專利名稱：風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)及沖擊載荷監(jiān)視方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)及沖擊載荷監(jiān)視方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車?yán)缇哂辛⒂诘孛娴乃?、設(shè)置于塔架之上的機(jī)艙、相對(duì)于機(jī)艙可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的旋翼轂、以及放射狀地安裝于旋翼轂的多個(gè)葉片。旋翼轂與主軸的一端連結(jié)，主軸的另一端側(cè)在機(jī)艙內(nèi)延伸。主軸由設(shè)置于機(jī)艙內(nèi)的主軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。并且，在主軸的另一端連結(jié)有設(shè)置于機(jī)艙內(nèi)的增速器，增速器與發(fā)電機(jī)連結(jié)。因此，若葉片承受風(fēng)而旋翼轂旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)力經(jīng)由主軸及增速器輸入到發(fā)電機(jī)，從而發(fā)電機(jī)發(fā)電。在主軸承及增速器中，有時(shí)會(huì)因滑動(dòng)面的磨損而發(fā)生異常。因此，專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了軸承的異常檢測(cè)裝置，該異常檢測(cè)裝置具有振動(dòng)傳感器、頻率分析部、存儲(chǔ)部以及異常檢測(cè)部。頻率分析部分析由振動(dòng)傳感器檢測(cè)出的振動(dòng)信號(hào)的頻率而檢測(cè)固有振動(dòng)頻率，存儲(chǔ)部存儲(chǔ)檢測(cè)出的固有振動(dòng)頻率。具體而言，頻率分析部通過(guò)高速傅立葉變換從振動(dòng)信號(hào)求出傅立葉頻譜，基于傅立葉頻譜檢測(cè)固有振動(dòng)頻率。異常檢測(cè)部基于檢測(cè)出的固有振動(dòng)頻率的變化來(lái)檢測(cè)軸承的異?！，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011 - 185632號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
例如在被稱為北美大陸的大平原的地區(qū)，有被稱為L(zhǎng)LJ (低空急流)的強(qiáng)風(fēng)流動(dòng)于10(Tl50m的低空。LLJ流動(dòng)時(shí)，水平方向的風(fēng)速在鉛垂方向產(chǎn)生非常大的梯度。即，LLJ流動(dòng)時(shí)，在風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的高度范圍內(nèi)，水平方向的風(fēng)速產(chǎn)生差(風(fēng)切變)，距地表越遠(yuǎn)風(fēng)速越快。通常，由于旋翼轂的自重，以主軸承為支點(diǎn)，向下的力矩(自重力矩)作用于風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的主軸。通過(guò)該自重力矩，主軸一邊朝向下方對(duì)主軸承推壓，一邊穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。然而，由于LLJ引起的風(fēng)切變的發(fā)生，因而碰撞風(fēng)車的上方的葉片的風(fēng)的能量比碰撞風(fēng)車的下方的葉片的風(fēng)的能量更大，朝向上方的力矩(風(fēng)力矩)作用于主軸的旋翼轂側(cè)。風(fēng)力矩對(duì)抗自重力矩而以使主軸的旋翼轂側(cè)浮起的方式使主軸瞬間地傾斜。之后，主軸的旋翼轂側(cè)因風(fēng)力矩的減少而下落到原來(lái)的位置。在主軸的旋翼轂側(cè)落下時(shí)，沖擊載荷施加于主軸的周邊裝置即支承主軸的主軸承或與主軸連結(jié)的增速器。若沖擊載荷反復(fù)施加，則主軸承或增速器的齒輪有可能產(chǎn)生損傷。因此，對(duì)施加于主軸的周邊裝置的沖擊載荷進(jìn)行監(jiān)視是重要的。然而，以往，人們并不知道沖擊載荷會(huì)因風(fēng)切變而施加于主軸的周邊裝置，從而沒(méi)有確立沖擊載荷的有效的監(jiān)視方法。例如，即便將上述現(xiàn)有技術(shù)的異常檢測(cè)裝置應(yīng)用于沖擊載荷的監(jiān)視，也不能夠監(jiān)視沖擊載荷這樣的過(guò)渡現(xiàn)象。這是因?yàn)椋瑳_擊載荷在時(shí)間軸上以δ函數(shù)的方式表現(xiàn)，另一方面，沖擊載荷在頻率軸上僅表現(xiàn)為包含所有的頻率成分的常數(shù)，并未產(chǎn)生周邊裝置的固有振動(dòng)頻率的變化。本發(fā)明是鑒于上述的情況而作出的，其目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)以及沖擊載荷監(jiān)視方法，能夠監(jiān)視施加于風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的主軸的周邊裝置的沖擊載荷。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的方法。本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，具備:加速度傳感器，安裝于風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的主軸的周邊機(jī)構(gòu)；頻率濾波器，從由所述加速度傳感器得到的表示加速度的振幅的時(shí)間變化的振動(dòng)數(shù)據(jù)，提取監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍所包含的監(jiān)視對(duì)象成分；以及判定裝置，將所述監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值比較，判定所述加速度的振幅是否超過(guò)所述基準(zhǔn)值。