状态监视系统的制作方法

状态监视系统的制作方法
【专利摘要】一种诊断设置在风力涡轮机中的装置的异常的状态监视系统，包括：监视装置(80)，该监视装置包括为所述装置配备的传感器(70A到70H)；监视侧控制装置，该监视侧控制装置阈值，该阈值将由用于诊断所述装置的异常的所述监视设备使用，且该监视侧控制装置基于该阀值来诊断所述装置的异常；以及监视终端，该监视终端监视所述装置的状态。该状态监视系统可以正确地诊断设置在风力涡轮机中的装置的异常。
【专利说明】状态监视系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及状态监视系统，特定地，涉及监视风力涡轮机的主轴轴承、齿轮箱、发电机等的状态的状态监视系统。

【背景技术】
[0002]风力涡轮机通过旋转连接到遭受风的叶片的主轴、增加具有齿轮箱的主轴的旋转、以及旋转发电机的转子而发电。已知下述技术为诊断主轴轴承、齿轮箱、发电机等的异常的异常诊断装置。
[0003]日本专利特开2009_243428(PTD1)公开了一种监视风力涡轮机的装置。用于监视风力涡轮机的这个装置通过使用基于设置在风力涡轮机中的多个传感器所测量到的测量数据生成的特性值来监视风力涡轮机的状态。监视装置包括第一存储装置，存储与每个特性项的测量时间相关联的多个特性值，其中，当与同一测量时间相关联的特性值被定义为单个数据集时，用表示根据预定特性项的特性值所确定的分类的标识信息来存储该数据集；第二存储装置，存储与每个特性项的测量时间相关联的多个特性值，其中当与同一时间相关联的特性值被定义为单个数据集时，用表示根据预定特性项的特性值确定的分类的标识信息来存储数据集，并且形成该数据集的特定特性项的特性值落在事先定义的预定参考范围内；诊断设置装置，从第一存储装置提取并设置要用于诊断的多个数据集，并且从第二存储装置提取并设置要用于诊断的多个数据集；指数值计算装置，基于诊断设置装置的将诊断的数据文件的数据集和参考数据文件的数据集，通过使用统计计算技术来计算表示风力涡轮机状态的状态指数值；评估装置，基于由该指数值计算装置计算的状态指数值来评估风力涡轮机的状态；以及通知装置，通知该评估装置评估的结果。
[0004]监视装置可以自动地监视风力涡轮机的状态，并且基于适当的参考来定量地评估状态(见日本专利特开2009-243428)。
[0005]引f列表
[0006]专利文献
[0007]PTDl:日本专利特开 2009-243428


【发明内容】

[0008]抟术问是页
[0009]在PTDl (日本专利特开2009-243428)中公开了上述监视装置，然而，自动地执行所有诊断而不需要涉及专业人员，且因此，可能会有错误的诊断。对于监视风力涡轮机的状态，特别要求诊断的正确性，这需要高级诊断，且因此，要求专业人员的诊断。
[0010]然而，在所有时间里有专业人员分析从监视装置发来的数据会导致高成本，所以是不现实的。
[0011]因此，实现本发明来解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种能够正确地诊断包括在风力涡轮机中的装置的异常的状态监视系统。
[0012]问题解决方案
[0013]总之，本发明提供一种诊断设置在风力涡轮机中的装置的异常的状态监视系统。该状态监视系统包括监视装置，该监视装置包括为装置配备的传感器、监视侧控制装置、以及监视终端。监视装置将诊断前第一周期中测量到的数据发送给监视侧控制装置。监视侧控制装置基于所发送的数据生成阀值。然后，在第一周期流逝后的第二周期中，监视侧控制装置基于由监视装置收集的数据以及对应于该数据的阀值来诊断该装置是否具有异常。诊断结果显示在监视终端上。
[0014]优选地，为风力涡轮机的每个操作状态来测量用于设置阀值的数据、为每个操作状态来确定阀值、并且将操作状态定义为表示风速、主轴转速、发电机轴转速、发电量、以及发电机轴转矩的至少任何一个物理量。
[0015]优选地，数据包括和装置的振动、从装置生成的声发射、装置的温度、以及装置的操作声音中至少一个相关的数据。
[0016]优选地，把数据转换成表示装置状态的诊断参数，且该诊断参数包括均方根值、峰值、平均值、波峰因数、包络处理之后的均方根值、以及包络处理之后的峰值中的任何一个。
[0017]优选地，监视装置包括可以连接到因特网的发送单元，该发送单元发送用于设置阀值的数据，并且监视侧控制装置通过使用统计方法，从用于设置阀值的数据中生成阀值。
[0018]优选地，状态监视系统监视多个装置，状态监视系统还包括控制监视装置的监视终端，该监视终端包括显示诊断结果的显示器，并且显示器显示在第二周期中由监视侧控制装置诊断诊断为具有异常的装置以及和该装置的异常相关的信息。
[0019]更优选地，显示器根据时间的变化、显示与同一操作状态对应的数据。
[0020]再更优选地，为风力涡轮机的每个操作状态来测量用于设置阀值的数据，确定每个操作状态的阀值，并且显示器同时显示数据中最新数据的频谱、以及存储在监视侧控制装置中的、对应于与数据的操作状态相同的操作状态且使用阀值迄今被判定为正常的数据的频谱。
[0021]甚至更优选地，为风力涡轮机的每个操作状态测量用于设置阀值的数据，确定每个操作状态的阀值，并且显示器同时显示数据中最新数据的包络处理之后的频谱、以及存储在监视侧控制装置中的、对应于与数据的操作状态的相同的操作状态且使用阀值迄今被判定为正常的数据的包络处理之后的频谱。
[0022]再更优选地，显示器同时显示数据的包络处理之后的频谱以及事先计算的滚动元件内圈滚动轴承故障频率(ball pass frequency of inner race)、外圈滚动轴承故障频率滚动元件(ball pass frequency of outer race)、以及滚动元件轴承滚珠故障频率。
[0023]甚至更优选地，显示器显示数据的频谱、以及旋转频率、和与不平衡和不对准有关的齿轮啮合频率。
[0024]再更优选地，显示器显示数据包络处理之后的频谱、以及齿轮啮合频率。
[0025]优选地，状态监视系统还包括控制监视装置的监视终端，其中可以经由该监视终端来修改监视侧控制装置进行诊断所要使用的阀值。
[0026]本发明的有利效果
