KR101166871B1 - Condition monitoring apparatus and condition monitoring method for machinery system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 기계시스템 상태감시장치는, 기계시스템의 운전에 따라 상기 기계시스템에 설치된 적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수집하는 데이터 수집부, 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 가공하는 데이터 가공부, 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터 또는 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 저장하는 데이터 저장부 및, 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터 또는 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터와 설정값을 비교하여 상기 기계시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는 상태 판단부를 포함하고, 상기 데이터 수집부가 설정조건에 따라 데이터를 수집하고, 상기 데이터 저장부가 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 저장하고, 상기 데이터 가공부가 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 가공하고, 상기 상태 판단부가 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 기초로 하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는, 제1 모드, 상기 데이터 수집부가 실시간으로 데이터를 수집하고, 상기 데이터 가공부가 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공하고, 상기 상태 판단부가 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 기초로 하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는, 제2 모드 및, 상기 데이터 수집부가 실시간으로 데이터를 수집하고, 상기 데이터 가공부가 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공하고, 상기 데이터 저장부가 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 샘플링하여 저장하고, 상기 상태 판단부가 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 기초로 하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는, 제3 모드로 동작하며, 상기 제1, 제2, 제3 모드 간의 전환이 가능하고, 상기 데이터 가공부는, 고속 퓨리에 변환분석, 시간에 대한 주파수 분석, 또는 차수분석 중에서 적어도 어느 하나의 분석을 통하여 상기 데이터 수집부가 수집한 데이터를 가공하며, 상기 기계시스템은 풍력발전기이고, 상기 데이터 수집부는, 상기 풍력발전기에 구비된 회전자의 회전속도 증감에 비례하는 회전속도 데이터를 수집하여 상기 회전자의 회전속도에 관계없이 상기 회전자의 동일위치에서 회전속도 데이터를 수집하며, 상기 상태 판단부는, 상기 제1 내지 제3 모드에서 상기 기계 시스템의 상태가 비정상으로 판단될 경우 운용자의 이메일로 메시지를 전송하거나 또는 경고음을 발생하고, 상기 풍력발전기 상태의 일일보고서를 생성하여 운영자의 이메일로 전송하여 상기 풍력발전기를 원격에서 관리하도록 한다.The mechanical system state monitor according to the present invention includes a data collecting unit for collecting data from at least one sensor installed in the mechanical system according to the operation of the mechanical system, a data processing unit for processing the data collected by the data collecting unit, A data storage unit for storing the data collected by the data collection unit or the data processed by the data processing unit; and comparing the data processed by the data processing unit or the data stored in the data storage unit with a setting value, and the mechanical system And a state determination unit that determines whether the state of the controller is normal, wherein the data collector collects data according to a setting condition, the data storage unit stores data collected by the data collector, and the data processing unit stores the data. Process the data stored in the storage, and the status plate In a first mode, the data collecting unit collects data in real time, wherein the data collecting unit collects data in real time, and determines whether the state of the mechanical system is normal based on the data processed by the data processing unit. A second mode for processing the collected data in real time and determining whether the state of the mechanical system is normal based on the data processed by the data processing unit, and the data collecting unit in real time Collect the data, the data processing unit processes the data collected by the data collection unit in real time, the data storage unit samples and stores the data processed by the data processing unit, and the state determination unit is stored in the data storage unit. Based on the data, the state of the mechanical system is normal In operation 3, the first mode, the second mode, and the third mode may be used. The data processor may include at least one of a fast Fourier transform analysis, a frequency analysis over time, or an order analysis. Process the data collected by the data collector through a single analysis, the mechanical system is a wind turbine, the data collector, collecting the rotation speed data proportional to the increase and decrease of the rotation speed of the rotor provided in the wind turbine Regardless of the rotational speed of the rotor, the rotational speed data is collected at the same position of the rotor, and the state determination unit, when it is determined that the state of the mechanical system is abnormal in the first to third modes, the operator's email Send an e-mail or generate a beep, generate a daily report of the wind turbine status and send an email to the operator. Transmission will be to manage the wind turbine remotely.
Description
본 발명은 기계시스템 상태감시장치 및 상태감시방법에 관한 것으로, 특히 기계시스템의 상태를 감시하고 실시간으로 운영자에게 기계시스템의 상태를 전달하여 효과적인 유지와 보수를 가능하게 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mechanical system state monitoring apparatus and a state monitoring method, and more particularly, to an apparatus and method for monitoring the state of a mechanical system and transmitting the state of the mechanical system to an operator in real time to enable effective maintenance and repair.
기계시스템의 건전성 평가 및 유지/보수를 위한 모니터링 시스템(또는 상태감시시스템, Condition Monitoring System, CMS)은 측정신호로부터 기계시스템의 상태를 분석하여 운영자에게 현재의 상태에 대한 정보를 제공하는 것이 핵심이며, 이를 위해 기계의 특성에 따라 출력, 진동, 온도, 오일상태 및 주요부위의 응력 등 복합적인 정보를 실시간으로 제공하는 것이 중요하다.The monitoring system (or condition monitoring system, CMS) for the health assessment and maintenance of the mechanical system is to analyze the status of the mechanical system from the measurement signals and provide the operator with the current status. For this purpose, it is important to provide complex information in real time, such as output, vibration, temperature, oil condition, and stress in major parts, depending on the characteristics of the machine.
기계시스템의 상태를 정확히 분석하기 위하여, 예를 들어 진동신호의 경우에는 많은 샘플링을 통하여 데이터를 수집하는 것이 필요한데, 장시간 동안 많은 샘플링을 통하여 수십 개의 채널에서 전송되는 데이터를 전송하고 수집하는 것은, 전송속도 및 저장용량의 한계로 인하여 실제로 구현하는데 있어서 어려움이 있다.In order to accurately analyze the state of a mechanical system, for example, in the case of a vibration signal, it is necessary to collect data through a large number of samples. Speed and storage limitations make it difficult to actually implement.
따라서, 수십 개의 채널에서 전송되는 신호를 장시간 동안 지속적으로 모니터링하기 위해서는, 1분 동안의 평균값이나 10분 동안의 평균값 등 사용자가 설정한 시간 동안의 평균값을 전송하고 저장하는 것이 일반적이다.Therefore, in order to continuously monitor signals transmitted from dozens of channels for a long time, it is common to transmit and store an average value for a time set by a user, such as an average value for 1 minute or an average value for 10 minutes.
한편, 기존의 상태감시장치는 단순히 장시간 동안의 모니터링을 위한 데이터 수집방법으로 구현되어 있고, 사용자가 설정한 범위를 벗어난 측정결과에 대하여 메시지나 경고음과 같은 알람 등의 신호를 발생하여 운영자에게 알리고 있다.On the other hand, the existing state monitoring device is simply implemented as a data collection method for long-term monitoring, and informs the operator by generating a signal such as a message or an alarm for a measurement result outside the range set by the user. .
그러나, 기계의 종류 또는 제작자에 따라 정상상태의 데이터값이 다르게 나타나므로 초기의 정상적인 기계상태의 측정값을 설정한 후 일정값 이상 변동이 발생한 경우, 메시지나 경고음과 같은 알람 등의 신호를 발생하고, 이상신호의 원인 등을 운영자에게 알리는 것이 필요하다.However, since the data value of the normal state appears differently according to the type of machine or the manufacturer, if a change over a certain value occurs after setting the initial measured value of the normal machine state, a signal such as a message or an alarm sound is generated. It is necessary to inform the operator of the cause of abnormal signal.
특히, 풍력발전기의 경우 너셀 내부에는 블레이드의 회전에 의해 회전수를 높여 발전효율을 높이기 위한 기어와, 회전에너지를 전기에너지로 변환시키는 제너레이터와 같은 발전용 부품들과, 기어와 제너레이터와 같은 부품들의 원활한 기계적 동작을 위해 사용되는 휘발성이 강한 오일이나 윤활유와, 플라스틱 부품이나 여러가지 전기부품들이 구비되어 있는데, 이러한 전기부품들에 의한 스파크가 발생하면 휘발성이 강한 오일이나 윤활유에 착화되어 화재가 발생할 위험성이 높으므로 데이터값을 측정하여 메시지나 경고음과 같은 알람을 발생시키는 것이 필요하다. 이때, CMS는 운영자 또는 CMS 제작자의 경험에 의해 설정레벨이 결정되며, 메시지나 경고음과 같은 알람의 원인이 추정된다. CMS 운영시 이와 같은 알람이 발생할 경우, 시스템 운영자는 이상신호의 원인을 분석하여 해결하여야 하는데, 초기 제공된 설정값과 단순화된 이상신호의 원인은 시스템이 운영되는 동안 발생한 많은 운영상 이력을 반영할 수 없고, 장기적인 측정을 위해 단순화된 측정값(예 : 1일 24회의 1분 평균 진동값 또는 온도)들은 이상신호의 원인분석을 위해 필요한 신호분석(예 : 진동신호의 경우 5000Hz까지의 주파수 성분을 분석하기 위해서는 1초에 12500회 이상의 샘플링이 필요)에 사용할 수 없다.In particular, in the case of a wind power generator, a gear for increasing power generation efficiency by increasing the rotational speed of a blade by a blade rotation, power generating components such as a generator for converting rotational energy into electrical energy, and parts such as a gear and a generator Highly volatile oils and lubricants used for smooth mechanical operation, and plastic parts and various electrical parts are provided. When sparks are generated by these electrical parts, there is a risk of fire due to ignition of highly volatile oils or lubricants. It is high, so it is necessary to measure the data value to generate an alarm such as a message or a beep. At this time, the CMS is determined by the experience of the operator or the CMS producer, the setting level is determined, the cause of the alarm such as a message or a warning sound is estimated. When such an alarm occurs during CMS operation, the system operator should analyze the cause of the abnormal signal and resolve it.The initial set value and the cause of the simplified abnormal signal cannot reflect the many operational histories that occurred during the operation of the system. For long-term measurements, simplified measurements (e.g. 24 minutes per day average vibration or temperature) can be used to analyze the frequency components up to 5000 Hz for the cause of the anomaly. (Requires more than 12500 samplings per second).
