JP2011202626A - Failure detection device and method for blade bearing - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a failure detection device and method for a blade bearing, which accurately detects a failure of the blade bearing of a wind power generating device.SOLUTION: The failure detection device for the blade bearing which turnably supports the blades of the wind power generating device on a rotor head includes a sensor 160 for detecting the content condition of metal powder in lubricant which lubricates the rolling elements of the blade bearing, and a failure detecting part 170 for detecting a failure of the blade bearing in accordance with a change in the output of the sensor 160. Preferably, the lubricant is grease, and the sensor 160 includes a sensor for detecting the permeability of light into the grease. The failure detecting part 170 determines a degree of an increase of the metal powder in accordance with a change in the permeability of light into the grease.

Description

この発明は、風力発電装置のブレード用軸受の異常検出装置および異常検出方法に関する。   The present invention relates to an abnormality detection device and an abnormality detection method for a blade bearing of a wind turbine generator.

軸受の運転中の異常診断については、種々の診断方法が検討されている。たとえば、特開２００５−１６４３１４号公報（特許文献１）は、転動装置における転動接触面の摩耗に至る過程を検知して、異常を判定する転動装置の異常予知方法および異常予知装置を開示している。   Various diagnosis methods have been studied for abnormality diagnosis during operation of the bearing. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-164314 (Patent Document 1) discloses an abnormality prediction method and an abnormality prediction device for a rolling device that detects a process leading to wear of a rolling contact surface in a rolling device and determines an abnormality. Disclosure.

この異常予知装置は、異常予知対象の転がり軸受から離隔して設置した超音波マイクロホンで転がり軸受の転動接触面で発生する超音波領域の摩擦音を検出する。検出した摩擦音信号をアンプにより増幅した後、フィルタによって超音波帯域の信号を抽出する。次いで、異常判定部で所定の異常判定基準値と比較し、抽出した摩擦音信号が大きい場合に転がり軸受の潤滑状態が異常と判定し、アラーム信号を出力する。   This abnormality prediction apparatus detects the friction sound in the ultrasonic region generated on the rolling contact surface of the rolling bearing with an ultrasonic microphone installed separately from the rolling bearing to be abnormally predicted. After the detected friction sound signal is amplified by an amplifier, a signal in the ultrasonic band is extracted by a filter. Next, the abnormality determination unit compares it with a predetermined abnormality determination reference value, and determines that the lubrication state of the rolling bearing is abnormal when the extracted frictional sound signal is large, and outputs an alarm signal.

特開２００５−１６４３１４号公報JP 2005-164314 A

上記の特開２００５−１６４３１４号公報は、比較的高速に回転する回転軸に用いられる軸受の異常を判定するものであった。しかし、軸受は、軸の回転速度が遅いものや、被支持体の向きを変える程度の往復回動運動しか行なわない用途にも用いられる。このような用途であっても、頻繁に人が異常診断のために行くことができないような場所に長年にわたり設置されるような設備では、異常予知や診断を行なうことが好ましい。このような用途の一例として、風力発電装置のブレードの軸受が挙げられる。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-164314 described above determines an abnormality of a bearing used for a rotating shaft that rotates at a relatively high speed. However, the bearings are also used for applications where the rotational speed of the shaft is slow and for applications where only reciprocating rotational movement is performed to change the orientation of the supported body. Even in such applications, it is preferable to perform abnormality prediction and diagnosis in facilities that are installed for many years in places where people cannot frequently go for abnormality diagnosis. An example of such an application is a blade bearing of a wind power generator.

風力発電装置は大型化傾向にあり、風力発電のブレード用軸受は高所にあるので、メンテナンスの面で問題がある。また風況の良い条件を得るために、比較的へんぴな場所に設置されることが多い。そのため、より好ましくは、風力発電装置から離れた場所でも異常検知が可能となるほうが良い。   There is a problem in terms of maintenance because wind power generators tend to be larger, and the blade bearings for wind power generators are at high places. Also, in order to obtain good conditions of wind conditions, it is often installed in a relatively difficult place. For this reason, it is more preferable that an abnormality can be detected even at a location away from the wind turbine generator.

大型風車では主軸が１回転する間に、ブレードが回転角で数度の揺動（回動）を行なう。また、強風時には、過回転による発電機などの破壊を防止するため、ブレードの向きを風向きと平行な向きにして、風車の回転を止めておくことも行なわれる。   In a large windmill, the blade swings (rotates) several degrees at a rotation angle while the main shaft rotates once. Also, during strong winds, the rotation of the windmill is stopped by setting the blade direction parallel to the wind direction in order to prevent damage to the generator or the like due to excessive rotation.

このブレードの向きを変更する機構は、油圧駆動式の場合もある。また、振動加速度による軸受の異常検出を行なおうとしても、ブレード用軸受の回転速度は非常に遅く、振動加速度の大きさが小さく、異常検出を行なうことは困難である。   The mechanism for changing the direction of the blade may be hydraulically driven. Further, even if bearing abnormality is detected by vibration acceleration, the rotational speed of the blade bearing is very slow, the magnitude of vibration acceleration is small, and it is difficult to detect abnormality.

また、高速回転軸についての異常検出のように信号処理にて軸受に起因する振動の発生間隔を使おうとしても、軸受部分の運動が連続的な回転運動ではなく揺動運動であり、また動作にも周期性が無いので、適用することができない。また、風によるブレードの振動が外乱要因として入るため、振動加速度を検出しようとしてもノイズが多く、困難である。また、特開２００５−１６４３１４号に示されるような摩擦音の測定は、風切り音の影響で困難である。   Also, even if you try to use the vibration generation interval due to bearings in signal processing, such as when detecting anomalies about high-speed rotating shafts, the movement of the bearing part is not a continuous rotational movement but a swinging movement. Since there is no periodicity, it cannot be applied. In addition, since blade vibration due to wind enters as a disturbance factor, it is difficult to detect vibration acceleration because of noise. Further, it is difficult to measure the frictional sound as disclosed in JP-A-2005-164314 due to the influence of wind noise.

本発明の目的は、風力発電装置のブレード用軸受の異常を精度良く検出するブレード用軸受の異常検出装置および異常検出方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a blade bearing abnormality detection device and an abnormality detection method for accurately detecting abnormality of a blade bearing of a wind turbine generator.

この発明は、要約すると、風力発電装置のブレードをロータヘッドに回動可能に支持するブレード用軸受の異常検出装置であって、ブレード用軸受の転動体を潤滑する潤滑剤中の金属粉の含有状態を検出するセンサと、センサの出力の変化に基づいてブレード用軸受の異常を検出する異常検出部とを備える。   In summary, the present invention is a blade bearing abnormality detection device that rotatably supports a blade of a wind power generator on a rotor head, and includes metal powder in a lubricant that lubricates rolling elements of the blade bearing. A sensor for detecting a state and an abnormality detecting unit for detecting an abnormality of the blade bearing based on a change in the output of the sensor.

好ましくは、潤滑剤は、グリースであり、センサは、グリースの光透過度を検出するセンサを含む。異常検出部は、グリースの光透過度の変化に基づいて金属粉の増加の程度を判断する。   Preferably, the lubricant is grease, and the sensor includes a sensor that detects light transmittance of the grease. The abnormality detection unit determines the degree of increase in the metal powder based on the change in the light transmittance of the grease.

好ましくは、センサは、ブレード用軸受のブレードと共に回る内輪または外輪の一方に固定される。センサが固定される位置は、ブレード用軸受の回転中心軸を通りブレードの風受け面に垂直な面がブレード用軸受と交差する付近である。   Preferably, the sensor is fixed to one of an inner ring and an outer ring that rotate together with the blade of the blade bearing. The position where the sensor is fixed is in the vicinity where a plane that passes through the rotation center axis of the blade bearing and is perpendicular to the wind receiving surface of the blade intersects the blade bearing.

