(57)【要約】【課題】風力発電装置の状態に応じた適切なメンテナンス時期を設定することができる風力発電装置の監視方法及び監視システムを提供する。【解決手段】ブレード５およびハブ６を含むロータ４から発電機１８に至るエネルギー伝達経路を介して、ロータ４に入力された風力のエネルギーを発電機１８に伝達して発電する風力発電装置１の監視を行う。この監視方法は、エネルギー伝達経路上に存在する油圧トランスミッション１０等の監視対象部位に入力される入力エネルギーと、監視対象部位から出力される出力エネルギーとから監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出し、算出された過去のエネルギー伝達効率からその経時変化を求め、経時変化に基づいて将来におけるエネルギー伝達効率を予測し、予測されたエネルギー伝達効率に基づいてメンテナンス時期を決定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレードおよび該ブレードが取り付けられたハブを含むロータから発電機に至るエネルギー伝達経路を介して、前記ロータに入力された風力のエネルギーを前記発電機に伝達して発電する風力発電装置の監視方法であって、
前記エネルギー伝達経路上に存在する監視対象部位に入力される入力エネルギーと、前記監視対象部位から出力される出力エネルギーとから前記監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された過去の前記エネルギー伝達効率から該エネルギー伝達効率の経時変化を求める経時変化導出ステップと、
前記経時変化に基づいて、将来における前記エネルギー伝達効率を予測する予測ステップと、
予測された前記エネルギー伝達効率に基づいてメンテナンス時期を決定する決定ステップとを備えることを特徴とする風力発電装置の監視方法。
【請求項２】
前記監視対象部位が、前記エネルギー伝達経路上に存在する油圧ポンプおよび油圧モータを含む油圧トランスミッションであり、
前記算出ステップは、前記ロータに連結されるメインシャフトのトルクおよび回転数から求められる前記油圧トランスミッションへの前記入力エネルギーと、前記油圧モータの出力軸のトルクおよび回転数から求められる前記油圧トランスミッションからの前記出力エネルギーとから前記エネルギー伝達効率を算出することを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置の監視方法。
【請求項３】
前記監視対象部位が前記発電機であり、
前記算出ステップは、前記発電機の入力軸のトルクおよび回転数から求められる前記発電機への前記入力エネルギーと、前記発電機における発電量から求められる該発電機からの前記出力エネルギーとから前記エネルギー伝達効率を算出することを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置の監視方法。
【請求項４】
前記監視対象部位が前記ロータであり、
前記算出ステップは、前記風力の風向、風速および前記ブレードのピッチ角から求められる前記ロータへの前記入力エネルギーと、前記メインシャフトのトルクおよび回転数から求められる前記ロータからの前記出力エネルギーとから前記エネルギー伝達効率を算出することを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置の監視方法。
【請求項５】
前記経時変化に基づいて、前記エネルギー伝達効率の低下の原因を特定する原因特定ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置の監視方法。
【請求項６】
ブレードおよび該ブレードが取り付けられたハブを含むロータから発電機に至るエネルギー伝達経路を介して、前記ロータに入力された風力のエネルギーが前記発電機に伝達されて発電する風力発電装置の監視方法であって、
前記エネルギー伝達経路上に存在する監視対象部位に入力される入力エネルギーと、前記監視対象部位から出力される出力エネルギーとから前記監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出する算出ステップと、
前記エネルギー伝達効率に基づいてメンテナンスの要否を決定する決定ステップとを備えることを特徴とする風力発電装置の監視方法。
【請求項７】
ブレードおよび該ブレードが取り付けられたハブを含むロータから発電機に至るエネルギー伝達経路を介して、前記ロータに入力された風力のエネルギーを前記発電機に伝達して発電する風力発電装置の監視システムであって、
前記エネルギー伝達経路上に存在する監視対象部位に入力される入力エネルギーと、前記監視対象部位から出力される出力エネルギーとから前記監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出する算出部と、
前記算出部で算出された過去の前記エネルギー伝達効率から該エネルギー伝達効率の経時変化を求める経時変化導出部と、
前記経時変化に基づいて、将来における前記エネルギー伝達効率を予測する予測部と、
予測された前記エネルギー伝達効率に基づいてメンテナンス時期を決定する決定部とを備えることを特徴とする風力発電装置の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー伝達経路を介してロータの回転エネルギーを発電機に伝達する風力発電装置の監視方法及びシステムに関し、特に、風力発電装置を構成する部位の状態から適切なメンテナンス時期を把握することができる風力発電装置の監視方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全の観点から、再生エネルギーとしての風を利用して発電を行う風力発電装置の普及が進んでいる。一般に、風力発電装置は、複数のブレードがハブに取り付けられたロータを有し、ロータから入力される風力のエネルギーがメインシャフトや増速機を介して発電機に伝達され、発電を行うようになっている。
【０００３】
このような風力発電装置は、多数の部品（コンポーネント）によって構成されている。これらの部品のうち、ブレード、ギア式や油圧トランスミッション式等の増速機、発電機等のようにエネルギーを伝達する部品は経年使用によって劣化するため、劣化が進行して風力発電装置が完全に停止する前にメンテナンスを実施する必要がある。一般的には、各部品の性能劣化を考慮して設定された期間ごとに定期メンテナンスを行うようになっている。
ところが、風力発電装置の出力は風速に応じて刻々と変化するから、部品の性能劣化の進行スピードも風力発電装置間に個体差があり、メンテナンス時期を画一的に定めることは難しい。すなわち、部品の性能劣化の進行が速い風力発電装置の場合、定期メンテナンスの実施時期の到来前に部品の故障や過度の劣化が発生することがあり、風力発電装置が本来の性能を発揮できなかったり、意図しない停止を余儀なくされる場合がある。そのため、風力発電装置の部品の状態を監視して、適切な時期にメンテナンスを行うことで、風力発電装置の本来の性能が発揮され、風力発電装置の運転の意図しない停止を防ぐことが重要である。