[0027]根据本发明，可做出关于设置在风力涡轮机中的装置是否处于异常状态做出正确的诊断。此外，可易于向专业人员提供关于风力涡轮机状态的数据以便在较短时间内进行详细的诊断。此外，不是随时都需要专业人员而降低了成本。

【专利附图】

【附图说明】
[0028]图1是示意性地示出根据本发明的一个实施例的状态监视系统的总体配置的图。
[0029]图2是示意性地示出风力涡轮机10的配置的图。
[0030]图3是用于解释实施例中使用的数据项之间的关系的图。
[0031]图4是用于解释基本数据收集周期中的处理的流程图。
[0032]图5是用于解释风力涡轮机10的学习周期中的处理的流程图。
[0033]图6是用于解释工作周期中的处理的流程图。
[0034]图7是示出显示在监视终端340的监视器上的诊断参数的值随时间变化的图。
[0035]图8是示出在特定操作状态下显示在监视终端340的监视器上的频谱的图。
[0036]图9是示出显示在监视终端340的监视器上的测量数据的振动包络频谱的图。
[0037]图10是示出具有无线发送功能的无线发送侧传感器单元(无线传感器模块)301的配置的框图。
[0038]图11是示出无线接收侧接收装置(无线传感器模块)601的一个示例性配置的框图。
[0039]图12是示出根据第三实施例的风力涡轮机的配置的示意图。
[0040]图13是示出风力涡轮机的监视装置的配置的示意图。
[0041]图14是示出拍摄单元的配置的示意图。

【具体实施方式】
[0042]此后将参考附图详细地描述本发明。在附图中，用相同的标号来表示相同的或相应的部件，并且不再重复其说明。
[0043][第一实施例]
[0044]<状态监视系统的总体配置>
[0045]图1是示意性地示出根据本发明的一个实施例的状态监视系统的总体配置的图。参考图1，状态监视系统包括监视装置80、数据服务器(监视侧控制装置)330、以及监视终端 340。
[0046]监视装置80包括下面描述的传感器70A到70H(图2)。监视装置80从由每个传感器检测到的检测值中计算均方根值、峰值、平均值、波峰因数、包络处理之后的均方根值、以及包络处理之后的峰值等，并且经由因特网320将其发送到数据服务器330。
[0047]这里将监视装置80和数据服务器330之间的通信描述为有线通信；然而，本发明不局限于此，且该通信也可以是无线通信。
[0048]例如，数据服务器330和监视终端340通过内部LAN(局域网)相互连接。监视终端340允许浏览由数据服务器330接收到的测量数据、详细地分析测量数据、改变监视装置的设置、以及显示风力涡轮机的每个装置的状态。
[0049]<风力涡轮机的配置>
[0050]图2是示意性地示出风力涡轮机10的配置的图。参考图2，风力涡轮机10包括主轴20、风叶30、齿轮箱40、发电机50、以及主轴承60。
[0051]风力涡轮机10包括传感器70A到70H以及监视装置80。齿轮箱40、主轴承60、传感器70A到70H、以及监视装置80都容纳在由塔架100支撑的机舱90中。
[0052]主轴20进入机舱90，在此处连接至齿轮箱40的输入轴，且由主轴承60可旋转地支撑。主轴20把通过受到风的风叶30生成的转矩发送给齿轮箱40的输入轴。在主轴20的端部提供风叶30。风叶30把风功率转换成发送给主轴20的转矩。
[0053]固定在机舱90中的主轴承60可旋转地支撑主轴20。用例如调心滚动轴承、圆锥滚动轴承、圆柱滚动轴承、球轴承之类的滚动轴承来形成主轴承60。这样的轴承可以是单排轴承或多排轴承。
[0054]把传感器70A到70H固定到机舱90内的各个装置上。具体地，传感器70A固定在主轴承60的上表面上以便监视主轴承60的状态。传感器70B到70D固定在齿轮箱40的上表面上以便监视齿轮箱40的状态。传感器70E和70F固定在发电机50的上表面上以便监视发电机50的状态。传感器70G固定在主轴承60上以便监视机舱的未对准和异常的振动。传感器70H固定在主轴承60上以便监视机舱的不平衡和异常的振动。
[0055]在主轴20和发电机50之间设置齿轮箱40，且齿轮箱40增加主轴20的转速并将增加的转速输出到发电机50。作为一个示例，用包括行星齿轮、中间轴、高速轴等的增速齿轮机构来形成齿轮箱40。还在齿轮箱40中设置了可旋转地支撑轴的多个轴承，但是并未图示。把发电机50连接到齿轮箱40的输出轴，并且用从齿轮箱40接收到的转矩来发电。例如，用感应发电机来形成发电机50。在发电机50中还设置可旋转地支撑转子的轴承。
[0056]在机舱90中设置监视装置80，并且接收有传感器70A到70H的每一个检测到的每个装置的诸如振动、声音和声发射(AE)等的数据。经由电缆连接传感器70A到70H和监视装置80,但是并未图示。
[0057]事先在监视终端340中存储程序，该程序至少允许浏览存储在数据服务器330中的测量数据详细地分析测量数据改变监视装置上的设置及显示风力涡轮机10的每个装置的状态。在监视终端340上显示辅助风力涡轮机10的专业人员进行判定的风力涡轮机10的每个装置的数据。
[0058]要注意，形成监视终端340的每个结构性元件都是通用元件。因此本发明的实质性部分落在存储介质中存储的上述软件(程序)中。
[0059]<诊断参数和故障模式之间的关系>
[0060]图3是用于解释实施例中使用的数据项之间的关系的图。参考图3，通过对由每个传感器测量到的项(测量项)、从有关这个测量项的数据中计算的诊断参数、这个参数的值、以及其阀值进行比较而作出异常判定。图3示出具有异常的风力涡轮机10的部件之间的关系以及这些部件的故障模式。
[0061]具体地，如图2和3所示，监视装置80从由固定在主轴60上的高频振动传感器70A测量到的数据中计算均方根值。当该均方根值超过对应的阀值时，监视终端340显示该主轴60具有轴损坏。
[0062]相对于主轴60，监视装置80还从由附连以测量主轴的径向振动的低频振动传感器70H测量到的数据中计算一阶旋转频率分量、二阶旋转频率分量、和三阶旋转频率分量。当计算的旋转频率分量的每一个超过对应的阀值时，监视终端340显示该主轴60是不平衡的。
