(57)【要約】【課題】診断用のデータ収集をおこなうためのセンサが被測定物から外れたことを検出することができる異常診断装置を提供する。【解決手段】異常診断装置８１は、被測定物５０に取り付けられ、異常を診断するデータを収集するための加速度センサ１８０と、加速度センサ１８０が被測定物から外れたことを検出するための接触式センサ１８３と、データ収集装置８０とを含む。接触式センサ１８３は、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れたことに応じて位置が変化するように設置される。接触式センサ１８３は、加速度センサ１８０が正常に被測定物５０に取り付けられた状態で、被測定物５０を検出し、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れると被測定物５０を検出しなくなるように取り付けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に取り付けられ、異常を診断するデータを収集するための第１の検知部と、
前記第１の検知部が前記被測定物から外れたことを検知するための第２の検知部とを備える、異常診断装置。
【請求項２】
前記第２の検知部は、前記第１の検知部が前記被測定物から外れたことに応じて前記第２の検知部の位置が変化するように設置され、
前記第２の検知部は、前記被測定物または前記被測定物の付属物の有無を検出するセンサである、請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項３】
前記第２の検知部は、前記第１の検知部が前記被測定物から外れたことを検知した信号として、前記被測定物または前記被測定物の付属物が存在しなくなったことを示す信号を出力する、請求項２に記載の異常診断装置。
【請求項４】
前記第１の検知部が第１の固着方法によって取り付けられるベース部をさらに備え、
前記ベース部は、前記第１の固着方法よりも固着力が弱い第２の固着方法によって前記被測定物に取り付けられ、
前記第２の検知部は、前記ベース部に取り付けられる、請求項３に記載の異常診断装置。
【請求項５】
前記第２の検知部は、前記第１の検知部が前記被測定物から外れても、位置が変化しないように設置され、
前記第２の検知部は、前記第１の検知部または前記第１の検知部の付属物の有無を検出するセンサである、請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項６】
前記第２の検知部は、前記第１の検知部が前記被測定物から外れたことを検知した信号として、前記第１の検知部または前記第１の検知部の付属物が存在しなくなったことを示す信号を出力する、請求項５に記載の異常診断装置。
【請求項７】
前記第１の検知部が取り付けられるベース部をさらに備え、
前記ベース部は、前記被測定物に取り付けられ、
前記第２の検知部は、前記ベース部とは独立して前記被測定物に取り付けられ、前記第１の検知部の付属物として前記ベース部の有無を検出する、請求項６に記載の異常診断装置。
【請求項８】
前記第２の検知部は、接触式センサを含む、請求項２または５に記載の異常診断装置。
【請求項９】
前記第２の検知部は、磁気センサを含み、前記付属物は磁石を含む、請求項２または５に記載の異常診断装置。
【請求項１０】
前記第２の検知部は、画像センサを含む、請求項２または５に記載の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異常診断装置に関し、特に被測定物に取り付けられ、異常を診断するためのデータを収集するセンサを備えた異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間が監視しにくい場所（たとえば遠隔地）または時間帯（たとえば深夜）で運転する装置は、自動で異常を診断するか、または異常を診断するためのデータ収集を自動で行なえるようになっていることが望ましい。このような装置の一例として、風力発電装置が知られている。
【０００３】
風力発電装置においては、運転監視装置（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｎｄ  Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ：ＳＣＡＤＡ）や状態監視装置（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＣＭＳ）などにより風車の運転状態が遠隔的に監視される。ＳＣＡＤＡでは、風車の発電量や風速などの運転情報が収集され、ＣＭＳでは、機器の損傷や劣化状態などが監視される。
【０００４】