【０００４】
特許文献１には、加速度センサを用いて検出した増速機又は発電機の振動に基づき、状態監視システム（ＣＭＳ：Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）により部品の余寿命を予測し、所期の余寿命が得られるように出力（発電量）を制限する風力発電装置の運転方法が開示されている。例えば、次回の定期メンテナンスの時期までに部品の余寿命が尽きてしまうことが予想される場合、出力を下げて、次回の定期メンテナンスの時期まで部品の余寿命を延長する。これにより、部品故障による予期しない運転停止を防ぐことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０３３２２７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように加速度センサの検出結果から予測可能な部品の余寿命は、部品の振動を伴う劣化原因だけを考慮したものである。そのため、特許文献１に記載の状態監視技術は、振動として表れない部品の不具合を把握することはできない。例えば、油圧トランスミッションを有する風力発電装置の場合、油圧トランスミッションのオイルラインに油漏れが発生すると、増速機の動力伝達効率が低下するが、油圧トランスミッションの振動が発生するとは限らないので、特許文献１の状態監視技術ではこのような兆候を察知できない。そのため、適切な時期にメンテナンスを行って、風力発電装置の本来の性能を発揮し、風力発電装置の運転の意図しない停止を防ぐことは難しい。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、風力発電装置の状態に応じた適切なメンテナンス時期を設定することができる風力発電装置の監視方法および監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る風力発電装置の監視方法は、ブレードおよび該ブレードが取り付けられたハブを含むロータから発電機に至るエネルギー伝達経路を介して、前記ロータに入力された風力のエネルギーを前記発電機に伝達して発電する風力発電装置の監視方法であって、前記エネルギー伝達経路上に存在する監視対象部位に入力される入力エネルギーと、前記監視対象部位から出力される出力エネルギーとから前記監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された過去の前記エネルギー伝達効率から該エネルギー伝達効率の経時変化を求める経時変化導出ステップと、前記経時変化に基づいて、将来における前記エネルギー伝達効率を予測する予測ステップと、予測された前記エネルギー伝達効率に基づいてメンテナンス時期を決定する決定ステップとを備えることを特徴とする。
【０００９】
この風力発電装置の監視方法によれば、監視対象部位におけるエネルギー伝達効率の経時変化に基づいて、将来におけるエネルギー伝達効率を予測し、予測されたエネルギー伝達効率に基づいてメンテナンス時期を決定するようにしたので、監視対象部位の状態に応じた適切なメンテナンス時期を設定することが可能となる。例えば、予め設定された定期メンテナンス時期におけるエネルギー伝達効率を予測したとき、この予測されたエネルギー伝達効率が、通常劣化を考慮した効率より大幅に低い場合には、定期メンテナンス時期より前に風力発電装置の運転に異常をきたす可能性があるので、メンテナンス時期を前倒しする。これにより、定期メンテナンス前に風力発電装置が予期せず停止してしまうことを防止できる。一方、予測されたエネルギー伝達効率が、通常劣化を考慮した効率より高い場合には、定期メンテナンス時期の後においても通常運転が可能であると判断できるので、定期メンテナンス時期を遅らせる。これによりメンテナンス頻度を少なくしてメンテナンスコストを削減することができる。なお、エネルギー伝達経路上に存在する監視対象部位とは、例えば、ブレード、ギア式や油圧トランスミッション式等の増速機、発電機等である。
【００１０】
上記風力発電装置の監視方法において、前記監視対象部位が、前記エネルギー伝達経路上に存在する油圧ポンプおよび油圧モータを含む油圧トランスミッションであり、前記算出ステップは、前記ロータに連結されるメインシャフトのトルクおよび回転数から求められる前記油圧トランスミッションへの前記入力エネルギーと、前記油圧モータの出力軸のトルクおよび回転数から求められる前記油圧トランスミッションからの前記出力エネルギーとから前記エネルギー伝達効率を算出してもよい。
【００１１】
このように、監視対象部位を油圧トランスミッションとすることで、油圧トランスミッションで発生する異常、例えば、オイルラインのシール劣化による油漏れや回転部材の軸受の劣化等の異常に対応した適切なメンテナンス時期を把握することが可能となる。
また、メインシャフトのトルクおよび回転数から入力エネルギーを求め、油圧モータの出力軸のトルクおよび回転数から出力エネルギーを求めることで、油圧トランスミッションにおけるエネルギー伝達効率を精度良く検出することができる。
【００１２】
上記風力発電装置の監視方法において、前記監視対象部位が前記発電機であり、前記算出ステップは、前記発電機の入力軸のトルクおよび回転数から求められる前記発電機への前記入力エネルギーと、前記発電機における発電量から求められる該発電機からの前記出力エネルギーとから前記エネルギー伝達効率を算出してもよい。
【００１３】
このように、監視対象部位を発電機とすることで、発電機で発生する異常、例えば、発電機巻線の絶縁劣化や温度上昇、発電機盤の避雷器、あるいは発電機軸受の損傷等の異常に対応した適切なメンテナンス時期を把握することが可能となる。
また、発電機の入力軸のトルクおよび回転数から入力エネルギーを求め、発電量から出力エネルギーを求めることで、発電機におけるエネルギー伝達効率を精度良く検出することができる。
【００１４】
上記風力発電装置の監視方法において、前記監視対象部位が前記ロータであり、前記算出ステップは、前記風力の風向、風速および前記ブレードのピッチ角から求められる前記ロータへの前記入力エネルギーと、前記メインシャフトのトルクおよび回転数から求められる前記ロータからの前記出力エネルギーとから前記エネルギー伝達効率を算出してもよい。
【００１５】
このように、監視対象部位をロータとすることで、ロータで発生する異常、例えば、ブレードの変形や損傷、ピッチ駆動機構の不具合等の異常に対応した適切なメンテナンス時期を把握することが可能となる。
また、風力の風向、風速およびブレードのピッチ角からロータへの入力エネルギーを求め、メインシャフトのトルクおよび回転数よりロータからの出力エネルギーを求めることで、ロータにおけるエネルギー伝達効率を精度良く検出することができる。
