[发明专利]磨损检测装置及具有该磨损检测装置的风力发电装置以及磨损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及磨损检测装置及具有该磨损检测装置的风力发电装置以及磨损检测方法，特别地，涉及对设于风力发电装置的增速机的齿轮或轴承的磨损进行检测的磨损检测装置及具有该磨损检测装置的风力发电装置以及磨损检测方法。

背景技术

关注了一种作为考虑了环境的发电设备的风力发电装置。在风力发电装置中，通过使与受到风力的叶片连接的主轴旋转，并在利用增速机使主轴的旋转增速之后，使发电机的转子旋转，来进行发电。

增速机利用齿轮增速机构将主轴的转速(例如10～30rpm)转速至发电机所需的转速(例如1200～1800rpm)。该增速机在风力发电装置中是重要的部位，对于增速机要求较高的可靠性。

在增速机的破损模式的一个模式中存在齿轮或轴承的磨损。当齿轮磨损时，发电效率降低，当磨损的程度变大时，能使增速机的功能停止。另外，当轴承磨损时，齿轮的齿隙变化，不仅传递效率降低，还会导致齿轮的损伤。由于收纳增速机的机舱配置于高处，因此，对于操作员在现场检测磨损也存在限制。

因此，希望能自动检测风力发电装置的增速机的齿轮或轴承的磨损。日本专利特开2008－82579号公报(专利文献1)公开了一种对齿轮的磨损进行检测的磨损检测机构。在该磨损检测机构中，设有对齿轮的齿面的侧面进行检测的第一传感器及第二传感器，根据使齿轮旋转时的第一传感器的信号变化的时间点与第二传感器的信号变化的时间点之间的时间差来检测齿轮磨损(参照专利文献1)。

另外，在日本专利特开2005－164314号公报(专利文献2)中，公开了使用超声波扩音器等超声波传感器来检测轴承的磨损(参照专利文献2)的方案。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－82579号公报

专利文献2：日本专利特开2005－164314号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在上述专利文献1所公开的方法中，需要设置多个传感器(例如光学传感器)。特别地，由于在风力发电装置的增速机中使用许多个齿轮，因此，在为检测风力发电装置的增速机的齿轮磨损而使用上述方法的情况下，需要极多个传感器，会使成本升高。另外，由于上述公报所公开的方法是利用传感器检测齿轮的齿面的侧面，因此，对于调节传感器也很花时间。

另外，在上述专利文献2所记载的使用超声波传感器的方法中，由于超声波的指向性较强且空气中的衰减率也较大，因此，其设定部位存在限制。尽管能通过设置多个超声波传感器来测定各个部位的磨损，但其研究、验证较难，另外，设置费用也较高。

因此，本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于能低成本且容易地对风力发电装置的增速机的齿轮或轴承的磨损进行检测。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本发明，磨损检测装置是对设于风力发电装置的增速机的齿轮或轴承的磨损进行检测的磨损检测装置。风力发电装置包括：叶片，该叶片将风力转换为旋转力；主轴，该主轴从叶片获得旋转力；增速机，该增速机使主轴的旋转增速；发电机，该发电机与增速机的输出轴连接；以及机舱。机舱收纳主轴、增速机及发电机，并以能自由旋转的方式支承于支柱上部。此外，磨损检测装置包括制动装置、转角传感器、控制部及判定部。制动装置用于将增速机的输出轴固定在非旋转状态。转角传感器对主轴的转角进行检测。控制部通过改变叶片的受风状态来使由风力施加于主轴的旋转力的方向反转。判定部在使制动装置工作的状态下，对利用控制部使旋转力的方向反转之前的转角传感器的第一检测值与利用控制部使旋转力的方向反转之后的转角传感器的第二检测值进行比较，来判定是否存在增速机的齿轮或轴承的磨损。

较为理想的是，控制部包括用于使机舱反转的驱动控制部。此外，判定部在使制动装置工作的状态下，对使机舱反转之前的第一检测值与利用驱动控制部使机舱反转之后的第二检测值进行比较，来判定是否存在齿轮或轴承的磨损。

另外，较为理想的是，控制部包括驱动控制部，该驱动控制部通过改变叶片的角度来使由风力施加于主轴的旋转力的方向反转。此外，判定部在使制动装置工作的状态下，对改变叶片的角度之前的第一检测值与利用驱动控制部改变叶片的角度之后的第二检测值进行比较，来判定是否存在齿轮或轴承的磨损。

较为理想的是，当第一检测值与第二检测值的差超过预先设定的阈值时，判定部判定齿轮或轴承磨损了。

较为理想的是，阈值是根据齿轮的齿隙、轴承内部间隙及增速机的构成零件的弹性变形来进行确定的。