特開２０１３−１８５５０７号公報（特許文献１）は、遠隔地から風力発電装置の運転状態を監視する風力発電装置の監視システムを開示する。
【０００５】
ＳＣＡＤＡでは運転情報とともに温度などのデータも採取され、機器の異常監視にも使用されている。一方、ＣＭＳは機器の異常監視を目的としたシステムであり、風力発電装置にはＳＣＡＤＡのみが設備される場合とＳＣＡＤＡとＣＭＳが設備される場合がある。
【０００６】
ＳＣＡＤＡとＣＭＳは風力発電装置の各機器の異常を監視することから、両者を風力発電装置の異常診断装置と呼ぶことにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１８５５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
風力発電装置の異常診断装置を行なうためのデータとして、振動、温度などのデータが考えられる。異常診断装置は、これらのデータを収集するためのセンサを含んでいる。センサは、被測定物に取り付けられ、振動、温度などのデータを収集する。このセンサの一例として、振動データを収集するための加速度センサがある。
【０００９】
加速度センサの先端部にはねじ形成されていて、そのねじは、金属製などのベースのねじ穴にねじ込まれている。そして、ベースは、接着剤などで被測定物に取り付けられている。
【００１０】
このような構成の異常診断装置の場合において、メンテナンス作業員がベース部に手、足、工具などをぶつけてしまい、ベース部が衝撃によって、被測定物から落下することがある。このような場合、ベースと一緒にセンサが落下する。
【００１１】
しかし、センサが落下したことがわからない状態で長時間放置されると、収集されたデータが被測定物の情報を示していない。このような場合は、センサが落下したこと、またはデータが正しいものでないことを、遠隔地のオペレータに報知することが望ましい。
【００１２】
この発明の目的は、診断用のデータ収集をおこなうためのセンサが被測定物から外れたことを検出することができる異常診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、要約すると、被測定物に取り付けられ、異常を診断するデータを収集するための第１の検知部と、第１の検知部が被測定物から外れたことを検知するための第２の検知部とを備える。
【００１４】
好ましくは、第２の検知部は、第１の検知部が被測定物から外れたことに応じて第２の検知部の位置が変化するように設置され、第２の検知部は、被測定物または被測定物の付属物の有無を検出するセンサである。
【００１５】
より好ましくは、第２の検知部は、第１の検知部が被測定物から外れたことを検知した信号として、被測定物または被測定物の付属物が存在しなくなったことを示す信号を出力する。
【００１６】
さらに好ましくは、異常診断装置は、第１の検知部が第１の固着方法によって取り付けられるベース部をさらに備える。ベース部は、第１の固着方法よりも固着力が弱い第２の固着方法によって被測定物に取り付けられ、第２の検知部は、ベース部に取り付けられる。
【００１７】
好ましくは、第２の検知部は、第１の検知部が被測定物から外れても、位置が変化しないように設置され、第２の検知部は、第１の検知部または第１の検知部の付属物の有無を検出するセンサである。
【００１８】
より好ましくは、第２の検知部は、第１の検知部が被測定物から外れたことを検知した信号として、第１の検知部または第１の検知部の付属物が存在しなくなったことを示す信号を出力する。
【００１９】
さらに好ましくは、異常診断装置は、第１の検知部が取り付けられるベース部をさらに備える。ベース部は、被測定物に取り付けられ、第２の検知部は、ベース部とは独立して被測定物に取り付けられ、第１の検知部の付属物としてベース部の有無を検出する。
【００２０】
さらに好ましくは、第２の検知部は、接触式センサを含む。
さらに好ましくは、第２の検知部は、磁気センサを含み、付属物は磁石を含む。
【００２１】
さらに好ましくは、第２の検知部は、画像センサを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、診断用のデータ収集をおこなうためのセンサが被測定物から外れたことを検出することができるので、誤ったデータ収集が継続されたり、誤った診断が継続されたりすることを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態の異常診断装置が使用される一例である風力発電装置を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る異常診断装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態２に係る異常診断装置８１Ａの構成を示す図である。