【００１６】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記経時変化に基づいて、前記エネルギー伝達効率の低下の原因を特定する原因特定ステップをさらに備えてもよい。
エネルギー伝達効率の経時変化は、監視対象部位におけるエネルギー損失を引き起こす原因によって異なると考えられる。したがって、エネルギー伝達効率の経時変化を分析することで、エネルギー伝達効率の低下の原因を特定することができ、これによりメンテナンス部位を適正に把握することができる。
【００１７】
また、本発明に係る風力発電装置の監視方法は、ブレードおよび該ブレードが取り付けられたハブを含むロータから発電機に至るエネルギー伝達経路を介して、前記ロータに入力された風力のエネルギーが前記発電機に伝達されて発電する風力発電装置の監視方法であって、前記エネルギー伝達経路上に存在する監視対象部位に入力される入力エネルギーと、前記監視対象部位から出力される出力エネルギーとから前記監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出する算出ステップと、前記エネルギー伝達効率に基づいてメンテナンスの要否を決定する決定ステップとを備えることを特徴とする。
【００１８】
この風力発電装置の監視方法によれば、監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出し、このエネルギー伝達効率に基づいてメンテナンスの要否を決定するようにしたので、監視対象部位の状態に応じてメンテナンスの要否を適切に決定することができる。例えば、現在のエネルギー伝達効率が通常運転時の範囲を超える値であれば、監視対象部位に何らかの異常が発生していると考えられるので、迅速にメンテナンスを実行することによって、風力発電装置の本来の性能を発揮できる状態に戻したり、風力発電装置が予期せず運転停止してしまうことを防止できる。
【００１９】
本発明に係る風力発電装置の監視システムは、ブレードおよび該ブレードが取り付けられたハブを含むロータから発電機に至るエネルギー伝達経路を介して、前記ロータに入力された風力のエネルギーを前記発電機に伝達して発電する風力発電装置の監視システムであって、前記エネルギー伝達経路上に存在する監視対象部位に入力される入力エネルギーと、前記監視対象部位から出力される出力エネルギーとから前記監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出する算出部と、前記算出部で算出された過去の前記エネルギー伝達効率から該エネルギー伝達効率の経時変化を求める経時変化導出部と、前記経時変化に基づいて、将来における前記エネルギー伝達効率を予測する予測部と、予測された前記エネルギー伝達効率に基づいてメンテナンス時期を決定する決定部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
この風力発電装置の監視システムでは、監視対象部位におけるエネルギー伝達効率の経時変化に基づいて、将来におけるエネルギー伝達効率を予測し、予測されたエネルギー伝達効率に基づいてメンテナンス時期を決定することにより、監視対象部位の状態に応じた適切なメンテナンス時期を設定することが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、監視対象部位におけるエネルギー伝達効率の経時変化に基づいて、将来におけるエネルギー伝達効率を予測し、予測されたエネルギー伝達効率に基づいてメンテナンス時期を決定することにより、監視対象部位の状態に応じた適切なメンテナンス時期を設定することが可能となる。
また、監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出し、このエネルギー伝達効率に基づいてメンテナンスの要否を決定することにより、監視対象部位の状態に応じてメンテナンスの要否を適切に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】風力発電装置の全体構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の監視システムとその周辺機器の構成を示す図である。
【図３】油圧ポンプの具体的な装置構成を示す断面図である。
【図４】（Ａ）は図３に示す油圧ポンプのＡ−Ａ線に沿った断面図で、（Ｂ）は図４（Ａ）に示す油圧ポンプのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】エネルギー伝達効率の経時変化を示すグラフである。
【図６】他のエネルギー伝達効率の経時変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】ウィンドファームの構成例を示す概略図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の監視システムとその周辺機器の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置の監視システムとその周辺機器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２４】
［第１実施形態］
まず最初に、図１および図２を参照して、本発明が適用される風力発電装置１の概略構成について説明する。なお、図１は風力発電装置１の全体構成の一例を示す図で、図２は本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の監視システムとその周辺機器の構成を示す図である。
図１に示すように、風力発電装置１は、主として、陸上または洋上（湖上等の水上全般を含む）に設置されるタワー２と、タワー２に対して旋回自在に配置されるナセル３と、ナセル３に回転自在に支持されるロータ４と、ロータ４に連結されるメインシャフト８と、メインシャフト８の回転を増速する油圧トランスミッション１０と、油圧トランスミッション１０で増速された回転が入力される発電機１８と、風力発電装置１のメンテナンス時期を決定する監視システム２０（図２参照）とを備える。
【００２５】
ロータ４は、複数のブレード５がハブ６に取り付けられて構成される。図１では、一例として３枚のブレード５がハブ６を中心として放射状に延びており、それぞれのブレード５が、メインシャフト８と連結されたハブ６に取り付けられている。これにより、ブレード５が受けた風の力によってロータ４全体が回転し、メインシャフト８を介して油圧トランスミッション１０に回転が入力される。なお、図２に示すように、ブレード５には、ブレード５のピッチ角を調節するためのアクチュエータ（ピッチ駆動機構）７が取り付けられている。
【００２６】