따라서, CMS 이상신호 발생시 실제 대부분의 운영자는 정밀분석을 위한 측정시스템을 단기적으로 도입하는 경우가 있으며, 경우에 따라서는 정밀분석을 위해 기계시스템의 운영을 중지해야 하는 문제점이 있다.Therefore, when the CMS abnormal signal is generated, most operators actually introduce a measurement system for precise analysis in the short term, and in some cases, there is a problem that the operation of the mechanical system must be stopped for precise analysis.
또한, 메시지나 경고음과 같은 알람이 발생하여 운영자가 정밀분석이 필요하다고 판단한 경우에는, 기존의 모니터링 시스템과는 별도로 정밀분석을 위한 계측기를 단기적으로 도입하여 기계시스템에 설치하고 정밀분석을 위한 데이터를 수집하게 된다. 이때, 필요에 따라 기계시스템을 정지해야할 경우가 있으며, 기계시스템 설치 및 데이터 수집을 위한 시간이 많이 소요되어 기계시스템의 이용률을 크게 떨어뜨릴 뿐만 아니라 메시지나 경고음과 같은 알람이 발생한 원인을 분석하는 시간이 많이 소요된다. In addition, when an alarm such as a message or a warning sound occurs and the operator determines that a precise analysis is necessary, a short-term measurement instrument for precision analysis is introduced in a short time apart from the existing monitoring system, and the data is installed in the mechanical system and the data for precision analysis can be installed. Will be collected. At this time, it is sometimes necessary to stop the mechanical system as needed, and it takes a lot of time to install the mechanical system and collect data, which not only significantly reduces the utilization of the mechanical system but also analyzes the cause of the alarm such as a message or a warning sound. This takes a lot.
본 발명은 운영 중인 기계시스템의 상태를 실시간으로 감시할 수 있도록 데이터를 전송하고 이로부터 설정된 정상신호레벨과의 비교를 통하여 메시지나 경고음과 같은 알람 등의 신호를 발생할 수 있으며, 동일한 하드웨어를 이용하여 운영자의 설정에 따라 고장분석을 위한 정밀분석을 가능하게 하는 기계시스템 상태감시장치 및 상태감시방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention transmits data to monitor the state of the operating machine system in real time, and can generate a signal such as an alarm or a message through a comparison with the normal signal level set therefrom, using the same hardware. It is an object of the present invention to provide a mechanical system status monitoring device and a status monitoring method that enable precise analysis for failure analysis according to the operator's setting.
청구항 1에 관한 발명인 기계시스템 상태감시장치는, 기계시스템의 운전에 따라 상기 기계시스템에 설치된 적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수집하는 데이터 수집부, 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 가공하는 데이터 가공부, 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터 또는 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 저장하는 데이터 저장부 및, 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터 또는 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터와 설정값을 비교하여 상기 기계시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는 상태 판단부를 포함하고, 상기 데이터 수집부가 설정조건에 따라 데이터를 수집하고, 상기 데이터 저장부가 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 저장하고, 상기 데이터 가공부가 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 가공하고, 상기 상태 판단부가 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 기초로 하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는, 제1 모드, 상기 데이터 수집부가 실시간으로 데이터를 수집하고, 상기 데이터 가공부가 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공하고, 상기 상태 판단부가 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 기초로 하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는, 제2 모드 및, 상기 데이터 수집부가 실시간으로 데이터를 수집하고, 상기 데이터 가공부가 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공하고, 상기 데이터 저장부가 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 샘플링하여 저장하고, 상기 상태 판단부가 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 기초로 하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는, 제3 모드로 동작하며, 상기 제1, 제2, 제3 모드 간의 전환이 가능하고, 상기 데이터 가공부는, 고속 퓨리에 변환분석, 시간에 대한 주파수 분석, 또는 차수분석 중에서 적어도 어느 하나의 분석을 통하여 상기 데이터 수집부가 수집한 데이터를 가공하며, 상기 기계시스템은 풍력발전기이고, 상기 데이터 수집부는, 상기 풍력발전기에 구비된 회전자의 회전속도 증감에 비례하는 회전속도 데이터를 수집하여 상기 회전자의 회전속도에 관계없이 상기 회전자의 동일위치에서 회전속도 데이터를 수집하며, 상기 상태 판단부는, 상기 제1 내지 제3 모드에서 상기 기계 시스템의 상태가 비정상으로 판단될 경우 운용자의 이메일로 메시지를 전송하거나 또는 경고음을 발생하고, 상기 풍력발전기 상태의 일일보고서를 생성하여 운영자의 이메일로 전송하여 상기 풍력발전기를 원격에서 관리하도록 한다. 따라서, 기계시스템의 운전에 따라 기계시스템으로부터 데이터를 측정하여 고장분석을 할 수 있게 됨으로써, 기계시스템의 이상신호 원인을 신속하게 파악하여 기계시스템의 정지시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 신호평가를 통해 기계시스템의 유지 및 보수에 관한 비용절감이 가능하게 된다.The inventors state machine value monitoring apparatus according to claim 1, the data collection unit for collecting data from at least one sensor installed in the mechanical system in accordance with the operation of the mechanical system, the data processing unit for processing the data collected by the data collection unit A data storage unit for storing the data collected by the data collection unit or the data processed by the data processing unit; and comparing the data processed by the data processing unit or the data stored in the data storage unit with a set value. And a state determination unit for determining whether the state of the system is normal, wherein the data collector collects data according to a setting condition, the data storage unit stores data collected by the data collector, and the data processing unit Process the data stored in the data storage; A first mode in which a state determination unit determines whether the state of the mechanical system is normal based on the data processed by the data processing unit, the data collection unit collects data in real time, and the data processing unit collects the data A second mode for processing the data collected by the unit in real time, and determining whether the state of the mechanical system is normal based on the data processed by the data processing unit, and the data collection unit in real time. Collecting the data, the data processing unit processes the data collected by the data collection unit in real time, the data storage unit samples and stores the data processed by the data processing unit, and the state determination unit the data storage unit The state of the mechanical system is based on the data stored in It operates in a third mode for determining whether or not the phase, the switching between the first, second, third modes, the data processing unit, at least one of a fast Fourier transform analysis, frequency analysis over time, or order analysis Process the data collected by the data collection unit through any one analysis, the mechanical system is a wind power generator, the data collection unit, collecting the rotation speed data proportional to the increase and decrease of the rotation speed of the rotor provided in the wind power generator And collects rotational speed data at the same position of the rotor regardless of the rotational speed of the rotor, wherein the state determination unit, when it is determined that the state of the mechanical system is abnormal in the first to third modes Send a message by e-mail or generate a beep, generate a daily report of the wind turbine status by the operator Send by email to manage the wind turbine remotely. Therefore, by analyzing the data from the mechanical system in accordance with the operation of the mechanical system, it is possible to analyze the failure of the mechanical system quickly, thereby reducing the downtime of the mechanical system as well as various types of signals The evaluation enables cost savings related to the maintenance and repair of mechanical systems.
청구항 2에 관한 발명인 기계시스템 상태감시장치는, 청구항 1에 관한 발명에 있어서, 설정조건은 설정시간간격인 경우 또는 설정시간인 경우이다. 따라서, 기계시스템의 운전에 따라 기계시스템으로부터 설정시간간격으로 또는 설정시간에 데이터를 측정하여 고장분석을 할 수 있게 됨으로써, 기계시스템의 이상신호 원인을 신속하게 파악하여 기계시스템의 정지시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 신호평가를 통해 기계시스템의 유지 및 보수에 관한 비용절감이 가능하게 된다.In the invention according to claim 1, the setting condition is a case of a setting time interval or a case of a setting time. Therefore, by analyzing the data from the mechanical system at the set time interval or at the set time according to the operation of the mechanical system, it is possible to analyze the cause of the abnormal signal of the mechanical system quickly, thereby reducing the downtime of the mechanical system. In addition to the various types of signal evaluation, cost savings on the maintenance and repair of the mechanical system are possible.
청구항 4에 관한 발명인 기계시스템 상태감시장치는, 청구항 1에 관한 발명에 있어서, 상기 상태 판단부는 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터 또는 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터가 설정값으로부터 설정오차범위를 초과하는 경우에 정상이 아닌 것으로 판단한다.In the invention according to claim 1, the state determination unit according to claim 1 is characterized in that the data processed by the data processing unit or the data stored in the data storage unit exceeds a set error range from a set value. If it is not normal.
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청구항 6에 관한 발명인 기계시스템 상태감시장치는, 청구항 1에 관한 발명에 있어서, 상기 센서는 상기 풍력발전기에 구비된 타코센서이고, 상기 설정조건은 상기 타코센서의 신호로부터 측정된 회전자의 rpm(분당 회전속도)이 설정값으로부터 설정오차범위를 초과하는 경우이다. 따라서, 풍력발전기의 운전에 따라 풍력발전기에 구비된 회전자의 rpm 을 측정하여 고장분석을 할 수 있게 됨으로써, 풍력발전기의 이상신호 원인을 신속하게 파악하여 풍력발전기의 정지시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 신호평가를 통해 풍력발전기의 유지 및 보수에 관한 비용절감이 가능하게 된다.In the invention according to claim 1, the sensor is a taco sensor provided in the wind turbine, and the setting condition is rpm (the rpm of the rotor measured from the signal of the taco sensor). The rotational speed per minute exceeds the set error range from the set value. Therefore, by analyzing the rpm of the rotor provided in the wind power generator according to the operation of the wind power generator, it is possible to analyze the cause of the abnormal signal of the wind power generator to shorten the downtime of the wind power generator. In addition, through various types of signal evaluation, it is possible to reduce costs related to the maintenance and repair of wind turbines.
청구항 7에 관한 발명인 기계시스템 상태감시장치는, 청구항 1에 관한 발명에 있어서, 상기 센서는 상기 풍력발전기에 구비된 타코센서이고, 상기 설정조건은 상기 풍력발전기에 구비된 회전자의 rps(초당 회전속도)가 설정값을 초과하는 경우이다. 따라서, 풍력발전기의 운전에 따라 풍력발전기에 구비된 회전자의 rps를 측정하여 고장분석을 할 수 있게 됨으로써, 풍력발전기의 이상신호 원인을 신속하게 파악하여 풍력발전기의 정지시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 신호평가를 통해 풍력발전기의 유지 및 보수에 관한 비용절감이 가능하게 된다.In the invention according to claim 1, the sensor is a taco sensor provided in the wind turbine, and the setting condition is rps (rotation per second) of the rotor provided in the wind turbine. Speed) exceeds the set value. Therefore, by analyzing the rps of the rotor provided in the wind power generator according to the operation of the wind power generator, it is possible to quickly analyze the cause of the abnormal signal of the wind power generator and shorten the downtime of the wind power generator. In addition, through various types of signal evaluation, it is possible to reduce costs related to the maintenance and repair of wind turbines.
청구항 8에 관한 발명인 기계시스템 상태감시장치는, 청구항 1에 관한 발명에 있어서, 상기 데이터 수집부는 상기 풍력발전기에 구비된, 기어박스의 가속도 데이터, 회전자의 회전수 데이터, 및 전기발생부, 기어박스, 베어링의 온도 데이터를 수집한다. 따라서, 풍력발전기의 운전에 따라 풍력발전기에 구비된, 기어박스의 가속도 데이터, 회전자의 회전수 데이터, 및 전기발생부, 기어박스, 베어링의 온도 데이터를 측정하여 고장분석을 할 수 있게 됨으로써, 풍력발전기의 이상신호 원인을 신속하게 파악하여 풍력발전기의 정지시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 신호평가를 통해 풍력발전기의 유지 및 보수에 관한 비용절감이 가능하게 된다.In the invention according to claim 1, the data collection unit of the invention according to claim 8, wherein the data collection unit is provided with the wind turbine, the acceleration data of the gear box, the rotational speed data of the rotor, and the electric generator, the gear Collect temperature data for boxes and bearings. Therefore, by analyzing the acceleration data of the gearbox, the rotational speed data of the rotor, and the temperature data of the electrical generator, gearbox, bearing, which are provided in the wind turbine according to the operation of the wind turbine, it is possible to perform a failure analysis. It is possible to reduce the downtime of the wind power generator by quickly identifying the cause of the abnormal signal of the wind power generator, and to reduce the cost of maintenance and repair of the wind power generator through various types of signal evaluation.
청구항 9에 관한 발명인 기계시스템 상태감시장치는, 청구항 1에 관한 발명에 있어서, 제3 모드에 있어서, 상태 판단부는 데이터 저장부에 저장된 데이터의 시간 구간별 트렌드를 그래프로 표시한다. 따라서, 풍력발전기의 운전에 따라 가속도 데이터, 회전수 데이터, 온도 데이터, 및 풍력발전기가 설치된 장소에서의 풍향 및 풍속 데이터 중 적어도 어느 하나의 데이터에 의한 진동분석값 데이터를 측정하여 고장분석을 할 수 있게 됨으로써, 풍력발전기의 이상신호 원인을 신속하게 파악하여 풍력발전기의 정지시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 신호평가를 통해 풍력발전기의 유지 및 보수에 관한 비용절감이 가능하게 된다.The mechanical system state monitor of the invention according to claim 9 is, in the invention according to claim 1, in the third mode, the state determination unit displays a trend for each time interval of data stored in the data storage unit as a graph. Accordingly, failure analysis may be performed by measuring vibration analysis value data based on at least one of acceleration data, rotational speed data, temperature data, and wind direction and wind speed data at the location where the wind turbine is installed according to the operation of the wind turbine. As a result, it is possible to quickly determine the cause of the abnormal signal of the wind power generator to shorten the downtime of the wind power generator, and to reduce the cost of maintenance and repair of the wind power generator through various types of signal evaluation.
청구항 10에 관한 발명인 기계시스템 상태감시장치는, 기계시스템의 운전에 따라 상기 기계시스템에 설치된 적어도 하나의 센서로부터 데이터를 수집하는 데이터 수집 단계, 상기 데이터 수집단계에서 수집된 데이터를 가공하는 데이터 가공 단계, 상기 데이터 수집단계에서 수집된 데이터 또는 상기 데이터 가공단계에서 가공된 데이터를 저장하는 데이터 저장 단계 및, 상기 데이터 가공단계에서 가공된 데이터 또는 상기 데이터 저장단계에 저장된 데이터와 설정값을 비교하여 상기 기계시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는 상태 판단 단계를 포함하고, 상기 데이터 수집단계에서 설정조건에 따라 데이터가 수집되고, 상기 데이터 저장 단계에서 상기 데이터 수집 단계에서 수집된 데이터가 저장되고, 상기 데이터 가공 단계에서 상기 데이터 저장 단계에서 저장된 데이터가 가공되고, 상기 상태 판단 단계에서 상기 데이터 가공 단계에서 가공된 데이터에 기초하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부가 판단되는, 제1 모드, 상기 데이터 수집단계에서 실시간으로 데이터가 수집되고, 상기 데이터 가공단계에서 상기 데이터 수집단계에서 수집된 데이터가 실시간으로 가공되고, 상기 상태 판단단계에서 상기 데이터 가공단계에서 가공된 데이터에 기초하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부가 판단되는, 제2 모드 및, 상기 데이터 수집단계에서 실시간으로 데이터가 수집되고, 상기 데이터 가공단계에서 상기 데이터 수집단계에서 수집된 데이터가 실시간으로 가공되고, 상기 데이터 저장단계에서 상기 데이터 가공단계에서 가공된 데이터가 샘플링되어 저장되고, 상기 상태 판단단계에서 상기 데이터 저장단계에서 저장된 데이터에 기초하여 상기 기계시스템의 상태가 정상인지 여부가 판단되는, 제3 모드가 각각 수행가능하며, 상기 제1, 제2, 제3 모드 간의 전환이 가능하고, 상기 데이터 가공부는, 고속 퓨리에 변환분석, 시간에 대한 주파수 분석, 또는 차수분석 중에서 적어도 어느 하나의 분석을 통하여 상기 데이터 수집부가 수집한 데이터를 가공하며, 상기 기계시스템은 풍력발전기이고, 상기 데이터 수집부는, 상기 풍력발전기에 구비된 회전자의 회전속도 증감에 비례하는 회전속도 데이터를 수집하여 상기 회전자의 회전속도에 관계없이 상기 회전자의 동일 위치에서 회전속도 데이터를 수집하며, 상기 상태 판단부는, 상기 제1 내지 제3 모드에서 상기 기계 시스템의 상태가 비정상으로 판단될 경우 운용자의 이메일로 메시지를 전송하거나 또는 경고음을 발생하고, 상기 풍력발전기 상태의 일일보고서를 생성하여 운영자의 이메일로 전송하여 상기 풍력발전기를 원격에서 관리하도록 한다. 따라서, 기계시스템의 운전에 따라 기계시스템 으로부터 데이터를 측정하여 고장분석을 할 수 있게 됨으로써, 기계시스템의 이상신호 원인을 신속하게 파악하여 기계시스템의 정지시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 신호평가를 통해 기계시스템의 유지 및 보수에 관한 비용절감이 가능하게 된다.The inventors state machine state monitor value according to claim 10, the data collection step of collecting data from at least one sensor installed in the mechanical system in accordance with the operation of the mechanical system, the data processing step of processing the data collected in the data collection step A data storage step of storing the data collected in the data collection step or the data processed in the data processing step; and comparing the data stored in the data processing step or the data stored in the data storage step with a set value. And a state determination step of determining whether the state of the system is normal, data is collected according to a setting condition in the data collection step, data collected in the data collection step is stored in the data storage step, and the data The data in the machining step In the first mode, the data collection step is performed in real time, wherein the data stored in the chapter step is processed, and whether the state of the mechanical system is normal is determined based on the data processed in the data processing step in the state determination step. Is collected, the data collected in the data processing step in the data processing step is processed in real time, and it is determined whether the state of the mechanical system is normal based on the data processed in the data processing step in the state determination step. In the second mode, the data is collected in real time in the data collecting step, the data collected in the data collecting step in the data processing step is processed in real time, and processed in the data processing step in the data storage step. Data is sampled and stored, and the state judgment A third mode in which it is determined whether the state of the mechanical system is normal on the basis of the data stored in the data storing step in the system can be performed respectively, and switching between the first, second, and third modes is possible, The data processing unit processes the data collected by the data collection unit through at least one of high-speed Fourier transform analysis, frequency analysis over time, or order analysis, the mechanical system is a wind power generator, and the data collection unit And collecting rotational speed data proportional to a rotational speed increase and decrease of the rotor provided in the wind turbine, and collecting rotational speed data at the same position of the rotor, regardless of the rotational speed of the rotor. If it is determined that the state of the mechanical system is abnormal in the first to third modes, an e-mail is sent to the operator. Transfer or beeps if, and to create a daily report of the wind turbine state by sending an email to the operator to manage the wind turbines remotely. Therefore, by analyzing the data from the mechanical system according to the operation of the mechanical system, it is possible to analyze the failure, so that the cause of the abnormal signal of the mechanical system can be quickly identified to reduce the downtime of the mechanical system, as well as various types of signals. The evaluation enables cost savings related to the maintenance and repair of mechanical systems.