より好ましくは、風力発電装置は、ブレード用軸受の回転軸のまわりにブレードを回動させる回動機構を含む。センサは、ブレード用軸受のブレードと共に回る内輪または外輪の一方に固定される。異常検出部は、金属粉の含有状態の変化を検出するために複数回金属粉の含有状態を検出して比較を行なう。回動機構は、異常検出部が１度含有状態を検出してから次回に含有状態を検出するまでの間に、所定角度以上の回動が実行されるように制御される。   More preferably, the wind turbine generator includes a rotation mechanism that rotates the blade around the rotation axis of the blade bearing. The sensor is fixed to one of an inner ring and an outer ring that rotate with the blade of the blade bearing. The abnormality detection unit detects the content state of the metal powder a plurality of times to detect a change in the content state of the metal powder. The rotation mechanism is controlled so that a rotation of a predetermined angle or more is executed after the abnormality detection unit detects the inclusion state once until the next detection of the inclusion state.

好ましくは、潤滑剤は液体であり、風力発電装置は、ブレード用軸受に潤滑剤を循環させる循環装置を含む。センサは、潤滑剤が循環する経路上のいずれかの部分に設けられる。   Preferably, the lubricant is a liquid, and the wind turbine generator includes a circulation device that circulates the lubricant around the blade bearing. The sensor is provided in any part on the route through which the lubricant circulates.

好ましくは、軸受の異常検出装置は、センサの出力を記憶する記憶部をさらに備える。異常検出部は、記憶部に記憶された初期含有状態に対するセンサによって検出された含有状態の変化率を算出する変化率算出部と、変化率算出部の出力に基づくデータを無線を用いて送信する送信部とを含む。   Preferably, the bearing abnormality detection device further includes a storage unit that stores the output of the sensor. The abnormality detection unit wirelessly transmits data based on the output of the change rate calculation unit and the change rate calculation unit that calculates the change rate of the content state detected by the sensor with respect to the initial content state stored in the storage unit. Including a transmitter.

この発明は、他の局面では、風力発電装置のブレードをロータヘッドに回動可能に支持するブレード用軸受の異常検出方法であって、現在の時点が診断時期であるか否かを判断するステップと、現在の時点が診断時期であると判断された場合に、ブレード用軸受の内輪に対して外輪が所定角度以上回動するようにブレードを動かすステップと、診断時期においてブレードを動かした後に、ブレード用軸受の転動体を潤滑する潤滑剤中の金属粉の含有状態を検出するステップと、潤滑剤中の金属粉の含有状態の変化を算出するステップとを備える。   In another aspect, the present invention is a blade bearing abnormality detection method for rotatably supporting a blade of a wind turbine generator on a rotor head, and determining whether or not the current time is a diagnosis time And, when it is determined that the current time is the diagnosis time, the step of moving the blade so that the outer ring rotates more than a predetermined angle with respect to the inner ring of the blade bearing, and after moving the blade at the diagnosis time, A step of detecting a content state of the metal powder in the lubricant that lubricates the rolling elements of the blade bearing, and a step of calculating a change in the content state of the metal powder in the lubricant.

好ましくは、ブレード用軸受の異常検出方法は、潤滑剤中の金属粉の含有状態の変化がしきい値を超えた場合に異常を報知するステップをさらに備える。   Preferably, the abnormality detection method for a blade bearing further includes a step of notifying abnormality when the change in the state of inclusion of the metal powder in the lubricant exceeds a threshold value.

本発明によれば、風力発電装置のブレード用軸受の異常を精度良く検出することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, abnormality of the blade bearing of a wind power generator can be detected accurately.

本実施の形態の軸受の異常検出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。It is a figure for demonstrating the wind power generator which is an example in which the abnormality detection apparatus of the bearing of this Embodiment is used. 風力発電装置のナセル部分を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed the nacelle part of the wind power generator. 図２のブレード用軸受１２０を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed the bearing 120 for blades of FIG. ブレード用軸受に鉄粉センサを取り付けた様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the iron powder sensor was attached to the bearing for blades. 鉄粉センサの原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of an iron powder sensor. 図５の鉄粉センサの鉄粉量と透過光の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the amount of iron powder and the transmitted light of the iron powder sensor of FIG. 鉄粉センサの具体的な構造例を示した図である。It is the figure which showed the specific structural example of the iron powder sensor. 図２に示した軸受監視装置８０の構成を機能的に示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the bearing monitoring apparatus 80 shown in FIG. 2 functionally. ブレードの方向とセンサ取り付け位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the direction of a blade, and a sensor attachment position. ブレードの揺動制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the rocking | fluctuation control of a blade. 診断時の前にブレードを動かす制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control which moves a blade before the time of a diagnosis. 図１１で説明した動作を行なう場合の軸受監視装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the bearing monitoring apparatus in the case of performing the operation | movement demonstrated in FIG. 図１２の診断制御部の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the diagnostic control part of FIG. 実施の形態の変形例について構成を示した図である。It is the figure which showed the structure about the modification of embodiment. 実施の形態２による異常診断システムの全体構成を概略的に示した図である。It is the figure which showed schematically the whole structure of the abnormality diagnosis system by Embodiment 2. FIG.

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、本実施の形態の軸受の異常検出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 bearing abnormality detection device of the present embodiment is used.

図１を参照して、風力発電装置１０のタワー１００の上端部には、ナセル９０とロータヘッド２０が設けられている。そして、ロータヘッド２０には風力発電装置１０の図示しない主軸の先端部分が接続されている。主軸はナセル９０内部で支持され、タワー１００を介して図示しない発電機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 nacelle 90 and a rotor head 20 are provided at an upper end portion of a tower 100 of the wind turbine generator 10. The rotor head 20 is connected to a tip portion of a main shaft (not shown) of the wind turbine generator 10. The main shaft is supported inside the nacelle 90 and connected to a generator (not shown) via the tower 100. A plurality of blades 30 are attached to the rotor head 20.

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。   The wind power generator 10 obtains an appropriate rotation by changing the angle of the blade 30 with respect to the wind direction (hereinafter referred to as pitch) in accordance with the strength of the wind power. Similarly, when starting and stopping the windmill, the blade pitch is controlled. Further, each blade 30 is controlled to swing several degrees even during one rotation of the main shaft. In this way, the amount of energy that can be obtained from the wind can be adjusted. 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、風力発電装置のナセル部分を拡大して示した図である。
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、主軸用軸受６０と、軸受監視装置８０とを備える。増速機４０、発電機５０、主軸用軸受６０および軸受監視装置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 an enlarged view of the nacelle portion of the wind turbine generator.
Referring to FIG. 2, the wind power generator 10 includes a main shaft 22, a blade 30, a speed increaser 40, a generator 50, a main shaft bearing 60, and a bearing monitoring device 80. The step-up gear 40, the generator 50, the main shaft bearing 60, and the bearing monitoring device 80 are stored in the nacelle 90, and the nacelle 90 is supported by the tower 100.

主軸２２は、ナセル９０内に進入して増速機４０の入力軸に接続され、主軸用軸受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 main shaft 22 enters the nacelle 90, is connected to the input shaft of the speed increaser 40, and is rotatably supported by the main shaft bearing 60. The main shaft 22 transmits the rotational torque generated by the blade 30 receiving wind force to the input shaft of the speed increaser 40. The blade 30 is provided at the tip of the main shaft 22, converts wind force into rotational torque, and transmits it to the main shaft 22.

主軸用軸受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。主軸用軸受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 shaft bearing 60 is fixed in the nacelle 90 and rotatably supports the main shaft 22. The main shaft bearing 60 is constituted by a rolling bearing, for example, a self-aligning roller bearing, a tapered roller bearing, a cylindrical roller bearing, a ball bearing or the like. These bearings may be single row or double row.