図１および図２に示すように、油圧トランスミッション１０は、メインシャフト８によって駆動される油圧ポンプ１１と、発電機１８に接続される油圧モータ１２と、油圧ポンプ１１と油圧モータ１２との間に設けられた高圧油ライン１５および低圧油ライン１４からなるオイルライン１３を有する。また、油圧ポンプ１１はポンプ制御部１６によって制御され、油圧モータ１２はモータ制御部１９によって制御される。
油圧ポンプ１１の吐出側は、高圧油ライン１５によって油圧モータ１２の吸込側に接続されており、油圧ポンプ１１の吸込側は、低圧油ライン１４によって油圧モータ１２の吐出側に接続されている。油圧ポンプ１１から吐出された作動油（高圧油）は、高圧油ライン１５を介して油圧モータ１２に流入し、油圧モータ１２を駆動する。油圧モータ１２で仕事を行った作動油（低圧油）は、低圧油ライン１４を介して油圧ポンプ１１に流入して、油圧ポンプ１１で昇圧された後、再び高圧油ライン１５を介して油圧モータ１２に流入する。なお、油圧トランスミッション１０の具体的構成については後述する。
【００２７】
上記した風力発電装置１は、その運転状態を検出することを目的として、複数のセンサが設けられている。本実施形態においては、センサとして、メインシャフト８の回転数を検出する回転数センサ３１と、メインシャフト８のトルクを検出するトルクセンサ３２と、油圧モータ１２の出力軸１７の回転数を検出する回転数センサ３４と、出力軸１７のトルクを検出するトルクセンサ３５とを有する。ここで、トルクセンサ３２，３５として、例えば歪みゲージを用いることができる。また、他のセンサとして、風速センサ３８や風向センサ３９、あるいは高圧油ライン１５や低圧油ライン１４の圧力を検出する圧力センサ（不図示）等を有していてもよい。
【００２８】
発電機１８は、油圧トランスミッション１０の油圧モータ１２の出力軸１７に接続されるとともに電力系統２８に連系されており、公知の同期発電機又は誘導発電機等を用いることができる。発電機１８は、油圧モータ１２から略一定の回転数のトルクが入力され、略一定の周波数の交流電流を発生して電力系統２８に送電するようになっている。
【００２９】
ここで、図３および図４を用いて、油圧ポンプ１１の具体的な構成例について説明する。なお、図３は油圧ポンプの具体的な装置構成を示す断面図で、図４（Ａ）は図３に示す油圧ポンプのＡ−Ａ線に沿った断面図で、（Ｂ）は図４（Ａ）に示す油圧ポンプのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００３０】
図３及び図４に示すように、油圧ポンプ１１は、カム取付台４１を介してメインシャフト８に取り付けられている。メインシャフト８は、シャフト軸受４０Ａ，４０Ｂを介してナセル３側に回転自在に支持されている。なお、図３に示す例では、油圧ポンプ１１は、２つのシャフト軸受４０Ａ，４０Ｂの間に配置されているが、これらのシャフト軸受４０Ａ，４０Ｂよりハブ６から遠い側に配置されてもよい。
カム取付台４１の外周には、ポンプケーシング４３がポンプ軸受４４を介して固定されている。ポンプケーシング４３は、一対のエンドプレート４３Ａ，４３Ｂと、これらの間に設けられる円筒ケース４３Ｃとで構成される。ポンプケーシング４３は、シリンダ５１、ピストン５２、高圧マニホルド６１、低圧マニホルド６４、高圧バルブ５５および低圧バルブ５６（図４参照）、カム４２の各部を覆うとともに、作動油の外部への漏洩を防止している。カム４２は、複数の凹部及び凸部がメインシャフト８の周りに交互に並んだ波状のカム曲面を有するリングカムであることが好ましい。
【００３１】
油圧ポンプ１１は、少なくとも一つのシリンダ５１を有するシリンダブロック４５と、該シリンダブロック４５の各シリンダ５１に対して設けられるピストン５２と、高圧マニホルド６１及び低圧マニホルド６４と、高圧バルブ５５及び低圧バルブ５６とを一つのモジュールとして、該モジュールを複数セット含んでいてもよい。
シリンダ５１の内部には、シリンダ５１とピストン５２とに囲まれる作動室５３が形成されている。
ピストン５２は、カム４２のカム曲線に合わせてピストン５２をスムーズに作動させる観点から、シリンダ５１内を摺動するピストン本体部５２Ａと、該ピストン本体部５２Ａに取り付けられ、カム４２のカム曲面に係合するピストンローラー５２Ｂ又はピストンシューとで構成することが好ましい。
【００３２】
作動室５３は、ピストン５２がシリンダ５１内を摺動することによって容積が可変となっている。この作動室５３には、高圧油通路６０と低圧油通路６３とが連通している。高圧油通路６０は高圧バルブ５５によって開閉され、低圧油通路６３は低圧バルブ５６によって開閉される。
【００３３】
複数の高圧油通路６０のうちいくつかの通路６０は、シリンダブロック４５内に形成された複数の高圧油集合路６２の一つに連通している。さらに複数の高圧油集合路６２は、エンドプレート４３Ｂ内に形成された高圧マニホルド６１に連通している。そして、高圧マニホルド６１は、図２に示した高圧油ライン１５に接続されている。したがって、複数の作動室５３から排出される高圧油は、複数の高圧油通路６０、高圧油集合路６２、高圧マニホルド６１の順に通って高圧油ライン１５に排出される。
【００３４】
一方、複数の低圧油通路６３は、シリンダブロック４５の外周面と円筒ケーシング４３Ｃとで形成される低圧マニホルド（リングタンク）６４に連通し、低圧マニホルド６４は、低圧油ライン１４に接続されている。したがって、低圧油ライン１４から導入される低圧油は、低圧マニホルド６４、低圧油通路６３の順に通って複数の作動室５３内に導入される。
【００３５】
上記構成を備える油圧ポンプ１１では、メインシャフト８とともにカム４２が回転すると、ピストン５２が周期的に上下動し、ピストン５２が下死点から上死点に向かうポンプ工程と、ピストン５２が上死点から下死点に向かう吸入工程とが繰り返される。ポンプ工程では、高圧バルブ５５が開かれ、低圧バルブ５６が閉じられることで、作動室５３内の高圧油が高圧油ライン１５に送られる。一方、吸入工程では、高圧バルブ５５が閉じられ、低圧バルブ５６が開かれることで、低圧油ライン１４から作動室５３に低圧油が供給される。
【００３６】
また、この油圧ポンプ１１は、ポンプ制御部１６で（図２参照）高圧バルブ５５および低圧バルブ５６の開閉制御を行うことによって、各作動室５３をアクティブ状態又はアイドル状態に切替えることができる。作動室５３がアクティブ状態である場合、吸入工程において高圧バルブ５５を閉じ低圧バルブ５６を開くことで低圧油ライン１４から作動室５３内に作動油を流入させるとともに、ポンプ工程において高圧バルブ５５を開き低圧バルブ５６を閉じることで作動室５３から高圧油ライン１５に圧縮された作動油を送り出す。一方、作動室５３がアイドル状態である場合、吸入工程およびポンプ工程の両方において、高圧バルブ５５が閉じて低圧バルブ５６が開いた状態を維持して、作動室５３と低圧油ライン１４との間で作動油を往復させる（すなわち、高圧油ライン１５には作動油を送り出さない）。このように、ポンプ制御部１６は、高圧バルブ５５および低圧バルブ５６を開閉制御することによって、油圧ポンプ１１の作動状態（アイドル状態またはアクティブ状態）を制御する。すなわち、アクティブ状態の作動室５３の数を調節することによって、油圧トランスミッション１０におけるエネルギー伝達効率を調節することができる。
