and the standard deviation σ. In this way, the threshold
閾値Thには季節変動成分が含まれている。そのため、診断部150は、閾値記憶部148に保存されている閾値Thのうち、現在の季節と同時期の閾値Thを使用するように構成されている。すなわち、診断部150は、振動波形データと同じ運転条件での過去の振動波形データに基づいて設定された閾値Thを使用するように構成されている。
The threshold Th contains a seasonal variation component. Therefore, the
風力発電装置の運転条件は、一般的に風況などの環境に依存するため、主に季節によって変化する。上記のような構成とすることにより、診断部150では、季節要因等の運転条件の変化に対応した閾値Thを用いて軸受60の異常の診断が実行されることになる。図3に示したように、閾値Thは、n個の振動波形データについて統計処理がなされることによって設定されたものであるため、風力発電装置10の運転条件の変化に従って変化する。すなわち、閾値Thは、風力発電装置10の運転条件の変化を反映することができる。
The operating conditions of wind power generators generally depend on the environment such as wind conditions, and therefore change mainly depending on the season. With the above configuration, the
そして、風力発電装置10の運転条件によって変化する軸受60の振動波形データと、当該運転条件を反映した閾値Thとを比較することで、その比較結果において、風力発電装置10の運転条件の変化の影響を低減することができる。この結果、軸受60の損傷に起因する振動の変化を捉えることが可能となるため、正確な異常診断を実現することができる。
Then, by comparing the vibration waveform data of the
図4は、閾値設定部140によって設定される閾値の一例を示すグラフである。図4は、ある年の2月1日からその翌年の2月26日までの約1年間の計測期間において振動センサ70によって計測された振動波形データの実効値と、当該振動波形データの移動平均値および閾値との時間的変化を示している。
FIG. 4 is a graph showing an example of the threshold value set by the threshold
図4中の黒丸は、軸受60の振動波形データの実効値を示す。図4中の破線は、n個の振動波形データの実効値の移動平均値MAの時間的変化を示す。なお、図4の例では、n=120としている。図4中の実線は、n個の振動波形データの実効値の移動平均値MAおよび標準偏差σを用いて設定された閾値の時間的変化を示す。なお、閾値は、式Th=MA+2σを用いて算出されたものである。
Black circles in FIG. 4 indicate effective values of vibration waveform data of the
図4に示されるように、計測期間中、振動波形データの実効値は大きく変化している。図4の例では、12月から1月までの間に実効値が相対的に大きくなる一方で、7月から8月までの間に実効値が相対的に小さくなっている。このように、季節ごとに変化する運転条件に起因して実効値も大きく変化する。 As shown in FIG. 4, the effective value of the vibration waveform data changes significantly during the measurement period. In the example of FIG. 4, the effective value is relatively large from December to January, while the effective value is relatively small from July to August. In this way, the effective value also changes significantly due to the operating conditions that change with the seasons.
実効値が相対的に小さくなる期間においても正確な診断を行なうためには、当該期間における実効値に基づいて、閾値を一定値に設定することが考えられる。しかしながら、このようにすると、実効値が相対的に大きくなる期間において、閾値を超える実効値が頻繁に発生してしまい、正確な診断が困難となる。 In order to make an accurate diagnosis even in a period when the effective value is relatively small, it is conceivable to set the threshold value to a constant value based on the effective value in the period. However, in this way, the effective value exceeding the threshold value frequently occurs during the period when the effective value becomes relatively large, and accurate diagnosis becomes difficult.
本実施の形態では、過去の一定期間に記録された軸受60の振動波形データの実効値から算出された移動平均値に基づいて閾値が設定されている。特に、過去の軸受60が正常だったと判断される時期の振動波形データの実効値を用いて閾値が設定される。したがって、過去の同じ運転条件(たとえば、過去の同時期)に対して設定された閾値を基準として異常を診断するように構成すれば、実効値が相対的に小さくなる期間では閾値が相対的に小さくなる一方で、実効値が相対的に大きくなる期間では閾値が相対的に大きくなる。このように、閾値が風力発電装置10の運転条件の変化を反映するため、正確な異常診断を実現することができる。
In the present embodiment, the threshold value is set based on the moving average value calculated from the effective value of the vibration waveform data of the
図5は、実施の形態に係る状態監視システムにおける閾値の設定処理を説明するフローチャートである。図5に示される設定処理は、閾値算出に使用するデータ範囲(期間)を指定して、データ処理装置80(図2)により実行される。 FIG. 5 is a flowchart illustrating a threshold value setting process in the condition monitoring system according to the embodiment. The setting process shown in FIG. 5 is executed by the data processing device 80 (FIG. 2) by designating a data range (period) used for threshold calculation.
