(57)【要約】      （修正有）【課題】ドライブトレイン、ギアボックス、発電機などの回転機械の残存耐用年数を測定する方法に関わるものである。アプローチは機械の等価運転時間の限界の測定とそれと機械の等価運転時間の比較に関するものである。特に、風力と水力タービン及びその構成部品の残存耐用年数の測定と、タービン設備を操作及び管理するためにこれらのデータを使用する方法を提供する。【解決手段】ドライブトレイン、ギアボックス、発電機を備える回転機械の残存耐用年数を測定する風力・水力タービンやその構成部品の残存耐用年数の予測方法はステップ１１６、風力・水力タービンやその構成部品のＥＯＨと比較はステップ１１８、ＥＯＨ限界はステップ１１４で得られる。これは残存耐用年数を概算するのに単純なアプローチを供給し、タービンオペレーターに管理下にあるタービンや発電所の状態を表示する。【選択図】図１
2018141804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の残存耐用年数の予想方法であって、
前記対象物は、風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品であり、
前記対象物の等価運転時間（ＥＯＨ）限界値を得る工程と、
前記対象物のＥＯＨを決定する工程と、
前記ＥＯＨと前記ＥＯＨ限界値とを比較する工程を含む方法。
【請求項２】
コンピュータに、請求項1に記載された方法を実装させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項３】
請求項1に記載された方法を実装するための手段を含むコンピュータシステム。

【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、ドライブトレイン、ギアボックス、発電機などの回転機械の残存耐用年数を測定する方法に関わるものである。アプローチは機械の等価運転時間の限界の測定とそれと機械の等価運転時間の比較に関するものである。特に、風力と水力タービン及びその構成部品の残存耐用年数の測定と、タービン設備を操作及び管理するためにこれらのデータを使用する方法に関するものである。 
【０００２】
風力タービンギアボックスの設計寿命は一般に20年以上であるが、風力タービンギアボックスが４、５年の内に故障することは珍しくない。これは、残存耐用年数（RUL）の進行の計算手順が、想定動作プロファイルに基づいているのに対し、動作時には、実際のプロファイルが非常に異なる可能性があるからである。
【０００３】
風力または水力タービンもしくはその構成要素の動作に関連する動作パラメータに関し、これらのパラメータが動作期間（ウインドウ）外となる時期を決定することは、何らかのメンテナンスまたは調査が必要であることを示す可能性がある。監視される動作パラメータには、潤滑温度、潤滑デブリ、振動、及びパワー出力を含むことができる。
【０００４】
振動は、一般的に状態監視システムによって測定される。一般的に言えば、通常と比較して大きな振動は損傷を示すと考えられる。
【０００５】
振動解析は、一般に、規定のしきい値を超えるセンサによって提供される測定に依存しており、しきい値の設定が低すぎると誤警報を受けやすい。しきい値レベルは、必ずしも一定ではなく、周波数(ひいては速度)で変化し得る。衝撃や外来振動の存在は、しきい値レベルが誤警報のリスクを最小限にするに十分高く設定されていなければならないことを意味する。さらに、しきい値は、耐用年数中を通じて発生する可能性があるセンサ性能の「クリープ」に起因する悪影響を避けるため、十分高くなければならない。また、故障や損傷に関連した振動と、故障や損傷の指標とされない振動との区別はない。
【０００６】
ロータのアンバランスなど、動作時に発達する欠点は、その設計寿命が低下するなど予想された結果を超えてベアリングの負荷を作り出す可能性もある。アンバランスなどのような初期不良は、振動痕跡の分析から検出する事ができる。これによって不均衡の大きさが与えられ、不均衡に起因する加振力は、不均衡の大きさと速度の２乗の関数である。従って故障に起因する加振力は、フィールド運転条件から計算し、個々の構成部品負荷の計算に使用することができる。想定オペレーティングプロファイルからの偏差は、タービンシャフトでの負荷を決定するための包括的な風力シミュレーションモデルを使用して対処することができる。これにより、フィールド運転条件に基づいた個々の構成部品の負荷が算出できる。これらを組み合わせることにより、各構成部品の合計不可がわかる。それを各構成部品とギアボックスの残りの残存耐用年数を推定するのに使うことが出来る。 
【０００７】
しかし、風力シミュレーションモデルの欠点は、タービンシャフトの負荷が確実または正確に判定できない可能性があるということである。 
【０００８】
等価運転時間（ＥＯＨ）とは、簡単な言い方をすれば、風力・水力タービンやその構成部品を定格動作条件下に１時間動作させた際に生じる損傷に相当する損傷である。ＥＯＨは、ある動作条件におけるＥＯＨ係数にその動作条件での動作期間をかけたものに等しい。どのような動作条件下で生じた損傷も定格動作条件下において予想されるものと同じであるとすれば、１時間後の構成部品のＥＯＨは１ｈであり、ＥＯＨ係数は１．０である。実際の動作条件により、より多くの損傷を生じた場合、ＥＯＨはそれに従って減少する。ＥＯＨ係数が０．７の動作条件が０．２ｈ続いた場合は、1時間後のＥＯＨは０．８×１＋０．２×０．７＝０．９４である。
【０００９】