[0063]相对于主轴60，监视装置80还由附连以测量主轴的轴向振动的低频振动传感器70G测量到的数据中计算一阶旋转频率分量、二阶旋转频率分量、和三阶旋转频率分量。当计算的旋转频率分量的每一个超过对应的阀值时，监视终端340显示该主轴60是未对准的。
[0064]相对于齿轮箱40，监视装置80从由高频振动传感器70B到70D测量到的数据中计算均方根值。当该均方根值超过对应的阀值时，监视终端340显示齿轮箱40具有轴损坏。
[0065]相对于齿轮箱40，监视装置80还从由高频振动传感器70B到70D测量到的数据中计算一阶齿轮啮合频率分量、二阶齿轮啮合频率分量、和三阶齿轮啮合频率分量。当计算的齿轮啮合频率分量的每一个超过对应的阀值时，监视终端340显示齿轮箱40具有齿轮损坏。
[0066]相对于发电机50，监视装置80从由高频振动传感器70E和70F测量到的数据中计算均方根值。当该均方根值超过对应的阀值时，监视终端340显示发电机50具有轴损坏。
[0067]相对于机舱90，监视装置80从由附连以测量主轴的径向振动的低频振动传感器70H测量到的数据中计算低频振动分量。当计算的低频振动分量超过对应的阀值时，监视终端340显示机舱90的异常振动。
[0068]相对于机舱90，监视装置80还由附连以测量主轴的轴向振动的低频振动传感器70G测量到的数据中计算低频振动分量。当计算的低频振动分量超过对应的阀值时，监视终端340显示机舱90的异常振动。
[0069]仅为容易理解的目的而采用了上述测量项作为一些示例，并非是仅有的情况。可以使用统计方法，从由振动传感器、AE传感器、温度传感器、或声音传感器测量到的测量数据中计算均方根值、峰值、平均值、波峰因数、包络处理之后的均方根值、或包络处理之后的峰值，并且可比较计算值和对应的阀值。以此方式，可理解风力涡轮机10的每个装置的状态，并且在监视终端340上显示该装置的状态。
[0070]<状态监视系统的操作>
[0071]下面将描述根据第一实施例的状态监视系统的操作。状态监视系统的操作包括在基本数据收集周期中执行的用于设置风力涡轮机10的诊断操作状态的处理(见图4)、在基本数据收集周期之后的学习周期中执行的处理，用于生成用于确定满足诊断操作状态的操作测量数据是否异常(见图5)、以及在学习周期之后的工作周期中执行的处理，用于实际操作风力涡轮机10，并且通过使用在学习周期中生成的阀值来监视风力涡轮机10的状态(见图6)。
[0072](在基本数据收集周期中的处理)
[0073]基本数据收集周期是指其中收集需要的基本数据来确定风力涡轮机10的诊断操作状态的周期。现在将描述基本数据收集周期中的处理。
[0074]图4是用于解释基本数据收集周期中的处理的流程图。参考图4，在起动风力涡轮机10的操作后，在步骤SI中，操作者使监视终端340把基本数据收集命令发送到数据服务器330。然后经由数据服务器330把基本数据收集命令发送到监视装置80 (步骤S2)。一旦接收到基本数据收集命令，监视装置80同时收集数据项(诸如风力涡轮机10的每个装置的振动等(此后称之为测量数据))以及和转速和生成电流有关的数据项(此后称之为操作状态数据)(步骤S3)、从测量数据(S卩，关于振动等的数据项)中计算诊断参数(步骤S4)、并且把诊断参数、测量数据、和操作状态数据发送到数据服务器330 (步骤S5)。
[0075]数据服务器330接收诊断参数、测量数据、和操作状态数据，并且把它们存储在存储单元中(步骤S6)。重复地进行如下处理:测量测量数据和操作状态数据(步骤S3)、计算诊断参数(步骤S4)、把这些数据项发送到数据服务器330 (步骤S5)、以及把这些数据项存储在数据服务器330中(步骤S6)，直到监视装置80在步骤S7处接收到来自监视终端340的基本数据收集完成命令。
[0076]要注意，操作状态数据不局限于转速和生成的电流，还包括表征风力涡轮机10的操作状态的特性的物理量，诸如风速、发电机轴的转矩等。
[0077]测量数据不局限于振动，还包括表示装置状态的物理量，诸如AE、温度、声音等。
[0078]在其中操作者经由监视终端340给出指令来完成基本数据收集的情况下(步骤S91 ;是)，基本数据收集完成命令从监视终端340发送到数据服务器330 (步骤S9)。如上所述，然后监视装置80完成基本数据的收集而结束处理(步骤S7;是)。同时，数据服务器330把基本数据收集周期中收集的所有诊断参数、测量数据、和操作状态数据都发送到监视终端340 (步骤S10)。在其中操作者没有经由监视终端340给出指令来完成基本数据收集的情况下(步骤S91:否)，处理结束。
[0079]监视终端340显示诊断参数、测量数据、以及操作状态数据(步骤Sll)，并且操作者参考诊断参数和操作状态数据来指定诊断的操作状态(步骤S12)。如这里所使用的，诊断的操作状态是将由状态监视系统诊断的操作状态。例如，当指定诊断的操作状态，以使得主轴的转速是12rpm到17rpm以及产生的电流是300A到1000A时，测量与转速和生成的电流(操作状态数据)有关的数据项。然后，在其中风力涡轮机10的主轴的转速在12和12rpm之间的范围内且生成的电流在300A和1000A之间的范围内时，操作状态满足诊断的操作状态。因此从同时测量到的测量数据中计算诊断参数，并且通过对诊断参数与对应该诊断参数的阀值比较而做出诊断。当操作状态不满足诊断的操作状态时，不执行对风力涡轮机10的每个装置的状态的诊断。要注意，可以指定多个状态作为诊断的操作状态。
[0080]监视终端340把指定的诊断的操作状态发送到数据服务器330 (步骤S13)，然后数据服务器330使得诊断的操作状态存储在数据服务器330中(步骤S14)。这样完成了在基本数据收集周期中通过监视终端340和数据服务器330执行的处理。
[0081](学习周期中的处理)
[0082]学习周期是指在上述基本数据收集周期之后，用于生成阀值的周期，该阀值用于确定风力涡轮机10的每个装置的状态，这是确定风力涡轮机10的诊断操作状态所必需的。现在将描述学习周期中的处理。
[0083]图5用于解释风力涡轮机10的学习周期中的处理的流程图。参考图5，当操作者经由监视终端340给出指令以开始学习时，学习开始命令从监视终端340发送到数据服务器330 (步骤S15)。一旦接收到学习开始命令，数据服务器330读出存储在存储单元中的诊断的操作状态，并且把诊断的操作状态发送到监视装置80 (步骤S16)。监视装置80接收诊断的操作状态(步骤S17)、同时测量测量数据和操作状态数据(步骤S18)、并且从测量数据(即，关于振动等的数据项)中计算诊断参数(步骤S19)。