図5を参照して、データ処理装置80は、ステップS01により、閾値算出に使用するデータの範囲(期間)を指定する。データの範囲は、たとえば1年前の同じ月などのように自動的に設定されてもよいし、外部からパラメータとして通信等によって与えられるように構成してもよい。
With reference to FIG. 5, the
次に、ステップS02により、指定されたデータ範囲の先頭から、記憶部130に格納されている振動波形データを順次読み出す。
Next, in step S02, the vibration waveform data stored in the
閾値設定部140は、ステップS03により、読み出された振動波形データの実効値のデータ数がn個以上であるか否かを判定する。読み出された振動波形データの実効値のデータ数がn個未満である場合(S03のNO判定時)、以降の処理S04〜S07はスキップされる。
In step S03, the threshold
一方、読み出された振動波形データの実効値のデータ数がn個以上である場合(S03のYES判定時)、閾値設定部140は、ステップS04に進み、読み出された最新のn個の振動波形データの実効値の移動平均値を演算する。
On the other hand, when the number of effective value data of the read vibration waveform data is n or more (when YES is determined in S03), the
続いて、閾値設定部140は、ステップS05により、読み出された最新のn個の振動波形データの実効値の標準偏差を演算する。そして、閾値設定部140は、ステップS06により、ステップS04にて演算された移動平均値とステップS05にて演算された標準偏差とを用いて、閾値を設定する。閾値設定部140は、ステップS07により、設定した閾値を閾値記憶部148(図2)に順次保存する。閾値は、算出に用いたデータの時刻情報とともに記憶され、診断に用いる閾値を選択するために使用される。
Subsequently, the threshold
閾値設定部140は、ステップS08により、対象期間の振動波形データの全てについて処理を終了したか否かを判定する。処理が終了していない場合(S08のNO判定時)、処理はS02に戻される。
In step S08, the threshold
図6は、実施の形態に係る状態監視システムにおける軸受60の異常を診断するための制御処理を説明するフローチャートである。図6に示される制御処理は、データ処理装置80により所定の時間間隔で繰り返し実行される。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a control process for diagnosing an abnormality of the bearing 60 in the condition monitoring system according to the embodiment. The control process shown in FIG. 6 is repeatedly executed by the
図6を参照して、データ処理装置80は、ステップS11により軸受60の振動波形データを振動センサ70から受ける。データ処理装置80において、ステップS12により、BPF110は、軸受60の振動波形データに対してフィルタ処理を実行する。
With reference to FIG. 6, the
次に、ステップS13により、フィルタ処理が施された軸受60の振動波形データをBPF110から受けると、実効値演算部120は、軸受60の振動波形データの実効値を算出する。記憶部130は、ステップS14により、実効値演算部120によって算出された振動波形データの実効値を格納する。
Next, when the vibration waveform data of the filtered
診断部150は、ステップS15により、閾値設定部140内の閾値記憶部148から、振動波形データの実効値と同じ運転条件での過去の振動波形データの実効値に基づいて設定された閾値を読み出す。たとえば、診断部150は、現在の季節と過去の同時期に設定された閾値を読み出す。
In step S15, the
データ処理装置80は、ステップS16により、ステップS13で算出された振動波形データの実効値と、ステップS15で読み出された閾値とを比較する。実効値が閾値以下である場合(S16のNO判定時)、診断部150は、軸受60が正常であると診断して、以降の処理S17をスキップする。一方、実効値が閾値よりも大きい場合(S16のYES判定時)、診断部150は、ステップS17により、軸受60が異常であると診断し、アラームを発報する。
The
なお、上記の実施の形態においては、風力発電装置10を構成する機械要素の1つである軸受60に振動センサ70を設置して、軸受60の異常を診断するものとしたが、診断対象となる機械要素は軸受60に限定されない点について確認的に記載する。たとえば、軸受60とともに、または軸受60に代えて、増速機40内または発電機50内に設けられる軸受に振動センサを設置し、上記の各実施の形態と同様の手法によって、増速機40内または発電機50内に設けられる軸受の異常を診断することができる。
In the above embodiment, the
また、上記の実施の形態において、データ処理装置80は、この発明における「処理装置」の一実施例に対応し、閾値設定部140および診断部150は、それぞれ、この発明における「設定部」および「診断部」の一実施例に対応する。また、上記の実施の形態において、移動平均演算部142、標準偏差演算部144、閾値演算部146および閾値記憶部148は、それぞれ、この発明における「第1演算部」、「第2演算部」、「第3演算部」および「記憶部」の一実施例に対応する。
Further, in the above embodiment, 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、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered as exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiment described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