最初の側面によると、本発明は風力タービン、水力タービンまたはその構成部品の残存耐用年数を予測する方法を提供する。その方法は次のステップを含む。風力タービン、水力タービンまたはその構成部品のEOH限界値を求める。風力・水力タービンまたはその構成部品のEOHを求める。EOH限界値とEOHの比較をする。
【００１０】
好適には、EOHの測定は次のステップを含む：１つかそれ以上の動作条件に関するデータを提供し，1つかそれ以上の動作条件に関する1つかそれ以上のEOH係数を提供する。
【００１１】
好適には、1つかそれ以上のEOH係数の提供は次のステップを含む：定格動作条件下と複数のフィールド動作条件下での風力タービン、水力タービンまたはその構成部品の損傷の評価；定格動作条件下と複数のフィールド動作条件下での損傷からＥＯＨ係数を計算；損傷を評価するステップは、風力タービン、水力タービンまたはその構成部品についての情報を提供するステップを含む。 
【００１２】
好適には、情報の提供は次のグループからモデルを選択することを含む：ベアリング滑りモデル；動的モデル；ライフモデル；ギアボックス、ドライブトレインや発電機のノミナルモデル；特定のギアボックス、ドライブトレインや発電機の1つかそれ以上の製造時のばらつきに関する情報を含むギアボックス、ドライブトレインや発電機の独自モデル；ギアボックス、ドライブトレインや発電機に対し6自由度のノードから成る完全に結合された有限モデル；と1つかそれ以上の構成部品に固有の1つかそれ以上のメタモデル。好適には、ＥＯＨ係数は定格動作条件下の損傷とフィールド動作条件下の損傷との関数である。好適には、 ＥＯＨ係数は定格動作条件下の損傷とフィールド動作条件下の損傷の比の関数である。好適には、ＥＯＨ係数は定格動作条件下の損傷とフィールド動作条件下の損傷の比である。
好適には、EOHを決定する工程は、1つかそれ以上の動作条件に関するデータと、その1つかそれ以上の動作条件に関するEOH係数を計算することを含む。好適には、EOHを決定する工程は、1つかそれ以上の動作条件に関するデータと、その１つかそれ以上の動作条件に関する1つかそれ以上のEOH係数の積の和を計算すること、を含む。
【００１３】
好適には、データを提供するステップは過去データを提供することを含む。 好適にはデータを提供するステップは1つかそれ以上の定常状態条件によるデータを提供することを含む。好適には、データを提供するステップは1つかそれ以上の過渡状態動作条件によるデータを提供することを含む。好適には、データを提供するステップは1つかそれ以上の動作条件をモニタする1つかそれ以上のセンサからのデータ収集を含む。好適には、データを提供するステップは動作条件をモニタするデータを含む。 
【００１４】
好適には、1つかそれ以上のEOH係数を提供するステップは1つかそれ以上の定格動作条件下でのEOH係数を提供することを含む。好適には、1つかそれ以上のEOH係数を提供するステップは1つかそれ以上の過渡状態動作条件下でのEOH係数を提供することを含む。 
【００１５】
好適には、EOHはEOHの限界値よりも大きい場合は、追加的に、次にステップを備える：風力タービン、水力タービンやその構成部品のメンテナンス。 
【００１６】
好適には、風力・水力タービンやその構成部品が故障があり、EOHがEOHの限界値よりも小さい場合は、追加的に、次のステップを備える；風力・水力タービンやその構成部品のメンテナンス。 
【００１７】
好適には、風力タービン、水力タービンやその構成部品のメンテナンスのステップは、風力タービン、水力タービンやその構成部品の損傷の調査を含む。
【００１８】
好適には、損傷の調査は次のグループから選択することを含む： 内視鏡の使用、振動分析、潤滑解析。 
【００１９】
好適には、風力タービン、水力タービンやその構成部品に損傷がある場合は、風力タービン、水力タービンやその構成部品のメンテナンスのスケジュールを立てる。
【００２０】
好適には、風力タービン、水力タービンやその構成部品に損傷がある場合は、風力タービン、水力タービンやその構成部品をリファビッシュ（修理）する。風力タービン、水力タービンやその構成部品に修理不可能な損傷がある場合は、風力タービン、水力タービンやその構成部品を交換する。好適には、方法は次の追加のステップを備える：風力タービン、水力タービンとその構成部品のEOHを0に設定する。
【００２１】
追加的に開示されているのはメンテナンスの必要な風力タービン、水力タービンやその構成部品の見分け方である。その方法は次のステップを備える：風力タービン、水力タービンとその構成部品のEOHを測定する；風力タービン、水力タービンとその構成部品の動作データを分析する；動作データとEOHに関する閾値を比較する。 
【００２２】
好適には、EOHを決定する工程は、次のステップを備える：1つかそれ以上の動作条件に関するデータを提供する。その1つかそれ以上の動作条件に関するEOH係数を提供する。 
【００２３】
好適には、1つかそれ以上のEOH係数の提供は次のステップを備える：定格動作条件下と複数のフィールド動作条件下における風力タービン、水力タービンやその構成部品の損傷の評価；定格条件下の損傷と複数のフィールド動作条件下に生じる損傷からＥＯＨ係数を計算する；損傷の評価は風力タービン、水力タービンやその構成部品の情報を提供することを備える。
【００２４】