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 speed increaser 40 is provided between the main shaft 22 and the generator 50, and increases the rotational speed of the main shaft 22 to output to the generator 50. As an example, the speed increaser 40 is configured by a gear speed increasing mechanism including a planetary gear, an intermediate shaft, a high speed shaft, and the like. Although not specifically illustrated, a plurality of bearings that rotatably support a plurality of shafts are also provided in the speed increaser 40. The generator 50 is connected to the output shaft of the speed increaser 40, and generates power by the rotational torque received from the speed increaser 40. The generator 50 is constituted by, for example, an induction generator. A bearing that rotatably supports the rotor is also provided in the generator 50.

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 variable mechanism includes a blade pitch changing drive device 24 attached to the rotor head side, and a ring gear 26 rotated by a pinion gear fitted to the rotation shaft of the drive device 24. The ring gear 26 is fixedly attached to the blade 30.

ブレードピッチ可変機構は、複数のブレード３０を揺動（回動）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 (rotates) the plurality of blades 30 to change (adjust) the pitch of the blades 30. Here, blade bearings 120 are provided at the base end portions of the plurality of blades 30, and the blades 30 are respectively supported by the blade bearings 120 and rotate around the rotation shaft of the blade bearings 120.

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、発電が行われる。   When a load is applied to the generator 50, the pitch of the blade 30 is set so that the angle formed by the wind direction and the wind receiving surface of the blade 30 is an angle θ (≠ 0). Then, the wind receiving surface of the blade 30 receives energy from the wind. The plurality of blades 30 rotate about the main shaft 22 connected to the rotor head 20 with respect to the tower 100 together with the rotor head 20. The rotation of the rotating shaft is transmitted to the generator, and power generation is performed.

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 blade 30 is changed so that the wind direction and the wind receiving surface of the blade 30 are parallel to each other. Thus, in a state where the direction of the wind and the pitch of the blade 30 are parallel (feathering), the wind receiving surface of the blade 30 receives almost no energy from the wind. By doing in this way, damage to the wind power generator 10 due to an abnormal increase in the rotational speed of the blade 30 and the rotor head 20 can be prevented.

図３は、図２のブレード用軸受１２０を拡大して示した図である。
図３を参照してブレード用軸受１２０は、外輪１２２と、内輪１２４と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に予圧をもって挟持された転動体１２６と、保持器１２８と、グリース等の潤滑剤をシールするシール部材１３０，１３２とを含む。 FIG. 3 is an enlarged view of the blade bearing 120 of FIG.
Referring to FIG. 3, the blade bearing 120 includes an outer ring 122, an inner ring 124, a rolling element 126 that is sandwiched between a raceway surface of the inner ring and a raceway surface of the outer ring, a retainer 128, grease, and the like. And sealing members 130 and 132 for sealing the lubricant.

外輪１２２にはブレードを取り付けるためのボルト貫通孔１４２が設けられ、内輪１２４にはロータヘッドを取り付けるためのボルト貫通孔１４０が設けられている。   The outer ring 122 is provided with a bolt through hole 142 for attaching a blade, and the inner ring 124 is provided with a bolt through hole 140 for attaching a rotor head.

大型の風力発電装置の場合には、たとえば、ブレード用軸受１２０の外径は約２．６ｍ、質量は約２２００ｋｇにもなる。   In the case of a large wind power generator, for example, the outer diameter of the blade bearing 120 is about 2.6 m, and the mass is about 2200 kg.

このようなブレード用軸受は、先に説明したように振動や超音波などでは異常を検出するのは難しい。そこで、本実施の形態では、ブレード用軸受の潤滑油中の鉄粉に着目して異常を検出する。揺動してモーメント荷重を受けるブレード用軸受に対して、グリース中の光の透過率で鉄粉量を検出するセンサや磁気式鉄粉センサなどを取り付け、グリース中の鉄粉量を検知する。   As described above, it is difficult for such a blade bearing to detect an abnormality by vibration or ultrasonic waves. Therefore, in the present embodiment, an abnormality is detected by paying attention to iron powder in the lubricating oil of the blade bearing. A sensor that detects the amount of iron powder based on the light transmittance in grease or a magnetic iron powder sensor is mounted on the bearing for the blade that swings and receives moment load, and detects the amount of iron powder in the grease.

図４は、ブレード用軸受に鉄粉センサを取り付けた様子を示した図である。
図４を参照して、ブレード用軸受１２０の内輪１２４と外輪１２２との間には、転動体１２６が挟まれている。転動体１２６はグリースで潤滑されている。内輪と外輪との間には、グリースの漏出を防止するシール部材が挟まれている。シール部材の一部を貫通して鉄粉センサ１６０の先端部分が内輪１２４と外輪１２２との間の隙間に差し込まれている。 FIG. 4 is a view showing a state in which the iron powder sensor is attached to the blade bearing.
Referring to FIG. 4, rolling element 126 is sandwiched between inner ring 124 and outer ring 122 of blade bearing 120. The rolling element 126 is lubricated with grease. A seal member that prevents leakage of grease is sandwiched between the inner ring and the outer ring. The tip of the iron powder sensor 160 is inserted into the gap between the inner ring 124 and the outer ring 122 through a part of the seal member.

図４では、鉄粉センサ１６０は内輪１２４側に取り付けられているが、外輪１２２側に取り付けられるようにしても良い。また、シール部材の部分に差し込む代わりに、内輪に設けられたグリース供給用の孔のような孔を設け鉄粉センサ１６０の先端を差し込むようにしても良い。   In FIG. 4, the iron powder sensor 160 is attached to the inner ring 124 side, but may be attached to the outer ring 122 side. Further, instead of being inserted into the seal member portion, a hole such as a grease supply hole provided in the inner ring may be provided so that the tip of the iron powder sensor 160 is inserted.

図５は、鉄粉センサの原理を説明するための図である。
図５を参照して、鉄粉センサ１６０は、発光素子１６２から光ファイバ１６４で光をグリース１６５部分に導き、所定のギャップＧの間だけグリース中に光を透過させ光ファイバ１６６によって透過光を受光素子１６８に導くものである。 FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the iron powder sensor.
Referring to FIG. 5, the iron powder sensor 160 guides light from the light emitting element 162 to the grease 165 portion through the optical fiber 164, transmits light through the grease only during a predetermined gap G, and transmits the transmitted light through the optical fiber 166. The light is guided to the light receiving element 168.

図６は、図５の鉄粉センサの鉄粉量と透過光の関係を示した図である。
図６を参照して、鉄粉として酸化鉄を０ｗｔ％〜２．５ｗｔ％程度まで混入していくと、光透過率が１から０．０００１まで低下する。ここで、光透過率は、グリース中に異物混入が無い状態の受光素子出力値と酸化鉄を混入したグリースの場合の受光素子出力値の比として定義した。酸化鉄混入量と光透過率の対数値には、図６のような直線の関係がある。 6 is a diagram showing the relationship between the amount of iron powder and the transmitted light of the iron powder sensor of FIG.
Referring to FIG. 6, when iron oxide is mixed as iron powder from about 0 wt% to about 2.5 wt%, the light transmittance decreases from 1 to 0.0001. Here, the light transmittance was defined as the ratio between the light receiving element output value in a state where no foreign matter was mixed in the grease and the light receiving element output value in the case of grease containing iron oxide. The logarithmic value of the iron oxide mixing amount and the light transmittance has a linear relationship as shown in FIG.