【００３７】
このように油圧トランスミッション１０の押しのけ容積を変化させることによってエネルギー伝達効率を調節することができるが、こういったエネルギー伝達効率の変化の他に、高圧油ライン１５を流れる高圧油が漏出することでエネルギー効率が低下してしまうことがある。そこで、高圧油の漏出の可能性がある部位には、シールが設けられている。例えば、図３に示すように、シリンダブロック４５に形成された高圧油集合路６２と、エンドプレート４３Ｂに形成された高圧マニホルド６１との連結部の周囲には、この連結部からの高圧油の漏出を防止するために高圧シール６５が設けられている。また、図４（Ｂ）に示すように、バルブ５５，５６の周囲には、高圧油通路６０からの高圧油や低圧油通路６３からの低圧油の漏出を防止するためにバルブシール６６が設けられている。なお、低圧油の漏出を防止する目的でシールを設けてもよいことは勿論である。例えば、図３に示すように、カム４２が配置されるカム室へ、潤滑油として低圧油を供給することがあるが、その場合、カム室とカム取付台４１との間に内部シール６７を設けてもよい。また、シャフト軸受４０Ａ，４０Ｂへも潤滑油として低圧油を供給することがあるが、その場合、シャフト軸受４０Ａ，４０Ｂを覆う軸受箱の潤滑油入口付近にシャフトシール６８を設けてもよい。
【００３８】
しかしながら、これらのシールは経年使用によって劣化してしまうことは避けられない。通常、シールが不具合なく使用されている場合の劣化速度を考慮して、定期メンテナンス期間が設定されている。すなわち、劣化による高圧油の漏出によって発電機出力が大幅に低下してしまう前に、定期メンテナンスを実施してシールを交換するようにしている。ところが、例えばシールの周囲温度が設計値より大幅に高かったり、シールが破損したりすると高圧油の漏れが増加して、風力発電装置１が意図せず停止したり、発電機出力が急激に低下したりすることがある。
また、シール異常の他にも、例えばポンプ軸受４４への偏荷重による過度な劣化等のように、風力発電装置１のエネルギー伝達効率に影響を与える部位に、故障や過度な劣化等の異常が発生した場合には、エネルギー伝達効率が通常時よりも大幅に低下することがある。
【００３９】
このような場合、定期メンテナンス時期に達する前に、メンテナンスを行って部品の交換や修理を行う必要がある。そこで、本発明の実施形態では、監視システム２０によって、風力発電装置１を構成する各部位のうち、エネルギー伝達経路上に存在する監視対象部位の状態を検出し、その状態に応じて適切なメンテナンス時期を決定するようにしている。なお、エネルギー伝達経路とは、ロータ４から発電機１８へ至る経路である。監視対象部位は、例えば、ロータ４、油圧トランスミッション１０、発電機１８等が挙げられるが、本実施形態では監視対象部位を油圧トランスミッション１０とした場合について説明する。
【００４０】
本実施形態に係る監視システム２０は、主として、効率算出部２１と、経時変化導出部２２と、効率予測部２３と、メンテナンス時期決定部２４と、経時変化導出部２６と、記憶部２７とを有する。
なお、監視システム２０の具体的な装置構成として、記憶部２７を除く各演算部（効率算出部２１、経時変化導出部２２、効率予測部２３、メンテナンス時期決定部２４、経時変化導出部２６等）は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。なお、監視システム２０の記憶部２７については、各演算部の指示に基づいて、各種データを記憶する。記憶部２７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。
【００４１】
効率算出部２１は、エネルギー伝達経路上に存在する監視対象部位に入力される入力エネルギーと、監視対象部位から出力される出力エネルギーとから監視対象部位におけるエネルギー伝達効率を算出する。例えば本実施形態では、回転数センサ３１で検出されるメインシャフト８の回転数と、トルクセンサ３２で検出されるメインシャフト８のトルクとを乗算して油圧トランスミッション１０への入力エネルギーを求め、回転数センサ３４で検出される油圧モータ１２の出力軸１７の回転数と、トルクセンサ３５で検出される出力軸１７のトルクとを乗算して油圧トランスミッション１０からの出力エネルギーを求める。そして、出力エネルギーを入力エネルギーで除算することによってエネルギー伝達効率を算出することができる。
【００４２】
経時変化導出部２２は、効率算出部２１で算出された過去のエネルギー伝達効率からエネルギー伝達効率の経時変化を求める。ここで求められるエネルギー伝達効率は、以下、実績効率と称する。具体的には、過去の複数時点における実績効率を算出して記憶部２７に蓄積しておき、これらの実績効率から経時変化を求める。このとき、実績効率の経時変化は、例えば、図５に示すような関数ｆ（ｔ）として求めてもよい。この場合、例えば最小二乗法等に基づいて近似関数を取得する方法などの周知の方法を用いて、過去の複数時点における実績効率にフィッティングする関数ｆ（ｔ）を求めることができる。その際には、油圧ポンプ１１の押しのけ容積の変化によっても実績効率は変化することから、押しのけ容積が変化した場合であっても一定の押しのけ容積における実績効率に換算するか、あるいは押しのけ容積をパラメータとして用いることが望ましい。なお、図５はエネルギー伝達効率（実績効率）の経時変化を示すグラフである。
【００４３】
効率予測部２３は、経時変化導出部２２で求めた実績効率の経時変化に基づいて、将来における実績効率を予測する。例えば、経時変化導出部２２で求めた関数ｆ（ｔ）を用いて、次回の定期メンテナンス時期ｔ１における実績効率を算出する。
【００４４】
経時変化導出部２６は、油圧トランスミッション１０の損傷や過度の劣化等の異常が発生していない場合におけるエネルギー伝達効率の経時変化を求める。ここで求めるエネルギー伝達効率は、以下、期待効率と称する。このとき、期待効率の経時変化は、例えば、図５に示すような関数ｇ（ｔ）として求めてもよい。図５では一例として、一定の押しのけ容積における期待効率を示しており、油圧トランスミッション１０に損傷や過度の劣化が発生していないと仮定して、経年使用によるシールや軸受等の劣化のみを考慮した関数ｇ（ｔ）となっている。すなわち、シールや軸受等の劣化発生部品における劣化速度を考慮して、シミュレーション、演算あるいは実験等により関数ｇ（ｔ）を求める。
【００４５】