[0084]在其中当前操作状态满足诊断的操作状态的情况下，把诊断参数、测量数据、和操作状态数据发送到数据服务器330 (步骤S20)。重复地(步骤S21 ;否)进行如下处理:测量测量数据和操作状态数据(步骤S18)、计算诊断参数(步骤S19)、把这些数据项发送到数据服务器330 (步骤S20)、以及把这些数据项存储在数据服务器330中的存储单元中(步骤S22)，直到监视装置80在步骤S21处接收到来自监视终端340的学习完成命令。
[0085]在其中操作者经由监视终端340给出指令以完成学习的情况下(步骤S241 ;是)，学习完成命令从监视终端340发送到数据服务器330 (步骤S24)。数据服务器330把学习完成命令发送到监视装置80 (步骤S23)，然后数据服务器330完成测量数据和操作状态数据的收集以结束处理(步骤S21 ;是)。同时，数据服务器330通过存储在存储单元中的诊断参数的统计计算来自动地生成每个诊断的操作状态的诊断参数的阀值(步骤S25)。把阀值存储在数据服务器330的存储单元中，并且发送到监视终端340 (步骤S26)。监视终端340接收阀值，并且把它显示在诸如监视器等的显示器上(步骤S27)。因此操作者可以在显示器上检查阀值。此举结束了通过数据服务器330和监视装置80的学习周期中的处理。在其中操作者没有经由监视终端340给出指令来完成学习的情况下(步骤S241 ;否)，处理结束。
[0086]要注意，可以按需要改变用于生成阀值的基本数据收集周期和学习周期。
[0087]通过使用当每个风力涡轮机10的每个装置处于正常状态时获得的测量数据，为风力涡轮机10的每个装置的每个诊断的操作状态生成阀值。
[0088]这里为了便于理解起见，下面描述一个具体示例，其中在特定诊断的操作状态下为单个风力涡轮机10的单个装置生成两级阀值。
[0089]在步骤S22中，把多个诊断参数值存储在存储单元中。把多个诊断参数的平均值表不为U O，并且把标准偏差表不为。O。例如，假定第一阀值CT是μ d+3 σ ,而第二阀值WN是第一阀值的三倍。分别通过公式(I)和(2)表示第一阀值CT和第二阀值WN:
[0090]阀值CT = μ 0+3 σ 0...⑴；以及
[0091]阀值WN = 3(μ0+3σ。)...⑵。
[0092]通过在工作周期中使用下述诊断参数以及使用阀值CT和WN，数据服务器330判定风力涡轮机10的每个装置是否处于异常状态。然后把结果显示在监视终端340上。例如，当测量数据超过阀值CT时，监视终端340显示诸如“ATTENT1N(注意)”之类的字符，例如，表示对应的装置处于异常。当测量数据超过阀值WN时，监视终端340显示诸如“WARNING (警告)之类”的字符，表示对应的装置正处于高度异常的状态。
[0093]由于如上所述地独立提供两级阀值，所以当测量数据低于阀值CT时，不需要专业人员的判定。另一方面，当测量数据大于阀值WN时，可易于把测量数据分类为需要专业人员对风力涡轮机10的每个装置的状态进行仔细判定。当测量数据落在阀值CT和阀值WN之间时，例如，在观察风力涡轮机10的每个装置的状态的同时，可确定是否需要专业人员进行诊断。
[0094]上述配置不是所有时间都需要专业人员而可以降低成本。
[0095]尽管描述阀值的级数为两级，但是阀值的级数并不局限于这个级数，可以设置两级以上的级数。
[0096](工作周期中的处理)
[0097]工作周期涉及学习周期之后的周期，用于实际操作风力涡轮机10，以及使用学习周期中产生的阀值来监视风力涡轮机10的状态。现在将描述工作周期中的处理。
[0098]图6是用于解释工作周期中的处理的流程图。参考图6，当操作者使诊断风力涡轮机10的每个装置的状态的起动命令(诊断起动命令)从监视终端340发送到数据服务器330时(步骤S30)，接收到诊断起动命令的数据服务器330把诊断操作状态发送到监视装置80(步骤S31)。
[0099]监视装置80接收诊断的操作状态(步骤S32)，并且同时测量诸如风力涡轮机10的每个装置的振动数据之类的测量数据以及诸如主轴的转速、发电机电流之类的操作状态数据(步骤S33)。
[0100]监视装置80判定当前操作状态是否满足诊断的操作状态(步骤S34)。在其中当前操作状态满足诊断操作状态的情况下(步骤S34 ;是)，监视装置80从测量数据中计算诊断参数(步骤S35)，并且把诊断参数、测量数据、以及操作状态数据发送到数据服务器330 (步骤S36)。另一方面，在其中当前操作状态不满足诊断的操作状态的情况下(步骤S34 ;否)，处理返回到步骤S33，其中再次测量测量数据和操作状态数据。
[0101]因此，只有在其中当前操作状态满足诊断操作状态的情况下，监视装置才把诊断参数、测量数据、以及操作状态数据发送到数据服务器330。
[0102]数据服务器330接收这些数据项(步骤S37)。数据服务器330基于诊断参数和学习周期中生成的阀值来判定风力涡轮机10的每个装置的状态。例如，当诊断参数值超过第二阀值WN时，数据服务器330判定诊断结果为WN，并且当诊断参数值超过第一阀值CT时，数据服务器330判定诊断结果为CT (步骤S38)。在数据服务器330的存储单元中存储诊断结果、诊断参数值、测量数据、以及操作状态数据，并且把这些数据项发送到监视终端340 (步骤 S39)。
[0103]监视终端340接收诊断结果、诊断参数值、测量数据、以及操作状态数据(步骤S40)，并且显示诊断结果。在其中诊断结果是WN的情况下，监视终端340显示“WARNING”字符，在其中诊断结果是CT的情况下，显示“ATTENT1N”字符，并且当诊断结果是上述之外时，显示“GOOD (良好)”字符(步骤S41)。
[0104]当诊断结果是WN或CT时，可以通过发送电子邮件可靠地向操作者报告异常。
[0105]如果改变操作风力涡轮机10的方法，也需要改变诊断的操作状态和阀值。在该情况中，也可执行图4中从步骤SI开始的过程以便改变操作状态和设置新阀值。要注意，可由操作者经由监视终端340来改变阀值。