根據(jù)該風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，通過(guò)頻率濾波器從振動(dòng)數(shù)據(jù)提取監(jiān)視對(duì)象成分，通過(guò)判定裝置比較監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅與基準(zhǔn)值。由于沖擊載荷包含頻率軸上所有的頻率成分，所以周邊裝置的固有振動(dòng)因沖擊載荷而被暫時(shí)地強(qiáng)烈激發(fā)。因此，固有振動(dòng)的加速度的振幅瞬間變大。因此，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)通過(guò)頻率濾波器從振動(dòng)數(shù)據(jù)提取固有振動(dòng)的監(jiān)視對(duì)象成分，在除去噪聲成分之后，對(duì)監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅進(jìn)行監(jiān)視，從而監(jiān)視固有振動(dòng)的加速度的振幅。根據(jù)該風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，能夠在監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅超過(guò)基準(zhǔn)值的情況下判定為沖擊載荷施加于周邊裝置。這樣一來(lái)，根據(jù)該風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，能夠判定沖擊載荷是否施加于主軸的周邊裝置，能夠根據(jù)判定結(jié)果采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。作為優(yōu)選的方式，所述監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍為200Hz以下。主要的周邊裝置的固有振動(dòng)頻率處于200Hz以下的范圍內(nèi)。因此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠判定沖擊載荷是否施加于主要的周邊裝置，能夠根據(jù)判定結(jié)果采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，在與所述主軸連結(jié)的增速器安裝有所述加速度傳感器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠判定沖擊載荷是否施加于增速器，能夠根據(jù)判定結(jié)果采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，在支承所述主軸的主軸承安裝有所述加速度傳感器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠判定沖擊載荷是否施加于主軸承，能夠根據(jù)判定結(jié)果采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述判定裝置累計(jì)所述加速度的振幅超過(guò)所述基準(zhǔn)值的次數(shù)而計(jì)算累積次數(shù)，并輸出該累積次數(shù)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)累積次數(shù)采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。并且，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視方法，其特征在于，具備:安裝工序，將加速度傳感器安裝于風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的主軸的周邊機(jī)構(gòu)；提取工序，從由所述加速度傳感器得到的表示加速度的振幅的時(shí)間變化的振動(dòng)數(shù)據(jù)，提取監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍所包含的監(jiān)視對(duì)象成分；以及判定工序，將所述監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值比較，判定所述加速度的振幅是否超過(guò)所述基準(zhǔn)值。根據(jù)該風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視方法，從振動(dòng)數(shù)據(jù)提取監(jiān)視對(duì)象成分，比較監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅與基準(zhǔn)值。由于沖擊載荷包含頻率軸上所有的頻率成分，所以周邊裝置的固有振動(dòng)因沖擊載荷而被暫時(shí)地強(qiáng)烈激發(fā)。因此，固有振動(dòng)的加速度的振幅瞬間變大。因此，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視方法從振動(dòng)數(shù)據(jù)提取固有振動(dòng)的監(jiān)視對(duì)象成分，在除去噪聲成分之后，對(duì)監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅進(jìn)行監(jiān)視，從而監(jiān)視固有振動(dòng)的加速度的振幅。根據(jù)該風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視方法，能夠在監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅超過(guò)基準(zhǔn)值的情況下判定為沖擊載荷施加于周邊裝置。