【図４】実施の形態３に係る異常診断装置８１Ｂの構成を示す図である。
【図５】実施の形態４に係る異常診断装置８１Ｃの構成を示す図である。
【図６】図５の加速度センサ１８０と金属ベース１８１を異なる方向から見た図である。
【図７】実施の形態１〜４に共通して用いられるＣＭＳ測定の制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２５】
図１は、本実施の形態の異常診断装置が使用される一例である風力発電装置を説明するための図である。
【００２６】
図１を参照して、風力発電装置１０は、主軸２２と、ブレード３０と、増速機４０と、発電機４５と、主軸受６０と、データ収集装置８０とを備える。増速機４０、発電機４５、主軸受６０およびデータ収集装置８０は、ナセル９０に格納される。
【００２７】
タワー１００の上端部には、ナセル９０が設けられている。風力発電装置１０は、地上に固定されたタワー１００に対して、風向に応じてナセル９０を回転させるヨー（ｙａｗ）運動を行なうことが可能に構成されている。好ましくは、風上にブレード３０側が位置するようにナセル９０が回転される。
【００２８】
ロータヘッド２０は主軸２２の先端部分に接続されている。ロータヘッド２０には複数のブレード３０が取り付けられている。主軸はナセル９０内部で支持され、発電機４５へと接続されている。
【００２９】
主軸２２は、ロータヘッド２０からナセル９０内に進入して増速機４０の入力軸に接続され、主軸受６０によって回転自在に支持される。そして、主軸２２は、風力を受けたブレード３０により発生する回転トルクを増速機４０の入力軸へ伝達する。ブレード３０は、主軸２２の先端に設けられ、風力を回転トルクに変換して主軸２２に伝達する。
【００３０】
主軸受６０は、ナセル９０内において固設され、主軸２２を回転自在に支持する。主軸受６０は、転がり軸受によって構成され、たとえば、自動調芯ころ軸受や円すいころ軸受、円筒ころ軸受、玉軸受等によって構成される。なお、これらの軸受は、単列のものでも複列のものでもよい。
【００３１】
増速機４０は、主軸２２と発電機４５との間に設けられ、主軸２２の回転速度を増速して発電機４５へ出力する。一例として、増速機４０は、遊星ギヤや中間軸、高速軸等を含む歯車増速機構によって構成される。なお、特に図示しないが、この増速機４０内にも、複数の軸を回転自在に支持する複数の軸受が設けられている。発電機４５は、増速機４０の出力軸に接続され、増速機４０から受ける回転トルクによって発電する。発電機４５は、たとえば、誘導発電機によって構成される。なお、この発電機４５内にも、ロータを回転自在に支持する軸受が設けられている。
【００３２】
データ収集装置８０は、主軸受、増速機、発電機の各装置に付けられた振動センサからデータを収集する。振動センサが収集したデータは、各装置のいずれかに異常が発生すると、大きな振動を示すように変化する。
【００３３】
データ収集装置８０は、振動データの収集と同時にナセル制御盤より発電機軸の回転速度に比例するアナログ信号、発電量に比例するアナログ信号およびヨー運動の有無を示す信号などを取得する。
【００３４】
そして、データ収集装置８０は、収集したデータをサーバ２００に無線または有線で送信する。サーバ２００に送信されたデータに基づいて、アラーム発信装置２１０は、異常が発生している場合に警告をオペレータに報知する。
【００３５】
［実施の形態１］
図２は、実施の形態１に係る異常診断装置の構成を示す図である。図２を参照して、実施の形態１の異常診断装置８１は、被測定物５０に取り付けられ、異常を診断するためのデータを収集する加速度センサ１８０と、加速度センサ１８０が被測定物から外れたことを検出する接触式センサ１８３と、データ収集装置８０とを含む。
【００３６】
実施の形態１では、接触式センサ１８３は、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れたことに応じて、接触式センサ１８３の位置が変化するように設置される。接触式センサ１８３は、加速度センサ１８０が正常に被測定物５０に取り付けられた状態で、被測定物５０（または被測定物５０の付属物）を検出し、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れると被測定物５０（または付属物）を検出しなくなるように、加速度センサ１８０と一緒に被測定物５０に取り付けられる。
【００３７】
このように作動するための構成の一例として、異常診断装置８１は、加速度センサ１８０をねじ止め方法によって取り付ける金属ベース１８１をさらに含む。金属ベース１８１は、たとえば、接着剤、両面テープ、磁石などによって被測定物５０に取り付けられる。接着剤、両面テープ、磁石などによる固着方法は、一般に、ねじ止め方法よりも固着力が弱い固着方法である。そして、接触式センサ１８３は、Ｌ型金具１８２およびねじ１８４によって金属ベース１８１に取り付けられる。
【００３８】
以上の構成によって、異常診断装置８１は、診断用のデータ収集をおこなうための加速度センサ１８０が被測定物５０から外れたことを検出することができる。
【００３９】
異常診断装置８１のデータ収集装置８０は、接触式センサ１８３がオフ状態（被測定物５０の測定対象面から離れた状態）となると、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れたと判定し、加速度センサ１８０の出力を無効であると判定し収集データとして記録するのをやめるか、または、データが無効である旨を示す情報とともに加速度センサ１８０の出力を記録する。
【００４０】
データ収集装置８０から図１のサーバ２００に情報が送信された後、データが無効である旨を示す情報が存在すれば、アラーム発信装置２１０によって作業者に警告が行なわれる。したがって、作業者は、誤ったデータを収集したり、誤ったデータに基づいて誤った診断をしたりすることを避けることができる。
【００４１】
［実施の形態２］
図３は、実施の形態２に係る異常診断装置８１Ａの構成を示す図である。図３を参照して、実施の形態２に係る異常診断装置８１Ａでは、接触式センサ１８３は、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れても、位置が変化しないように設置される。
【００４２】
異常診断装置８１Ａは、被測定物５０に取り付けられ、異常を診断するためのデータを収集する加速度センサ１８０と、加速度センサ１８０が被測定物から外れたことを検出する接触式センサ１８３と、図２に示したデータ収集装置８０とを含む。
【００４３】
接触式センサ１８３は、加速度センサ１８０および金属ベース１８１とは別に、被測定物５０に取り付けられる。これにより、加速度センサ１８０が正常に被測定物５０に取り付けられた状態では、加速度センサ１８０の付属物である金属ベース１８１の存在を検出し、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れると金属ベース１８１の存在を検出しなくなる。
【００４４】
なお、接触式センサ１８３が加速度センサ１８０そのものの有無を検出するように配置しても良い。
【００４５】
実施の形態２の異常診断装置８１Ａも、診断用のデータ収集をおこなうための加速度センサ１８０が被測定物５０から外れたことを検出することができるので、実施の形態１の異常診断装置８１と同様な効果を得ることができる。
【００４６】
以上、実施の形態１および２は、加速度センサ１８０の落下を検出するセンサとして接触式センサ１８３を使用した。
【００４７】
接触式センサ１８３としては、接触の有無を確認するスイッチまたは接触式で接触面からの距離を測定するセンサを利用することができる。
【００４８】
また、接触式センサ１８３に代えて、近接センサや、非接触で対象物からの距離を測定する測距センサを利用してもよい。
【００４９】
［実施の形態３］
図４は、実施の形態３に係る異常診断装置８１Ｂの構成を示す図である。図４を参照して、実施の形態３の異常診断装置８１Ｂは、被測定物５０に金属ベース１８１を介在して取り付けられ、異常を診断するためのデータを収集する加速度センサ１８０と、加速度センサ１８０が被測定物から外れたことを検出する磁気センサ１８５と、データ収集装置８０とを含む。
【００５０】
実施の形態３では、磁気センサ１８５は、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れたことに応じて位置が変化するように設置される。磁気センサ１８５は、加速度センサ１８０が正常に被測定物５０に取り付けられた状態で、被測定物５０の付属物（部材１８６に取り付けられた磁石１８７）を検出し、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れると磁石１８７を検出しなくなるように取り付けられる。なお、部材１８６は、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れても、位置が変化しないような部材である。
【００５１】
実施の形態３の異常診断装置８１Ｂも、診断用のデータ収集をおこなうための加速度センサ１８０が被測定物５０から外れたことを検出することができるので、実施の形態１，２の異常診断装置８１，８１Ａと同様な効果を得ることができる。
【００５２】