[0106]要注意，在图6的步骤S40中，监视终端340接收诊断参数值和测量数据、连同诊断结果。监视终端340因此可以容易地向专业人员提供最新的和最佳的测量数据等以便由专业人员评估和分析，并且提供其中可在监视器(未示出)上同时显示测量数据以及有关数据的环境。
[0107]因此，专业人员可基于监视器上的图像，容易地判断是否需要详细的诊断。
[0108](在监视终端的监视器上显示的测量结果)
[0109]图7是示出显示在监视终端340的监视器上的诊断参数的值随时间变化的图。参考图7，垂直轴表示均方根值，而水平轴表示过去60天的数据。波形Wl示出示例性诊断参数随时间的变化。与波形Wl —起显示了实线LI和L2。实线LI表示每个装置处于第一状态中的阀值(上述“ATTENT1N”状态)，而实线L2表示每个装置处于第二状态中的阀值(上述 “WARNING” 状态)。
[0110]例如，当诊断参数值和经过的时间一起显示在监视终端340的显示器(未示出)上时，专业人员可以理解对应装置的均方根值约从9月20日开始增加，并且在9月30日之前超过“ATTENT1N”状态。因此专业人员可以判断该装置需要进一步详细地诊断。
[0111]即使均方根值没有超过这些阀值，也可以预测将来的趋势，例如，最新的诊断参数值在上升，或最新的诊断参数值在上升但是达到阀值之前还有空间。
[0112]图8是示出在某些操作状态下显示在监视终端340的监视器上的频谱的图。
[0113]在图8中，波形W2表示最新的测量数据，而波形W3表示给定日期(过去的日期)的正常的数据频谱。测量波形W2和W3时的操作状态是相同的。为了对波形W2表示的装置状态正确理解，监视终端340在波形W2上显示波形W3以进行比较。通过波形W2和W3的比较，专业人员可以容易地理解所监视的装置的状态是接近正常状态还是接近异常，允许在短时间里进行测量数据的评估。
[0114]图9是示出显示在监视终端340的监视器上的测量数据的振动包络频谱的图。参考图9，与波形W4 —起显示的频率区域Al到A5 (阴影线部分)表示包含5%的容差范围的主要是五元缺陷频率(外圈滚动轴承故障频率)的区域。
[0115]提供如此的容差范围以允许检测到风力涡轮机10的每个装置的异常，即使在其中测量到的频谱和事先计算的缺陷频率并不彼此不匹配的情况下也可以检测到异常，因为转速的测量时间和振动的测量时间彼此不同，或在振动测量的开始和结束之间转速发生改变。
[0116]通过在事先计算的缺陷频率中包括容差范围而促进风力涡轮机10的每个装置的异常检测(缺陷检测)。尤其在风力涡轮机的情况中，由于转速的变化，优选地根据转速的变化来设置容差范围。
[0117]要注意，上述缺陷频率包括，例如，当外圈有缺陷时产生的频率(外圈滚动轴承故障频率)，当内圈有缺陷时产生的频率(内圈滚动轴承故障频率)以及当滚动元件有缺陷时产生的频率(轴承滚珠故障频率)。可以分别使用下述公式(3)到(5)事先计算外圈滚动轴承故障频率、内圈滚动轴承故障频率以及轴承滚珠故障频率:
[0118]外圈滚动轴承故障频率:Fo= (Fr/2) X (l_(d/D) X cos α ) X ζ...(3)；
[0119]内圈滚动轴承故障频率:Fi = (Fr/2) X (l+(d/D) Xcosa ) Xz...⑷；以及
[0120]轴承滚珠故障频率:Fb= (Fr/2) X (D/d) (1-(d/D)2 X cos2 a )…(5);
[0121]其中“Fr”表示旋转频率(Hz)，“d”表示滚动元件的直径(mm), “D”表示节圆直径(mm)a ”表示接触角，以及“z”表示滚动元件的数量。此外,通过计算nXFo, nXFi,或nXFb可以找到第η阶(η是自然数)缺陷频率。
[0122][第二实施例]
[0123]例如，根据上述第一实施例的状态监视系统可以测量发电机的输出电流以测量风力涡轮机10的发电机的输出。在不切割待测量电线的情况下，通过用测量导体掐住电线可测量电线中流动的电流的钳型电流传感器，已经被作为测量电流的传感器。
[0124]另一方面，一些传感器具有无线通信功能而无需这样的电缆布线。例如，在日本专利特开2008-171403中描述的发明，目的在于提供允许简化信号电缆等的布线的无线输出传感器、接近传感器、处理装置、以及控制系统。
[0125]具体地，日本专利特开2008-171403中描述的本发明的无线输出传感器的表征为包括检测待检测目标的传感器单元、在由传感器单元进行检测时执行无线地发送传感器数据的处理的无线发送单元、在由无线发送单元进行处理时发送传感器数据的发送天线、以及在其上安装用作传感器单元和无线发送单元的每一个的电源的电池的电池安装部分。
[0126]在日本专利特开2008-171403中描述的本发明中，任何电池、由阳光生成的电能、以及由振动生成的电能被用作传感器和无线发送单元的电源。
[0127]然而，日本专利特开2008-171403中描述的本发明具有的问题在于电池需要更换，并且只能在允许使用阳光或振动对电池充电的特殊条件下使用该发明。
[0128]因此，为了克服上述问题，本发明的一个实施例的目的在于提供一种具有无线发送功能的电流传感器，通过利用从要测量的电导线周围感应的磁场中汲取的电流作为无线通信的电源来经由无线通信发送测量到的值(发电机的电流值)。
[0129]图10是示出具有无线发送功能的无线发送侧传感器单元(无线传感器模块)301的配置的框图。参考图10，传感器单元301包括测量发电机的输出电流的电流检测单元(电流传感器)300、电阻器302、输入单元304、用于无线地发送由电流检测单元300测量的测量值的无线发送单元500、以及天线400。传感器单元301的一个示例可以是具有无线发送功能的钳型电流传感器。
[0130]无线发送单元500包括把来自电流检测单元(电流传感器)300的模拟输出信号转换成数字信号的A/D转换单元502、控制数字信号的CPU(控制单元)504、以及生成用于无线通信的高频信号的无线发送单元506。无线发送单元500经由天线400把测量值(测量数据)作为高频信号发送到接收侧(例如，图1中的数据服务器330)。无线发送单元500还包括存储电力作为用于内部部件电路(例如，上述A/D转换单元502)电源的电力存储单元510。从由电流检测单元300检测的、要测量的电导线的交流电分量感应的磁场中汲取电流(例如，发电机的输出电流)，并且电力存储单元510存储这个电流作为电源使用。要注意，可单独使用电流检测单元300以便使得电流存储在电力存储单元510中，并且可以使用分立的传感器(例如，振动传感器)来诊断风力涡轮机10的状态。