這樣一來(lái)，根據(jù)該風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視方法，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，判定沖擊載荷是否施加于主軸的周邊裝置，能夠根據(jù)判定結(jié)果采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。根據(jù)本發(fā)明，提供一種風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)以及沖擊載荷監(jiān)視方法，能夠監(jiān)視施加于風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的主軸的周邊裝置的沖擊載荷。


圖1是概略性地表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)適用的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是概略性地表示圖1的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車所適用的第一實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是用于說(shuō)明沖擊載荷的發(fā)生機(jī)理的圖，Ca)是表示在沒(méi)有吹LLJ時(shí)作用于主軸的旋翼轂側(cè)的力矩的圖，(c)是表示在吹LLJ時(shí)作用于主軸的旋翼轂側(cè)的力矩的圖，(b)是表示在吹LLJ的情況下和在沒(méi)有吹LLJ的情況下的水平方向的風(fēng)速沿鉛垂方向的分布的曲線圖。圖4是用于說(shuō)明沖擊載荷的發(fā)生機(jī)理的圖，Ca)是概略性地表示在沒(méi)有吹LLJ時(shí)作用于主軸的旋翼轂側(cè)的力矩的時(shí)間變化的曲線圖，(b)是概略性地表示在吹LLJ時(shí)作用于主軸的旋翼轂側(cè)的力矩的時(shí)間變化的圖。圖5是用于說(shuō)明沖擊載荷的發(fā)生機(jī)理的圖，Ca)是表示主軸的旋翼轂側(cè)因風(fēng)力矩而浮起的狀態(tài)的圖，(b)是表示主軸的旋翼轂側(cè)從(a)的狀態(tài)落下的狀態(tài)的圖。圖6是概略性地表示發(fā)生了沖擊載荷時(shí)的力的時(shí)間變化的曲線圖。圖7 (a)是概略性地表不加速度傳感器僅檢測(cè)出圖6的沖擊載荷時(shí)的信號(hào)(δ函數(shù))的圖，(b)是概略性地表示與δ函數(shù)對(duì)應(yīng)的傅立葉頻譜的圖。圖8 (a)是概略性地表示加速度傳感器輸出的振動(dòng)數(shù)據(jù)的曲線圖，(b)是概略性地表示頻率濾波器輸出的監(jiān)視對(duì)象成分的曲線圖。圖9是表示計(jì)算每一年監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅超過(guò)基準(zhǔn)值的次數(shù)而得到的結(jié)果的曲線圖。圖10是概略性地表示第二實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖11是表示判定裝置的輸出的變形例的曲線圖，(a)是表示每天或每月加速度超過(guò)基準(zhǔn)值的次數(shù)的曲線圖，(b)是表示每天或每月監(jiān)視對(duì)象成分的最大加速度的曲線圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明
10風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車12塔架14機(jī)艙16發(fā)電機(jī)18增速器20主軸22主軸承24旋翼轂26葉片28加速度傳感器30頻率濾波器32判定裝置
具體實(shí)施例方式以下，使用圖示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但是，實(shí)施方式所記載的構(gòu)成元件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對(duì)配置等只要沒(méi)有特別特定性的記載，就并不旨在將該發(fā)明的范圍僅限定于此。

〔第一實(shí)施方式〕圖1是表示風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車10的概略性的結(jié)構(gòu)的圖。風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車10例如具備立于地面的塔架12。在塔架12之上設(shè)置有機(jī)艙14。在機(jī)艙14的內(nèi)部設(shè)置有經(jīng)由軸15相互連結(jié)的發(fā)電機(jī)16以及增速器18，主軸20的一端與增速器18連結(jié)。增速器18例如由行星齒輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成。并且，在機(jī)艙14的內(nèi)部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)自如地支承主軸20的主軸承22。主軸20大致水平地延伸，主軸20的前端側(cè)從機(jī)艙14突出。在主軸20的前端固定有旋翼轂24，在旋翼轂24上放射狀地安裝有例如3個(gè)葉片(翼)26。即，該風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車10是升力水平軸型的螺旋槳風(fēng)車。若風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車10的葉片26受到水平方向的風(fēng)，則旋翼轂24旋轉(zhuǎn)。