なお、図４において、磁石１８７と磁気センサ１８５の位置を入れ替えて磁気センサ１８５の信号をデータ収集装置８０に送信する信号線を別途設けても良い。
【００５３】
［実施の形態４］
図５は、実施の形態４に係る異常診断装置８１Ｃの構成を示す図である。図６は、図５の加速度センサ１８０と金属ベース１８１付近を画像センサ１８９（カメラなど）の方向から見た図である。図５、図６を参照して、実施の形態４の異常診断装置８１Ｃは、被測定物５０に金属ベース１８１を介在して取り付けられ、異常を診断するためのデータを収集する加速度センサ１８０と、加速度センサ１８０が被測定物から外れたことを検出する画像センサ１８９と、データ収集装置８０とを含む。
【００５４】
実施の形態４では、画像センサ１８９は、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れても、位置が変化しないように設置される。画像センサ１８９は、加速度センサ１８０が正常に被測定物５０に取り付けられた状態で、加速度センサ１８０の付属物である金属ベース１８１に付されたマーク１８８を検出し、加速度センサ１８０が被測定物５０から外れるとマーク１８８を検出しなくなるように取り付けられる。
【００５５】
画像センサ１８９としては、ビデオカメラなどを使用することができる。ビデオカメラでは、加速度センサ１８０を認識しても良いが、マーク１８８を認識するようにすれば、認識処理を簡単にすることができる。
【００５６】
実施の形態４の異常診断装置８１Ｃも、診断用のデータ収集をおこなうための加速度センサ１８０が被測定物５０から外れたことを検出することができるので、実施の形態１〜３の異常診断装置８１，８１Ａ，８１Ｂと同様な効果を得ることができる。
【００５７】
なお、画像センサ１８９が落下などの衝撃にある程度耐えるものであれば、図５において、画像センサ１８９を加速度センサ１８０と一緒に被測定物５０に取り付けるようにして、画像センサ１８９が被測定物５０の測定対象面に付したマークを認識するようにしても良い。
【００５８】
［ＣＭＳ測定の制御の説明］
図７は、実施の形態１〜４に共通して用いられるＣＭＳ測定の制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、データ収集装置８０の内部のコンピュータで実行される。図７を参照して、ＣＭＳ測定が開始されると、まずステップＳ１において、計測データと、計測データを収集しているセンサが外れているか否かを示す離脱情報を取得する処理が行なわれる。この処理は、一定時間ごとに間欠的に行なっても良いし、連続的に行なっていても良い。
【００５９】
ステップＳ２において取得した離脱情報がセンサ外れを示していない場合（Ｓ２でＮＯ）ステップＳ３において、測定が成功したと判定され、ステップＳ４において計測したデータをサーバへ送信する処理が実行される。
【００６０】
一方、ステップＳ２において取得した離脱情報がセンサ外れを示している場合（Ｓ２でＹＥＳ）ステップＳ５において、測定が失敗したと判定され、ステップＳ６において計測したデータとセンサ異常情報をサーバへ送信する処理が実行される。
【００６１】
ステップＳ４またはステップＳ６の処理が完了すると、ステップＳ７において、ＣＭＳ測定が完了する。
【００６２】
以上、本実施の形態では、異常診断を行なうためのデータを収集するセンサの一例として加速度センサ１８０を挙げたが、センサは加速度センサには限定されない。データ収集用のセンサは、たとえば、温度センサ、音センサ、ＡＥセンサなどであってもよい。
【００６３】
また、図１に本実施の形態の異常診断装置の被測定物として、風力発電装置を示したが、他の装置の異常を診断する場合に本実施の形態の異常診断装置を使用しても良い。
【００６４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６５】
１０  風力発電装置、２０  ロータヘッド、２２  主軸、３０  ブレード、４０  増速機、４５  発電機、５０  被測定物、６０  主軸受、８０  データ収集装置、８１，８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ  異常診断装置、９０  ナセル、１００  タワー、１８０  加速度センサ、１８１  金属ベース、１８２  Ｌ型金具、１８３  接触式センサ、１８４  ねじ、１８７  磁石、１８５  磁気センサ、１８６  部材、１８８  マーク、１８９  画像センサ、２００  サーバ、２１０  アラーム発信装置。
【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】
2016176738.tif 000009