[0131]如下地执行电流测量。使用电阻器302把从电流变压器钳型传感器单元301的输出端输出的电流转换成电压，并且输出经转换的电压。基于从电阻值中确定的电流变压器电流传感器的电流-对-电压关系，把电压转换成电流值。
[0132]尽管此处描述为提供电力存储单元510作为用于无线发送单元500的电源，也可使用电力存储单元510作为整个传感器单元301的电源。
[0133]此外，相对于发送或接收的无线电波辐射的方向或强度之间的关系，天线400可以具有非方向性或方向性。
[0134]图11是示出无线接收侧接收装置(无线传感器模块)601的一个示例性配置的框图。参考图11，接收装置601 (例如，图2中的监视装置80)包括用于接收无线电波的天线602、经由天线转换接收到的信号的无线接收单元700、输出经转换的信号(测量数据)的输出单元604、收集并存储测量数据的数据收集单元606、以及把电源提供给无线接收单元700的DC电源608。尽管将DC电源608描述为无线接收单元的电源，也可使用它作为整个接收装置的电源。
[0135]无线接收装置700包括对接收到的信号进行解码的无线接收电路702以及控制无线接收单元702的CPU (控制单元)704。
[0136]可以使用特定的低功率无线电(可在无需根据无线电法得到无线电站许可证的情况下使用)作为通过其发送和接收测量数据的无线通信系统。通过提供这样的系统，可以使成本降低。
[0137]最后，用附图等来总结第一和第二实施例。
[0138]如图1和2所示，第一实施例提供诊断设置在风力涡轮机10中的装置40到60中的每一个异常的状态监视系统。该状态监视系统包括监视装置80，该监视装置80包括为每个装置而设置的传感器、监视侧控制装置(数据服务器)330、以及监视终端340。监视装置80向监视侧控制装置发送诊断前第一周期(学习周期)中测量的数据。监视侧控制装置基于发送的数据(用于设置阀值的数据)生成阀值。然后在第一周期后的第二周期(工作周期)中，监视侧控制装置基于由监视装置80收集的数据以及与这些数据对应的阀值，来诊断装置是否具有异常。诊断结果显示在监视终端340上。
[0139]优选地，为风力涡轮机10的每个操作状态来测量用于设置阀值的数据、确定每个操作状态的阀值、并且将操作状态定义为表示风速、主轴转速、发电机轴转速、发电量、以及发电机轴转矩的至少任何一个物理量。
[0140]优选地，测量数据包括关于装置40到60的每一个的振动、装置40到60的每一个生成的声发射、装置40到60的每一个的温度、以及装置40到60的每一个的操作声音中至少任何一个的数据。
[0141]优选地，把测量数据转换成表示装置40到60的每一个的状态的诊断参数，且该诊断参数包括均方根值、峰值、平均值、波峰因数、包络处理之后的均方根值、以及包络处理之后的峰值中的任何一个。
[0142]优选地，监视装置80包括可连接至因特网320的发送单元，该发送单元发送用于设置阀值的数据，并且数据服务器330通过使用统计方法基于从用于设置阀值的数据提取的经提取的数据来生成阀值。
[0143]优选地，状态监视系统还包括控制监视装置80的监视终端340，监视终端340包括显示诊断结果的监视器，并且监视器显示在第二周期中由监视侧控制装置330诊断为具有异常的装置，以及关于装置异常的信息。
[0144]更优选地，监视器根据时间的变化、显示与相同操作状态对应的数据。
[0145]再更优选地，对于风力涡轮机10的每个操作状态测量用于设置阀值的数据，确定每个操作状态的阀值，并且监视器同时显示数据中最新数据的频谱、以及存储在数据服务器330中的、与数据的操作状态相同的操作状态对应、且迄今为止使用阈值确定为正常的数据的振动频谱。
[0146]甚至更优选地，对于风力涡轮机10的每个操作状态测量用于设置阀值的数据，确定每个操作状态的阀值，并且监视器同时显示数据中最新数据的包络处理之后的频谱、以及存储在数据服务器330中的、与数据的操作状态的相同的操作状态对应、并且迄今为止使用阀值确定为正常的数据的包络处理之后的频谱。
[0147]再更优选地，监视器同时显示数据包络处理之后的频谱以及事先计算的内圈滚动轴承故障频率、外圈滚动轴承故障频率、以及轴承滚珠故障频率。
[0148]甚至更优选地，监视器显示数据的频谱、以及旋转频率和与不平衡和不对准有关的齿轮啮合频率。
[0149]再更优选地，监视器显示数据包络处理之后的频谱以及齿轮啮合频率。
[0150]优选地，状态监视系统还包括控制监视装置80的监视终端340，其中可经由监视终端340来修改将由监视侧控制装置330使用进行诊断的阀值。
[0151]接着，如图10和11所示，第二实施例提供监视风力涡轮机10的状态的传感器单元301。传感器单元301包括:电流检测单元300，电流检测单元300从设置在风力涡轮机10中的每个装置的输出电流的交流电分量感应的磁场中汲取用于无线通信的电流；以及无线发送单元500，用于无线地发送由传感器单元301监视的风力涡轮机10的状态。无线发送单元500包括存储由电流检测单元300汲取的电流的电力存储单元510，用于作为无线发送单元500的电源。
[0152]优选地，无线发送单元500包括把表示风力涡轮机10的状态的模拟信号转换成数字信号的A/D转换单元502、处理来自A/D转换单元的输出以便无线发送的处理单元504、以及用于发送表示风力涡轮机10的状态的由处理单元504处理的数字信号的无线发送电路 506。
[0153]更优选地，电流检测单元300从设置在风力涡轮机10中的发电机的输出电流中汲取供无线发送单元500使用的电流。
[0154]再更优选地，无线发送电路506使用特定的低功率无线电来发送数字信号。
[0155]优选地，传感器单元301还包括天线400，天线400通过无线电波发送风力涡轮机10的状态，其中天线400相对于发送或接收的无线电波的辐射方向和强度之间的关系具有非方向性。
