状态监视系统和风力发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种状态监视系统，包括：振动传感器(70)，用于测量风力发电装置中的轴承的振动波形；以及数据处理器(80)，用于诊断轴承的异常。在数据处理器(80)中，评估值计算单元(140)在时间上连续地计算评估值，该评估值表征在特定时间内从振动传感器(70)输出的振动波形数据的有效值。诊断单元(150)基于评估值的时间变化的推移来诊断轴承的异常。评估值计算单元(140)计算特定时间内的振动波形数据的有效值的最小值来作为评估值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】状态监视系统和风力发电装置
本专利技术涉及对设备中机械部件的状态进行监视的状态监视系统，更具体地涉及监视风力发电装置中的机械部件的状态的状态监视系统。
技术介绍
在风力发电装置中，使连接到接收风力的叶片的主轴旋转，并且在变速箱提高主轴的转速之后，使发电机的转子旋转以产生电力。主轴、变速箱和发电机的转轴分别受到滚动轴承的支承而能旋转。已知一种状态监视系统(CMS)来诊断这种轴承的异常。在这种状态监视系统中，使用固定在轴承上的振动传感器测量到的振动波形数据来诊断轴承是否发生损坏。例如，在日本专利特开No.2000-99484(专利文献1)中公开了一种典型的诊断系统，对作为诊断对象的计算器的劣化进行诊断。专利文献1中描述的诊断系统被配置为将从用于获取关于计算器的信息的信息获取单元接收到的信息存储到存储电路中，并读取存储在存储电路中的信息以生成趋势图。在专利文献1中，基于所生成的趋势图确定移动平均值，并且如果移动平均值等于或小于预设阈值，则计算器被诊断为正常，而如果移动平均值等于或大于阈值，则计算器被诊断为异常。在例如日本专利特开平7-159469(专利文献2)中公开了一种对包括计算单元的一般装置中的内部设备的状态进行监视的状态监视系统，当基于从测量目标设备的内部状态的电路输出的信号检测到目标设备的异常时，响应于检测信号，针对测量元件电路和记录单元产生开始测量和记录的触发。日本专利特开2009-20090(专利文献3)公开了一种异常诊断装置，其诊断用于机械设备的旋转部件和滑动部件的异常。该异常诊断装置分析从旋转部件产生的信号的频率，以确定测量数据的频率分量，并从测量数据的频率分量中提取与旋转部件的异常引起的振动的异常频率对应的频率分量。然后将提取的频率分量与阈值进行比较，以诊断旋转部件存在/不存在异常。在专利文献3中，针对每一个异常频率的基波频率和谐波频率单独设定阈值，以便提高异常有无的诊断准确度，并使其不易受周边噪声的影响。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2000-99484专利文献2：日本专利特开平7-159469专利文献3：日本专利特开2009-20090
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在应用于风力发电装置的状态监测系统中，当主轴和变速箱以及发电机的转轴的转速低(例如，100rpm或更低)时，每个轴承的振动幅度小于转速高时的振动幅度。因此，随着转速降低，叠加在从振动传感器输出的振动波形数据上的噪声的影响增大。结果，当主轴和变速箱及发电机的转轴的转速低时，错误地诊断轴承异常的可能性变高。此外，当根据上述专利文献1中公开的技术，通过确定从振动传感器输出的振动波形数据的移动平均值来诊断轴承的异常时，为了适当地消除噪声的影响，需要增加在移动平均值中所使用的振动波形数据的数据数，却使得轴承振动幅度的变化变平缓。结果，特别是在轴承振动幅度小的低转速下，当发生异常时难以捕捉轴承振动的变化，可能导致轴承异常的准确诊断失败。在风力发电装置中，根据例如指示风如何吹动的风况的环境，运行条件时刻变化。根据运行条件的变化，如振动、主轴的转速、发电量和风速的运行状态也时刻变化。例如，在风力强的时候，施加在风力发电装置中的机械部件上的负载大于风力弱的时候，因此振动更大。风向也会改变机械部件的负荷，从而改变振动。结果，在应用于风力发电装置的状态监视系统中，由振动传感器测量到的振动波形数据根据风力发电装置的运行条件的变化而时刻变化。为了基于振动波形数据准确地诊断机械部件的异常，需要区分振动变化是由运行条件的变化引起的还是由机械部件的损坏引起的。为此，如何设定与振动波形数据进行比较的阈值以诊断有无异常变得非常重要。在上述专利文献3中公开的状态监视系统中，当噪声叠加在从测量目标设备的内部状态的电路输出的信号上时，目标设备可能被检测为异常而产生触发。在这种情况下，由于噪声的影响频繁地产生触发，所以在每次产生触发时都要开始测量和记录目标设备的内部状态。从而，在记录单元中累积大量数据，目标设备正常时的数据和目标设备异常时的数据混杂在一起。这可能导致基于记录单元中累积的数据的准确异常诊断失败。为了解决上述问题，作出了本专利技术。本专利技术的第一目的是提供一种实现准确的异常诊断的状态监视系统和风力发电装置。本专利技术的第二目的是提供一种在状态监视系统和包括该状态监视系统的风力发电装置中，设定用于诊断风力发电装置中机械部件有无异常的阈值的技术。解决技术问题的技术方案根据本专利技术的一个方面的状态监视系统对装置中的机械部件的状态进行监视。状态监视系统包括用于测量机械部件的振动波形的振动传感器和用于诊断机械部件的异常的处理器。处理器包括评估值计算单元和诊断单元。评估值计算单元在时间上连续地计算评估值，该评估值表征在特定时间内从振动传感器输出的振动波形数据的有效值。诊断单元基于评估值的时间变化的推移来诊断机械部件的异常。评估值计算单元被配置为计算特定时间内的振动波形数据的有效值的最小值，来作为评估值。根据本专利技术的一个方面的状态监视系统包括用于测量机械部件的振动波形的振动传感器和用于诊断机械部件的异常的处理器。处理器包括诊断单元和设定单元。诊断单元被配置为将从振动传感器输出的振动波形数据的有效值与阈值进行比较，来诊断机械部件的异常。设定单元设定阈值。设定单元包括：第一计算单元，该第一计算单元计算从振动传感器输出的n个(其中n是等于或大于2的整数)振动波形数据的有效值的移动平均值；第二计算单元，该第二计算单元计算n个振动波形数据的有效值的标准偏差；以及第三计算单元，该第三计算单元基于由第一计算单元计算得到的移动平均值和由第二计算单元计算得到的标准偏差来计算阈值。根据本专利技术的一个方面的状态监视系统包括用于测量机械部件的振动波形的振动传感器和用于诊断机械部件的异常的处理器。处理器包括评估值计算单元和诊断单元。评估值计算单元在时间上连续地计算评估值，该评估值表征在特定时间内从振动传感器输出的振动波形数据。诊断单元被配置为使用由评估值计算单元计算得到的评估值的时间变化趋势的变化作为触发，来开始测量振动波形数据，从而使用振动波形数据来诊断机械部件的异常。专利技术效果根据本专利技术，即使机械部件的振动小，也可以使用适当地消除了噪声影响的评估值来诊断机械部件的异常，从而提供准确的异常诊断。根据本专利技术，可以适当地设定用于诊断风力发电装置中机械部件有无异常的阈值，从而提供准确的异常诊断。根据本专利技术，可以可靠且适当地获得在装置中的机械部件发生异常时的振动波形数据，从而提供准确的异常诊断。附图说明图1是示意性示出包括根据第一实施例的状态监视系统的风力发电装置的配置的图。图2是功能性示出图1所示的数据处理器的配置的功能框图。图3是示出存储在存储单元的轴承的振动波形数据的有效值的时间变化的图。图4是示出在特定时段内的振动波形数据的有效值的移动平均值的时间变化的图。图5是示出由评估值计算单元计算得到的在特定时间内的振动波形数据的评估值的最小值的时间变化的图。图6是示出根据第一实施例的状态监视系统中用于诊断轴承异常的控制处理的流程图。图7是示出根据第二实施例的状态监视系统中用于诊断轴承异常的控制处理的流程图。图8是示出根据第三实施例的状态监视系统中用于诊断轴承异常的控制处理的流程图。图9是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种状态监视系统，监视装置中的机械部件的状态，其特征在于，包括：振动传感器，该振动传感器用于测量所述机械部件的振动波形；以及处理器，该处理器用于诊断所述机械部件的异常，所述处理装置包括：评估值计算单元，该评估值计算单元在时间上连续地计算评估值，该评估值表征在特定时间内从所述振动传感器输出的振动波形数据的有效值；以及诊断单元，该诊断单元基于所述评估值的时间变化的推移来诊断所述机械部件的异常，所述评估值计算单元计算所述特定时间内的所述振动波形数据的有效值的最小值来作为所述评估值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.17 JP 2016-053679;2016.03.17 JP 2016-053691.一种状态监视系统，监视装置中的机械部件的状态，其特征在于，包括：振动传感器，该振动传感器用于测量所述机械部件的振动波形；以及处理器，该处理器用于诊断所述机械部件的异常，所述处理装置包括：评估值计算单元，该评估值计算单元在时间上连续地计算评估值，该评估值表征在特定时间内从所述振动传感器输出的振动波形数据的有效值；以及诊断单元，该诊断单元基于所述评估值的时间变化的推移来诊断所述机械部件的异常，所述评估值计算单元计算所述特定时间内的所述振动波形数据的有效值的最小值来作为所述评估值。2.如权利要求1所述的状态监视系统，其特征在于，在所述评估值超过阈值时，所述诊断单元将所述机械部件诊断为异常，所述处理器还包括设定单元，该设定单元设定所述阈值，所述设定单元将所述阈值设定为小于所述机械部件在正常状态下的所述最小值的时间变化的推移并且大于所述机械部件在异常状态下的所述最小值的时间变化的推移的值。3.如权利要求2所述的状态监视系统，其特征在于，在所述评估值的时间变化率超过阈值时，所述诊断单元将所述机械部件诊断为异常，所述设定单元将所述阈值设定为大于所述机械部件在正常状态下的所述最小值的时间变化率并且小于所述机械部件在异常状态下的所述最小值的时间变化率的值。4.如权利要求2所述的状态监视系统，其特征在于，在所述评估值超过第一阈值，且所述评估值的时间变化率超过第二阈值时，所述诊断单元将所述机械部件诊断为异常，所述设定单元将所述第一阈值设定为小于所述机械部件在正常状态下的所述最小值的时间的推移并且大于所述机械部件在异常状态下的所述最小值的时间变化的推移的值，所述设定单元进一步将所述第二阈值设定为大于所述机械部件在正常状态下的所述最小值的时间变化率并且小于所述机械部件在异常状态下的所述最小值的时间变化率的值。5.一种状态监视系统，监视装置中的机械部件的状态，其特征在于，包括：振动传感器，该振动传感器用于测量所述机械部件的振动波形；以及处理器，该处理器用于诊断所述机械部件的异常，所述处理装置包括：诊断单元，该诊断单元通过将从所述振动传感器输出的振动波形数据的有效值与阈值进行比较来诊断所述机械部件的异常；以及设定单元，该设定单元设定所述阈值；所述设定单元包括：第一计算单元，该第一计算单元计算从所述振动传感器输出的n个所述振动波形数据的有效值的移动平均值，其中n是等于或大于2的整数；第二计算单元，该第二计算单元计算所述n个振动波形数据的有效值的标准偏差；以及第三计算单元，该第三计算单元基于由所述第一计算单元计算出的所述移动平均值和由所述第二计算单元计算出的所述标准偏差来计算所述阈值。6.如权利要求5所述的状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷场隆，铃木洋介，高桥亨，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP