(57)【要約】      （修正有）【課題】回転運動にさらされる部分の経年変化のモニタリングの、そしてより正確には、その回転部分の周辺の表面がさらされる可能性がある変形をモニタリングする方法を提供する。【解決手段】光ファイバの第一端部で光信号を放出する工程７１、光ファイバのセクションの少なくとも１つが、回転運動にさらされる部分の表面の２つの位置の間で延伸しているものとし、光ファイバの第二端部で受信した光信号の特性を測定する工程７２、特性は光ファイバの端部間の光ファイバの長さの関数として変化するものとし、及び、光信号の特性と参照信号とを比較する工程７３を含む。【選択図】図７
2018136324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動を受けることが可能な部分（２１）の表面（２１３）に発生する可能性がある変形のモニタリング方法であって、前記方法が、
・光ファイバ（３１）の第一端部で光信号を放出する工程（７１）、ここで、前記光ファイバのセクションの少なくとも１つが、前記部分（２１）の表面（２１３）の２つの位置の間で延伸しているものとし、
・前記光ファイバ（３１）の第二端部で受信した光信号の特性を測定する工程（７２）、ここで、前記特性は、前記光ファイバの端部間の光ファイバの長さの関数として変化するものとし、及び
・前記光信号の前記特性と参照信号とを比較する工程（７３）、
を含むことを特徴とする、前記モニタリング方法。
【請求項２】
前記光ファイバ（３１）のセクションが、前記部分（２１）の表面（２１３）の凸部に従っている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分（２１）が、風力タービン（１０）の回転要素である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記部分（２１）が、タービンの回転要素である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記部分が、機械的なベアリング（２０）のリング（２１）である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
光ファイバの複数（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）が使用され、各々の前記光ファイバが、前記部分（２１）の表面（２１３）の２つの位置の間に延伸しているセクションを含んでおり、各々の光ファイバに関して：
・光信号が第一端部で放出され、
・第二端部で受信された前記光信号の特性が測定され、そして
・前記光信号の特性が参照信号と比較される、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記光信号が、各々の光ファイバ（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）において同時に放出される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
光ファイバの２本（３１Ａ、３１Ｂ）が使用され、第一光ファイバ（３１Ａ）の延伸部が、第二光ファイバ（３１Ｂ）の延伸部に対して軸対称に従って配置され、前記軸対称の対称軸（Ｚ１）が、前記部分（２１）の回転運動の軸である、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記表面（２１３）が、回転の軸（Ｚ１）が前記部分（２１）の回転運動の軸と一体化している回転面の表面であり、光ファイバ（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）の延伸部が、回転面（２１３）の外周を覆うように回転軸（Ｚ１）に沿って角度を分散させる、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項１０】
測定された各々の特性の、又は測定された特性と参照信号との各々の比較結果の、又はこれらの要素の部分の、無線リンク手段による伝送工程（７４）もまた含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記伝送工程（７４）が、不具合が生じた場合にのみ実施される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