[0156]优选地，传感器单元301还包括天线400，天线400通过无线电波发送风力涡轮机10的状态，其中天线400相对于发送或接收的无线电波的辐射方向和强度之间的关系具有方向性。
[0157][第三实施例]
[0158]第三实施例涉及用于监视风力涡轮机的装置和方法，尤其，涉及用于监视风力涡轮机的装置和方法，用于监视容纳风力涡轮机的主轴承、齿轮箱、以及发电机的外壳的内部。
[0159]例如，用监督控制和数据捕获(SCADA)系统或状态监视系统(CMS)对风力涡轮机的操作状态进行远程监视。SCADA收集诸如风力涡轮机的发电量、风速之类的工作信息，并且CMS监视风力涡轮机的装置的损坏、恶化等。另一方面，已经提出了这样的监视装置的其它示例，例如，当操作状态从稳定状态切换到卸粮的驱动状态时，监视联合收割机的卸粮装置的卸粮状态的监视装置(例如，见日本专利特开2005-237338)。
[0160]除了通过SCADA或CMS进行远程监视之外，对风力涡轮机进行正规的检查(例如，每月一次)。在这些检查中，工人爬到风力涡轮机上，并目视检查安装在风力涡轮机的塔架顶部的机舱的内部。在这情况下，工人必须爬到风力涡轮机上并且目视检查容纳在机舱中的装置的损坏或恶化状态。因此检查需要较长时间。因此，如果工人可以不必爬到风力涡轮机上而在远处目视检查机舱内部的状态，则可以缩短检查所需的工作时间，结果可以减轻检查的工作负担。
[0161]鉴于上述问题而做出了第三实施例，并且第三实施例的目的在于提供用于监视风力涡轮机的装置和方法，该装置和方法可以使检查容纳风力涡轮机的主轴承、齿轮箱以及发电机的外壳的内部的工作负担减轻，并且在风力涡轮机的工作期间可实时检查外壳的内部。
[0162]下面将参考附图更具体地描述风力涡轮机的配置。
[0163]首先描述根据第三实施例的风力涡轮机的配置。参考图12，根据第三实施例的风力涡轮机810主要包括叶片820、用作外壳的机舱830、塔架840、主轴850、齿轮箱860、发电机870、以及主轴承880。在机舱830中容纳主轴850、齿轮箱860、发电机870、主轴承880、以及作为拍摄单元的相机891。相机891表示根据将在下面描述的第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置。
[0164]在设置在地面的塔架840的顶部安装机舱830 (未示出)，S卩，把它安装在高处。把叶片820连接到主轴850通过机舱830向外伸出的一端。在机舱830中，通过主轴承880来可旋转地支撑主轴850。把齿轮箱860连接到主轴850上与连接叶片820的一端相对的另一端上。主轴承880是滚动轴承，例如，自-对准滚动轴承、园锥形滚动轴承、或球轴承。如此的轴承可以是单排或多排轴承。
[0165]在机舱830中，在主轴850和发电机870之间设置齿轮箱860。齿轮箱860增加主轴850的转速，并且经由输出轴861把具有增加速度的主轴850的旋转输出到发电机870。例如，由齿轮机构构成齿轮箱860，该齿轮机构包括多个齿轮、中间轴、高速轴等。发电机870连接到齿轮箱860的输出轴861，并且生成具有从齿轮箱860输出的旋转的功率。例如，发电机870是感应式发电机。
[0166]接着将描述根据第三实施例的风力涡轮机的工作。参考图12，叶片820首先随风旋转，这导致连接到叶片820的主轴850在受到主轴承880的支撑的同时进行旋转。把主轴850的旋转发送到齿轮箱860，此举增加了旋转速度，并且把主轴850的旋转转换成输出轴861的旋转。然后把输出轴861的旋转发送到发电机870，发电机870通过电磁感应作用生成电动势。根据第三实施例的风力涡轮机以此方式工作。
[0167]接着将描述根据第三实施例的、用于监视风力涡轮机的装置的配置。根据第三实施例的、用于监视风力涡轮机的装置监视机舱830的内部，根据第三实施例，该机舱830容纳了风力涡轮机810的主轴承880、齿轮箱860、以及发电机870。即，根据第三实施例的、用于监视风力涡轮机的装置监视安装在高处的风力涡轮机的机舱(诸如机舱830)的内部。参考图13，根据第三实施例的、用于监视风力涡轮机的装置主要包括部署在机舱830内用作拍摄装置的相机891以及部署在机舱830外的监视计算机890。
[0168]把相机891固定在机舱830的天花板上，例如，以得到机舱830内部的图像。将相机891配置为能够平移和倾斜，如图13中的箭头所示。电缆893和通信电缆894连接到相机891，并且经由通信电缆894把由相机891得到的机舱830内部的图像传输到部署在机舱830外的监视计算机890。
[0169]可在机舱830中部署如图13所示的单个相机891或多个相机891。可把相机891固定在机舱830的天花板上，尽管本发明并不局限于此。可把相机891部署在它可获得机舱830内部图像的位置上。例如，可以把相机891固定在机舱830的底部。相机891可以是用于检查机舱830内部的外貌的一般相机，但是并不局限于此。相机891还可以是红外相机，尤其优选地，是能够检查待监视目标的温度分布的红外恒温相机。当在机舱830内部部署多个相机891时，可设置一般相机和红外恒温相机两者。
[0170]监视计算机890包括监视器892，用作显示由相机891获得的机舱830内部图像的显示器。例如，把监视计算机890安装在离开风力涡轮机的地面的监视室(未示出)中。监视计算机890的计算机主体895包括存储器，用作存储由相机891获得的机舱830内部的监视区域的图像的存储单元。一旦把图像存储在存储器中，就可以再次显示在监视器892上。此外，监视计算机890配置为能够基于由相机891得到的机舱830内部的图像来检测作为部署在机舱830内部的旋转构件的主轴850或发电机轴的转速。
[0171]接着将描述根据第三实施例的监视方法。根据第三实施例的监视方法是用于监视机舱830内部的一种方法，根据第三实施例，机舱830容纳了风力涡轮机810的主轴承880、齿轮箱860、以及发电机870。通过使用上述根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置来执行监视方法。参考图12，首先，部署在风力涡轮机的机舱830内部的相机891获得机舱830内部的图像。当相机891是红外恒温相机时，由相机891获得的机舱830内部的图像包括机舱830内部的温度分布的信息。