好適には、情報の提供は1つかそれ以上のモデルを次のグループから選択し提供することを備える：ベアリング滑りモデル；動的モデル；ライフモデル；ギアボックス、ドライブトレインや発電機のノミナルモデル；特定のギアボックス、ドライブトレインや発電機の1つかそれ以上の製造時のばらつきに関する情報を含むギアボックス、ドライブトレインや発電機の独自モデル；ギアボックス、ドライブトレインや発電機に対し6自由度のノードから成る完全に結合された有限モデル；と1つかそれ以上の構成部品に固有の1つかそれ以上のメタモデル。 
【００２５】
好適には、重み係数は定格動作条件下の損傷とフィールド動作条件下の損傷との関数である。好適には、 重み係数は定格動作条件下の損傷とフィールド動作条件下の損傷の比の関数である。好適には、重み係数は定格動作条件下の損傷とフィールド動作条件下の損傷の比である。 
【００２６】
好適には、EOHを決定する工程は、1つかそれ以上の動作条件に関するデータと1つかそれ以上の動作条件に関するEOH係数を計算することを含む。 
【００２７】
好適には、EOHを決定する工程は、1つかそれ以上の動作条件に関するデータと、その1つかそれ以上の動作条件に関する、1つかそれ以上のEOH係数の積の和を求める工程を含む。
【００２８】
好適には、方法は次の追加として1つかそれ以上のEOH値の範囲に対する動作データの閾値の設定を含む。 
【００２９】
好適には、動作データは振動データである。 
【００３０】
好適には、メンテナンスの必要な風力タービン及び水力タービンやその構成部品の見分け方は、動作データが閾値よりも大きい風力タービン、及び力タービンやその構成部品を見分けることを含む。 
【００３１】
また、風力タービン及び水力タービンやその構成部品のEOH係数の計算方法も開示される。その方法は次のステップを含む：風力タービンや水力タービンやその構成部品の定格動作条件下と複数のフィールド動作条件下での損傷を評価する；ＥＯＨ係数を定格条件下と複数のフィールド動作条件下の損傷から計算する；損傷の評価のステップは風力タービン及び水力タービンやその構成部品の情報を提供することを含む。
【００３２】
好適には、情報の提供は1つかそれ以上の以下のグループから選択されたモデルを提供することを含む。：ギアボックス、ドライブトレインや発電機のノミナルモデル；特定のギアボックス、ドライブトレインや発電機の1つかそれ以上の構成部品の1つかそれ以上の製造時のばらつきに関する独自モデル；ギアボックス、ドライブトレインや発電機の固有で6自由度のノードを含む完全結合のベアリング滑りモデル；動的モデル；ライフモデル 有限要素モデル；さらに、1つかそれ以上の構成部品に対し特有の1つかそれ以上のメタモデル。 
【００３３】
好適には、重み係数は定格動作条件下あるいは、フィールド動作条件下での損傷の関数である。好適には、重み係数は定格動作条件下での期待耐用年数とフィールド動作条件下での損傷の比率の関数である。好適には、重み係数は定格動作条件下での損傷と、フィールド動作条件下での損傷の比率の関数である。 
【００３４】
また、前述のいずれかに記載の方法のステップを実施するために設計されたコンピュータ可読製品も開示される。
【００３５】
また、前述のいずれかに記載の方法のステップを実施するために設計されたコンピューターシステムも開示されている。 
【００３６】
本発明を、添付図を参照しながら一例として説明する。 
【図面の簡単な説明】
【００３７】
図1は、風力または水力タービン、あるいはその構成部品の残存耐用年数を予測するフローチャートを示す； 図2は、風力または水力タービン、あるいはその構成部品の損傷を予測するフローチャートを示す； 図3は、風力または水力タービン、あるいはその構成部品の損傷を、モデル形式を用いて計算する方法のステップを示す； 図4、5、6は、メタモデルの構築段階を示す； 図7は、風力または水力タービン、あるいはその構成部品のメンテナンス・スケジュールをEOH分析に基づいて立てるフローチャートを示す； 図8は、累積損傷に基づいたギアボックスのリファビッシュのフローチャートを示す； 図9は、風力発電所で動くタービンのEOH動作モデルを振動データと合わせて表示したグラフを示す； 図10は、本発明の種々の実施例における装置の概略図を示す；
【発明を実施するための形態】
【００３８】
ギアボックス、ドライブトレイン、発電機、風力タービン、水力タービンなどの回転機械やそれぞれの構成部品の損傷を測定するための方法が、図1に示される。 
【００３９】
最初のステップ100では、タービン負荷データ（シミュレートあるいは測定されたもの）が集められる。種々のベアリングの温度やオイルの状態等の動作条件が感知され記録される。動作条件データはある範囲を表すデータを選ぶか、SCADAやその他のモニタリングシステムから記録された履歴データを取り寄せることもできる。このデータはステップ102でEOH測定モデルあるいは、メタモデルとして定常状態での動作に関するＥＯＨ係数108を決定するのに使用できる。非定常（過渡）状態での動作に対応するEOH係数106は、風力タービンとその構成部品の動的モデルやベアリング滑りモデル、潤滑システムモデル等を使いステップ104で決定できる。ステップ116では、現在または過去のデータが提供され、EOHはステップ106と108で決定されるEOH係数から以下の関係によって導き出される。EOH=ｆ（動作条件、EOH係数）
【００４０】
ステップ112と114では、EOHの限界がフィールドデータから導き出される。EOHの限界は簡単に言えば、風力タービンや水力タービンの寿命である。
【００４１】
ステップ118は、EOHの限界とEOHの比較で、構成部品の残存耐用年数（RUL）に対し値を生み出す。 
【００４２】