放出（７１）、測定（７２）、及び比較（７３）工程が、決定された期間にわたって連続的に実行され、前記部分（２１）の少なくとも一つの完全な回転に関して、前記部分（２１）の変形のモニタリングを可能にする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
回転運動を受けることが可能な部分（２１）及び前記部分の変形のモニタリング用装置（３０）を含む風力タービンであって、前記モニタリング装置が：
・セクションの少なくとも１つが、前記部分（２１）の表面（２１３）の２つの位置の間に延伸している光ファイバ（３１）と、
・前記光ファイバ（３１）の第一端部で光信号を放出可能な光源（３２）と、
・前記光ファイバ（３１）の第二端部で受信した前記光信号の特性を測定可能である検出器（３３）と、ここで、前記特性は、前記光ファイバの端部間の光ファイバの長さの関数として変化するものとし、
・前記光信号の特性及び参照信号を比較可能である処理モジュールと
を含む、前記風力タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動にさらされる部分の経年変化のモニタリングの分野内に位置している。それは、特に、風力タービンの回転要素をモニタリングすることに関する。より具体的には、本発明は、センサとして機能する光ファイバを含む測定装置を用いて、回転運動を受けることができる部分の表面の変形をモニタリングするための方法にも関する。
【０００２】
全体的な変形、すなわち、構造物の相対的に離れた少なくとも２つの位置間の変形を決定することによって、静的な土木構造物、例えば建物、トンネル、又は橋をモニタリングすることは公知である。これは、特に、構造物の２つの位置の間に延伸している光ファイバの設置によって、そしてこの光ファイバを介して伝送される光信号の変化を分析することによって可能となる。例えば、ＥＰ０６４９０００Ａ１号は、支持板２枚とこれらの支持板の各々に固定されそしてそれらの間に延伸しており弧を形成している光ファイバとを含む、建物のモニタリング用のシステムを記載している。光ファイバを通過する光信号の振幅を測定することにより、弧の屈曲の変化を、そして支持板２枚の相対変位を決定することが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
機械において、いくつかの部分、特に可動部は、破損の危険性がある。しかし、大体の場合、これらの部分に、様々な形態となる可能性がある損傷に対して適切に配置された光ファイバを備え付けることは不可能である。例えば、ローターブレードにセンサを設置することによって、風力タービンのローターブレードの変形をモニターすることはできない。プロペラ、ピストン、そしてより一般的には任意の可動部についても同様である。さらに、前記センサがモニターされるべき部分に設置可能である場合ですら、この部分の運動は、いくつかの困難を示す。第一に、センサの測定が、慣性又は遠心力により、あるいは、該当する場合は、センサを備えた部分の角度位置の関数として変化する重力により、妨害される可能性がある。第二に、回転部分へのセンサの設置は、当該部分自体又はその機械の他の部分、例えば機械的なベアリングの経年変化を加速する可能性がある非対称性を導入する。最後に、外部装置例えば前記のモニタリングステーションへの電気導体を介した測定結果の伝送は、不可能である。この測定結果の伝送の問題は、当該部分の状態をモニタリングするために多数のセンサが必要である場合には、なおさら困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、特に、この回転要素の操作及び経年変化に対して可能な限り最小の影響を与え、そしてそれ自体は回転運動により影響されない、変形のモニタリング方法を提供することにより、上述の欠点の全部又は一部を克服することである。このために、本発明は、不具合例えば亀裂が始まった動作部分が、構造物における繰り返し応力異常（anomalie cyclique de contrainte）そして変形を伝播する特性に基づいている。実際には、任意の亀裂は、部分の応力の不均一性により、又は材料の不均一性により先行される。この不均一性は、部分の変形と連動している。部分が回転中に移動した場合、変形のこの非均質性は、必然的に、部分全体にわたって生成された及び分散された動的応力の不均一性をもたらす。特に、部分は、時間にわたり異なって応力が分散されている間に、局所的に圧縮復元サイクル（cycle de compression - depression）を経験する。