본 발명에 따르면, 기계시스템의 운전에 따라 기계시스템으로부터 데이터를 측정하여 고장분석을 할 수 있게 됨으로써, 기계시스템의 이상신호 원인을 신속하게 파악하여 기계시스템의 정지시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 신호평가를 통해 기계시스템의 유지 및 보수에 관한 비용절감이 가능하게 된다.According to the present invention, by analyzing the data from the mechanical system in accordance with the operation of the mechanical system to analyze the failure, it is possible to quickly determine the cause of the abnormal signal of the mechanical system to shorten the downtime of the mechanical system as well as various This type of signal evaluation enables cost savings in the maintenance and repair of mechanical systems.
또한, 본 발명에 따르면, CMS 설치시 메시지나 경고음과 같은 알람의 레벨설정이 가능하고, CMS 운영시나 기계시스템 이상신호 발생시 동일한 기계시스템에서 사용자의 선택에 따라 정밀하게 분석할 수 있으며, 모든 정보를 원격접속을 통해 구현할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to set the level of the alarm, such as a message or a warning sound when installing the CMS, can be analyzed precisely according to the user's selection in the same machine system when operating the CMS or when a mechanical system abnormal signal occurs, all the information Can be implemented via remote access.
도 1은 본 발명의 기계시스템 상태감시장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 데이터 수집부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 상태판단부의 구성도이다.
도 4a는 본 발명의 ES 모드에서의 기계시스템 상태감시방법의 흐름도이다.
도 4b는 본 발명의 CA 모드에서의 기계시스템 상태감시방법의 흐름도이다.
도 4c는 본 발명의 CMS 모드에서의 기계시스템 상태감시방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 상태모니터링 시스템의 소프트웨어 구성도이다.1 is a block diagram of a mechanical system state monitoring apparatus of the present invention.
2 is a block diagram of a data collection unit of the present invention.
3 is a configuration diagram of a state determination unit of the present invention.
4A is a flowchart of a mechanical system state monitoring method in an ES mode of the present invention.
4B is a flowchart of a mechanical system state monitoring method in CA mode of the present invention.
Figure 4c is a flow diagram of a machine system state monitoring method in the CMS mode of the present invention.
5 is a software configuration diagram of the state monitoring system of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.
도 1은 본 발명의 기계시스템 상태감시장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 기계시스템의 상태감시장치는 데이터 수집부(200), 데이터 가공부(300), 데이터 저장부(400), 상태 판단부(500)를 포함한다.1 is a block diagram of a mechanical system state monitoring apparatus of the present invention. Referring to FIG. 1, the state monitor of a mechanical system includes a
데이터 수집부(200)는 기계시스템의 운전에 따라 기계시스템에 설치된 적어도 하나의 센서(100)로부터 데이터를 수집한다. 기계시스템에 설치된 센서는 가속도 센서(110), 타코센서(120), 온도센서(130), 기상센서(140)를 포함하는데, 일 예로 기계시스템은 풍력발전기를 들 수 있다.The
가속도 센서(110)는 기계시스템에 구비된 기어박스의 가속도 데이터를 감지하여 전압으로 출력신호를 발생시키고, 타코센서(120)는 기계시스템에 구비된 회전자의 회전수 데이터를 감지하여 전압으로 출력신호를 발생시킨다. 그리고, 온도센서(130)는 저항온도감지(Resistance Temperature Detection, RTD)에 의해 기계시스템에 구비된 전기발생부, 기어박스, 베어링의 온도를 감지하고, 기상센서(140)는 풍향 및 풍속을 감지한다.The
데이터 가공부(300)는 데이터 수집부(200)에서 수집된 데이터를 가공한다. 데이터 가공부(300)는 고속 퓨리에 변환분석(Fast Fourier Transform analysis), 시간에 대한 주파수 분석, 차수분석(Order tracking analysis)을 통하여 데이터 수집부(200)가 수집한 데이터를 가공할 수 있으며, 기타 다른 분석방법을 통하여 데이터를 가공하는 것도 가능하다.The
데이터 저장부(400)는 데이터 수집부(200)에서 수집된 데이터 또는 데이터 가공부(300)에서 가공된 데이터를 저장한다.The data storage unit 400 stores data collected by the
상태 판단부(500)는 데이터 가공부(300)에서 가공된 데이터 또는 데이터 저장부(400)에 저장된 데이터를 기초로 하여 기계시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단한다. 상태 판단부(500)는 데이터 가공부(300)에서 가공된 데이터 또는 데이터 저장부(400)에 저장된 데이터가 설정값으로부터 설정오차범위를 초과하는 경우에 정상이 아닌 것으로 판단한다.The
이때, 상태 판단부(500)는 가속도 데이터, 회전수 데이터, 온도 데이터, 및 풍력발전기가 설치된 장소에서의 풍향 및 풍속 데이터에 의한 진동분석값 데이터가 설정값으로부터 설정오차범위를 초과하는 경우에 메시지나 경고음과 같은 알람을 발생시킨다.At this time, the
한편, 풍력발전기 상태감시장치의 동작과 관련하여, 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드로 구현될 수 있는데, 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드는 각각 ES(Early Stage) 모드, CA(Calibration & Analysis) 모드 및 CMS(Condition Monitoring System) 모드로 구체화될 수 있다. 즉, 풍력발전기 상태감시장치는 ES 모드, CA 모드, CMS 모드 중의 어느 하나의 모드로 동작하며, 제1, 제2, 제3 모드로의 전환이 가능하다.Meanwhile, in relation to the operation of the wind turbine state monitoring device, the first mode, the second mode, and the third mode may be implemented. Each of the first mode, the second mode, and the third mode may be an ES (Early Stage) mode, It may be embodied in a Calibration & Analysis (CA) mode and a Condition Monitoring System (CMS) mode. That is, the wind turbine condition monitor operates in any one of the ES mode, the CA mode, and the CMS mode, and is capable of switching to the first, second, and third modes.
ES 모드에서는 데이터 수집부(200)가 설정조건에 따라 데이터를 수집하고, 데이터 저장부(400)가 데이터 수집부(200)에서 수집된 데이터를 저장하고, 데이터 가공부(300)가 데이터 저장부(400)에 저장된 데이터를 가공하고, 상태 판단부(500)가 데이터 가공부(300)에서 가공된 데이터를 기초로 하여 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단한다. 구체적으로, ES 모드에서는 운용자가 설정한 설정조건에 따라 25.6kHz로 진동분석값 데이터를 획득하여 저장하고 1~5Hz로 수집한 풍향 및 풍속 등에 관한 데이터를 저장한다. 저장된 데이터를 이용하여 트렌드(trend) 분석을 수행하며, 풍력발전기 상태의 일일보고서를 생성하여 운용자의 이메일로 전송하여 풍력발전기 정보를 관리한다. In the ES mode, the
설정조건에 따라 데이터를 수집하는 방식은, 데이터를 수집하는데 있어서 설정한 조건을 만족하게 되면 데이터를 수집하는 방식으로서, 설정시간간격으로 데이터를 수집하거나 설정시간에 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들어, 1시간마다 5분 동안의 데이터를 수집하거나 오전 9시, 오전 11시, 오후 1시, 오후 3시, 오후 5시와 같이 정해진 시간에 5분 동안의 데이터를 수집할 수 있다.The method of collecting data according to the setting condition is a method of collecting data when the set condition is satisfied in collecting data. The data may be collected at a set time interval or may be collected at a set time. For example, you can collect five minutes of data every hour, or five minutes of data at a set time, such as 9:00 am, 11 am, 1:00 pm, 3:00 pm, and 5:00 pm.
또한, 설정조건에 따라 데이터를 수집하는 방식은 풍력발전기에 타코센서(120)가 구비되어 있을 때 풍력발전기에 구비된 회전자의 rpm(분당 회전속도)이 설정값으로부터 설정오차범위를 초과하는 경우, 또는 풍력발전기에 구비된 회전자의 rps(초당 회전속도)가 설정값을 초과하는 경우에 데이터를 수집할 수 있다. In addition, the method of collecting data according to the setting condition is that when the
특히, 기계시스템이 풍력발전기일 경우에는 풍속에 따라 회전자의 회전속도가 크게 변할 수 있는데, 데이터 수집부(200)는 풍력발전기에 구비된 회전자의 회전속도 증감에 비례하여 회전속도 데이터를 수집한다. 즉, 회전자의 회전속도가 빠를 경우에는 회전각이 큰 간격으로 회전속도 데이터를 수집하고 회전자의 회전속도가 느릴 경우에는 회전각이 작은 간격으로 회전속도 데이터를 수집함으로써 일정한 각도마다 회전속도 데이터를 수집한 것과 같은 결과를 갖게 된다. 이렇게 하여, 회전자의 회전속도에 관계없이 회전자의 동일위치에서 회전속도 데이터를 수집할 수 있게 된다.In particular, when the mechanical system is a wind turbine, the rotational speed of the rotor may vary greatly according to the wind speed. The
CA 모드에서는 데이터 수집부(200)가 실시간으로 데이터를 수집하고, 데이터 가공부(300)가 데이터 수집부(200)에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공하고, 상태 판단부(500)가 데이터 가공부(400)에서 가공된 데이터를 기초로 하여 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단한다. 구체적으로, CA 모드에서는 25.6kHz로 진동분석값 데이터를 획득하여 시간 파형 및 주파수의 분석을 수행한다. 그리고, 1~5Hz로 풍향 및 풍속 등에 관한 데이터를 수집한다. 그리고, 풍력발전기 상태의 일일보고서를 생성하여 운용자의 이메일로 전송하여 풍력발전기 정보를 관리한다. 예를 들어, 특정한 센서에 고장이 발생하였을 경우 이에 관한 정보를 운용자에게 알려 해당 센서를 교정할 수 있게 한다. CA 모드는 수집된 데이터로부터 실시간 고속 퓨리에 변환을 통하여 진동분석값 데이터를 획득하는 방식에 해당한다. 이와 같이, CA 모드에서는 실시간 고속 퓨리에 변환을 통하여 획득한 진동분석값 데이터가 설정값으로부터 설정오차범위 이내에 있는지를 감시하여 기계시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하고, 진동분석값 데이터의 트렌드(trend) 및 차수(order)를 분석하여 기계시스템의 상태가 정상이 아닌 경우 메시지나 경고음과 같은 알람을 발생시킨다.In the CA mode, the
CMS 모드에서는 데이터 수집부(200)가 실시간으로 데이터를 수집하고, 데이터 가공부(300)가 데이터 수집부(200)에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공하고, 데이터 저장부(400)가 데이터 가공부(300)에서 가공된 데이터를 샘플링(sampling)하여 저장하고, 상태 판단부(500)가 데이터 저장부(400)에 저장된 데이터를 기초로 하여 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단한다. CMS 모드에서는 데이터 저장부(400)에 저장된 데이터의 시간 구간별 트렌드를 그래프(graph)로 표시한다. 구체적으로, CMS 모드에서는 25.6kHz로 진동분석값 데이터를 획득하여 2~5kHz의 데이터로 리샘플링(resampling)하여 저장한다. 그리고, 풍력발전기 상태의 일일보고서를 생성하여 운용자의 이메일로 전송하여 풍력발전기 정보를 관리한다. CMS 모드는 실시간으로 데이터를 수집하는 방식에 해당하는데, 실시간으로 데이터를 수집하여 가공한 후 샘플링을 통하여 저장하고, 저장된 데이터로부터 트렌드를 분석하거나 설정오차범위 내에 있는지를 분석하여 기계시스템의 상태가 정상이 아닌 경우 메시지나 경고음과 같은 알람을 발생시킨다.In the CMS mode, the
한편, 실시간으로 데이터를 수집하는 방식은 설정조건에 따라 데이터를 수집하는 방식과는 달리, 실시간으로 센서들로부터 데이터를 수집하는 방식인데, 설정조건에 따라 데이터를 수집하는 방식이 실시간으로 데이터를 수집하는 방식보다 먼저 수행된다. 즉, 기계시스템 설치초기에는 설정조건에 따라 데이터를 수집하는 방식을 이용하여 특정한 조건에서의 기계시스템의 상태를 기록하지만, 충분한 기간이 경과하면 실시간으로 센서들(110~140)로부터 데이터를 수집한다.On the other hand, the method of collecting data in real time is a method of collecting data from sensors in real time, unlike the method of collecting data according to setting conditions, and the method of collecting data according to setting conditions collects data in real time. It is done before the way. That is, at the initial stage of installation of the mechanical system, the state of the mechanical system is recorded under a specific condition using a method of collecting data according to setting conditions, but when sufficient time passes, data is collected from the
본 발명에서는 일반적인 모니터링 방법에 해당하는 “실시간 데이터 수집”과 사용자 설정에 따라 데이터의 정밀분석과 고장분석이 가능한 “설정조건에 따른 데이터 수집”이 모두 가능하다. 따라서, 본 발명에서는 장시간 동안 모니터링을 통해 측정된 데이터의 평균값을 기록하는 기존의 모니터링 시스템이 정밀분석을 위해 필요한 많은 샘플링 데이터를 저장할 수 없는 문제점을 해결할 수 있다.In the present invention, "real-time data collection" corresponding to a general monitoring method and "data collection according to setting conditions", which enables precise analysis and failure analysis of data according to user settings, are possible. Therefore, the present invention can solve the problem that the existing monitoring system that records the average value of the data measured through the monitoring for a long time can not store a lot of sampling data necessary for the precise analysis.
상기 ES 모드, CA 모드 및 CMS 모드에 관해서는, 좀 더 상세히 후술한다.
The ES mode, CA mode, and CMS mode will be described later in more detail.
도 2는 본 발명의 데이터 수집부의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 데이터 수집부(200)는 타이머 수단(210)과 데이터 추출수단(200)을 포함한다.2 is a block diagram of a data collection unit of the present invention. Referring to FIG. 2, the
타이머 수단(210)은 시간을 카운트하여 설정된 시간이 되면 데이터 추출수단(200)에 데이터 추출을 지시하고, 데이터 추출수단(220)은 타이머 수단(210)으로부터 데이터 추출지시를 받아 센서들(110~140)로부터 데이터를 추출한다. 예를 들어, 오전 9시, 오전 11시, 오후 1시, 오후 3시, 오후 5시와 같이 정해진 시간에 5분 동안 풍력발전기의 회전속도 데이터를 추출하도록 설정되어 있다면, 타이머 수단(210)은 상기 정해진 시간이 되면 데이터 추출수단(220)에 데이터 추출을 지시하고, 데이터 추출수단(220)은 데이터 추출지시를 받은 후 5분 동안 풍력발전기의 회전속도 데이터를 추출한다.
The timer means 210 counts the time and instructs the data extraction means 200 to extract data when the set time is reached, and the data extraction means 220 receives the data extraction instruction from the timer means 210. 140 extract data. For example, if it is set to extract the rotational speed data of the wind turbine for 5 minutes at a predetermined time such as 9 am, 11 am, 1 pm, 3 pm, 5 pm, the timer means 210 When the predetermined time is reached, the
도 3은 본 발명의 상태판단부의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 데이터 가공부(300)는 A/D(Analog/Digital) 변환기(310), 고속 퓨리에 변환수단(320), 저역통과필터(330), 고역통과필터(340), 대역통과필터(350), 대역제거필터(360), 비교수단(370)을 포함한다.3 is a configuration diagram of a state determination unit of the present invention. Referring to FIG. 3, the
데이터 수집부(200)에서 수집된 데이터는 A/D 변환기(310)로 인가되는데, A/D 변환기(310)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 장치로, 수집된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킨다.Data collected by the
그리고, A/D 변환기(310)에서 변환된 디지털 신호는 고속 퓨리에 변환수단(320)과 각 필터들(330~360)로 전달되는데, 고속 퓨리에 변환수단(320)은 상기 디지털 신호를 고속 퓨리에 변환을 통하여 그 주파수 스펙트럼을 분석하여 진동분석값 데이터를 획득할 수 있게 하고, 각 필터들(330~360)은 상기 디지털 신호를 주파수 대역별로 필터링한다.The digital signal converted by the A /
또한, 고속 퓨리에 변환수단(320)에서 출력된 주파수 스펙트럼 분석결과로부터의 진동분석값 데이터 및 각 필터들(330~360)의 출력은 비교수단(370)에 전달되는데, 비교수단(370)은 진동분석값 데이터가 설정값으로부터 설정오차범위 이내에 있는지를 감시하여 기계시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단한다. 즉, 진동분석값 데이터가 설정값으로부터 오차범위 이내에 있으면 비교수단(370)은 기계시스템이 정상인 것으로 판단하고, 설정값으로부터 오차범위 이내에 있지 않으면 비교수단(370)은 기계시스템이 고장인 것으로 판단한다.
In addition, the vibration analysis value data from the frequency spectrum analysis result output from the fast Fourier transform means 320 and the output of the
도 4a는 본 발명의 ES 모드에서의 기계시스템 상태감시방법의 흐름도이다. 도 4a를 도 1과 함께 살펴보기로 한다. 4A is a flowchart of a mechanical system state monitoring method in an ES mode of the present invention. 4A will be described together with FIG. 1.
먼저, 데이터 수집부(200)가 설정조건에 따라 데이터를 수집하고, 데이터 저장부(400)가 데이터 수집부(200)에서 수집된 데이터를 저장한다(S100).First, the
S100 단계 이후, 데이터 가공부(300)가 데이터 저장부(400)에 저장된 데이터를 가공한다(S110). 데이터 가공부(300)에서 데이터 가공시에는 고속 퓨리에 변환분석, 시간에 대한 주파수 분석, 차수분석을 통하여 데이터를 가공할 수 있으며, 기타 다른 분석방법을 통하여 데이터를 가공하는 것도 가능하다.After the step S100, the
S110 단계 이후, 상태 판단부(500)가 데이터 가공부(300)에서 가공된 데이터를 기초로 하여 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단한다(S120). 예를 들어, 타코센서(120)로부터 획득한 진동분석값 데이터의 설정값이 23rpm이고, 설정오차범위가 ±3rpm이라 할 때, 타코센서(120)로부터 획득한 진동분석값 데이터가 20~26rpm의 범위를 벗어나는지를 판단한다. 이때, 타코센서(120)로부터 획득한 진동분석값 데이터가 20~26rpm이면 풍력발전기에 설치된 타코센서(120)의 상태가 정상인 것으로 판단하고, 20rpm 미만이거나 26rpm을 초과하면 고장인 것으로 판단한다.
After operation S110, the
도 4b는 본 발명의 CA 모드에서의 기계시스템 상태감시방법의 흐름도이다. 도 4b를 도 1과 함께 살펴보기로 한다. 4B is a flowchart of a mechanical system state monitoring method in CA mode of the present invention. 4B will be described together with FIG. 1.
먼저, 데이터 수집부(200)가 실시간으로 데이터를 수집하고, 데이터 가공부(300)가 데이터 수집부(200)에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공한다(S200). 데이터 가공부(300)에서 데이터 가공시에는 도 4a에서와 같이 고속 퓨리에 변환분석, 시간에 대한 주파수 분석, 차수분석을 통하여 데이터를 가공할 수 있으며, 기타 다른 분석방법을 통하여 데이터를 가공하는 것도 가능하다First, the
S200 단계 이후, 상태 판단부(500)가 데이터 가공부(400)에서 가공된 데이터를 기초로 하여 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단한다(S210). 상태 판단부(500)에서의 상태판단방식은 도 4a에서 살펴본 바와 동일하다.
After operation S200, the
도 4c는 본 발명의 CMS 모드에서의 기계시스템 상태감시방법의 흐름도이다.도 4c를 도 1과 함께 살펴보기로 한다. 4C is a flowchart of a method for monitoring a machine system state in the CMS mode of the present invention. FIG. 4C will be described with reference to FIG. 1.