本発明では、ＥＯＨ重み要素、すなわちＥＯＨ係数は、フィールド動作下での風力タービン、水力タービンやその構成部品の損傷と、同期間の定格動作条件下での風力タービン、水力タービンやその構成部品の損傷を評価することで得られる。
【００４３】
風力タービン、水力タービンやその構成部品は様々な部品から成る、例えば、タービン、タービンシャフト、ギアボックス・ドライブトレインと発電機の他に、ギア、ドライブシャフトなどの補助部品も含まれる。 
【００４４】
EOH重み要素、すなわちＥＯＨ係数は、定格動作条件下での損傷と同期間のフィールド動作条件下での損傷の関数である。それは、定格条件下での損傷と、同期間のフィールド動作条件下での損傷の比率の関数で表すこともできる。
【００４５】
図2は風力タービン、水力タービンやその構成部品の損傷202を決定する際のフローチャートである。負荷データ204、206、例えば風力タービン、水力タービンやその構成部品に働く力やモーメントが提供される。負荷データ204は、例えば風力タービン、水力タービンやその構成部品が想定して設計された、定格動作条件下での動作(CR)に関するものである。負荷データ204は設計データ208から得られる。負荷データ206はフィールド動作条件下での負荷に関するものである(CO)。フィールド動作条件では過去のセンサーデータか、CMSから得られるか、派生したデータが使用可能である。
フィールド動作条件では風力タービン、水力タービンやその構成部品が動作している、実際の動作条件のリアルタイムのセンサーデータ212を使用できる。これは、EOH重み要素、すなわちＥＯＨ係数が実際の時間内で計算できるということである。EOH重み要素、すなわちＥＯＨ係数は保存され、同種のフィールド条件下で再び使用可能であり、必要とされる計算能力を軽減する効果がある。
【００４６】
フィールド動作条件は風力タービン、水力タービンやその構成部品が動作する能性と予想される動作条件のライブラリ214でありうる。代替的または追加的に、予想される動作条件は過去のデータ210かリアルタイムデータ212から成る。これは、EOH重み要素、すなわちＥＯＨ係数が動作前に計算できるということであり、動作中に必要とされる計算能力の軽減に繋がる。
【００４７】
設計データ208、過去データ210、リアルタイムデータ212とライブラリーデータ214はコンティニュアス・データあるいは、データをビンに階層化し計算を単純にすることもできる。 
【００４８】
動作条件は、定常状態動作条件または過渡状態動作条件でも良い。 
【００４９】
定格動作条件またはフィールド動作条件下での損傷202は風力タービン、水力タービンまたはその構成部品の情報から測定される。情報は検査か、風力タービン、水力タービンやその構成部品のモデル218を使用して提供される。 
【００５０】
EOH重み要素、すなわちＥＯＨ係数220は、定格動作条件下での損傷と同期間のフィールド動作条件下での損傷の関数である。定格動作条件下での損傷と同期間のフィールド動作条件下での損傷の比率の関数でもある。定格動作条件下での損傷と同期間のフィールド動作条件下での損傷の比率でもある。 
【００５１】
設計データ208、過去データ210、リアルタイムデータ212やライブラリーデータ214が測定あるいは指定された付加情報を持たない時、データ204、206は他の測定あるいは指定されたデータのパラメータから導き出すことが出来る。導出は利用可能なデータの単純な操作、あるいは風力タービン、水力タービンやその構成部品（示されていない）のモデル218を使用することで可能である。
【００５２】
種々のモデルが利用可能である。例えば、生産ラインを残す1つかそれ以上の風力タービン、水力タービンの構成部品に対し独自のモデルを生成しても構わない。それぞれの独自モデルはラインテストの最後と同じ、寸法とクリアランスを使用し、対応する構成部品の動作寿命を通して関連し続ける。この独自モデルは負荷を計算するのに使われる。例えば、任意のあるいは特定の構成部品の一部で動作条件に応じて作用する力やモーメントである。これは、それぞれの構成部品が定格動作条件下や、フィールド動作条件下で生じた損傷の計算を可能にする。
【００５３】
図3は風力タービン及び水力タービンやその構成部品の損傷をモデル形式のアプローチを使用する計算方法のステップである。構成部品は、示されているように例えばギアボックス等である。
【００５４】
最初のステップ36では、ギアボックスの情報が提供される。これは6自由度で完全に結合されたモデルを含むことができる。モデルはまた、ギアボックスに対し独自でも構わない。情報は1つのそれ以上の製造時のギアボックスの構成部品の寸法とクリアランスのばらつきを含む。2つ目のステップ38では、負荷、フィールド動作条件下でギアボックスに働く力やモーメントを動作中モニタすることや、過去のデータから提供することができる（例  SCADA）。あるいは、負荷は予想されるフィールド動作条件から計算することもできる。同様に定格動作条件から計算することもできる。負荷がギアボックス上でかかっている間は、これらの測定は通常のサンプリング周波数、例えば50Hzで行われる。本発明の種々の実施態様において、ステップ38は1つかそれ以上の負荷について常にモニタ（監視）を行ってもよい。1つかそれ以上の負荷のモニタリングは、ギアボックスの所定の位置に配置された1つかそれ以上のモニタリングセンサーを用いてモニタすることを含むことができる。 
【００５５】