旋翼轂24的旋轉(zhuǎn)力經(jīng)由主軸20、增速器18以及軸15輸入到發(fā)電機(jī)16，由此發(fā)電機(jī)16發(fā)電?！诧L(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)〕如圖2所不,適用于風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車10的第一實(shí)施方式的載荷監(jiān)視系統(tǒng)具有配置于機(jī)艙14內(nèi)的加速度傳感器(加速度傳感元件)28、頻率濾波器30以及判定裝置32。但是，頻率濾波器30以及判定裝置32也可以配置于機(jī)艙14的外部。增速器18具有殼體34,殼體34通過(guò)轉(zhuǎn)矩臂座36被固定為相對(duì)于機(jī)艙14不可旋轉(zhuǎn)。加速度傳感器28安裝于增速器18的殼體34，測(cè)定并輸出增速器18的殼體34的振動(dòng)數(shù)據(jù)。振動(dòng)數(shù)據(jù)是表示加速度的振幅的時(shí)間變化的時(shí)序數(shù)據(jù)，加速度傳感器28連續(xù)地測(cè)定加速度而輸出。例如，加速度傳感器28的采樣頻率為2kHz。頻率濾波器30的輸入端子與加速度傳感器28的輸出端子電連接，從加速度傳感器28向頻率濾波器30輸入振動(dòng)數(shù)據(jù)。頻率濾波器30僅允許被輸入的振動(dòng)數(shù)據(jù)中包含于監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍的成分(監(jiān)視對(duì)象成分)通過(guò)并輸出。即，通過(guò)頻率濾波器30，除去監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍外的低頻成分以及高頻成分。此外，監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍優(yōu)選為大于OHz且在200Hz以下的范圍，更優(yōu)選為50Hz以上IOOHz以下的范圍。在作為頻率范圍僅規(guī)定上限的情況下，能夠使用低通濾波器作為頻率濾波器30，在規(guī)定上限以及下限的情況下，能夠使用帶通濾波器作為頻率濾波器30。頻率濾波器30的輸出端子與判定裝置32的輸入端子電連接。判定裝置32例如由具有運(yùn)算裝置、存儲(chǔ)裝置、以及輸入輸出裝置的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。從頻率濾波器30向判定裝置32輸入振動(dòng)數(shù)據(jù)的監(jiān)視對(duì)象成分。此外，判定裝置32也可以與頻率濾波器30構(gòu)成為一體。判定裝置32將監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，判定振幅是否超過(guò)基準(zhǔn)值?；鶞?zhǔn)值例如設(shè)定為0.5G (m/s2)。而且，優(yōu)選地，判定裝置32例如以年為單位計(jì)算加速度的振幅超過(guò)基準(zhǔn)值的次數(shù)，將算出的次數(shù)作為沖擊載荷每年的累積次數(shù)輸出。判定裝置32的輸出例如通過(guò)通信線路向風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車10的管理中心發(fā)送。以下，對(duì)第一實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)的功能進(jìn)行說(shuō)明。圖3是用于說(shuō)明風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車10中由風(fēng)切變產(chǎn)生的沖擊載荷的發(fā)生機(jī)理的圖。圖3 (a)表示沒(méi)有吹LLJ的狀態(tài)的自重力矩(W*L)的方向，圖3 (c)表示吹LLJ的狀態(tài)下的自重力矩以及風(fēng)力矩Mw (=F-L)的方向，圖3 (b)表示吹LLJ的情況和沒(méi)有吹LLJ的情況的水平方向的風(fēng)速沿鉛垂方向的分布。如圖3 (b)所示，與沒(méi)有吹LLJ的情況相比，吹LLJ的情況下水平方向的風(fēng)速沿鉛垂方向的梯度更大。即，水平方向的風(fēng)速產(chǎn)生差，發(fā)生風(fēng)切變。風(fēng)切變的發(fā)生一直以來(lái)不能夠用安裝于風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車1 0的簡(jiǎn)易型的風(fēng)速計(jì)檢測(cè)。在發(fā)生了風(fēng)切變的情況下，與碰撞下方的葉片26的風(fēng)的能量相比，碰撞上方的葉片26的風(fēng)的能量更大。作為該結(jié)果，對(duì)主軸20產(chǎn)生將主軸20的旋翼轂24側(cè)向上方抬起的朝上的力F，并瞬間地作用有朝上的風(fēng)力矩Mw。此外，L為旋翼轂24的重心與主軸承22之間的距離，如下式(I)所示，風(fēng)力矩Mw與將密度P、風(fēng)速V (Z)的平方和高度方向位置z的乘積在高度方向積分所得到的值成比例。[式I]\U\ OCP ■ V ( Z ) ".Z - dz.■.(I )圖4 (a)是表示在沒(méi)有吹LLJ的情況下作用于主軸20的旋翼轂24側(cè)的力矩M的時(shí)間變化的曲線圖，圖4 (b)是表示在吹LLJ的情況下作用于主軸20的旋翼轂24側(cè)的力矩M的時(shí)間變化的曲線圖。如圖4 (a)所示，在沒(méi)有吹LLJ而沒(méi)有發(fā)生風(fēng)切變的情況下，力矩M以因自重W而產(chǎn)生的自重力矩WL為中心變動(dòng)，始終為O以下且朝下。相對(duì)于此，如圖
4(b)所示，在吹LLJ而發(fā)生了風(fēng)切變的情況下，力矩M將變大與風(fēng)力矩Mw相應(yīng)的量而暫時(shí)地超過(guò)0，且變?yōu)槌?。圖5 Ca)示意性地表示主軸20的旋翼轂24側(cè)因朝上的力矩M而浮起的狀態(tài)，圖
