[发明专利]风力发电装置的状态监视装置

说明书

频率分析单元(120，122)配置成对各振动传感器(70，72)检测的振动执行频率分析。固有频率检测单元(130)基于频率分析结果来检测风力涡轮机的与机舱的方向相应的固有频率。改变比率计算单元(150)计算固有频率检测单元(130)检测的固有频率降低率。如果改变比率计算单元(150)计算出的固有平率降低率超出阈值，异常检测单元(160)确定风力涡轮机存在异常。

技术领域

本发明涉及风力涡轮机的状态监测装置，尤其涉及具有旋转支承于支承件的机舱的风力涡轮机的状态监测装置。

背景技术

风力涡轮机作为环保发电设备受到关注。在风力涡轮机中，叶片和机舱安装于支承件上的高海拔处(例如，距离地面数十米)，其中叶片将风力转换成旋转力，机舱容纳有用于将旋转力转换为电力的转换器(齿轮箱和发电机)。机舱旋转支承于支承件，配置成随着风向旋转。

在此种风力涡轮机中，执行各种类型的状态监测。例如，已知的有：使用加速传感器的异常预测装置，其适用于如从叶片传递旋转力的主轴轴承，或设置于齿轮箱中的轴承的状态监测(参见，例如专利文献1)。

此外，日本专利特许公开No.2011-185632(专利文献2)披露了异常检测装置，其精确检测设置于风力涡轮机叶片中轴承的异常，该检测基于通过对使用振动传感器检测的振动信号进行频率分析来获得的固有频率的改变(参见专利文献2)。

另一方面，对于风力涡轮机非旋转部件(通常为支承件(塔架))的状态监测，异常检测当前通过定期定期目视检查或锤击检查来执行。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特许公开No.2005-164314

专利文献2：日本专利特许公开No.2011-185632

发明内容

技术问题

风力涡轮机中，期望不仅仅对于诸如轴承、齿轮箱等旋转构件自动进行状态监测，期望对于非旋转部件，即通常为支承件也自动进行状态监测。具体地，由于如形成于支承件的裂痕或耦合元件(如螺钉或焊缝)的损坏引起的机械强度(刚度)减小的自动检测被期待。如此机械强度的减小一般可以通过检测固有频率的改变(减小)来检测。然而，支承件的刚度呈现出各向异性，这归因于如在支承件周向上耦合元件的强度变化，或支承件基座形状。固有频率改变取决于支承件刚度的各向异性。这可能阻止由于机械强度减小导致的固有频率中的改变的精确检测。

相应地，本发明目的为提供一种用于风力涡轮机的状态监测装置，通过精确检测由于机械强度减小导致的风力涡轮机的固有频率中的改变，能够检测风力涡轮机中是否出现异常。

问题的解决手段

依据此发明的用于风力涡轮机的状态监测装置，该风力涡轮机有旋转支承于支承件的机舱，状态监测装置包括：振动检测单元、频率分析单元、固有频率检测单元和异常检测单元。振动检测单元配置成检测风力涡轮机产生的振动。频率分析单元配置成对由振动检测单元检测的振动执行频率分析。固有频率检测单元配置成基于频率分析结果，检测风力涡轮机的与机舱的方向相应的固有频率。异常检测单元配置成基于固有频率检测单元检测的固有频率，检测风力涡轮机中是否存在异常。

优选地，机舱的方向划分成多个部分。固有频率检测单元配置成基于频率分析的结果，对多个部分中的每一个部分检测固有频率。异常检测单元配置成如果多个部分中的任何部分与风力发电机安装初始相比的固有频率的减小率超出预定值，检测为风力涡轮机的异常。

优选地，固有频率检测单元配置成对机舱方向的多个部分中的每一个部分检测至少六个不同固有频率。