3つ目のステップ40では、それぞれのサンプルデータの１つかそれ以上の負荷で生じた損傷がどのように測定されていても、計算される。そのためには、前述の完全に結合されたシステムモデルを使用し、システムのたわみや、構成部品の負荷を計算する。ギアトゥースの接触は歯の曲げ剛性とギアメッシュ接触剛性を加味した有限要素を使いモデル化される。これらの剛性は計算されるか、経験的データとそれを加味した静的たわみ解析の完全モデルによって考慮される。歯面負荷分布、それぞれのギアメッシュについて歯の接触応力や曲げ応力。これらの値は、経験的データと比較されてもよいし、または例えばISO 6336-2に記載された、経験的方法基づいて動作時の接触応力を計算するために用いられてもよい。歯の曲げ応力は、有限要素モデルを用いて計算してもよいし、例えばISO 6336-3に記載された、経験的方法を使用して計算することができる。 
【００５６】
ギアの接触不良や曲がり不良のためのSN曲線を用いることができ、数学的シミュレーションあるいは経験的データに基づいても良い。例 ISO 6336で提供されているデータ。それぞれの構成部品の累積損傷の予測は継続的に更新される、残りの寿命は、経験的データあるいは国際標準化機構から利用可能な、SN曲線と軸受寿命データを用いて予測する。 
【００５７】
軸受損傷の計算はRomax Designerのソフトウェアを用いて行うことができる。この計算では、ベアリングの内部形状、ベアリング構成部品の変形及び剛性、構成部品同士の接触、ベアリングの負荷と剛性を考慮している。ギアボックスの情報が提供される頻度は、データがサンプリングされる周波数よりも高くなくても良い。例えば、データの各サンプルに起因する損傷を予測するために必要なモデル分析は、1秒かかるかもしれないが、データは50Hzでサンプリングされてもよい。損傷をより早く予測するために、近似（メタモデル）を用いることが出来る。 
【００５８】
メタモデルは、 3段階で構成されている： 1 ）データサンプル数を、ギアボックスの動作の開始前にギアボックスモデルから得る;2 ）応答曲面法（RSM ）を使用して基になる傾向が決定する; 3 ）この基になる傾向からのガウシアン偏差は、それぞれのサンプル点の中心にあるガウシアンカーネルを用いて導入する。 メタモデルは、ステップ1と2 だけで構成してもよい。 図4から図6は、二変数問題に適用される上記の3つのステージを示す。図4にプロットされた生のデータポイントを示す。図5は、二次多項式から構成される近似関数を示す。図5は、ガウスカーネルを含む近似関数を示す。メタモデル内の変数は、以下のギアボックス、ドライブトレイン、発電機モデルで定義されている、1つかそれ以上の負荷とすることができる：X軸方向の力(Fx);Y軸方向の力(Fy); Z軸方向の力 (Fz);X軸方向のモーメント(Mx);Y軸方向のモーメント(My);Z軸方向のモーメント (Mz)。 あるいは、変数はX、Y、Z方向の置換やX軸、Y軸、Z軸の回転や温度を含むことができる。 メタモデルは、上記の変数のいずれかの異なる組み合わせにそれぞれ対応するデータサンプルから構成されている。メタモデルの精度はそれぞれのデータサンプルを生成するために使用された変数の決定方法によって変化する。サンプル点がランダムに決定されたサンプリング体制は可能ですが、メタモデルが不正確であることになることがあり、同様の変数を持ついくつかのデータサンプルにつながる可能性があるため、理想的ではありません。サンプル点がランダムに決定されるサンプリング基準は可能だが、似通った変数をデータサンプルが持ち、その結果メタモデルの精度が落ちる可能性があるので理想的ではない。メタモデル変数で表されるデザインスペースにデータサンプルが均一に配置されるのが望ましい。 
【００５９】
メタモデルの変数のデザインスペースにおけるデータの均一なサンプリングは、遺伝的アルゴリズムを用いたサンプリング戦略を最適化することによって達成される。一つの方法は2つの隣り合うサンプル点の最低距離を最大化することだ。文献にある多くの他の適切なサンプリング戦略は、任意の二つの隣接するサンプル点間の最大距離を最小化することを含む；L2最適性；ラテンハイパーキューブンプリング。 
【００６０】
応答曲面法（RSM）を使用して、基になる傾向を識別するプロセスは、線形回帰を用いて、サンプルデータに多項式を当てはめる構成とされている。多項式は、任意の順序とすることができ、可能な項の一部または全てを含むことができる。多項式の変数の数は、メタモデル内の変数の数に等しい。多項式の順序を揃える前に、データが多項式トレンドに従うという仮定により”モデルバイアス”を減らすためにサンプルデータの変形を行うことができる。例えば、反応の挙動が指数関数的と似通っていれば、多項式はメタモデルの精度を高めるため変数の自然対数に近似させることができる。 
【００６１】
ガウス偏差（上記ステップ3）は、メタモデル内の変数の数に等しい数の次元でガウス関数によって表すことができる。偏差は、ガウス関数である必要はなく、他の数学的関数によって表すことができる。各偏差の振幅は等しいかまたは多項式モデルの結果と、データサンプルの応答レベルの差と等しいか関係している。 
【００６２】
独自のメタモデルは測定された変数、歯面負荷分布係数、KH、（ギア用、ISO6336で定義）と負荷ゾーンファクター（ベアリング用、ISO281で定義）を関連付けるため、ギアボックスのそれぞれの構成部品（例それぞれのギアとベアリング）に対して作られる。負荷のあらゆる数字、ギアボックス、ドライブトレイン、発電機の任意の点で作用する力やモーメントはメタモデルのこれらのファクターと関連がある。負荷ゾーンファクターとKH値は各構成部品に発生した対応する損傷の量を計算するのに使われることがある。メタモデルは、代わりに構成部品の圧迫、部品の寿命またはパーセント損傷と測定された変数を関連付けることができる。 