記憶部２７には、効率算出部２１で算出した過去の実績効率、経時変化導出部２２で求めた実績効率の経時変化、経時変化導出部２６で求めた期待効率の経時変化、あるいは閾値Ｍ等が記憶される。ここで、閾値Ｍは、後述するメンテナンス決定部２４で用いられる値であり、予め設定されて記憶部２７に記憶される。さらに、記憶部２７には、予め設定された定期メンテナンス計画が記憶されていてもよい。
【００４６】
メンテナンス決定部２４は、効率予測部２３で予測された実績効率と、期待効率と、閾値Ｍとに基づいてメンテナンス時期を決定する。例えば、図５に示すように、次回のメンテナンス時期ｔ１における期待効率ｇ（ｔ１）および実績効率ｆ（ｔ１）の差ｄと、閾値Ｍとを比較して、この差ｄが閾値Ｍ以下である場合には、実績効率が期待効率より大きく乖離していないことから油圧トランスミッション１０に異常が発生していないと判断できる。したがって、定期メンテナンスの計画通りにメンテナンスを実施する。一方、期待効率ｇ（ｔ１）および実績効率ｆ（ｔ１）の差ｄが閾値Ｍを超過する場合には、油圧トランスミッション１０に異常が発生している可能性があるので、定期メンテナンス時期ｔ１を前倒しした時期ｔ１’にメンテナンスを実施する。このとき、前倒しするメンテナンス時期ｔ１’は、想定される異常の度合いや種類に応じて、この異常により運転停止する前に確実にメンテナンスを行える時期に設定することが好ましい。さらにこのとき、前倒しするメンテナンス時期ｔ１’は、油圧トランスミッション１０の効率低下に基づく発電出力低下による売電コストの損失と、メンテナンス頻度が増加することによるメンテナンスコストの損失とを考慮して、適切な時期に設定してもよい。このようにして設定されたメンテナンス時期は、出力部２９から出力される。
【００４７】
あるいは、メンテナンス決定部２４では、定期メンテナンスの時期ｔ１における期待効率ｇ（ｔ１）および実績効率ｆ（ｔ１）の差と、閾値Ｍとを比較して、この差が閾値Ｍ以下である場合には、現時点から１回目の定期メンテナンス時期においては油圧トランスミッション１０の実績効率を期待効率に沿って維持できると推測できるので、１回目の定期メンテナンスを実施せず、２回目の定期メンテナンスを実施するように設定してもよい。この場合、２回目の定期メンテナンス時期ｔ２における待効率ｇ（ｔ２）および実績効率ｆ（ｔ２）の差と、閾値Ｍとを比較して、この差が閾値Ｍを超過する場合には、２回目の定期メンテナンス時期ｔ２にメンテナンスを実施するか、または２回目の定期メンテナンス時期ｔ２を前倒しし、１回目の定期メンテナンス時期ｔ１と２回目の定期メンテナンス時期ｔ２との間でメンテナンスを実施する。
【００４８】
また、図６に示すように、メンテナンス時期決定部２４では、現時点ｔにおける実績効率ｇ（ｔ）および期待効率（ｔ）の差ｄ’と、閾値Ｍとを比較して、この差ｄ’が閾値Ｍを超過している場合には、定期メンテナンスとは別に、メンテナンスの要否を決定するようにしてもよい。ここで、図６は、他のエネルギー伝達効率の経時変化を示すグラフである。同図に示すように、実績効率ｇ（ｔ）および期待効率（ｔ）の差ｄ’が、現時点ですでに閾値Ｍを超過している場合には、異常が進行しているか、あるいは深刻な異常が発生したものと判断することができるので、迅速にメンテナンスを実施する。これにより、風力発電装置１の本来の性能を発揮できる状態に戻したり、風力発電装置１が予期せず運転停止してしまうことを防止できる。
【００４９】
さらに、メンテナンス時期決定部２４は、実績効率の経時変化に基づいて、実績効率の低下の原因を特定してもよい。実績効率の経時変化は、油圧トランスミッション１０におけるエネルギー損失を引き起こす原因によって異なると考えられる。したがって、実績効率の経時変化を分析することで、実績効率の低下の原因を特定することができ、これによりメンテナンス部位を適正に把握することができる。例えば、図６に示すＡ部のように、実績効率が急峻に低下した場合には、油圧ポンプ１１のバルブの故障が効率低下の原因の一つとして考えられる。したがって、メンテナンス対象部位としてバルブを特定することができる。この場合、バルブを交換または修理することによって、油圧トランスミッション１０の性能は復帰する可能性が高い。一方、図６に示すＢ部のように、実績効率が徐々に低下する場合には、油圧ポンプ１１の高圧シール６５やバルブシール６６（図３、図４（Ｂ）参照）等のシールの劣化による高圧油の漏れが効率低下の原因の一つとして考えられる。したがって、メンテナンス対象部位として高圧油のシールを特定することができる。この場合、シールを交換することによって、油圧トランスミッション１０の性能は復帰する可能性が高い。
【００５０】
なお、油圧ポンプ１１の高圧バルブ５５または低圧バルブ５６が電磁弁である場合、バルブが故障したことをポンプ制御部１６からの電気信号によって検出してもよい。すなわち、ポンプ制御部１６による高圧バルブ５５または低圧バルブ５６（図４（Ｂ）参照）の制御では、バルブの開閉指令に応じてバルブを開閉制御している。したがって、バルブ電圧の挙動に基づいて故障を検知することができる。例えば、バルブの開閉指令に対してバルブ電圧の応答速度が遅かったり、バルブ電圧が指令値まで達しなかったりした場合、故障と判断することができる。このように、ポンプ制御部１６からの電気信号を用いたバルブの故障検出を併用することによって、実績効率の経時変化からバルブ故障を確実に特定することができるので、他の異常においても原因の特定が容易となる。
【００５１】
次に、図７のフローチャートを参照して、上記した構成を備える風力発電装置１の監視システムを用いた監視方法について説明する。
風力発電装置１の運転中、監視システム２０には、回転数センサ３１で検出されたメインシャフト８の回転数、トルクセンサ３２で検出されたメインシャフト８のトルク、回転数センサ３４で検出された油圧モータ１２の出力軸１７の回転数、およびトルクセンサ３５で検出された出力軸１７のトルク等の各検出値が入力される。さらに、監視システム２０には、ポンプ制御部１６から油圧ポンプ１１の押しのけ容積（バルブ使用量）等の運転条件が入力される（ステップＳ１）。
【００５２】
監視システム２０の経時変化導出部２６は、油圧ポンプ１１の押しのけ容積等の運転条件に基づいて、油圧トランスミッション１０に異常が発生していないと仮定した場合の期待効率の経時変化を示す関数ｇ（ｔ）を導出する（ステップＳ２）。
一方、監視システム２０の効率算出部２１は、メインシャフト８の回転数とそのトルクを乗算して油圧トランスミッション１０への入力エネルギーを求めるとともに、出力軸１７の回転数とそのトルクを乗算して油圧トランスミッション１０からの出力エネルギーを求める。そして、出力エネルギーを入力エネルギーで除算して、油圧トランスミッション１０の実績効率を算出する（ステップＳ３）。この実績効率は、時間と紐付けられて記憶部２７に蓄積される。複数時点における実績効率を取得したら、経時変化導出部２１でこの実績効率を用いて実績効率の経時変化を示す関数ｆ（ｔ）を導出する（ステップＳ４）。
【００５３】
次いで、効率予測部２３は、記憶部２７に記憶された定期メンテナンス計画から次回の定期メンテナンス時期ｔ１を抽出し、実績効率の関数ｆ（ｔ）、期待効率の関数ｇ（ｔ）を用いて、定期メンテナンス時期ｔ１における実績効率ｆ（ｔ１）および期待効率ｇ（ｔ１）を予測する（ステップＳ５）。
そして、メンテナンス時期決定部２４で、実績効率ｆ（ｔ１）および期待効率ｇ（ｔ１）と、記憶部２７に記憶された閾値Ｍとを用いて、メンテナンス時期を決定する（Ｓ６）。具体的には、ステップＳ７において、期待効率ｇ（ｔ１）および実績効率ｆ（ｔ１）の差ｄと、閾値Ｍとを比較して、この差ｄが閾値Ｍより大きい場合には、定期メンテナンス時期ｔ１を前倒ししてメンテナンスを実施する（ステップＳ８）。他方、期待効率ｇ（ｔ１）および実績効率ｆ（ｔ１）の差ｄが閾値Ｍ以下である場合には、定期メンテナンスを実施する。
【００５４】
あるいは、ステップＳ９のように、ｎ回目の定期メンテナンス時期ｔｎにおける期待効率ｇ（ｔｎ）および実績効率ｆ（ｔｎ）の差ｄと閾値Ｍとを比較して、この差ｄが閾値Ｍを超える場合には、定期メンテナンスを実施する（ステップＳ１０）。他方、期待効率ｇ（ｔｎ）および実績効率ｆ（ｔｎ）の差ｄが閾値Ｍ以下である場合には、ｎ回目の定期メンテナンスを実施せず、（ｎ＋１）回目の定期メンテナンスを実施する（ステップＳ１１）。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態では、監視対象部位である油圧トランスミッション１０における実績効率の経時変化に基づいて、将来における実績効率を予測し、予測された実績効率に基づいてメンテナンス時期を決定するようにしたので、監視対象部位の状態に応じた適切なメンテナンス時期を設定することが可能となる。
また、監視対象部位を油圧トランスミッション１０とすることで、油圧トランスミッション１０で発生する異常、例えば、オイルライン１３のシール劣化による油漏れや回転部材の軸受の劣化等の異常に対応した適切なメンテナンス時期を把握することが可能となる。
さらに、メインシャフト８のトルクおよび回転数から入力エネルギーを求め、油圧モータ１２の出力軸１７のトルクおよび回転数から出力エネルギーを求めることで、油圧トランスミッション１０における実績効率を精度良く検出することができる。
【００５６】
なお、上述の第１実施形態において、監視システム２０は、個別の風力発電装置１に設けられてもよいし、複数の風力発電装置１が立設されたウィンドファームを統合的に関しする遠隔監視システムに設けられてもよい。
ここで、監視システム２０が遠隔監視システムに設けられる場合の例を図８に示す。同図に示すように、ウィンドファーム１００には、複数の風力発電装置１が立設されており、これらの風力発電装置１で発電された電力は、昇圧変圧器および系統連系盤を介して電力系統に送電される。
【００５７】
各風力発電装置１から延出される制御ラインはハブ１０１に集結されており、ハブ１０１から通信ケーブルを介して、現地に設けられたファーム管理装置１０２に接続されている。さらに、ファーム管理装置１０２は、通信回線を介して遠隔地に設けられた遠隔監視システム１０３に接続されている。ファーム管理装置１０２、遠隔監視システム１０３はいずれも、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリ、通信部インタフェース等を有するコンピュータで構成され、主に風力発電装置１の運転制御や監視を行なうものである。上記した監視システム２０は、この遠隔監視システム１０３に組み込まれていてもよい。これにより、複数の風力発電装置１に対してその運転状態を統合的に監視可能であるとともに、遠隔地においても適切なメンテナンス時期を設定できる。
【００５８】
［第２実施形態］
次に、図９を参照して、第２実施形態に係る風力発電装置の監視方法および監視システムについて説明する。本実施形態では、監視対象部位を発電機としている点を除けば、既に説明した第１実施形態の風力発電装置１と同様の構成である。したがって、ここでは、第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５９】
図９に示すように、本実施形態に係る監視システム２０は、主として、効率算出部２１と、経時変化導出部２２と、効率予測部２３と、メンテナンス時期決定部２４と、経時変化導出部２６と、記憶部２７とを有する。さらに、風力発電装置１の運転状態を検出するセンサとして、油圧モータ１２の出力軸１７の回転数を検出する回転数センサ３４と、出力軸１７のトルクを検出するトルクセンサ３５と、発電機１８の発電量を検出する計器用変成器（ＣＴ・ＶＴ）３６とを有する。なお、油圧モータ１２の出力軸１７とは、発電機１８の入力軸と同義である。
【００６０】
本実施形態において、効率算出部２１では、発電機１８へ入力される入力エネルギーと、発電機１８から出力される出力エネルギーとから発電機１８における実績効率（エネルギー伝達効率）を算出する。例えば、発電機１８へ入力される入力エネルギーは、回転数センサ３４で検出される油圧モータ１２の出力軸１７の回転数と、トルクセンサ３５で検出される出力軸１７のトルクとを乗算して求められる。発電機１８から出力される出力エネルギーは、計器用変成器３６で計測される電流および電圧から算出される発電量から求められる。
【００６１】
経時変化導出部２２は、効率算出部２１で算出された過去の実績効率から、発電機１８における実績効率の経時変化を求める。
また、経時変化導出部２６は、発電機１８の損傷や過度の劣化等の異常が発生していない場合における期待効率（エネルギー伝達効率）の経時変化を求める。このとき、例えば、発電機１８の入力軸（すなわち油圧モータ１２の出力軸１７）の回転数に対して期待効率を求めてもよい。具体的には、解析または実験等によって、健全な状態の発電機１８における各種の発電機損失を考慮した、入力軸の回転数に対する期待効率を求めてもよい。
効率予測部２３、メンテナンス時期決定部２４および記憶部２７については第１実施形態と同一の構成であるので、説明を省略する。
【００６２】
上記構成を有する監視システム２０における監視方法を説明する。
まず、監視システム２０の経時変化導出部２６は、発電機１８の損傷や過度の劣化等の異常が発生していない場合における期待効率の経時変化を求める。
一方、効率算出部２１は、油圧モータ１２の出力軸１７の回転数とトルクとを乗算して発電機１８の入力エネルギーを求め、発電機１８の発電量から発電機１８の出力エネルギーを求め、出力エネルギーを入力エネルギーで除算して実績効率を算出する。さらに、経時変化導出部２２で、実績効率を用いて発電機１８の実績効率の経時変化を求める。
【００６３】
次いで、効率予測部２３は、次回の定期メンテナンス時期ｔ１における実績効率ｆ（ｔ１）および期待効率ｇ（ｔ１）を予測する。
そして、メンテナンス時期決定部２４で、実績効率ｆ（ｔ１）および期待効率ｇ（ｔ１）の差ｄと、記憶部２７に記憶された閾値Ｍとを比較して、メンテナンス時期を決定する
あるいは、ｎ回目の定期メンテナンス時期ｔｎにおける期待効率ｇ（ｔｎ）および実績効率ｆ（ｔｎ）の差ｄと閾値Ｍとを比較して、メンテナンス時期を決定する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態では、監視対象部位を発電機１８とすることで、発電機１８で発生する異常、例えば、発電機巻線の絶縁劣化や温度上昇、発電機盤の避雷器、あるいは発電機軸受の損傷等の異常に対応した適切なメンテナンス時期を把握することが可能となる。
また、発電機１８の入力軸、すなわち油圧モータ１２の出力軸１７のトルクおよび回転数から入力エネルギーを求め、発電量から出力エネルギーを求めることで、発電機１８における実績効率を精度良く検出することができる。
【００６５】
［第３実施形態］
次に、図１０を参照して、第３実施形態に係る風力発電装置の監視方法および監視システムについて説明する。本実施形態では、監視対象部位をロータ６としている点を除けば、既に説明した第１実施形態の風力発電装置１と同様の構成である。したがって、ここでは、第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６６】
図１０に示すように、本実施形態に係る監視システム２０は、主として、効率算出部２１と、経時変化導出部２２と、効率予測部２３と、メンテナンス時期決定部２４と、経時変化導出部２６と、記憶部２７とを有する。さらに、風力発電装置１の運転状態を検出するセンサとして、風速を計測する風速センサ３８と、風向を計測する風向センサ３９と、メインシャフト８の回転数を計測する回転数センサ３１と、メインシャフト８のトルクを計測するトルクセンサ３２とを有する。
【００６７】
本実施形態において、効率算出部２１では、ロータ４へ入力される入力エネルギーと、ロータ４から出力される出力エネルギーとからロータ４における実績効率（エネルギー伝達効率）を算出する。例えば、ロータ４へ入力される入力エネルギーは、風速センサ３８で検出される風速と、風向センサ３９で検出される風向と、ピッチ駆動機構７で設定されるピッチ角とから求めることができる。ロータ４から出力される出力エネルギーは、回転数センサ３１で検出されるメインシャフト８の回転数と、トルクセンサ３２で検出されるメインシャフト８のトルクとを乗算して求めることができる。
【００６８】
経時変化導出部２２は、効率算出部２１で算出された過去の実績効率から、ロータ４における実績効率の経時変化を求める。
また、経時変化導出部２６は、ブレード５の変形、損傷および過度の劣化を含むロータ４の異常が発生していない場合における期待効率（エネルギー伝達効率）の経時変化を求める。
効率予測部２３、メンテナンス時期決定部２４および記憶部２７については第１実施形態と同一の構成であるので、説明を省略する。
【００６９】
上記構成を有する監視システム２０における監視方法を説明する。
まず、監視システム２０の経時変化導出部２６は、ロータ４の異常が発生していない場合における期待効率の経時変化を求める。
一方、効率算出部２１は、風速、風向およびブレード５のピッチ角からロータ４への入力エネルギーを求め、メインシャフト８の回転数およびトルクからロータ４からの出力エネルギーを求める。さらに、出力エネルギーを入力エネルギーで除算して実績効率を算出する。そして、経時変化導出部２２で、実績効率を用いてロータ４の実績効率の経時変化を求める。
【００７０】
次いで、効率予測部２３は、次回の定期メンテナンス時期ｔ１における実績効率ｆ（ｔ１）および期待効率ｇ（ｔ１）を予測する。
そして、メンテナンス時期決定部２４で、実績効率ｆ（ｔ１）および期待効率ｇ（ｔ１）の差ｄと、記憶部２７に記憶された閾値Ｍとを比較して、メンテナンス時期を決定する
あるいは、ｎ回目の定期メンテナンス時期ｔｎにおける期待効率ｇ（ｔｎ）および実績効率ｆ（ｔｎ）の差ｄと閾値Ｍとを比較して、メンテナンス時期を決定する。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態では、監視対象部位をロータ４とすることで、ロータ４で発生する異常、例えば、ブレード５の変形や損傷、ピッチ駆動機構の不具合等の異常に対応した適切なメンテナンス時期を把握することが可能となる。
また、風力の風向、風速およびブレード５のピッチ角からロータ４への入力エネルギーを求め、メインシャフト８のトルクおよび回転数よりロータ４からの出力エネルギーを求めることで、ロータ４における実績効率を精度良く検出することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上述の第１実施形態〜第３実施形態を適宜組み合わせてもよいし、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００７３】
例えば、第１〜第３実施形態に係る風力発電装置の監視方法およびシステムは、油圧式トランスミッション１０を有する風力発電装置１に適用した例を示したが、ギヤ式トランスミッションを有する風力発電装置１に適用してもよい。例えば、図２に示す第１実施形態に適用する場合、メインシャフト８のトルクおよび回転数からギヤ式トランスミッションへの入力エネルギーを求め、発電機１８に連結されるギヤ式トランスミッションの出力軸１７のトルクおよび回転数から出力エネルギーを求める。そして、この入力エネルギーと出力エネルギーとに基づいて実績効率を算出し、この実績効率と閾値とを比較することによってメンテナンス時期を決定する。第２、第３実施形態においても、上記と同様にしてメンテナンス時期を決定することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１    風力発電装置
４    ロータ
５    ブレード
６    ハブ
８    メインシャフト
１０  油圧トランスミッション
１１  油圧ポンプ
１２  油圧モータ
１３  オイルライン
１４  低圧油ライン
１５  高圧油ライン
１７  出力軸
１８  発電機
２０  監視システム
２１  効率算出部
２２  経時変化導出部
２３  効率予測部
２４  メンテナンス時期決定部
２６  経時変化導出部
２７  記憶部
２９  出力部
３１，３４  回転数センサ
３２，３５  トルクセンサ
３８  風速センサ
３９  風向センサ
５５  高圧バルブ
５６  低圧バルブ
６５  高圧シール
６６  バルブシール
【図１】
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【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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