5(b)不意性地表不主軸20的旋翼轂24側(cè)從圖5 Ca)的狀態(tài)落下的狀態(tài)。若如圖5 (a)所示主軸20的旋翼轂24側(cè)浮起，則主軸20在主軸承22內(nèi)在尺寸公差的范圍內(nèi)浮起。并且，增速器18的主軸20側(cè)的行星齒輪架38以及由行星齒輪架38支承的行星齒輪在齒圈內(nèi)在尺寸公差的范圍內(nèi)浮起。然后，若如圖5 (b)所示主軸20的前端側(cè)落下，則主軸20與主軸承22碰撞而施加沖擊載荷，并且，在增速器中行星齒輪與齒圈碰撞而施加沖擊載荷。如圖6所示，根據(jù)沖擊載荷，力瞬間地施加于主軸承22或增速器18。如果通過(guò)加速度傳感器28單獨(dú)檢測(cè)出這種沖擊載荷的情況下，如圖7 (a)所示，加速度傳感器28的輸出信號(hào)變?yōu)棣暮瘮?shù)。而且，在對(duì)δ函數(shù)進(jìn)行了傅立葉變換的情況下，所得到的傅立葉頻譜如圖7 (b)所示變?yōu)樵谒械念l率成分中為恒定的常數(shù)。因此，在施加了沖擊載荷的情況下，主軸20的周邊裝置的固有振動(dòng)頻率沒(méi)有變化,但固有振動(dòng)被瞬間地激發(fā)。因此，第一實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)視固有振動(dòng)的激發(fā)來(lái)判定沖擊載荷是否施加于周邊裝置。圖8 (a)表示加速度傳感器28輸出的振動(dòng)數(shù)據(jù)。頻率濾波器30僅提取并輸出振動(dòng)數(shù)據(jù)中監(jiān)視對(duì)象的固有振動(dòng)被包含在內(nèi)的頻率范圍的成分(監(jiān)視對(duì)象成分)。圖8 (b)是表示頻率濾波器30輸出的監(jiān)視對(duì)象成分的內(nèi)容的曲線圖，橫軸表示時(shí)間且縱軸表示加速度的振幅。判定裝置32將監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。而且，在本實(shí)施方式中，如圖9所示，判定裝置32計(jì)算一年間加速度的振幅超過(guò)基準(zhǔn)值的次數(shù)，將算出的結(jié)果作為每年累積次數(shù)輸出。這樣一來(lái),根據(jù)上述的第一實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)以及該沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)所執(zhí)行的沖擊載荷監(jiān)視方法，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，在監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅超過(guò)基準(zhǔn)值的情況下，判定為沖擊載荷施加于增速器18。即，能夠在因風(fēng)切變等風(fēng)的擾動(dòng)而風(fēng)力矩Mw作用于主軸20，沖擊載荷施加于增速器18的情況下，檢測(cè)出沖擊載荷。而且，風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車10的管理者能夠根據(jù)判定結(jié)果采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。例如，如圖9所示，在一年間的沖擊載荷的累積次數(shù)超過(guò)規(guī)定值的情況下，管理者能夠預(yù)測(cè)增速器18中的損傷發(fā)生。而且，管理者能夠抑制風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車10的輸出并降低增速器18的負(fù)荷以防止損傷發(fā)生?！驳诙?shí)施方式〕以下，參照附圖對(duì)第二實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。此外，對(duì)于與第一實(shí)施方式相同或類似的結(jié)構(gòu)，附上相同的附圖標(biāo)記并省略詳細(xì)的說(shuō)明。如圖10所不,第二實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)與第一實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)不同點(diǎn)僅在于加速度傳感器28安裝于主軸承22。根據(jù)第二實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，能夠判定沖擊載荷是否施加于主軸承22,能夠根據(jù)判定結(jié)果采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)適當(dāng)變更。例如，在上述的第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式中，加速度傳感器28安裝于增速器18以及主軸承22中的一方，但也可以安裝于兩者。即，加速度傳感器28的數(shù)量并不限定于一個(gè)。
并且，關(guān)于安裝加速度傳感器28的對(duì)象，只要是主軸20的周邊裝置即支承主軸20的裝置或與主軸20連結(jié)的裝置即可，并不限定于主軸承22以及增速器18。例如，在主軸20與發(fā)電機(jī)16直接連結(jié)的情況下，也可以將加速度傳感器28安裝于發(fā)電機(jī)16。或者，在主軸20與液壓泵連結(jié)的情況下，也可以將加速度傳感器28安裝于液壓泵。而且，增速器18并不限定于行星齒輪機(jī)構(gòu)，也可以是液壓傳動(dòng)裝置。而且，上述的第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)也可以與現(xiàn)有利用了傅立葉變換的異常檢測(cè)裝置并用。即，也可以同時(shí)地監(jiān)視固有頻率的變化。并且，上述的第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式中，判定裝置32也可以如圖11所示每天或每月地計(jì)算加速度的振幅超過(guò)基準(zhǔn)值的次數(shù)，將算出的結(jié)果作為每天或每月的累積次數(shù)輸出。即，并不特別限定計(jì)算加速度的振幅超過(guò)基準(zhǔn)值的次數(shù)的期間。并且，在不限定期間地計(jì)算加速度的振幅超過(guò)基準(zhǔn)值的次數(shù)，算出的結(jié)果(總計(jì)累積次數(shù))超過(guò)預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值時(shí)，也可以輸出報(bào)告總計(jì)累積次數(shù)超過(guò)基準(zhǔn)值這一情況的信號(hào)(警報(bào))。另一方面，判定裝置32也可以如圖11 (b)所示例如每天或每月地測(cè)定該期間中的加速度的最大的振幅(最大加速度)，輸出測(cè)定到的最大加速度的時(shí)序數(shù)據(jù)。而且，判定裝置32也可以例如每十分鐘地測(cè)定該期間中的加速度的最大的振幅(最大加速度)，在加速度超過(guò)IG的情況下輸出振動(dòng)數(shù)據(jù)的監(jiān)視對(duì)象成分的頻譜。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，具備: 加速度傳感器，安裝于風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的主軸的周邊機(jī)構(gòu)； 頻率濾波器，從由所述加速度傳感器得到的表示加速度的振幅的時(shí)間變化的振動(dòng)數(shù)據(jù)，提取監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍所包含的監(jiān)視對(duì)象成分；以及 判定裝置，將所述監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值比較，判定所述加速度的振幅是否超過(guò)所述基準(zhǔn)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍包含所述周邊機(jī)構(gòu)的固有振動(dòng)頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍為200Hz以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，在與所述主軸連結(jié)的增速器安裝有所述加速度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，在支承所述主軸的主軸承安裝有所述加速度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述判定裝置輸出所述加速度的振幅超過(guò)所述基準(zhǔn)值的次數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，在與所述主軸連結(jié)的增速器安裝有所述加速度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，在支承所述主軸的主軸承安裝有所述加速度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述判定裝置輸出所述加速度的振幅超過(guò)所述基準(zhǔn)值的次數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，在支承所述主軸的主軸承安裝有所述加速度傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述判定裝置輸出所述加速度的振幅超過(guò)所述基準(zhǔn)值的次數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述判定裝置輸出所述加速度的振幅超過(guò)所述基準(zhǔn)值的次數(shù)。
13.一種風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視方法，其特征在于，具備: 安裝工序，將加速度傳感器安裝于風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的主軸的周邊機(jī)構(gòu)； 提取工序，從由所述加速度傳感器得到的表示加速度的振幅的時(shí)間變化的振動(dòng)數(shù)據(jù)，提取監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍所包含的監(jiān)視對(duì)象成分；以及 判定工序，將所述監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值比較，判定所述加速度的振幅是否超過(guò)所述基準(zhǔn)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)車的沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)及沖擊載荷監(jiān)視方法，沖擊載荷監(jiān)視系統(tǒng)具有加速度傳感器(28)，安裝于與主軸(20)連結(jié)的增速器(18)；頻率濾波器(30)，從由加速度傳感器(28)得到的表示加速度的振幅的時(shí)間變化的振動(dòng)數(shù)據(jù)，提取監(jiān)視對(duì)象的頻率范圍所包含的監(jiān)視對(duì)象成分；以及判定裝置(32)，將監(jiān)視對(duì)象成分的加速度的振幅與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值比較，判定加速度的振幅是否超過(guò)基準(zhǔn)值。
文檔編號(hào)G01M15/12GK103185670SQ20121058007
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者正田功彥 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社