【００６３】
図7は、EOH分析に基づいて、風水・水力タービンや構成部品のメンテナンスのスケジューリングのための方法を示している。 
【００６４】
ステップ700では、図1に関連し上記開示したように、タービンファームのタービンの現在のEOHが測定されている。 
【００６５】
ステップ702では、最もEOHが多いタービンが特定されている。 
【００６６】
ステップ704では、702で得られたＥＯＨをフォレンジック検査のためのプリセットされたEOH限界と比較する。EOHがこの値よりも小さい場合は何も行わず、タービンの使用を継続する。
【００６７】
EOHがこの値よりも大きい場合は、ステップ706でさらなる調査が行われる。例えば、内視鏡検査、振動解析、オイル分析等である。 
【００６８】
ステップ708では、検査の結果が評価される。調査の結果、タービンに動作上の問題がなければ、何も行われずにタービンの使用を継続する。 
【００６９】
検査の結果、調査の結果タービンに動作上の問題があれば、メンテナンス計画が立てられタービンは付随的に格下げされるかもしれない。
【００７０】
図8はギアボックスのEOH分析に基づいたリファビッシュの方法を示している。
【００７１】
ステップ800において、故障したタービンギアボックスが提供され、ステップ802で対応するギアあるいはギアボックスの構成部品履歴が提供される。 
【００７２】
ステップ804と806では、構成部品のEOHと対応するRULがそれぞれ図1に関連し上記開示したように測定される。 
【００７３】
ステップ808では、構成部品のRULがリファビッシュする価値があると示しているかを判定している。 もしその価値が無ければその構成部品は廃棄される。価値があるようならばその構成部品は検査される。 
【００７４】
ステップ814では、構成部品の累積損傷が検査の結果、リファビッシュの価値がないと示した場合、構成部品は廃棄される。 
【００７５】
ステップ814では、構成部品の累積損傷が検査の結果、リファビッシュに適していると示した場合、構成部品はリファビッシュされたギアボックスを提供するため保持される。 
【００７６】
ステップ816では、構成部品は交換され、新しいEOHの累積損傷は0にセットされている。 本発明の別の観点によれば、風力・水力タービンやその構成部品を動作させるための方法は、風力・水力タービンやその構成部品の累積損傷に関連した、振動の定量的観測に基づいている。
【００７７】
この方法は、次のような簡単な例で示すことが出来る。：動作パラメータレベルを低、中、高の階級に分ける。 
【００７８】
上記のように、増加した振動による危険や損傷は風力・水力タービンやその構成部品の年齢にある程度依存している、換言すれば、EOHにである。EOHは単純に、低、中、高という3つの階層に分けられる。 この単純なアプローチによって風力・水力タービンの使用者に、表1で示されるように累積損傷とCMSデータに基づいてメンテナンス作業の優先順位をつけることを可能にする。 
【００７９】
【表１】
2018141804.tif 000003
【００８０】
同様のアプローチは、閾値を超えた風力タービンを識別するために風力タービンをモニタする際に他のCMSデータを採用してもよい。 
【００８１】
図9は風力発電所で動作するタービン（T01からT38）の振動データとEOH動作寿命モデルを合わせて表示したグラフである。この振動レベルは振動シグネチャ解析に基づいてもよい。 
【００８２】
ある程度の累積されたEOHや振動があるタービンは、通常、長期間にわたる日常的モニタリングと計画された検査が必要になる。
【００８３】
EOHが低い時の、ある程度の振動レベルは、例えば図9のタービンT02である、風力タービン、水力タービンやその構成部品に損傷があり修理または交換する必要があるかどうか、1つかそれ以上の構成部品の検査が必要であると示すことがある。 
【００８４】
しかし、EOHの中央値にある、ある程度の振動レベルはおそらく正常である。単に日常的にモニタリングしておけばよい。EOHが高い場合の、ある程度の振動レベルに対しては何もする必要がない。 
【００８５】
EOHが高く、振動レベルも高い場合はタービンの点検の必要があるかもしれない。EOHと振動レベル（円状の）が共に高い場合は簡単に見分けることができ、点検が必要である。 
【００８６】
図9でタービンT34は、T05と似通った振動レベルを持っているが、タービンT34のEOHは低い。前者のタービンは明らかに他の似通ったEOHを持つタービンよりも良い状態で動作している。閾値だけに基づくメンテナンスが必要なタービンを見分けるシステムの使用はこれらのような、同じステータスのタービンを検討する。 
【００８７】
上記のアプローチに加えて、追加インジケーターやメンテンスの必要性は、風力タービン、水力タービンやその構成部品をインストールする前の試験リグのデータから得ることができる。これは次の基線となることができる：インストール後の振動の増加は、輸送または悪い組み立てによる損傷が原因である可能性がある。 
【００８８】
図10は、本発明の様々な実施例による装置46の概略図を示す。装置46は、図1から図9に示されたステップを実行するための手段48を含む。手段48はプロセッサ50及びメモリ52を含んでいる。プロセッサ50（例えば、マイクロプロセッサ）メモリ52を読み取られメモリ52に書き込むように設定されている。
【００８９】