10 風力発電装置、20 主軸、30 ブレード、40 増速機、50 発電機、60 軸受、70 振動センサ、80 データ処理装置、90 ナセル、100 タワー、110 HPF、120 実効値演算部、130 記憶部、140 閾値設定部、142 移動平均演算部、144 標準偏差演算部、146 閾値演算部、148 閾値記憶部、150 診断部。 10 Wind power generator, 20 spindle, 30 blades, 40 speed increaser, 50 generator, 60 bearings, 70 vibration sensor, 80 data processing device, 90 nacelle, 100 tower, 110 HPF, 120 effective value calculation unit, 130 storage unit , 140 Threshold setting unit, 142 Moving average calculation unit, 144 Standard deviation calculation unit, 146 Threshold calculation unit, 148 Threshold storage unit, 150 Diagnostic unit.
Claims (4)
前記機械要素の振動波形を計測するための振動センサと、
前記機械要素の異常を診断するための処理装置とを備え、
前記処理装置は、
前記振動センサから出力される振動波形データの実効値と閾値とを比較することによって、前記機械要素の異常を診断する診断部と、
前記閾値を設定する設定部とを含み、
前記設定部は、
前記振動センサから出力されるn個(nは2以上の整数)の前記振動波形データの実効値の移動平均値を演算する第1演算部と、
前記n個の振動波形データの実効値の標準偏差を演算する第2演算部と、
前記第1演算部により演算された前記移動平均値および前記第2演算部により演算された前記標準偏差に基づいて、前記閾値を演算する第3演算部とを含む、状態監視システム。 A condition monitoring system that monitors the status of machine elements that make up a device.
A vibration sensor for measuring the vibration waveform of the machine element and
It is equipped with a processing device for diagnosing an abnormality of the mechanical element.
The processing device
A diagnostic unit that diagnoses an abnormality of the machine element by comparing the effective value of the vibration waveform data output from the vibration sensor with the threshold value, and
Including a setting unit for setting the threshold value
The setting unit
A first calculation unit that calculates a moving average value of n effective values of the vibration waveform data output from the vibration sensor (n is an integer of 2 or more).
A second calculation unit that calculates the standard deviation of the effective values of the n vibration waveform data, and
A state monitoring system including the moving average value calculated by the first calculation unit and a third calculation unit that calculates the threshold value based on the standard deviation calculated by the second calculation unit.
前記診断部は、
前記記憶部から、前記振動センサから出力される前記振動波形データの実効値と運転条件が同じである過去の前記振動波形データの実効値に基づいて演算された前記閾値を読み出し、
前記記憶部から読み出した前記閾値と、前記振動センサから出力される前記振動波形データの実効値とを比較することにより、前記機械要素の異常を診断する、請求項1または2に記載の状態監視システム。 The setting unit further includes a storage unit that stores the threshold value calculated by the third calculation unit.
The diagnostic unit
From the storage unit, the threshold value calculated based on the past effective value of the vibration waveform data whose operating conditions are the same as the effective value of the vibration waveform data output from the vibration sensor is read out.