図７は、鉄粉センサの具体的な構造例を示した図である。
図７を参照して、鉄粉センサ１６０は、発光素子１６２と、光ファイバ１６４，１６６と、受光素子１６８と、支持部材１６９とを含む。発光素子１６２から光ファイバ１６４で光をグリース部分に導き、所定のギャップＧの間だけグリース中に光を透過させ光ファイバ１６６によって透過光を受光素子１６８へと導く。 FIG. 7 is a diagram showing a specific structure example of the iron powder sensor.
Referring to FIG. 7, iron powder sensor 160 includes a light emitting element 162, optical fibers 164 and 166, a light receiving element 168, and a support member 169. Light is guided from the light emitting element 162 to the grease portion by the optical fiber 164, and light is transmitted through the grease only during a predetermined gap G, and the transmitted light is guided to the light receiving element 168 by the optical fiber 166.

鉄粉センサ１６０は、ギャップが設けられた検出部のみを突出した形状とし、それ以外は支持部材１６９で覆われている。そして突出した検出部がブレード用軸受のグリース中に差し込まれる。   The iron powder sensor 160 has a shape in which only a detection portion provided with a gap is projected, and the other portions are covered with a support member 169. The protruding detection part is inserted into the grease of the blade bearing.

発光素子１６２と受光素子１６８との間に可とう性のある光ファイバ１６４，１６６を設けることで、発光素子１６２および受光素子１６８の配置の自由度を高めることができる。   By providing flexible optical fibers 164 and 166 between the light emitting element 162 and the light receiving element 168, the degree of freedom of arrangement of the light emitting element 162 and the light receiving element 168 can be increased.

図８は、図２に示した軸受監視装置８０の構成を機能的に示す機能ブロック図である。図１の軸受監視装置８０は、ナセル９０内に設けられ、ブレード用軸受１２０のグリース中の鉄粉量に対応する検出値をセンサ１６０から受ける。そして、軸受監視装置８０は、この検出値を用いてブレード用軸受１２０の異常検出するための処理を行なう。   FIG. 8 is a functional block diagram functionally showing the configuration of the bearing monitoring device 80 shown in FIG. The bearing monitoring device 80 of FIG. 1 is provided in the nacelle 90 and receives a detection value corresponding to the amount of iron powder in the grease of the blade bearing 120 from the sensor 160. And the bearing monitoring apparatus 80 performs the process for detecting abnormality of the blade bearing 120 using this detected value.

図８を参照して、軸受監視装置８０は、記憶部１７１と、異常検出部１７０の一部である変化率算出部１７２および送信部１７４とを含む。異常検出部１７０は、さらに送信部１７４から無線でデータを受信するデータ処理部３００を含む。   Referring to FIG. 8, the bearing monitoring device 80 includes a storage unit 171, a change rate calculation unit 172 and a transmission unit 174 that are part of the abnormality detection unit 170. The abnormality detection unit 170 further includes a data processing unit 300 that receives data wirelessly from the transmission unit 174.

たとえば、竣工時の軸受がまだ摩耗していない状態でセンサ１６０の検出値を記憶部１７１に記録する。そして、この値を検出値の初期値として用いる。変化率算出部１７２は、検出値の初期値を記憶部から読出し、新たにセンサ１６０で検出された検出値と比較し、変化率（たとえば光透過率など）を求める。この変化率は送信部１７４からデータ処理部３００に無線などの方法により送信される。   For example, the detection value of the sensor 160 is recorded in the storage unit 171 in a state where the bearing at the time of completion is not yet worn. This value is used as the initial value of the detection value. The change rate calculation unit 172 reads the initial value of the detection value from the storage unit, compares it with the detection value newly detected by the sensor 160, and obtains the change rate (for example, light transmittance). This rate of change is transmitted from the transmission unit 174 to the data processing unit 300 by a method such as wireless.

データ処理部３００では、別途求めておいた軸受摩耗限界時の変化率を閾値とし、初期値に対する変化率が先の閾値を超えた場合に、異常であると検出する。   The data processing unit 300 uses a separately obtained rate of change at the bearing wear limit as a threshold, and detects that it is abnormal when the rate of change with respect to the initial value exceeds the previous threshold.

なお、図８で示した各機能ブロックは、デジタル信号処理を用いソフトウエアによって実現することも可能である。   Each functional block shown in FIG. 8 can also be realized by software using digital signal processing.

続いて、好ましいセンサ取り付け位置について検討する。
図９は、ブレードの方向とセンサ取り付け位置を説明するための図である。 Subsequently, a preferred sensor mounting position will be considered.
FIG. 9 is a diagram for explaining the direction of the blade and the sensor mounting position.

図９を参照してブレードの根元部分はブレード用軸受で回転が可能なように円形になっている。そしてブレードは、風を受けると回転力が発生するように、途中から先端に向かっては平たい形になっている。ここで、図９のように風による力Ｆがブレードに働く場合を考えると、ブレード用軸受１２０の位置Ｐ１には引っ張り応力が働き、位置Ｐ３には圧縮応力が働く。そして位置Ｐ２，Ｐ４にはあまり応力が働かない。この状態でブレード用軸受１２０を回転させると、位置Ｐ１，Ｐ３の方が、位置Ｐ２，Ｐ４よりも応力が大きいので摩耗も発生しやすいと考えられる。そこで、位置Ｐ１または位置Ｐ４付近に鉄粉センサを取り付けることが好ましい。   Referring to FIG. 9, the root portion of the blade is circular so that it can be rotated by a blade bearing. The blade has a flat shape from the middle toward the tip so that a rotational force is generated when receiving the wind. Here, considering the case where the force F caused by wind acts on the blade as shown in FIG. 9, a tensile stress acts on the position P1 of the blade bearing 120, and a compressive stress acts on the position P3. Then, the stress is not so much applied to the positions P2 and P4. When the blade bearing 120 is rotated in this state, the positions P1 and P3 are considered to be more prone to wear because the stress is greater at the positions P2 and P4. Therefore, it is preferable to attach an iron powder sensor near the position P1 or the position P4.

図１０は、ブレードの揺動制御について説明するための図である。
図１０を参照して、Ｆは風の方向を示し、円はブレード用軸受を示し、ブレード３０の風受け面が直線で簡略的に図示される。 FIG. 10 is a diagram for explaining blade swing control.
Referring to FIG. 10, F indicates the direction of the wind, the circle indicates a blade bearing, and the wind receiving surface of the blade 30 is simply illustrated as a straight line.

先に説明したように、風力発電のブレードは、図１０に示すようにロータが１回転する間に数度の揺動角θで揺動するように制御されている。したがって、風受け面に垂直な部分から揺動角θの範囲Ｐ１，Ｐ３付近に鉄粉センサを取り付けるとなお好ましい。   As described above, the blade of the wind power generator is controlled to swing at a swing angle θ of several degrees during one rotation of the rotor, as shown in FIG. Therefore, it is more preferable to attach an iron powder sensor near the range P1, P3 of the swing angle θ from the portion perpendicular to the wind receiving surface.

図１１は、診断時の前にブレードを動かす制御について説明するための図である。
図１１を参照して、風が強いときには風向きＦに対してブレード３０Ａの位置からブレード３０Ｂの位置にブレードを回転させる。この動作と同様な動作をブレード用軸受の診断前に行なうとなお好ましい。この動作により、グリース中に偏在する鉄粉を分散させることができ、摩耗により生じた鉄粉を鉄粉センサで検出できるようになる可能性が高まる。また、診断のバラツキも小さくすることもできる。 FIG. 11 is a diagram for explaining control for moving the blade before diagnosis.
Referring to FIG. 11, when the wind is strong, the blade is rotated from the position of blade 30A to the position of blade 30B with respect to wind direction F. It is more preferable that an operation similar to this operation is performed before diagnosis of the blade bearing. By this operation, the iron powder unevenly distributed in the grease can be dispersed, and the possibility that the iron powder generated by the wear can be detected by the iron powder sensor is increased. In addition, the variation in diagnosis can be reduced.