プロセッサ50は、プロセッサ50によって出力されたデータやコマンドによるアウトプットインターフェースと、プロセッサ50によって入力されたデータやコマンドによるインプットインターフェースを備えることができる。 
【００９０】
メモリ52は、プロセッサ50に読み取られた時の、装置46の動作を管理するコンピュータプログラムのインストラクションを含むコンピュータプログラム54を含む。コンピュータープログラムインストラクション54は、装置46が図1から図9で示された方法の少なくとも一部を実行することを可能にするロジックとルーチンを提供する。メモリ52を読むことでプロセッサ50はコンピュータプログラム54を読み込み実行することが可能になる。メモリ54は単一の構成部品として描かれているが、統合/取り外し可能で、永久的/半永久的/動的/キャッシュされた記憶装置の１つかそれ以上の別々の構成部品となりうる。 
【００９１】
コンピュータプログラムは、あらゆる適切な伝達メカニズム56を介して装置46に到達することができる。伝達メカニズム65は、例として、コンピュータ可読記憶媒体、コンピュータプログラム製品、メモリーデバイス、ブルーレイディスク、CD-ROM又はDVDのような記憶媒体、有形コンピュータプログラム54を具現化した記録媒体の製造物などである。伝達メカニズムはコンピュータプログラム54を確実に送信できる信号でもよい。装置46は、コンピュータデータ信号として、コンピュータプログラム54を伝搬または送信することができる。 
【００９２】
メモリ52は単一の構成部品として描かれているが、統合/取り外し可能で、永久的/半永久的/動的/キャッシュされた記憶装置の１つかそれ以上の別々の構成部品となりうる。”コンピュータ読み取り可能な記憶媒体”、”コンピュータプログラム製品”、”有形実施されるコンピュータプログラム”等または”コントローラ”、”コンピュータ”、”プロセッサ”などへの参照はコンピューターがシングル/マルチ−プロセッサアーキテクチャ、シーケンシャル（フォンノイマン）/並列アーキテクチャなどの異なるアーキテクチャを有しているということだけではなく、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）、特定用途向け回路（ASIC）、信号処理デバイスおよびその他のデバイスのような専用回路でもあると理解されるべきである。 
【００９３】
コンピュータ−プログラム、インストラクション、コード等への参照は、プログラマブル・プロセッサまたはハードウェアデバイスのプロセッサへの指示のプログラマブルコンテント、固定機能デバイスの構成設定、ゲートアレイやプログラマブルロジックデバイスなどのファームウェア用のソフトウェアを有していると理解されるべきだ。 
【００９４】
ステップは図1から図9に方法のステップやコンピュータプログラム54の方法やコードのセクションを表している。図には特定の順序でステップが表されているが、これはステップに必要とされる、あるいは好まれる順序があるという意味ではない。ステップの順序や順序のアレンジは変更できる。 いくつかのステップは省略させることも可能である。
【図１】
2018141804.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月12日(2018.6.12)
【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】
風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品の残存耐用年数の予想方法であって、
実行前に、１又は複数の等価運転時間（ＥＯＨ）係数（１０６，１０８，２２０）を計算することと、複数の過去のフィールド動作条件（ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）（２１０，２１４）下の損傷を計算することにより、負荷データに由来する定格動作条件（２０８）下の損傷を評価する工程と；
１又は複数の動作条件（１１０）に関するデータ（１００）を提供する工程と、
前記１又は複数の動作条件に関する１又は複数のＥＯＨ係数（１０６，１０８，２２０）を提供する工程により、
前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品のＥＯＨ（１１６）を決定する工程であって、前記ＥＯＨ（１１６）は、前記１又は複数の動作条件（１１０）及び前記  前記１又は複数の動作条件に関する１又は複数のＥＯＨ係数（１０６，１０８，２２０）に関する前記データ（１００）の関数であるものと；
前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品のＥＯＨ限界値（１１４）を得る工程と、
前記ＥＯＨ（１１６）と前記ＥＯＨ限界値（１１４）とを比較する工程であって、ＥＯＨ限界値（１１４）とＥＯＨ（１１６）との比較により残存耐用年数が得られるものとを含み、
それぞれのフィールド動作条件（２１０，２１４）について、ＥＯＨ係数（１０６，１０８，２２０）が、定格動作条件（２０８）下の損傷、及び同じ期間の複数のフィールド動作条件（２１０，２１４）下の損傷から求められ、
前記１又は複数の動作条件（１１０）に関するデータ（１００）は、
前記風力タービン，又は水力タービンのギアボックスに作用する負荷であって、前記負荷は動作中に前記ギアボックスに取り付けられたコンディションモニタリングセンサーによるサンプルデータから得られたもの、
前記ギアボックスモデルから得られたサンプルデータに由来する、前記ギアボックスに作用する負荷に関する前記ＥＯＨ係数、及び