The condition monitoring according to claim 1 or 2, wherein an abnormality of the machine element is diagnosed by comparing the threshold value read from the storage unit with the effective value of the vibration waveform data output from the vibration sensor. system.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201780018017.1A CN108780025B (en) | 2016-03-17 | 2017-03-16 | State monitoring system and wind power generation device |
EP17766780.5A EP3431952B1 (en) | 2016-03-17 | 2017-03-16 | Condition monitoring system and wind turbine generation apparatus |
US16/085,878 US11460005B2 (en) | 2016-03-17 | 2017-03-16 | Condition monitoring system and wind turbine generation apparatus |
PCT/JP2017/010659 WO2017159784A1 (en) | 2016-03-17 | 2017-03-16 | Condition monitoring system and wind power generation device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016058250 | 2016-03-23 | ||
JP2016058250 | 2016-03-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017181500A JP2017181500A (en) | 2017-10-05 |
JP6824076B2 true JP6824076B2 (en) | 2021-02-03 |
Family
ID=60006882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017049838A Active JP6824076B2 (en) | 2016-03-17 | 2017-03-15 | Condition monitoring system and wind power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6824076B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019209605A1 (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-07 | Aktiebolaget Skf | Device for detecting a defect in a rotating assembly |
JP7262380B2 (en) | 2019-12-20 | 2023-04-21 | 住友重機械工業株式会社 | diagnostic equipment |
CN113719429A (en) * | 2021-09-01 | 2021-11-30 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | Method and device for identifying rotating speed oscillation state of wind turbine generator and storage medium |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08110262A (en) * | 1994-10-12 | 1996-04-30 | Toshiba Corp | On-line rotary object diagnostic device |
US6370957B1 (en) * | 1999-12-31 | 2002-04-16 | Square D Company | Vibration analysis for predictive maintenance of rotating machines |
JP2002022617A (en) * | 2000-07-05 | 2002-01-23 | Mitsubishi Electric Corp | Apparatus for diagnosing bearing |
JP2003050157A (en) * | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | Bearing diagnostic apparatus |
JP5308852B2 (en) * | 2009-02-03 | 2013-10-09 | オークマ株式会社 | Method and device for determining lubrication state of rolling bearing |
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 |
JP2017026421A (en) * | 2015-07-21 | 2017-02-02 | 日本精工株式会社 | Bearing abnormality diagnosis device |
-
2017
- 2017-03-15 JP JP2017049838A patent/JP6824076B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017181500A (en) | 2017-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108780025B (en) | State monitoring system and wind power generation device | |
JP6820771B2 (en) | Condition monitoring system and wind power generator | |
EP3631205B1 (en) | Wind turbine fault detection using acoustic, vibration, and electrical signals | |
JP6885833B2 (en) | Condition monitoring system and data processing equipment | |
WO2017159784A9 (en) | Condition monitoring system and wind power generation device | |
EP3421786B1 (en) | Systems and methods for detecting damage in wind turbine bearings | |
JP6958068B2 (en) | Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment | |
WO2018142986A1 (en) | State monitoring system and wind power generating device | |
US11047768B2 (en) | Abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method | |
JP6824076B2 (en) | Condition monitoring system and wind power generator | |
JP2019027324A (en) | Abnormality detection system and abnormality detection method of wind power generator | |
WO2021117752A1 (en) | Rolling bearing state monitoring method and rolling bearing state monitoring device | |
JP2017207435A (en) | Abnormality diagnostic method | |
JP6639266B2 (en) | Abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method | |
JP6577394B2 (en) | Abnormality diagnosis equipment for wind power generation facilities | |
JP2021096102A (en) | Method and device for monitoring state of rolling bearing | |
JP6639288B2 (en) | Condition monitoring system and wind power generator | |
JP6639265B2 (en) | Abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method | |
WO2022264905A1 (en) | Load estimating device for rolling bearing, control device for mechanical device provided with rolling bearing, load estimating method, and program | |
CN113994088A (en) | Method for computer-implemented monitoring of components of a wind turbine | |
JP2016031047A (en) | State monitoring system and wind power generation system including the same | |
JP2020012647A (en) | State monitoring device and state monitoring system | |
JP7211861B2 (en) | Condition monitoring system and condition monitoring method | |
JP2017219325A (en) | Abnormality diagnostic device and abnormality diagnostic method of rotary part | |
JP6736987B2 (en) | Condition monitoring device for rotating parts of wind power generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200226 |
|
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: 20201222 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210112 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6824076 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |