[發明專利]狀態監視系統和風力發電裝置

有效

• 申請號: 201780018017.1
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN108780025B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 長谷場隆;鈴木洋介;高橋亨
• 申請（專利權）人: NTN株式會社
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 俞丹;張鑫

本發明提供一種狀態監視系統，包括：振動傳感器(70)，用于測量風力發電裝置中的軸承的振動波形；以及數據處理器(80)，用于診斷軸承的異常。在數據處理器(80)中，評估值計算單元(140)在時間上連續地計算評估值，該評估值表征在特定時間內從振動傳感器(70)輸出的振動波形數據的有效值。診斷單元(150)基于評估值的時間變化的推移來診斷軸承的異常。評估值計算單元(140)計算特定時間內的振動波形數據的有效值的最小值來作為評估值。

技術領域

本發明涉及對設備中機械部件的狀態進行監視的狀態監視系統，更具體地涉及監視風力發電裝置中的機械部件的狀態的狀態監視系統。

背景技術

在風力發電裝置中，使連接到接收風力的葉片的主軸旋轉，并且在變速箱提高主軸的轉速之后，使發電機的轉子旋轉以產生電力。主軸、變速箱和發電機的轉軸分別受到滾動軸承的支承而能旋轉。已知一種狀態監視系統(CMS)來診斷這種軸承的異常。在這種狀態監視系統中，使用固定在軸承上的振動傳感器測量到的振動波形數據來診斷軸承是否發生損壞。

例如，在日本專利特開No.2000-99484(專利文獻1)中公開了一種典型的診斷系統，對作為診斷對象的計算器的劣化進行診斷。專利文獻1中描述的診斷系統被配置為將從用于獲取關于計算器的信息的信息獲取單元接收到的信息存儲到存儲電路中，并讀取存儲在存儲電路中的信息以生成趨勢圖。在專利文獻1中，基于所生成的趨勢圖確定移動平均值，并且如果移動平均值等于或小于預設閾值，則計算器被診斷為正常，而如果移動平均值等于或大于閾值，則計算器被診斷為異常。

在例如日本專利特開平7-159469(專利文獻2)中公開了一種對包括計算單元的一般裝置中的內部設備的狀態進行監視的狀態監視系統，當基于從測量目標設備的內部狀態的電路輸出的信號檢測到目標設備的異常時，響應于檢測信號，針對測量元件電路和記錄單元產生開始測量和記錄的觸發。

日本專利特開2009-20090(專利文獻3)公開了一種異常診斷裝置，其診斷用于機械設備的旋轉部件和滑動部件的異常。該異常診斷裝置分析從旋轉部件產生的信號的頻率，以確定測量數據的頻率分量，并從測量數據的頻率分量中提取與旋轉部件的異常引起的振動的異常頻率對應的頻率分量。然后將提取的頻率分量與閾值進行比較，以診斷旋轉部件存在/不存在異常。在專利文獻3中，針對每一個異常頻率的基波頻率和諧波頻率單獨設定閾值，以便提高異常有無的診斷準確度，并使其不易受周邊噪聲的影響。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2000-99484

專利文獻2：日本專利特開平7-159469

專利文獻3：日本專利特開2009-20090

發明內容

本發明所要解決的技術問題

在應用于風力發電裝置的狀態監測系統中，當主軸和變速箱以及發電機的轉軸的轉速低(例如，100rpm或更低)時，每個軸承的振動幅度小于轉速高時的振動幅度。因此，隨著轉速降低，疊加在從振動傳感器輸出的振動波形數據上的噪聲的影響增大。結果，當主軸和變速箱及發電機的轉軸的轉速低時，錯誤地診斷軸承異常的可能性變高。

此外，當根據上述專利文獻1中公開的技術，通過確定從振動傳感器輸出的振動波形數據的移動平均值來診斷軸承的異常時，為了適當地消除噪聲的影響，需要增加在移動平均值中所使用的振動波形數據的數據數，卻使得軸承振動幅度的變化變平緩。結果，特別是在軸承振動幅度小的低轉速下，當發生異常時難以捕捉軸承振動的變化，可能導致軸承異常的準確診斷失敗。

在風力發電裝置中，根據例如指示風如何吹動的風況的環境，運行條件時刻變化。根據運行條件的變化，如振動、主軸的轉速、發電量和風速的運行狀態也時刻變化。例如，在風力強的時候，施加在風力發電裝置中的機械部件上的負載大于風力弱的時候，因此振動更大。風向也會改變機械部件的負荷，從而改變振動。