部分の周期的な変形は、センサの設置を比較的容易とするための、そして不具合の事象における応力変化を受けるこの部位の容量（capacite）のための、両方のための戦略部位として選択された構造物の部位において検出されることができる。したがって、風力タービンのローターブレードの場合には、ローターブレードの基部の周囲の全部又は一部に配置された単一のセンサは、局所的に及びローターブレードの他の任意の位置においての両方で受けた任意の損傷に反応するであろう。より具体的には、本発明の目的は、回転運動を受けることができる部分の表面に発生する可能性がある変形のモニタリング方法であり、前記方法は、
・光ファイバの第一端部で光信号を放出する工程、ここで、前記光ファイバのセクションの少なくとも１つが、前記部分の表面の２つの位置の間で延伸しているものとし、
・前記光ファイバの第二端部で受信した光信号の特性を測定する工程、ここで、前記特性は、光ファイバの端部間の光ファイバの長さの関数として変化（evoluant）するものとし、及び
・光信号の特性と参照信号とを比較する工程、
を含むことを特徴とする。
【０００５】
光ファイバのセクションは、好ましくは、前記部分の表面の凸部に従っており、その全長にわたって前記部分と接触して維持されていることを可能にする。
【０００６】
部分は、例えば、風力タービン又はタービンの回転要素である。それは、特に、機械的ベアリングのリングであることができる。
【０００７】
特定の実施態様によると、光ファイバの複数が使用され、各々の光ファイバは、前記部分の表面の２つの位置の間に延伸しているセクションを含んでいる。この実施態様においては、各々の光ファイバに関して：
・光信号が第一端部で放出され、
・第二端部で受信された前記光信号の特性が測定され、そして
・前記光信号の特性が参照信号と比較される。
【０００８】
光信号は、好ましくは、各々の光ファイバにおいて同時に放出され、その結果を裏付けることを可能とする。
【０００９】
第一の実施態様では、光ファイバの２本が使用され、第一光ファイバの延伸部は、第二光ファイバの延伸部に対して軸対称に従って配置され、前記軸対称の対称軸は、前記部分の回転運動の軸である。
【００１０】
第二の実施態様では、表面は、回転面の表面であり、前記回転面の回転の軸は、前記部分の回転運動の軸と一体化している（confondu）。光ファイバの延伸部は、次いで、回転面の外周を覆うように回転軸に沿って角度を（angulairement）分散させることができる。
【００１１】
この方法はまた、測定された各々の特性の、又は測定された特性と参照信号との各々の比較結果の、又はこれらの要素の部分の、無線リンク手段による伝送工程（L'etape de transmission）も含有している。特に、無線リンク手段の電気消費量を制限するために、不具合がある場合においてのみ、伝送工程が実施されることができる。実際に、部分の回転運動のために、これらの手段は、前記部分に搭載されたバッテリーにより供給される。電力消費を制限することにより、バッテリーの寿命を延長することが可能となる。また、部分の動きによって駆動される発電機を提供してバッテリーを充電することも可能である。
【００１２】
特定の実施態様によると、放出、測定、及び比較工程は、決定された期間にわたって連続的に実行され、部分の少なくとも一つの完全な回転に関して、部分の変形のモニタリングを可能にする。
【００１３】
本発明の主題はまた、回転運動を受けることが可能な部分及び前記部分の変形のモニタリング用装置を含む風力タービンであって、前記モニタリング装置は：
・セクションの少なくとも１つが、前記部分の表面の２つの位置の間に延伸している光ファイバと、
・光ファイバの第一端部で光信号を放出可能な光源と、
・前記光ファイバの第二端部で受信した前記光信号の特性を測定可能である検出器と、ここで、前記特性は、前記光ファイバの端部間の光ファイバの長さの関数として変化するものとし、
・前記光信号の特性及び参照信号を比較可能である処理モジュールと
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付の図面を参照して以下の説明を読むことにより、本発明はより良く理解され、他の利点が明らかになるであろう。
図１は、発電機として使用される風力タービンの例を図式的に示したものであり、前記風力タービンの部分は、本発明による方法によりモニターされる。
図２及び３は、設置可能な変形モニタリング装置が本発明による方法を実装可能であるボールベアリングの一例を示す図である。
図４、５、及び６は、図２及び３におけるボールベアリング上のモニタリング装置実装の異なる例を示す。
図７は、本発明による回転要素のモニタリング方法の工程の例を示す。
モニタリング装置により利用される光信号の例を、２つのグラフにおいて示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、モニターされるべき部分に少なくとも２つの地点でしっかりと固定された光ファイバにおける光信号の伝播特性を利用するモニタリング装置に基づいている。実際には、長手方向における光ファイバの延長が、光ファイバを通過する光信号の振幅の減衰効果に影響を与える横方向の収縮を伴うことが周知である。編まれた又はねじれた（tressees ou torsadees）光学ファイバもまた周知であり、それらの長さの変化は、光ファイバ
を介した伝送後に受信された信号の振幅を変更する効果もまた有する、局部的屈曲における変化により示される。したがって、光信号の振幅を測定することは、参照振幅と比較することにより、光ファイバが固定された二点の間にあるモニターされるべき部分により受ける長さの変化を非常に正確に決定することを可能にする。特許出願ＥＰ０２６４６２２Ａ１は、前記モニタリング装置の一例について説明している。装置は、光ファイバと、前記光ファイバの一つの端部で光信号を放出しそして光ファイバの他方の端部で受信した光信号の振幅を測定することが可能な測定装置とを含む。
【００１６】
図１は、発電機として使用される風力タービンの一例を図式的に示す図である。風力タービン１０は、タワー１２により支持されたナセル１１、実質的に水平な軸Ｘに沿ってナセル１１に枢動可能に連結されたハブ１３、及びハブ１３により支持されるローターブレード１４を含む。ナセル１１は、実質的に垂直な軸Ｙに沿ってタワー１２に枢動可能に連結され、風向に平行な方向における軸Ｘの配向が可能となる。さらに、各々のローターブレードは、軸Ｚ１、Ｚ２、又はＺ３に沿ってハブ１３に枢動可能に連結されており、各々のローターブレードの風速の関数としての配向が可能となる。軸Ｚ１、Ｚ２、又はＺ３は、軸Ｘに対して垂直であり、そして軸Ｘの位置で集合する。好ましくは、それらは均一に、すなわちそれらの間の１２０度の角度で、軸Ｘの周りに分布している。通常、ナセル１１は、図示されていないが、交流電源を含有し、そのシャフトはハブ１３により、直接的に又は間接的に回転駆動される。ナセル１１は、それぞれの軸Ｚ１、Ｚ２、又はＺ３に沿ったハブ１３に対するローターブレード１４の回転を駆動可能な図示されていない駆動手段もまた含有することができる。
【００１７】
図２及び図３は、変形のモニタリング装置を設置可能なボールベアリングの例を示している。図２はボールベアリングの断面図を示し、図３は、部分的な断面図で、このベアリングの一部の断面図を示す。ボールベアリング２０は、ハブ１３とローターブレード１４の１つとの間に枢動可能な連結を提供する。一例として、軸Ｚ１に沿って枢動可能な連結について説明する。ベアリング２０は、外輪２１、ボール２２の第一列、ボール２３の第二列、及び内輪２４を備える。ベアリング２０の外径は、例えば、直径２メートルオーダーである。実施態様では、ハブ１３が内輪２４にしっかりと固定され、ローターブレード１４が外輪２１にしっかりと固定される。この例においては、内輪２４の外周に不均一に分布した固定要素のセットにより、内輪２４に対するハブ１３の固定が実施される。各々の固定要素は、例えば、スタッド及びナット２個を備える。次に、内輪２４は、軸Ｚ１に平行に作製した取付穴のセット２４１を備え；ハブ１３は、同様に、取付穴２４１の１つの反対側の位置を各々が採用可能な取付穴のセットを備える。各々のスタッドは、内輪２４の取付穴２４１とハブ１３の取付穴とを通過する。ナットがスタッドの各々の端部にねじ込まれ、ハブ１３を内輪２４にしっかりと固定する。同様に、外輪２１に対するローターブレード１４の固定が、スタッド及びナットによって実施可能である。次に、外輪２１は、例えば軸Ｚ１に平行に、取付穴２１１を含有することができる。もちろん、任意の他の適切な固定手段が、ローターブレード１４を外輪２１に、そしてハブ１３を内輪２４にしっかりと固定するために使用可能である。ベアリング２０は、例えば、アンギュラボールベアリングであり、軸Ｚ１に沿った軸方向応力、特にローターブレード１４がさらされる重力及び遠心力に抵抗する。図２及び３に示されたベアリング２０はまた、外輪２１の外側周表面２１３に形成された鋸歯ビット２１２（couronne dentee 212）を含有する。
鋸歯ビット２１２は、例えば、風速の関数として、ローターブレード１４を配向させるために駆動される図示していないピニオン（pignon）と係合することができる。
【００１８】
外輪２１の外周表面２１３の変形の発生をモニタリングする目的で、変形モニタリング装置３０が、そこに設置されることができる。もちろん、外輪２１単独ではなくそれに連結された任意の部分が受けたダメージに起因する変形も、モニタリング装置３０により、検出可能となることに留意すべきである。モニタリング装置３０は、光ファイバ３１と、光ファイバ３１の第一端部で光信号を放出可能な光源３２と、光ファイバ３１の第二端部で受信された光信号の特性を測定可能な検出器３３とを含有している。測定された特性は、光ファイバ３１の端部間で光ファイバ３１の長さの関数として変化する。これは、例えば、光信号の振幅、又は光ファイバ３１の両端間の光信号の進行の持続時間であることができる。光源３２及び検出器３３は、同一モジュール内で一緒にグループ化することができることに留意すべきである。また、光ファイバ３１の物理的な端部の一方は、光信号を反射可能な反射体に結合されることができる。次に、光ファイバ３１の第二の物理的端部は、光信号を放出するため及び受信するための両方のために使用される。外周表面２１３の変形をモニタリングすることを可能とするために、光ファイバ３１は、外周表面２１３の２点間で延伸している少なくとも１つのセクションを含有していなければならない。通常、セクションは、外周表面２１３に従っている。好適な実施態様によれば、セクションがプレストレスの張力（tension de precontrainte）にさらされるように光ファイバ３１が設置されている。したがって、外周表面２１３の変形が光ファイバ３１が互いに近くに固定されている２点を含んでいる場合ですら、セクションは長さの変化（この場合は収縮である）を受ける。特定の実施態様によれば、光ファイバ３１は、その全長、すなわち、光源３２に接続された端部と検出器３３に接続された端部との間でプレストレスされている。
【００１９】
図４は、ベアリング２０上の変形モニタリング装置３０の実装の第一例を示している。この例では、光源３２及び検出器３３は、単一のモジュールに含有され、光ファイバ３１は、外周表面２１３の全周にわたり伸びている（court sur tout）。好ましくは、光ファイバ３１は、その全長にわたってプレストレスされている。
【００２０】
図５は、ベアリング２０上の変形モニタリング装置５０の設置の第二例を示している。この例では、装置５０は、光源の２つ３２Ａ及び３２Ｂ、検出器の２つ３３Ａ及び３３Ｂ、並びに光ファイバの２つ３１Ａ及び３１Ｂを備える。光ファイバ３１Ａは、光源３２Ａ及び検出器３３Ａの間で、外周表面２１３の周囲の最初の半分にわたり伸びており、光ファイバ３１Ｂは、光源３２Ｂ及び検出器３３Ｂの間で、外周表面２１３の周囲の第二の半分にわたり伸びている。各々の光ファイバ３１Ａ及び３１Ｂは、好ましくは、その全長にわたってプレストレスされている。
【００２１】
図６は、ベアリング２０上の変形モニタリング装置６０の実装の第三例を示している。この例では、装置６０は、光源の３つ３２Ａ、３２Ｂ、及び３２Ｃ、検出器の３つ３３Ａ、３３Ｂ、及び３３Ｃ、並びに光ファイバの３つ３１Ａ、３１Ｂ、及び３１Ｃを備える。光ファイバ３１Ａは、光源３２Ａと検出器３３Ａとの間に伸びており；光ファイバ３１Ｂは、光源３２Ｂと検出器３３Ｂとの間に伸びており；光ファイバ３１Ｃは、光源３２Ｃと検出器３３Ｃとの間に伸びている。光源３２Ａ、３２Ｂ、及び３２Ｃ、並びに検出器３３Ａ、３３Ｂ、及び３３Ｃは、光ファイバ３１Ａ、３１Ｂ、及び３１Ｃが外周表面２１３の全周を覆うように、外周表面２１３に配置されている。有利には、各々の光ファイバは、外周表面２１３の周囲の実質的に３分の１を覆っている。各々の光ファイバ３１Ａ、３１Ｂ、及び３１Ｃは、ローターブレード１４に対して集中することができる。より一般的には、変形モニタリング装置は、各々が光ファイバ、光源、及び検出器を備えたアセンブリの任意の数を含むことができる。複数のアセンブリを利用できることの利点は、変形のより局所的なモニタリングが可能となることである。また、光ファイバは、モニターすべき表面の周囲に少なくとも部分的に重なり合うことができる。
【００２２】
図７は、本発明による変形のモニタリング方法の工程の一例を示す図である。この方法は、図４のモニタリング装置の実装例を参照してここで説明される。最初の工程７１において、光源３２は、光ファイバ３１の第一の端部で、光信号例えばパルスを放出する。第二の工程７２において、検出器３３は、光ファイバ３１の他の端部で光信号を受信し、そしてこの光信号の特性を測定する。前述のように、特性は、光信号の振幅、又は光源３２と検出器３３との間の光信号の伝送の持続時間であることができる。光信号は、単一周波数であることができ、周波数帯域にわたって拡散することができ、又は複数の単一周波数の信号から構成されることができる。また、光ファイバ３１は、シングルモード又はマルチモードファイバであることができる。このように、検出器３３によって測定された特性は、実際には、特性の組み合わせの結果であることができる。工程７３において、光信号の特性は、参照信号と比較される。比較は、検出器３３に組み込まれている又は組み込まれていない処理モジュールによって行われる。参照信号は、振幅値、例えば、監視すべき部分がどのような欠点もない（presentant aucun defaut）と考えられる場合には初期設
定段階（phase d'initialisation）の間に、及び／又は前記部分が任意の回転運動にさらされない場合には停止段階（phase de repos）の間に測定された光信号の振幅値であることができる。参照信号は、例えば、初期設定及び／又は停止段階中に測定された参照の持続時間であることができる。また、光源３２によって放出された光信号は、必ずしもパルスではなく、参照信号もまた連続的である場合には、連続信号であることができる。光信号の持続時間は、例えば、この持続時間中に、モニターされるべき部分が完全な１つの回転を行うように決定される。モニターされるべき部分の非対称性が原因である疲労現象が、したがって、検出器３３で受信した光信号の不連続性を原因として観察される可能性がある。光信号は、所定の周波数で又はオペレータの要求に応じて放出される又は受信されることができる。モニタリング頻度は、特に、監視される部分の重要度に、及び／又は監視される部分若しくは監視される部分に機械的に接続された他の部分に対して行われた以前の測定に依存する。いくつかの光ファイバが、同一の部分の変形をモニターするために使用される場合、異なる光信号が、互いに独立して又は同期して放出されることができる。信号の同期化は、測定結果の相関を可能にするという利点を有する。本発明によるモニタリング方法はまた、光信号及び参照信号間の各々の比較結果を外部装置例えばモニタリングステーションに伝送する工程７４を含有することができる。あるいは、工程７４の間に伝送されたデータは、比較が外部装置によって行われている、検出器３３で受信された光信号とすることができるであろう。特定の実施態様によれば、風力タービンは、好ましくは無線リンクを介して、検出器３３から又は比較を行う処理モジュールから発生するデータを収集する中央ユニットを含有している。好ましくは、この中央ユニットは、当該風力タービンの全ての検出器から、及び／又は全ての処理モジュールから発生するデータを収集する。風力発電所の全体のための共通のモニタリングステーションは、有線又は無線リンクを介して異なる中央ユニットによって収集されたデータの全てを収集することができる。
【００２３】
モニターされるべき部分により受ける動きを理由として、モニタリング装置３０は、好ましくは、バッテリ例えばリチウム電池により供給される。さらに、データ伝送は、好ましくは、無線リンク手段によって行われる。モニタリング装置３０の消費電力を制限しそしてバッテリの寿命を増大させるために、データ伝送は、比較的頻繁ではなく例えば一日一回実行することができる。この周波数は、測定周波数、すなわち、光信号が放出される周波数よりも小さくすることができる。有利な実施態様によれば、不具合が発見された場合にのみデータが伝送される。
【００２４】
特定の実施態様によれば、モニタリング装置３０は、その自律性を高めるために、モニタリングされる部分の動きを利用する。特に、モニタリング装置３０は、部分の動きによって駆動されそしてバッテリを充電することを可能とする発電機を含有することができる。
【００２５】
図８は、２つのグラフにおいて、モニタリング装置３０によって利用される光信号の例を示している。最初のグラフ８１は、参照光信号の一例を示しており、第二のグラフ８２は、風力タービンの一部に不具合が発生した場合に、検出器３３が受信した光信号の一例を示す図である。各々のグラフでは、信号の振幅Ａが、風力タービンのハブ１３の２回転に実質的に相当する持続時間にわたって時間の関数としてプロットされている。図８１に示すように、参照信号の振幅は、時間にわたり実質的に一定である。不具合が存在しない状態で、検出器３３により受信した光信号は、同一又は同様であろう。実際には、通常の状況、すなわち摩耗がない又は完全に規則的な摩耗の場合には、測定信号は、ローターブレードの完全な回転中に不連続性を示さない。一方、グラフ８２は、光信号の振幅の、不規則性の兆候の、通常のサイクルの、部分により受ける応力における変化の、そしてしたがって、モニターされる部分又はそれに接続された部分の１つにおける不具合の開始の波動を示す。応力変化をモニタリングすることは、三次効果である亀裂のモニタリングとは対照的に、部分の一次効果の経年変化の影響をモニタリングすることを意味することに留意すべきである。このようにして、応力モニタリングにより、予めメンテナンスを計画することを可能とすることにより、より論理的な方法で風力タービンの保守を管理することが可能となる。
【００２６】
本発明によるモニタリング方法を、風力タービンのハブ及びローターブレードの間のベアリングを参照して説明してきた。もちろん、風力タービンの他のベアリングに対して、例えば、風力タービンのハブ及びナセルのフレームの間のベアリングに対して、並びに、回転運動を受ける他の部分に対して、例えばタービンのホイール又はペルトンホイールに対して適用することが可能であろう。より一般的には、この方法は、変形をモニタリングすることが望ましい表面を有する任意の回転要素にも適用可能である。この表面は、外周表面であることができる。点における場合には、回転面であることができ、この回転面の回転の軸は、回転要素の回転運動の軸と統合している。好ましくは、回転要素の二点間に延伸している光ファイバのセクションは、その表面の凸部に従っている。
【図１】
2018136324.tif 000003
【図２】
2018136324.tif 000004
【図３】
2018136324.tif 000005
【図４】
2018136324.tif 000006
【図５】
2018136324.tif 000007
【図６】
2018136324.tif 000008
【図７】
2018136324.tif 000009
【図８】
2018136324.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月20日(2018.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動を受けることが可能な部分（２１）の表面（２１３）に発生する可能性がある変形のモニタリング方法であって、前記方法が、
・光ファイバ（３１）の第一端部で光信号を放出する工程（７１）、ここで、前記光ファイバのセクションの少なくとも１つが、前記部分（２１）の表面（２１３）の２つの位置の間でプレストレスされている状態で延伸しているものとし、
・前記光ファイバ（３１）の長さの全体にわたって進行した光信号の振幅の測定値を取得する工程（７２）、ここで、前記振幅は、前記光ファイバの端部間の光ファイバの長さの関数として変化するものとし、及び
・時間に対する前記測定値のプロットと参照信号とを比較する工程（７３）、
を含むことを特徴とする、前記モニタリング方法。
【請求項２】
前記光ファイバ（３１）のセクションが、前記部分（２１）の表面（２１３）の凸部に従っている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分（２１）が、風力タービン（１０）の回転要素である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記部分（２１）が、タービンの回転要素である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記部分が、機械的なベアリング（２０）のリング（２１）である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
光ファイバの複数（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）が使用され、各々の前記光ファイバが、前記部分（２１）の表面（２１３）の２つの位置の間にプレストレスされている状態で延伸しているセクションを含んでおり、各々の光ファイバに関して：
・光信号が第一端部で放出され、