また、図９、図１０に説明した位置に鉄粉センサを取り付けていない場合でも、この動作を行なうことでグリース中に偏在する鉄粉を分散させることができ、摩耗により生じた鉄粉を鉄粉センサで検出できるようになる可能性が高まる。   Further, even when the iron powder sensor is not attached to the position described in FIG. 9 and FIG. 10, the iron powder unevenly distributed in the grease can be dispersed by performing this operation, and the iron powder generated due to wear is removed from the iron. The possibility of being able to detect with a powder sensor increases.

図１２は、図１１で説明した動作を行なう場合の軸受監視装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of the bearing monitoring apparatus when the operation described in FIG. 11 is performed.

図１２を参照して、この軸受監視装置は、センサ１６０と、記憶部１７１と、異常検出部１７０Ａとを含む。異常検出部１７０Ａは、センサ１６０の出力と記憶部１７１の保持する初期値との間の変化を算出する変化率算出部１７２と、変化率算出部１７２の算出した算出結果を受ける送信部１７４とを含む。異常検出部１７０Ａは、さらに、送信部１７４から無線でデータを受信するデータ処理部３００と、診断制御部３０２とを含む。   Referring to FIG. 12, this bearing monitoring apparatus includes a sensor 160, a storage unit 171 and an abnormality detection unit 170A. The abnormality detection unit 170A includes a change rate calculation unit 172 that calculates a change between the output of the sensor 160 and an initial value held by the storage unit 171; and a transmission unit 174 that receives the calculation result calculated by the change rate calculation unit 172. including. The abnormality detection unit 170A further includes a data processing unit 300 that wirelessly receives data from the transmission unit 174, and a diagnosis control unit 302.

風力発電装置には、風車のブレードピッチを変更する駆動装置２４と、その駆動装置２４を制御するブレードピッチ制御部３０４が設けられている。ブレードピッチ制御部３０４は、風車のロータヘッドの回転に応じて、ブレードピッチが揺動するように駆動装置２４を制御する。またブレードピッチ制御部３０４は風速が大きい場合には、ブレードが風向と平行になるようにブレードピッチを変更するように駆動装置２４を制御する。   The wind turbine generator is provided with a driving device 24 that changes the blade pitch of the windmill, and a blade pitch control unit 304 that controls the driving device 24. The blade pitch control unit 304 controls the driving device 24 so that the blade pitch swings according to the rotation of the rotor head of the windmill. Further, when the wind speed is high, the blade pitch control unit 304 controls the driving device 24 so as to change the blade pitch so that the blade is parallel to the wind direction.

診断制御部３０２は、診断時期が到来すると、ブレードピッチ制御部３０４に対して図１１で説明したようなブレードを回転させる動作を行なうように指示する。この動作は１回のみならずグリース中の鉄粉の分散が十分に行なわれるように数回行なわせても良い。そして、このようにブレード用軸受を動かした後に、診断制御部３０２は変化率算出部１７２にセンサ１６０の検出値と記憶部１７１に保持されている初期値との変化率を算出させる。   When the diagnosis time comes, the diagnosis control unit 302 instructs the blade pitch control unit 304 to perform the operation of rotating the blade as described in FIG. This operation may be performed not only once but several times so that the iron powder in the grease is sufficiently dispersed. After moving the blade bearing in this manner, the diagnosis control unit 302 causes the change rate calculation unit 172 to calculate the change rate between the detection value of the sensor 160 and the initial value held in the storage unit 171.

図１３は、図１２の診断制御部の動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、所定のメインルーチンから呼び出されて実行されるサブルーチンである。   FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of the diagnosis control unit of FIG. This flowchart is a subroutine that is called and executed from a predetermined main routine.

図１２、図１３を参照して、まずステップＳ１で診断制御部３０２は診断時期が到来したか否かを判断する。診断時期は、内蔵クロックで所定時間が経過したことに基づいて判断しても良いし、遠隔地から無線などで診断指令が入力されたことに基づいて判断しても良い。まだ診断時期で無かった場合には、ステップＳ５に処理が進み診断は実行されずに制御はメインルーチンに移される。   Referring to FIGS. 12 and 13, first in step S <b> 1, diagnosis control unit 302 determines whether or not the diagnosis time has come. The diagnosis time may be determined based on whether a predetermined time has elapsed with the built-in clock, or may be determined based on a diagnosis command input from a remote place by radio or the like. If it is not yet time for diagnosis, the process proceeds to step S5, the diagnosis is not executed, and control is transferred to the main routine.

一方、ステップＳ１で診断時期が到来したと判断された場合には、ステップＳ２に処理が進み、診断制御部３０２は、ブレードピッチ制御部３０４に対してブレードピッチを９０°往復回動させるように指示を行なう。   On the other hand, if it is determined in step S1 that the diagnosis time has come, the process proceeds to step S2, and the diagnosis control unit 302 causes the blade pitch control unit 304 to reciprocally rotate the blade pitch by 90 °. Give instructions.

そして往復回動運動が実行された後に、診断制御部３０２は、ステップＳ３において変化率算出部１７２にセンサ１６０の検出値を取得させ、ステップＳ４において変化率を算出させる。算出された変化率は、図１２の送信部１７４からデータ処理部３００に送信され、変化率がしきい値を超えているようであれば（たとえばグリースの光透過率にしきい値を超える低下が見られるならば）、データ処理部３００はブレード用軸受の交換時期が近いことを報知する。その後、ステップＳ５において制御はメインルーチンに移される。   After the reciprocating rotation is executed, the diagnosis control unit 302 causes the change rate calculation unit 172 to acquire the detection value of the sensor 160 in step S3, and calculates the change rate in step S4. The calculated rate of change is transmitted from the transmission unit 174 of FIG. 12 to the data processing unit 300, and if the rate of change seems to exceed a threshold value (for example, the light transmittance of grease falls below the threshold value). If so, the data processing unit 300 informs that it is almost time to replace the blade bearing. Thereafter, control is transferred to the main routine in step S5.

以上説明したように、本実施の形態によれば、グリース中の鉄粉量を監視することができ、ブレード用軸受の異常検知が可能となる。ブレード用軸受がブレードピッチ変更動作に支障をきたすようになる前に異常検知の兆候を検知できれば、交換部品の発注をすることができ、適時にメンテナンス作業が行なえる。さらに、摩耗した鉄粉量のデータについて、無線通信を行なえば、風力発電装置から離れた場所でも監視が可能となり、メンテナンスが容易となる。   As described above, according to the present embodiment, the amount of iron powder in the grease can be monitored, and abnormality of the blade bearing can be detected. If signs of abnormality are detected before the blade bearings interfere with the blade pitch changing operation, replacement parts can be ordered and maintenance work can be performed in a timely manner. Furthermore, if the data on the amount of worn iron powder is communicated wirelessly, it can be monitored even at a location away from the wind turbine generator, and maintenance is facilitated.

[変形例]
図１４は、実施の形態の変形例について構成を示した図である。 [Modification]
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a modification of the embodiment.

図１４に示すように、ブレード用軸受の潤滑剤として流動性の高い潤滑油などの液体を使用する場合について説明する。オイルパン２００からオイルポンプ２０２によってブレード用軸受１２０に潤滑油が供給される。そしてブレード用軸受１２０の内輪、外輪および転動体を潤滑した潤滑油はブレード用軸受１２０から排出されオイルパン２００に戻される。ブレード用軸受１２０からオイルパン２００に至る排出経路には鉄粉センサ１６０Ｂが設けられている。   As shown in FIG. 14, the case where a liquid such as a highly fluid lubricant is used as the lubricant for the blade bearing will be described. Lubricating oil is supplied from the oil pan 200 to the blade bearing 120 by the oil pump 202. The lubricating oil that has lubricated the inner ring, the outer ring, and the rolling elements of the blade bearing 120 is discharged from the blade bearing 120 and returned to the oil pan 200. An iron powder sensor 160 </ b> B is provided in the discharge path from the blade bearing 120 to the oil pan 200.

鉄粉センサ１６０Ｂは、図５で説明したように光透過率を検出するものであっても良いが、図１４に示す場合は流動性が高いので他にも磁気式鉄粉センサを用いることもできる。たとえば、磁気式鉄粉センサは、磁石を内蔵した内側電極と、その周囲に配置した６本の棒状の外側電極で構成することができる。内側電極と複数の外側電極との間に潤滑油中の鉄粉が付着し、電極間の電気抵抗が一定値以下になると磁気式鉄粉センサから検出信号が出力される。検出信号は、付着する鉄粉の量により６段階に切り替わる。   The iron powder sensor 160B may be one that detects the light transmittance as described in FIG. 5, but in the case shown in FIG. 14, a magnetic iron powder sensor may be used because of its high fluidity. it can. For example, the magnetic iron powder sensor can be composed of an inner electrode with a built-in magnet and six rod-shaped outer electrodes arranged around it. When iron powder in the lubricating oil adheres between the inner electrode and the plurality of outer electrodes and the electrical resistance between the electrodes becomes a certain value or less, a detection signal is output from the magnetic iron powder sensor. The detection signal is switched in six stages according to the amount of iron powder adhering.

すなわち、磁気式鉄粉センサは潤滑油中の鉄粉を吸着し、その吸着量に応じた信号を出力する。なお、鉄粉センサ１６０Ｂを設置する位置は、オイルパン２００の中であっても良い。   That is, the magnetic iron powder sensor adsorbs iron powder in the lubricating oil and outputs a signal corresponding to the adsorbed amount. The position where the iron powder sensor 160B is installed may be in the oil pan 200.

鉄粉センサ１６０Ｂで検出された信号は記憶部１７１に記憶されるとともに、異常検出部１７０Ｂで初期値との変化率などが算出され、これとしきい値とを比較することによってブレード用軸受１２０の異常が検出される。   The signal detected by the iron powder sensor 160B is stored in the storage unit 171 and the change rate from the initial value is calculated by the abnormality detection unit 170B. By comparing this with a threshold value, the blade bearing 120 An abnormality is detected.

［実施の形態２］
ナセル９０（図１）は、高所に設置されるので、上述した異常診断装置は、その装置自体のメンテナンス性を考慮すると、本来的にはナセル９０から離れた場所に設置するのが望ましい。センサ１６０を用いて測定されるブレード用軸受１２０の潤滑剤中の鉄粉量に対応するデータを遠隔地へ転送すれば、異常の判断に柔軟性を持たすことができる。なお、上述のようにナセル９０が高所に設置されていることを考慮すると、ナセル９０から外部への通信手段には、無線通信を用いることが望ましい。 [Embodiment 2]
Since the nacelle 90 (FIG. 1) is installed at a high place, it is desirable that the above-described abnormality diagnosis apparatus is originally installed in a place away from the nacelle 90 in consideration of the maintainability of the apparatus itself. If data corresponding to the amount of iron powder in the lubricant of the blade bearing 120 measured using the sensor 160 is transferred to a remote place, it is possible to have flexibility in determining abnormality. In consideration of the fact that the nacelle 90 is installed at a high place as described above, it is desirable to use wireless communication as a communication means from the nacelle 90 to the outside.

そこで、この実施の形態２では、鉄粉量を示す信号またはその変化率について無線によってナセル９０から外部へ送信される。そして、ナセル９０から無線送信されたデータは、インターネットに接続された通信サーバによって受信され、インターネットを介して診断サーバに送信されてブレード用軸受１２０の異常診断が実施される。   Therefore, in the second embodiment, a signal indicating the amount of iron powder or a change rate thereof is transmitted from the nacelle 90 to the outside by radio. The data wirelessly transmitted from the nacelle 90 is received by a communication server connected to the Internet, and transmitted to the diagnosis server via the Internet, so that an abnormality diagnosis of the blade bearing 120 is performed.

図１５は、実施の形態２による異常診断システムの全体構成を概略的に示した図である。   FIG. 15 is a diagram schematically showing the overall configuration of the abnormality diagnosis system according to the second embodiment.

図１５を参照して、異常診断システムは、風力発電装置１０と、通信サーバ３１０と、インターネット３２０と、軸受状態診断サーバ３３０とを備える。   Referring to FIG. 15, the abnormality diagnosis system includes a wind power generator 10, a communication server 310, the Internet 320, and a bearing state diagnosis server 330.

風力発電装置１０の構成は、図１、図２で説明したとおりである。なお、図１５の通信サーバ３１０、インターネット３２０および軸受状態診断サーバ３３０が図８や図１２のデータ処理部３００に対応する。   The configuration of the wind turbine generator 10 is as described with reference to FIGS. Note that the communication server 310, the Internet 320, and the bearing state diagnosis server 330 in FIG. 15 correspond to the data processing unit 300 in FIG. 8 and FIG.

図８や図１２の送信部１７４は、算出された変化率や鉄粉量に相当するデータを無線により通信サーバ３１０へ出力する。   8 and 12 outputs data corresponding to the calculated change rate and iron powder amount to communication server 310 wirelessly.

通信サーバ３１０は、インターネット３２０に接続される。そして、通信サーバ３１０は、風力発電装置１０から無線により送信されたデータを受信し、インターネット３２０を介してその受信したデータを軸受状態診断サーバ３３０へ出力する。軸受状態診断サーバ３３０は、インターネット３２０に接続される。そして、軸受状態診断サーバ３３０は、通信サーバ３１０からインターネット３２０を介してデータを受信し、風力発電装置１０において算出された鉄粉量に相当するデータまたはその変化率に基づいて、風力発電装置１０に設けられるブレード用軸受１２０（図２）の異常診断を行なう。   Communication server 310 is connected to the Internet 320. Then, the communication server 310 receives the data transmitted wirelessly from the wind power generator 10 and outputs the received data to the bearing state diagnosis server 330 via the Internet 320. The bearing state diagnosis server 330 is connected to the Internet 320. The bearing state diagnosis server 330 receives data from the communication server 310 via the Internet 320, and based on the data corresponding to the amount of iron powder calculated in the wind power generator 10 or the rate of change thereof, the wind power generator 10 An abnormality diagnosis of the blade bearing 120 (FIG. 2) provided in is performed.

なお、上記においては、ナセル９０と通信サーバ３１０との間は無線通信が行なわれるものとしたが、ナセル９０と通信サーバ３１０との間を有線で接続することも可能である。この場合は、配線が必要となるものの、無線通信装置を別途設ける必要がなくなり、かつ、一般的には有線の方が多くの情報を伝達可能であるので、ナセル９０内においてメイン基板上に処理を集約することができる。   In the above description, it is assumed that wireless communication is performed between the nacelle 90 and the communication server 310, but the nacelle 90 and the communication server 310 may be connected by wire. In this case, although wiring is required, it is not necessary to separately provide a wireless communication device, and generally, wired information can be transmitted more, so that processing is performed on the main board in the nacelle 90. Can be aggregated.

また、上述した異常診断システムは、既存の発電監視システムとは独立して構成することが望ましい。このように構成することによって、既存のシステムに変更を加えることなく、異常診断システムの導入コストを抑制することができる。   Moreover, it is desirable that the above-described abnormality diagnosis system is configured independently of the existing power generation monitoring system. By comprising in this way, the introduction cost of an abnormality diagnosis system can be suppressed, without adding a change to the existing system.

以上のように、この実施の形態２によれば、風力発電装置１０に設けられる軸受の異常
診断を、遠隔地に設けられる軸受状態診断サーバ３３０において実施するので、メンテナンス負荷およびコストを低減することができる。 As described above, according to the second embodiment, the bearing abnormality diagnosis server 330 provided in the remote place performs the bearing abnormality diagnosis provided in the wind turbine generator 10, thereby reducing the maintenance load and cost. Can do.

また、ナセル９０は高所に設置されるので作業環境が劣悪であるが、無線通信部２８０および通信サーバ３１０を設けることによりナセル９０からの信号出力を無線化したので、ナセル９０における配線工事を最小限に抑えることができ、ナセル９０を支持するタワー１００内の配線工事も不要となる。   Further, since the nacelle 90 is installed at a high place, the working environment is inferior. However, since the signal output from the nacelle 90 is made wireless by providing the wireless communication unit 280 and the communication server 310, the wiring work in the nacelle 90 is performed. Wiring work in the tower 100 that supports the nacelle 90 can be minimized.

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２、図８を参照して、本実施の形態に開示される異常検出装置は、風力発電装置１０のブレード３０をロータヘッド２０に回動可能に支持するブレード用軸受１２０の異常検出装置であって、ブレード用軸受１２０の転動体を潤滑する潤滑剤中の金属粉の含有状態を検出するセンサ１６０と、センサ１６０の出力の変化に基づいてブレード用軸受の異常を検出する異常検出部１７０とを備える。   Finally, the present embodiment will be summarized with reference to the drawings again. 2 and 8, the abnormality detection device disclosed in the present embodiment is an abnormality detection device for blade bearing 120 that rotatably supports blade 30 of wind power generator 10 on rotor head 20. The sensor 160 detects the content of the metal powder in the lubricant that lubricates the rolling elements of the blade bearing 120, and the abnormality detector 170 detects an abnormality of the blade bearing based on the change in the output of the sensor 160. With.

これにより規則的な振動が得られにくいブレード用軸受の異常を精度よく検出することができる。   As a result, it is possible to accurately detect an abnormality in the blade bearing for which regular vibration is difficult to obtain.

好ましくは、潤滑剤は、図５のグリース１６５であり、センサ１６０は、グリース１６５の光透過度を検出するセンサを含む。異常検出部１７０は、グリース１６５の光透過度の変化に基づいて金属粉の増加の程度を判断する。   Preferably, the lubricant is grease 165 of FIG. 5 and sensor 160 includes a sensor that detects the light transmission of grease 165. The abnormality detection unit 170 determines the degree of increase in the metal powder based on the change in the light transmittance of the grease 165.

好ましくは、図４に示すようにセンサ１６０は、ブレード用軸受１２０のブレードと共に回る内輪１２４または外輪１２２の一方に固定される。図９、図１０で説明したように、センサ１６０が固定される位置は、ブレード用軸受の回転中心軸を通りブレードの風受け面に垂直な面がブレード用軸受と交差する付近Ｐ１，Ｐ３であることが好ましい。   Preferably, as shown in FIG. 4, the sensor 160 is fixed to one of the inner ring 124 and the outer ring 122 that rotate together with the blade of the blade bearing 120. As described with reference to FIGS. 9 and 10, the position where the sensor 160 is fixed is the vicinity P1 and P3 where the plane perpendicular to the wind receiving surface of the blade intersects the blade bearing through the rotation center axis of the blade bearing. Preferably there is.

このような位置に取り付けることで、鉄粉をセンサが検出しやすくなる。
より好ましくは、図２、図１２に示すように、風力発電装置１０は、ブレード用軸受１２０の回転軸のまわりにブレード３０を回動させる回動機構（駆動装置２４）を含む。図４に示すように、センサ１６０は、ブレード用軸受１２０のブレードと共に回る内輪１２４または外輪１２２の一方に固定される。異常検出部１７０Ａは、金属粉の含有状態の変化を検出するために複数回金属粉の含有状態を検出して比較を行なう。図１３に示すように、回動機構（駆動装置２４）は、異常検出部１７０Ａが１度鉄粉の含有状態を検出してから次回に含有状態を検出するまでの間に、所定角度以上（例えば９０°以上）の回動が実行されるように制御される。 By attaching to such a position, the sensor can easily detect the iron powder.
More preferably, as shown in FIGS. 2 and 12, the wind power generator 10 includes a rotation mechanism (drive device 24) that rotates the blade 30 around the rotation axis of the blade bearing 120. As shown in FIG. 4, the sensor 160 is fixed to one of the inner ring 124 and the outer ring 122 that rotate together with the blade of the blade bearing 120. The abnormality detection unit 170A performs comparison by detecting the content state of the metal powder a plurality of times in order to detect a change in the content state of the metal powder. As shown in FIG. 13, the rotation mechanism (driving device 24) has a predetermined angle or more between the time when the abnormality detection unit 170 </ b> A detects the iron powder containing state once and the next time the containing state is detected ( For example, the rotation is controlled to be performed by 90 ° or more.

このような動作をさせることによって、鉄粉が均一に分散され、検出位置と摩耗位置がずれていても検出できる可能性が高まる。また検出バラツキを低減することができる。   By performing such an operation, the iron powder is uniformly dispersed, and the possibility that it can be detected even if the detection position and the wear position are shifted increases. Also, detection variations can be reduced.

好ましくは、図１４に示すように、潤滑剤は液体（たとえば潤滑油）であり、風力発電装置は、ブレード用軸受１２０に潤滑剤を循環させる循環装置（オイルポンプ２０２とオイル通路）を含む。センサ１６０Ｂは、潤滑剤が循環する経路上のいずれかの部分に設けられる。   Preferably, as shown in FIG. 14, the lubricant is a liquid (for example, lubricating oil), and the wind turbine generator includes a circulation device (an oil pump 202 and an oil passage) that circulates the lubricant in the blade bearing 120. The sensor 160B is provided in any part on the route through which the lubricant circulates.

好ましくは、図８、図１２に示すように、軸受の異常検出装置は、センサ１６０の出力を記憶する記憶部１７１をさらに備える。異常検出部は、記憶部１７１に記憶された初期含有状態に対するセンサ１６０によって検出された含有状態の変化率を算出する変化率算出部１７２と、変化率算出部１７２の出力に基づくデータを無線を用いて送信する送信部１７４とを含む。   Preferably, as shown in FIGS. 8 and 12, the bearing abnormality detection device further includes a storage unit 171 that stores the output of the sensor 160. The abnormality detection unit wirelessly transmits data based on the output of the change rate calculation unit 172 and the change rate calculation unit 172 that calculates the change rate of the content state detected by the sensor 160 with respect to the initial content state stored in the storage unit 171. And a transmission unit 174 that transmits the data using the transmission unit.

また、図１３に示したように、風力発電装置のブレードをロータヘッドに回動可能に支持するブレード用軸受の異常検出方法は、現在の時点が診断時期であるか否かを判断するステップＳ１と、現在の時点が診断時期であると判断された場合に、ブレード用軸受の内輪に対して外輪が所定角度以上回動するようにブレードを動かすステップＳ２と、診断時期においてブレードを動かした後に、ブレード用軸受の転動体を潤滑する潤滑剤中の金属粉の含有状態を検出するステップＳ３と、潤滑剤中の金属粉の含有状態の変化を算出するステップＳ４とを備える。   Further, as shown in FIG. 13, in the blade bearing abnormality detecting method for rotatably supporting the blade of the wind turbine generator on the rotor head, it is determined whether or not the current time is the diagnosis time. When it is determined that the current time is the diagnosis time, step S2 of moving the blade so that the outer ring rotates more than a predetermined angle with respect to the inner ring of the blade bearing, and after moving the blade at the diagnosis time Step S3 for detecting the content state of the metal powder in the lubricant for lubricating the rolling elements of the blade bearing, and Step S4 for calculating a change in the content state of the metal powder in the lubricant.

好ましくは、ブレード用軸受の異常検出方法は、潤滑剤中の金属粉の含有状態の変化がしきい値を超えた場合に異常を報知するステップをさらに備えてもよい。   Preferably, the abnormality detection method for the blade bearing may further include a step of notifying the abnormality when the change in the content state of the metal powder in the lubricant exceeds a threshold value.