応答曲面法（ＲＳＭ：ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ）を使用して決定された動作中のサンプルデータの基本的な傾向（ｕｎｄｅｒｙｉｎｇ  ｔｒｅｎｄ）を含む、
ことを特徴とする、
方法。
【請求項２】
請求項１に記載された方法であって、
前記損傷を評価する工程は、次のグループに属する１又はそれ以上のモデルを提供する工程を含む方法。
ベアリング滑りモデル（１１４）；
動的モデル（１１４）；
ライフモデル；
ギアボックス、ドライブトレインや発電機のノミナルモデル；
特定のギアボックス、ドライブトレインや発電機の1つかそれ以上の製造時のばらつきに関する情報を備えるギアボックス、ドライブトレインや発電機の独自モデル；
ギアボックス、ドライブトレインや発電機に対し6自由度のノードから成る完全に結合された有限モデル：及び
1つかそれ以上の構成部品に固有の1つかそれ以上のメタモデル（１０２）。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された方法であって、
前記ＥＯＨ係数（１０６，１０８，２２０）が、
定格動作条件下（２０８）の損傷とフィールド動作条件下（２１０，２１４）での損傷の比の関数であるか、又は
定格動作条件下（２０８）の損傷とフィールド動作条件下（２１０，２１４）での損傷の比である方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載された方法であって、
前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品の１又はそれ以上の動作条件に関するデータ（１００）を提供する工程は、
過去の情報を提供する工程、
１又はそれ以上の定常状態条件下に関するデータを提供する工程、
１又はそれ以上の過渡状態動作条件下でのデータを提供する工程、
１又はそれ以上の動作条件をモニタする１又はそれ以上のセンサーからのデータを集める工程、又は
動作条件をモニタするシステムからのデータを提供する工程を含む、方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載された方法であって、
前記１又はそれ以上のＥＯＨ係数（１０６，１０８，２２０）を提供する工程は、１又はそれ以上の定常状態の動作条件に関するＥＯＨ係数（１０６，１０８，２２０）を提供する工程、又は
１又はそれ以上の過渡状態の動作条件に関するＥＯＨ係数（１０６，１０８，２２０）を提供する工程を含む、方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載された方法であって、
前記ＥＯＨ（１１６）が前記ＥＯＨ限界（１１４）よりも大きい場合、前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品をメンテナンスする工程をさらに含む、方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載された方法であって、
前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品が故障し、前記ＥＯＨ（１１６）が前記ＥＯＨ限界（１１４）よりも小さいときは、前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品をメンテナンスする工程をさらに含む、方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載された方法であって、
前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品をメンテナンスする工程は、前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品の損傷を調査する工程を含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載された方法であって、
前記対象物の損傷を調査する工程は、
内視鏡を使用する工程、振動分析する工程、及び、潤滑解析する工程からなるグループから選択される、方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載された方法であって、
前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品が損傷を有する場合、
前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品をメンテナンスするスケジュールを立てる工程、。
前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品を修理する工程、又は
前風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品を交換する工程をさらに含む、方法。
【請求項１１】
請求項10に記載された方法であって、
前記風力タービン，水力タービン、またはそれらの構成部品のＥＯＨ（１１６）を０に設定する工程をさらに含む、方法。
【請求項１２】
コンピュータに、請求項1から１１のいずれかに記載された方法を実装させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１３】
請求項1から１１のいずれかに記載された方法を実装するための手段を含むコンピュータシステム。