먼저, 데이터 수집부(200)가 실시간으로 데이터를 수집하고, 데이터 가공부(300)가 데이터 수집부(200)에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공한다(S300). 데이터 가공부(300)에서 데이터 가공시에는 도 4a 및 도 4b에서와 같이 고속 퓨리에 변환분석, 시간에 대한 주파수 분석, 차수분석을 통하여 데이터를 가공할 수 있으며, 기타 다른 분석방법을 통하여 데이터를 가공하는 것도 가능하다.First, the
S300 단계 이후, 데이터 저장부(400)가 데이터 가공부(300)에서 가공된 데이터를 샘플링하여 저장한다(S310).After the step S300, the data storage unit 400 samples and stores the data processed by the data processing unit 300 (S310).
S310 단계 이후, 상태 판단부(500)가 데이터 저장부(400)에 저장된 데이터를 기초로 하여 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단한다(S320). 상태 판단부(500)에서 상태 판단시에는 도 4a에서 살펴본 예와 같이 상태 판단이 가능하다.After operation S310, the
상기한 바와 같은 본 발명을 기초로 하여 발명자는 아래와 같은 프런트 엔드(Front-End) 소프트웨어 및 호스트(Host) 소프트웨어를 개발하였는데, 이에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.
Based on the present invention as described above, the inventor has developed the front-end software and the host software, which will be described in detail.
(1) 프런트 엔드 소프트웨어 (1) front-end software
프런트 엔드 소프트웨어는 상태모니터링 시스템의 메인 컨트롤러에 탑재되어 풍력발전기의 운행시 진동, 온도, 브레이드의 회전속도, 풍향 및 풍속에 관한 신호를 수집하고, 수집된 데이터를 이용하여 기본적인 신호처리를 수행한다. 즉, 수집된 데이터를 이용하여 기본적인 신호처리기능과 호스트시스템으로 측정데이터를 전송한다. The front-end software is installed in the main controller of the state monitoring system to collect signals on vibration, temperature, braid rotation speed, wind direction and wind speed while the wind turbine is running, and perform basic signal processing using the collected data. That is, the collected data is transmitted to the basic signal processing function and the host system.
도 5는 본 발명의 상태모니터링 시스템의 소프트웨어 구성도이다. 도 5를 참조하면, 프런트 엔드 소프트웨어는 ES(Early Stage) 모드, CA(Calibration & Analysis) 모드, CMS(Condition Monitoring System) 모드로 구성된다. 5 is a software configuration diagram of the state monitoring system of the present invention. Referring to FIG. 5, the front end software is configured in an early stage (ES) mode, a calibration & analysis (CA) mode, and a condition monitoring system (CMS) mode.
ES 모드에서는 운용자가 설정한 트리거 설정조건에 따라 컨트롤러에서 25.6kHz 샘플링 속도(sampling rate)으로 진동데이터를 수집하여 호스트로 전송한다. 또한, 운전 데이터(풍향, 풍속, 온도, 생산전력 등)는 1~5Hz로 상시 수집하여 호스트로 전송한다. In ES mode, the controller collects vibration data at 25.6kHz sampling rate and transmits it to the host according to the trigger setting conditions set by the operator. In addition, the operating data (wind direction, wind speed, temperature, production power, etc.) is always collected at 1 ~ 5Hz and transmitted to the host.
CA 모드에서는 컨트롤러에서 25.6kHz의 샘플링 속도로 실시간 진동데이터를 수집하여 호스트로 전송한다. 또한, 운전 데이터(풍향, 풍속, 온도, 생산전력 등)는 1~5Hz로 상시 수집하여 호스트로 전송한다. In CA mode, the controller collects real-time vibration data at a sampling rate of 25.6kHz and sends it to the host. In addition, the operating data (wind direction, wind speed, temperature, production power, etc.) is always collected at 1 ~ 5Hz and transmitted to the host.
CMS 모드에서는 컨트롤러에서 25.6kHz의 샘플링 속도로 실시간 진동데이터를 수집하여 2~5kHz의 데이터로 리샘플링(resampling)하여 호스트로 전송한다. 또한, 운전 데이터(풍향, 풍속, 온도, 생산전력 등)는 1~5Hz로 상시 수집하여 호스트로 저장한다.
In CMS mode, the controller collects real-time vibration data at a sampling rate of 25.6kHz, resamples it to 2-5kHz data, and sends it to the host. In addition, the operating data (wind direction, wind speed, temperature, production power, etc.) is always collected at 1 ~ 5Hz and stored to the host.
프런트 엔드 소프트웨어별 모드별 주요기능은 표 1과 같다.
Table 1 shows the main functions of each front end software.
구 분
division
주요 기능
main function
ES Mode
ES Mode
- 25.6kHz의 샘플링 속도로 데이터 수집
- 1~5Hz 운전데이터 (풍향, 풍속, 생산전력, 온도) 데이터 수집/저
장
- 트리거 조건 분석
- 트리거에 설정에 의한 데이터 수집
- 수집된 데이터 호스트로 전송
Data Acquisition with Sampling Rate of 25.6kHz
-1 ~ 5Hz operation data (wind direction, wind speed, production power, temperature) data collection / low
chapter
Trigger condition analysis
-Data acquisition by setting on trigger
-Sent to the collected data host
CA 모드
CA mode
- 25.6kHz의 샘플링 속도로 데이터 수집 및 저장
- 1~5Hz 운전데이터 (풍향, 풍속, 생산전력, 온도) 데이터 수집/저
장
- 수집된 데이터 실시간 호스트로 전송
Data acquisition and storage at a sampling rate of 25.6 kHz
-1 ~ 5Hz operation data (wind direction, wind speed, production power, temperature) data collection / low
chapter
-Collected data sent to real time host
CMS 모드
CMS mode
- 25.6kHz의 샘플링 속도로 데이터 수집
- 수집된 데이터의 리샘플링(시간, 스펙트럼)/저장
- 1~5Hz 운전데이터 (풍향, 풍속, 생산전력, 온도) 데이터 수집/저
장
- 수집된 데이터 실시간 호스트로 전송
Data Acquisition with Sampling Rate of 25.6kHz
Resampling (time, spectrum) / storage of collected data
-1 ~ 5Hz operation data (wind direction, wind speed, production power, temperature) data collection / low
chapter
-Collected data sent to real time host
이하, 표 1의 3가지 모드에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, the three modes of Table 1 will be described in detail.
ES 모드는 풍력발전기 등 기계시스템의 특성을 추출하는 초기 데이터 수집모드이다. 각 센서로부터 측정된 신호의 경향을 분석하는 것이 주요한 목적이며, 설정조건에 따라 구간별(예를 들어, 분별, 시간별 등) 경향을 실시간으로 사용자에게 전송하도록 한다. 초기의 기계시스템의 정상상태를 측정한 신호이며, 풍력발전기의 경우 분당 회전수(rpm), 풍속, 출력 등에 연동된 기계시스템의 정상데이터(레퍼런스 신호)로 관리될 수 있다. 이 데이터를 이용하여 운영자가 메시지나 경고음과 같은 알람 등의 레벨설정을 할 수 있게 하는 기능을 제공한다.ES mode is an initial data acquisition mode that extracts the characteristics of mechanical systems such as wind turbines. The main purpose is to analyze the trend of the signal measured from each sensor, and transmit the trend to the user in real time according to the set condition (for example, fractional, hourly, etc.). It is a signal measuring the normal state of the initial mechanical system, and in the case of a wind power generator can be managed as the normal data (reference signal) of the mechanical system linked to the revolutions per minute (rpm), wind speed, output. Using this data, the operator can set the level of alarms such as messages and warning sounds.
CA 모드는 기계시스템의 상태를 상세히 분석하여 교정할 수 있는 측정모드이다. 풍력발전기의 경우, 각 센서로부터 측정된 신호를 분당 회전수, 풍속, 출력 등과 연계하여 정밀한 분석을 하는 것이 목적이며, 사용자의 설정에 따라 실시간 고속 퓨리에 변환, 시간/주파수 분석, 차수 분석(order tracking analysis) 등을 할 수 있다. 측정된 데이터가 많은 샘플링이기 때문에 장시간 동안 전송하거나 저장하는 것은 불가능하나, 이러한 분석을 통해 기계시스템이 정지하고 있지 않은 상태에서도 원격으로 기계시스템의 상태를 정밀하게 분석할 수 있고 고장분석 및 고장진단을 할 수 있도록 한다.CA mode is a measurement mode that can analyze and calibrate the state of mechanical system in detail. In the case of wind power generators, the purpose is to precisely analyze the signals measured from each sensor in conjunction with revolutions per minute, wind speed, output, etc., according to the user's settings, real-time high-speed Fourier transform, time / frequency analysis, and order tracking. analysis). Since the measured data is a lot of sampling, it is impossible to transmit or store it for a long time.However, this analysis enables to analyze the state of the machine system remotely even when the machine system is not stopped. Do it.
CMS 모드는 풍력발전기를 장시간 동안 상태감시하는 측정모드이다. ES 모드를 통해 설정된 레벨을 실시간으로 측정한 데이터(예를 들면, 1분 동안의 평균값, 10분 동안의 평균값 등)와 비교하여 메시지나 경고음과 같은 알람 등의 신호가 발생하도록 한다.
CMS mode is a measurement mode for monitoring the wind turbine for a long time. The level set through the ES mode is compared with data measured in real time (for example, average value for 1 minute, average value for 10 minutes, etc.) to generate a signal such as a message or an alarm such as a warning sound.
프런트 엔드 소프트웨어에서 데이터 수집시 설정하는 트리거 조건은 표 2와 같다.
Table 2 shows the trigger conditions that are set when collecting data in front-end software.