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 embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

１０ 風力発電装置、２０ ロータヘッド、２２ 主軸、２４ ブレードピッチ変更用駆動装置、２６ リングギヤ、３０，３０Ａ，３０Ｂ ブレード、４０ 増速機、５０ 発電機、６０ 主軸用軸受、８０ 軸受監視装置、９０ ナセル、１００ タワー、１２０ ブレード用軸受、１２２ 外輪、１２４ 内輪、１２６ 転動体、１２８ 保持器、１３０，１３２ シール部材、１４０，１４２ ボルト貫通孔、１６０，１６０Ｂ 鉄粉センサ、１６２ 発光素子、１６４，１６６，１６４，１６６ 光ファイバ、１６５ グリース、１６８ 受光素子、１６９ 支持部材、１７０，１７０Ａ，１７０Ｂ 異常検出部、１７１ 記憶部、１７２ 変化率算出部、１７４ 送信部、２００ オイルパン、２０２ オイルポンプ、２８０ 無線通信部、３００ データ処理部、３０２ 診断制御部、３０４ ブレードピッチ制御部、３１０ 通信サーバ、３２０ インターネット、３３０ 軸受状態診断サーバ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wind power generator, 20 Rotor head, 22 Main shaft, 24 Blade pitch change drive device, 26 Ring gear, 30, 30A, 30B Blade, 40 Gearbox, 50 Generator, 60 Main shaft bearing, 80 Bearing monitoring device, 90 Nacelle, 100 tower, 120 Blade bearing, 122 Outer ring, 124 Inner ring, 126 Rolling element, 128 Cage, 130, 132 Seal member, 140, 142 Bolt through hole, 160, 160B Iron powder sensor, 162 Light emitting element, 164 166, 164, 166 optical fiber, 165 grease, 168 light receiving element, 169 support member, 170, 170A, 170B abnormality detection unit, 171 storage unit, 172 change rate calculation unit, 174 transmission unit, 200 oil pan, 202 oil pump, 280 Wireless communication unit, 300 de Data processing unit, 302 diagnosis control unit, 304 the blade pitch control unit, 310 communication server, 320 Internet, 330 bearing condition diagnosis server.

Claims (8)

風力発電装置のブレードをロータヘッドに回動可能に支持するブレード用軸受の異常検出装置であって、
前記ブレード用軸受の転動体を潤滑する潤滑剤中の金属粉の含有状態を検出するセンサと、
前記センサの出力の変化に基づいて前記ブレード用軸受の異常を検出する異常検出部とを備える、ブレード用軸受の異常検出装置。 An abnormality detection device for a blade bearing that rotatably supports a blade of a wind turbine generator on a rotor head,
A sensor for detecting the content of metal powder in the lubricant for lubricating the rolling elements of the blade bearing;
An abnormality detection device for a blade bearing, comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality of the blade bearing based on a change in the output of the sensor. 前記潤滑剤は、グリースであり、
前記センサは、前記グリースの光透過度を検出するセンサを含み、
前記異常検出部は、前記グリースの光透過度の変化に基づいて前記金属粉の増加の程度を判断する、請求項１に記載のブレード用軸受の異常検出装置。 The lubricant is grease;
The sensor includes a sensor for detecting the light transmittance of the grease,
The blade bearing abnormality detection device according to claim 1, wherein the abnormality detection unit determines a degree of increase in the metal powder based on a change in light transmittance of the grease. 前記センサは、前記ブレード用軸受の前記ブレードと共に回る内輪または外輪の一方に固定され、
前記センサが固定される位置は、前記ブレード用軸受の回転中心軸を通り前記ブレードの風受け面に垂直な面が前記ブレード用軸受と交差する付近である、請求項１または２に記載のブレード用軸受の異常検出装置。 The sensor is fixed to one of an inner ring and an outer ring that rotate with the blade of the blade bearing,
3. The blade according to claim 1, wherein the position where the sensor is fixed is a position near a plane that passes through a rotation center axis of the blade bearing and is perpendicular to the wind receiving surface of the blade and intersects with the blade bearing. Anomaly detector for industrial bearings. 前記風力発電装置は、
前記ブレード用軸受の回転軸のまわりに前記ブレードを回動させる回動機構を含み、
前記センサは、前記ブレード用軸受の前記ブレードと共に回る内輪または外輪の一方に固定され、
前記異常検出部は、前記金属粉の含有状態の変化を検出するために複数回前記金属粉の含有状態を検出して比較を行ない、
前記回動機構は、前記異常検出部が１度前記含有状態を検出してから次回に前記含有状態を検出するまでの間に、所定角度以上の回動が実行されるように制御される、請求項２に記載のブレード用軸受の異常検出装置。 The wind power generator is
A rotation mechanism for rotating the blade around a rotation axis of the blade bearing;
The sensor is fixed to one of an inner ring and an outer ring that rotate with the blade of the blade bearing,
The abnormality detector detects the content state of the metal powder a plurality of times to detect a change in the content state of the metal powder,
The rotation mechanism is controlled so that a rotation of a predetermined angle or more is executed after the abnormality detection unit detects the inclusion state once until the next detection of the inclusion state. The blade bearing abnormality detection device according to claim 2. 前記潤滑剤は液体であり、
前記風力発電装置は、
前記ブレード用軸受に前記潤滑剤を循環させる循環装置を含み、
前記センサは、前記潤滑剤が循環する経路上のいずれかの部分に設けられる、請求項１に記載のブレード用軸受の異常検出装置。 The lubricant is a liquid;
The wind power generator is
A circulation device for circulating the lubricant in the blade bearing;
2. The blade bearing abnormality detection device according to claim 1, wherein the sensor is provided in any part on a path through which the lubricant circulates. 前記センサの出力を記憶する記憶部をさらに備え、
前記異常検出部は、
前記記憶部に記憶された初期含有状態に対する前記センサによって検出された含有状態の変化率を算出する変化率算出部と、
前記変化率算出部の出力に基づくデータを無線を用いて送信する送信部とを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受の異常検出装置。 A storage unit for storing the output of the sensor;
The abnormality detection unit
A change rate calculation unit that calculates a change rate of the contained state detected by the sensor with respect to the initial contained state stored in the storage unit;
The bearing abnormality detection device according to claim 1, further comprising: a transmission unit that wirelessly transmits data based on the output of the change rate calculation unit. 風力発電装置のブレードをロータヘッドに回動可能に支持するブレード用軸受の異常検出方法であって、
現在の時点が診断時期であるか否かを判断するステップと、
現在の時点が診断時期であると判断された場合に、前記ブレード用軸受の内輪に対して外輪が所定角度以上回動するように前記ブレードを動かすステップと、
前記診断時期において前記ブレードを動かした後に、前記ブレード用軸受の転動体を潤滑する潤滑剤中の金属粉の含有状態を検出するステップと、
前記潤滑剤中の金属粉の含有状態の変化を算出するステップとを備える、ブレード用軸受の異常検出方法。 An abnormality detection method for a blade bearing for rotatably supporting a blade of a wind turbine generator on a rotor head,
Determining whether the current time is the time of diagnosis;
Moving the blade so that the outer ring rotates more than a predetermined angle with respect to the inner ring of the blade bearing when it is determined that the current time is the diagnosis time;
Detecting the content state of metal powder in the lubricant that lubricates the rolling elements of the blade bearing after moving the blade at the diagnosis time; and
An abnormality detection method for a blade bearing, comprising: calculating a change in a content state of the metal powder in the lubricant. 前記潤滑剤中の金属粉の含有状態の変化がしきい値を超えた場合に異常を報知するステップをさらに備える、請求項７に記載のブレード用軸受の異常検出方法。   The abnormality detection method for a blade bearing according to claim 7, further comprising a step of notifying an abnormality when a change in a content state of the metal powder in the lubricant exceeds a threshold value.
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