・各々の光ファイバの長さの全体にわたって進行した前記光信号の振幅がそれぞれ測定され、そして
・各々の光ファイバに関して、時間に対してプロットされた前記光信号の振幅が参照信号と比較される、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記光信号が、各々の光ファイバ（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）において同時に放出される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
光ファイバの２本（３１Ａ、３１Ｂ）が使用され、第一光ファイバ（３１Ａ）の延伸部が、第二光ファイバ（３１Ｂ）の延伸部に対して軸対称に従って配置され、前記軸対称の対称軸（Ｚ１）が、前記部分（２１）の回転運動の軸である、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記表面（２１３）が、回転の軸（Ｚ１）が前記部分（２１）の回転運動の軸と一体化している回転面の表面であり、光ファイバ（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）の延伸部が、回転面（２１３）の外周を覆うように回転軸（Ｚ１）の周りで角度を分散させる、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項１０】
各々の測定値の、又はプロットされた測定値と参照信号との各々の比較結果の、又はこれらの要素の部分の、無線リンク手段による伝送工程（７４）もまた含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記参照信号と比較して前記プロットされた測定値がサイクル異常の場合にのみ、前記伝送工程（７４）が実施される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
放出（７１）、測定（７２）、及び比較（７３）工程が、決定された期間にわたって連続的に実行され、前記部分（２１）の少なくとも一つの完全な回転に関して、前記部分（２１）の変形のモニタリングを可能にする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
回転運動を受けることが可能な部分（２１）及び前記部分の変形のモニタリング用装置（３０）を含む風力タービンであって、前記モニタリング装置が：
・セクションの少なくとも１つが、前記部分（２１）の表面（２１３）の２つの位置の間にプレストレスされている状態で延伸している光ファイバ（３１）と、
・前記光ファイバ（３１）の第一端部で光信号を放出可能な光源（３２）と、
・前記光ファイバ（３１）の長さの全体にわたって進行した前記光信号の振幅を測定可能である検出器（３３）と、ここで、前記振幅は、前記光ファイバの端部間の光ファイバの長さの関数として変化するものとし、
・時間に対して前記測定の値をプロットすること、及びそのプロットされた測定値を参照信号と比較することを可能にする、処理モジュールと
を含む、前記風力タービン。
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月30日(2018.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
添付の図面を参照して以下の説明を読むことにより、本発明はより良く理解され、他の利点が明らかになるであろう。
【図１】発電機として使用される風力タービンの例を図式的に示す図であり、前記風力タービンの部分は、本発明による方法によりモニターされる。
【図２】設置可能な変形モニタリング装置が本発明による方法を実施可能であるボールベアリングの一例を示す図である。
【図３】設置可能な変形モニタリング装置が本発明による方法を実施可能であるボールベアリングの一例を示す図である。
【図４】図２及び３におけるボールベアリング上のモニタリング装置の実施の異なる例を示す図である。
【図５】図２及び３におけるボールベアリング上のモニタリング装置の実施の異なる例を示す図である。
【図６】図２及び３におけるボールベアリング上のモニタリング装置の実施の異なる例を示す図である。
【図７】本発明による回転要素のモニタリング方法の工程の例を示す図である。
【図８】モニタリング装置により利用される光信号の例を、２つのグラフにおいて示す図である。
【外国語明細書】
2018136324000001.pdf