구 분
division
주요 기능
main function
시간간격 트리거
Time interval trigger
- 주기적인 데이터 저장 시간 설정
- 측정시간 및 간격 설정
-Periodic data storage time setting
-Measurement time and interval setting
디지털 입력
트리거
Digital input
trigger
- 운전데이터에 연동해서 움직이는 디지털 신호를 입력
- 풍력발전기가 가동되는 신호에 따라 측정
- 풍력발전기 기동에 의한 측정
-Input digital signal moving in conjunction with operation data
-Measured according to the signal from the wind generator
-Measurement by starting wind power generator
운전데이터 트리거
Operation data trigger
- 풍향, 풍속, 생산전력 등의 운전데이터 조건에 따라 측정
- 운전데이터의 상/하한치 적용
-Measurement according to operating data conditions such as wind direction, wind speed, and production power
-Apply high / low limit value of operation data
다이나믹 신호
트리거
Dynamic signal
trigger
- 측정된 신호의 피크값 또는 RMS값에 의한 데이터 저장
- 레벨, 프리 트리거(Pre-Trigger) 및 포스트 트리거(Post
Trigger) 설정
-Data storage by peak value or RMS value of measured signal
Level, Pre-Trigger and Post Trigger
Trigger) setting
(2) 호스트 소프트웨어 (2) host software
호스트 소프트웨어는 프런트 엔드에서 측정된 데이터를 수신받아 데이터를 저장하고 트렌드 분석, 후처리(Post Processing) 기능을 수행한다. The host software receives the measured data from the front end, stores the data and performs trend analysis and post processing functions.
호스트 소프트웨어는 프런트 엔드 소프트웨어의 모드와 동일한 ES(Early Stage) 모드, CA(Calibration & Analysis) 모드, CMS(Condition Monitoring System) 모드로 구성되어 프런트 엔드의 기능에 따라 해당 기능을 수행한다. The host software is composed of the same early stage (ES) mode, calibration & analysis (CA) mode, and condition monitoring system (CMS) mode, which perform the functions according to the functions of the front end.
ES 모드에서는 진동데이터와 운전 데이터는 후처리 기능을 수행하고, 저장된 데이터를 이용하여 트렌드 분석을 수행한다.In ES mode, the vibration and operation data perform post-processing and trend analysis using the stored data.
CA 모드에서는 후처리 모드와 실시간 분석(Real-Time Analyzer) 모드로 구성된다. 후처리 모드에서는 실시간 수신되는 모든 데이터를 이용하여 후처리를 수행하며, 실시간 분석 모드에서는 실시간으로 수신되는 모든 데이터를 시간 파형 및 주파수 분석의 기능을 수행한다. In CA mode, it consists of post processing mode and Real-Time Analyzer mode. In the post-processing mode, post-processing is performed using all data received in real time. In the real-time analysis mode, all data received in real time performs a function of time waveform and frequency analysis.
CMS 모드에서는 수신된 진동데이터와 운전 데이터의 후처리 기능을 수행하고 풍력발전기의 상태를 기초분석한다.
In CMS mode, it performs post-processing of the received vibration and operation data and performs basic analysis on the state of the wind turbine.
구 분
division
주요 기능
main function
ES Mode
ES Mode
- 프런트 엔드로부터 수집된 데이터 수신
- 수집된 데이터 저장
- 트렌드 분석 및 후처리 수행
- 풍력발전기 상태 일일 보고서 생성(E-mail 발송)
- 풍력발전기 정보 관리
Receive data collected from the front end
-Save collected data
-Trend analysis and post processing
-Daily report of wind turbine status (e-mail sent)
-Wind power generator information management
CA 모드
CA mode
- 프런트 엔드로부터 수집된 데이터 실시간 수신
- 수집된 데이터 저장
- 트렌드 분석 및 후처리 수행
- 풍력발전기 상태 일일 보고서 생성(E-mail 발송)
- 풍력발전기 정보 관리
- 프런트 엔드로부터 수집된 데이터 실시간 수신
- 실시간 주파수 분석
- 센서 교정
Real-time reception of data collected from the front end
-Save collected data
-Trend analysis and post processing
-Daily report of wind turbine status (e-mail sent)
-Wind power generator information management
Real-time reception of data collected from the front end
-Real time frequency analysis
Sensor calibration
CMS 모드
CMS mode
- 프런트 엔드로부터 수집된 데이터 실시간 수신
- 수집된 데이터 저장
- 트렌드 분석 및 후처리 수행
- 측정데이터 신호 분석
- 풍력발전기 상태 일일 보고서 생성(E-mail 발송)
- 풍력발전기 정보 관리
Real-time reception of data collected from the front end
-Save collected data
-Trend analysis and post processing
-Measurement data signal analysis
-Daily report of wind turbine status (e-mail sent)
-Wind power generator information management
구 분
division
항 목
Item
주요 기능
main function
신호처리
Signal processing
회전속도 계산기
Speed Calculator
타코미터에 의하여 입력된 센서의 값을 이용 하여 로터의 속도(RPM)를 계산
Rotor speed (RPM) is calculated by using sensor value input by tachometer
전력 스펙트럼
Power spectrum
진동센서에서 입력된 신호를 각 대역별 전력 레벨을 산출
Calculate power level for each band of signal input from vibration sensor
엔벨러프 처리
Envelope processing
- 시간영역상에서 고주파 영역의 신호를 저주 파 영역의 신호로 변환
- 2~5KHz의 대역통과필터 내장
- 2차 엔벨러프 계산
-In the time domain, the high frequency signal is converted into the low frequency signal.
-Built-in band pass filter of 2 ~ 5KHz
2nd envelope calculation
차수분석
Order Analysis
- 비례속도 계산부분에서 산출된 각속도를 기 반으로 하여 신호를 리샘플링하는 기능수행
- 주파수영역에서 특정협대역에 대한 전력산출
-Function to resample the signal based on the angular velocity calculated in the proportional velocity calculation section
-Power calculation for specific narrow band in frequency domain
신호처리
Signal processing
시간영역분석
Time domain analysis
- 신호를 시간영역에서 해석
- 신호의 RMS, 평균, 표준편차, 피크, 형상요 소, 비대칭도 등의 값을 산출
Interpret the signal in the time domain
-Calculate the RMS, average, standard deviation, peak, shape factor, and asymmetry of the signal
2차원 분석
2D analysis
- 2차원 주파수 영역 해석
- 신호에 대한 스펙트로그램, 웨이브렛, 시간 대 주파수 분석, RPM 대 차수 스펙트럼 분석
-2D frequency domain analysis
Spectrogram, wavelet, time-to-frequency analysis, RPM-to-order spectral analysis of the signal
트렌드 분석
Trend analysis
트렌드 인덱스생성
Trend Index Generation
- 일반 대역의 전력
- 차수 스펙트럼 대역의 전력
- 시간영역 인덱스
- 고조파 대역의 전력
- 기저(Harmonic 이외 부분) 전력
-General band power
-Power in the order spectral band
-Time domain index
-Harmonic band power
-Base (non-Harmonic) power;
트렌드 분석
Trend analysis
- 구간 평균, 익스포넨셜(exponential) 평균
- 분, 시, 일, 주간, 월간 트렌드 그래프 표시
- 트렌드 경향 분석
-Interval average, exponential average
-Displays trend graphs in minutes, hours, days, weeks and months
-Trend trend analysis
(3) 서버 소프트웨어(3) server software
서버 소프트웨어는 호스트 소프트웨어 모드와 동일한 ES(Early Stage) 모드, CA(Calibration & Analysis) 모드, CMS(Condition Monitoring System) 모드로 구성되어 호스트의 기능에 따라 해당 기능을 수행한다. Server software is composed of ES (Early Stage) mode, CA (Calibration & Analysis) mode, and CMS (Condition Monitoring System) mode, which are the same as host software mode.
ES 모드에서는 호스트로부터 데이터를 수신하여 후처리 기능을 수행한다.In ES mode, data is received from the host to perform post-processing.
CA 모드에서는 후처리 모드와 실시간 분석(Real-Time Analyzer) 모드로 구성된다. 후처리 모드에서는 호스트로부터 데이터를 수신하여 상태체크모드를 수행한다. In CA mode, it consists of post processing mode and Real-Time Analyzer mode. In the post processing mode, data is received from the host and the status check mode is performed.
CMS 모드에서는 호스트로부터 데이터를 수신하여 CMS 모드를 수행한다.
In CMS mode, data is received from the host to perform CMS mode.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims, .
100 : 센서 110 : 가속도 센서
120 : 타코센서 130 : 온도센서
140 : 기상센서 200 : 데이터 수집부
210 : 타이머 수단 220 : 데이터 추출수단
300 : 데이터 가공부 310 : A/D 변환기
320 : 고속 퓨리에 변환수단 330 : 저역통과필터
340 : 고역통과필터 350 : 대역통과필터
360 : 대역제거필터 370 : 비교수단
400 : 데이터 저장부 500 : 상태 판단부100: sensor 110: acceleration sensor
120: taco sensor 130: temperature sensor
140: weather sensor 200: data collection unit
210: timer means 220: data extraction means
300: data processing unit 310: A / D converter
320: high speed Fourier transform means 330: low pass filter
340: high pass filter 350: band pass filter
360: band elimination filter 370: comparison means
400: data storage unit 500: state determination unit
Claims (10)
상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 가공하는 데이터 가공부;
상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터 또는 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 및
상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터 또는 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터와 설정값을 비교하여 상기 기계시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는 상태 판단부;
를 포함하고,
상기 데이터 수집부가 설정조건에 따라 데이터를 수집하고, 상기 데이터 저장부가 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 저장하고, 상기 데이터 가공부가 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 가공하고, 상기 상태 판단부가 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 기초로 하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는, 제1 모드;
상기 데이터 수집부가 실시간으로 데이터를 수집하고, 상기 데이터 가공부가 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공하고, 상기 상태 판단부가 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 기초로 하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는, 제2 모드; 및
상기 데이터 수집부가 실시간으로 데이터를 수집하고, 상기 데이터 가공부가 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 실시간으로 가공하고, 상기 데이터 저장부가 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터를 샘플링하여 저장하고, 상기 상태 판단부가 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 기초로 하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는, 제3 모드;
로 동작하며,
상기 제1, 제2, 제3 모드 간의 전환이 가능하고,
상기 데이터 가공부는, 고속 퓨리에 변환분석, 시간에 대한 주파수 분석, 또는 차수분석 중에서 적어도 어느 하나의 분석을 통하여 상기 데이터 수집부가 수집한 데이터를 가공하며,
상기 기계시스템은 풍력발전기이고,
상기 데이터 수집부는, 상기 풍력발전기에 구비된 회전자의 회전속도 증감에 비례하는 회전속도 데이터를 수집하여 상기 회전자의 회전속도에 관계없이 상기 회전자의 동일위치에서 회전속도 데이터를 수집하며,
상기 상태 판단부는, 상기 제1 내지 제3 모드에서 상기 기계 시스템의 상태가 비정상으로 판단될 경우 운용자의 이메일로 메시지를 전송하거나 또는 경고음을 발생하고, 상기 풍력발전기 상태의 일일보고서를 생성하여 운영자의 이메일로 전송하여 상기 풍력발전기를 원격에서 관리하도록 하는,
기계시스템 상태감시장치.A data collector configured to collect data from at least one sensor installed in the mechanical system according to an operation of the mechanical system;
A data processing unit processing the data collected by the data collecting unit;
A data storage unit for storing data collected by the data collection unit or data processed by the data processing unit; And
A state determination unit that compares the data processed by the data processing unit or the data stored in the data storage unit with a set value to determine whether the state of the mechanical system is normal;
Including,
The data collecting unit collects data according to setting conditions, the data storing unit stores the data collected by the data collecting unit, the data processing unit processes the data stored in the data storing unit, and the state determining unit stores the data. A first mode for determining whether the state of the mechanical system is normal based on the data processed by the processing unit;
The data collecting unit collects data in real time, the data processing unit processes the data collected by the data collecting unit in real time, and the state determining unit based on the data processed by the data processing unit, the state of the mechanical system. A second mode for determining whether is normal; And
The data collector collects data in real time, the data processor processes the data collected by the data collector in real time, the data storage unit samples and stores the data processed by the data processor, and determines the state. A third mode of determining whether the state of the mechanical system is normal based on data stored in the data storage unit;
, And
Switching between the first, second, and third modes is possible,
The data processing unit processes the data collected by the data collection unit through at least one of a fast Fourier transform analysis, a frequency analysis over time, or an order analysis.
The mechanical system is a wind power generator,
The data collection unit collects the rotational speed data proportional to the increase and decrease of the rotational speed of the rotor provided in the wind turbine, and collects the rotational speed data at the same position of the rotor, regardless of the rotational speed of the rotor,
The state determination unit, when it is determined that the state of the mechanical system is abnormal in the first to third modes, by sending a message to the operator's e-mail or generating a warning sound, and generates a daily report of the wind turbine status of the operator Send by e-mail to remotely manage the wind turbine,
Mechanical system condition monitor.
상기 설정조건은 설정시간간격인 경우 또는 설정시간인 경우인 기계시스템 상태감시장치.The method of claim 1,
And said set condition is a set time interval or a set time.
상기 상태 판단부는 상기 데이터 가공부에서 가공된 데이터 또는 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터가 설정값으로부터 설정오차범위를 초과하는 경우에 정상이 아닌 것으로 판단하는 기계시스템 상태감시장치.The method of claim 1,
And the state determining unit determines that the data processed by the data processing unit or the data stored in the data storage unit is not normal when the setting error range exceeds a setting error range.
상기 센서는 상기 풍력발전기에 구비된 타코센서이고, 상기 설정조건은 상기 타코센서의 신호로부터 측정된 회전자의 rpm(분당 회전속도)이 설정값으로부터 설정오차범위를 초과하는 경우인 기계시스템 상태감시장치.The method of claim 1,
The sensor is a taco sensor provided in the wind turbine, the setting condition is a mechanical system state monitoring when the rpm (rotation speed per minute) of the rotor measured from the signal of the taco sensor exceeds the set error range from the set value Device.
상기 센서는 상기 풍력발전기에 구비된 타코센서이고, 상기 설정조건은 상기 풍력발전기에 구비된 회전자의 rps(초당 회전속도)가 설정값을 초과하는 경우인 기계시스템 상태감시장치.The method of claim 1,
The sensor is a taco sensor provided in the wind turbine, the setting condition is a mechanical system state monitoring device when the rotational speed per second (rps) of the rotor provided in the wind turbine exceeds a set value.
상기 데이터 수집부는, 상기 풍력발전기에 구비된,
기어박스의 가속도 데이터,
회전자의 회전수 데이터, 및
전기발생부, 기어박스, 베어링의 온도 데이터
를 수집하는 기계시스템 상태감시장치.The method of claim 1,
The data collector, provided in the wind power generator,
Acceleration data of the gearbox,
Rotational speed data of the rotor, and
Temperature data of electric generator, gearbox and bearing
Mechanical system condition monitoring device to collect.
상기 제3 모드에 있어서, 상기 상태 판단부는 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터의 시간 구간별 트렌드를 그래프로 표시하는 기계시스템 상태감시장치.The method of claim 1,
In the third mode, the state determination unit is a mechanical system state monitoring device for displaying a trend for each time interval of the data stored in the data storage in a graph.
상기 데이터 수집단계에서 수집된 데이터를 가공하는 데이터 가공 단계;
상기 데이터 수집단계에서 수집된 데이터 또는 상기 데이터 가공단계에서 가공된 데이터를 저장하는 데이터 저장 단계; 및
상기 데이터 가공단계에서 가공된 데이터 또는 상기 데이터 저장단계에 저장된 데이터와 설정값을 비교하여 상기 기계시스템의 상태가 정상인지 여부를 판단하는 상태 판단 단계;
를 포함하고,
상기 데이터 수집단계에서 설정조건에 따라 데이터가 수집되고, 상기 데이터 저장 단계에서 상기 데이터 수집 단계에서 수집된 데이터가 저장되고, 상기 데이터 가공 단계에서 상기 데이터 저장 단계에서 저장된 데이터가 가공되고, 상기 상태 판단 단계에서 상기 데이터 가공 단계에서 가공된 데이터에 기초하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부가 판단되는, 제1 모드;
상기 데이터 수집단계에서 실시간으로 데이터가 수집되고, 상기 데이터 가공단계에서 상기 데이터 수집단계에서 수집된 데이터가 실시간으로 가공되고, 상기 상태 판단단계에서 상기 데이터 가공단계에서 가공된 데이터에 기초하여 상기 기계 시스템의 상태가 정상인지 여부가 판단되는, 제2 모드; 및
상기 데이터 수집단계에서 실시간으로 데이터가 수집되고, 상기 데이터 가공단계에서 상기 데이터 수집단계에서 수집된 데이터가 실시간으로 가공되고, 상기 데이터 저장단계에서 상기 데이터 가공단계에서 가공된 데이터가 샘플링되어 저장되고, 상기 상태 판단단계에서 상기 데이터 저장단계에서 저장된 데이터에 기초하여 상기 기계시스템의 상태가 정상인지 여부가 판단되는, 제3 모드;
가 각각 수행가능하며,
상기 제1, 제2, 제3 모드 간의 전환이 가능하고,
상기 데이터 가공부는, 고속 퓨리에 변환분석, 시간에 대한 주파수 분석, 또는 차수분석 중에서 적어도 어느 하나의 분석을 통하여 상기 데이터 수집부가 수집한 데이터를 가공하며,
상기 기계시스템은 풍력발전기이고,
상기 데이터 수집부는, 상기 풍력발전기에 구비된 회전자의 회전속도 증감에 비례하는 회전속도 데이터를 수집하여 상기 회전자의 회전속도에 관계없이 상기 회전자의 동일 위치에서 회전속도 데이터를 수집하며,
상기 상태 판단부는, 상기 제1 내지 제3 모드에서 상기 기계 시스템의 상태가 비정상으로 판단될 경우 운용자의 이메일로 메시지를 전송하거나 또는 경고음을 발생하고, 상기 풍력발전기 상태의 일일보고서를 생성하여 운영자의 이메일로 전송하여 상기 풍력발전기를 원격에서 관리하도록 하는,
기계시스템 상태 감시 방법.A data collection step of collecting data from at least one sensor installed in the mechanical system according to the operation of the mechanical system;
A data processing step of processing the data collected in the data collection step;
A data storage step of storing data collected in the data collection step or data processed in the data processing step; And
A state determination step of determining whether the state of the mechanical system is normal by comparing the data processed in the data processing step or data stored in the data storage step with a set value;
Including,
Data is collected according to a setting condition in the data collection step, data collected in the data collection step is stored in the data storage step, data stored in the data storage step is processed in the data processing step, and the state determination A first mode in which it is determined whether the state of the mechanical system is normal based on the data processed in the data processing step in the step;
The data is collected in real time in the data collection step, the data collected in the data collection step in the data processing step is processed in real time, and the mechanical system based on the data processed in the data processing step in the state determination step. Determining whether the state of the normal state of the second mode; And
Data is collected in real time in the data collection step, the data collected in the data collection step in the data processing step is processed in real time, the data processed in the data processing step in the data storage step is sampled and stored, A third mode in which the state determination step determines whether the state of the mechanical system is normal based on the data stored in the data storing step;
Are each feasible,
Switching between the first, second, and third modes is possible,
The data processing unit processes the data collected by the data collection unit through at least one of a fast Fourier transform analysis, a frequency analysis over time, or an order analysis.
The mechanical system is a wind power generator,
The data collection unit collects the rotational speed data in proportion to the increase and decrease of the rotational speed of the rotor provided in the wind turbine, and collects the rotational speed data at the same position of the rotor, regardless of the rotational speed of the rotor,
The state determination unit, when it is determined that the state of the mechanical system is abnormal in the first to third modes, by sending a message to the operator's e-mail or generating a warning sound, and generates a daily report of the wind turbine status of the operator Send by e-mail to remotely manage the wind turbine,
How to monitor mechanical system status.
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