[0172]接着，从部署在机舱830外部的监视计算机890的监视器892上显示的机舱830内部的图像来检查机舱830内部的状态。接着，通过对相机891获得的机舱830内部监视区域的图像与在上述图像之前由相机891获得并存储在计算机主体895的存储器中的监视区域的图像进行比较，更详细地检查机舱830内部的装置的损坏或恶化状态。然后基于该比较，判定机舱830内部的装置是否需要维修。以此方式检查机舱830内部的状态，完成根据第三实施例的监视方法。
[0173]如上所述，在根据第三实施例监视风力涡轮机的装置中，由相机891获得风力涡轮机810的机舱830内部的图像，并且把图像显示在部署在机舱830外部的监视计算机890的监视器892上。因此，在检查机舱830内部时，工人可基于在地面上监视室中安装的监视计算机890的监视器892上显示的图像，从外部从外部目视检查机舱830内部的状态，无需爬到安装在高处的机舱830上进行机舱830内部的目视检查。即，根据第三实施例监视风力涡轮机的装置允许远程地对机舱830内部进行目视检查，可因此可减轻检查风力涡轮机的机舱830内部的工作负担。根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置还允许基于显示在监视器892上的机舱830的内部图像，在风力涡轮机810工作期间，实时进行机舱830内部的目视检查。此举允许随时执行检查，并且检查周期可变的更短。因此，根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置可减轻检查机舱830内部(机舱830容纳了风力涡轮机的主轴承880、齿轮箱860和发电机870)的工作负担，并且可以在风力涡轮机810工作期间实时检查机舱830内部。
[0174]此外，如上所述，相机891可被配置为能够在用于根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置中平移或倾斜。这允许相机891获得机舱830内部较广区域的图像。
[0175]此外，如上所述，相机891可固定在根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置中的机舱830内部，但是本发明不局限于此。即，如图14所示，相机891可部署在安装在机舱内部的传送带896上，并且部署为通过驱动马达898的操作沿轨道897在图14的箭头方向上可移动。此举允许相机891获得机舱830内部较广区域中的图像，就像其中把相机891配置成能够平移和倾斜的情况那样。当把相机891部署成能够平移和倾斜且在机舱830内部可运动时，相机891甚至可得到更广区域的图像。要注意，可以通过部署在机舱830外部的监视计算机890来控制相机891沿轨道897的平移、倾斜、和运动。
[0176]如上所述，在根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置中，相机891可包括能够检查待监视目标的温度分布的红外恒温相机。这允许除了检查机舱830内部的外貌之夕卜，还可检查机舱830内部的温度分布。结果，可以更仔细地检查机舱830内部的状态。
[0177]如上所述，根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置还可以包括存储器，用过存储由相机891获得的机舱830内部的监视区域中的图像的存储单元。在对由相机891获得的机舱830内部的监视区域中的图像与在上述图像前由相机891获得的监视区域中的图像进行比较的同时，允许检查机舱830内部的装置的损坏或恶化状态。结果，可以更仔细地检查机舱830内部的装置的损坏和恶化状态。当采用红外恒温相机作为相机891时，通过对机舱830内部一个温度分布的信息与在上述温度分布前获得的机舱830内部另一个温度分布的信息比较，可以更仔细地检查机舱830内部的温度分布的变化。然后可基于所获得的关于温度分布变化的信息来判定机舱830内部的装置存在或不存在异常。
[0178]如上所述，根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置配置为可基于由相机891获得的机舱830内部的主轴850或发电机轴的图像来检测主轴850或发电机轴的转速。以此方式，可在不独立地提供检测主轴850或发电机轴的转速的诸如旋转检测器之类的机构的情况下，检测主轴850或发电机轴的转速。
[0179]下面将总结第三实施例。
[0180]根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置是用于监视外壳内部的一种装置，该外壳容纳风力涡轮机的主轴承、齿轮箱、以及发电机，它包括下列特征。根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置包括部署在外壳内部以便获得外壳内部的图像的拍摄单元，以及部署在外壳外部以便显示由拍摄单元获得的外壳内部的图像的显示器。
[0181]在根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置中，由拍摄单元获得风力涡轮机的外壳内部的图像，并且在设置在外壳外部的显示器上显示图像。因此，在检查外壳内部时，基于部署在外壳外部的显示器上显示的图像，工人可以目视检查外壳内部的状态，而无需进入外壳来直接进行内部的目视检查。结果减轻了检查风力涡轮机的外壳内部的工作负担。根据第三实施例的用于监视风力涡轮机的装置还允许基于显示在显示器上的外壳内部的图像在风力涡轮机工作期间，实时目视检查外壳的内部。这允许随时执行检查，并且缩短检查周期。因此，第三实施例提供一种用于监视风力涡轮机的装置，该装置可以减轻检查外壳内部的工作负担，该外壳容纳风力涡轮机的主轴承、齿轮箱、以及发电机，并且在风力涡轮机工作期间可实时检查外壳的内部。如这里使用的，外壳是指风力涡轮机的机舱。
[0182]在用于监视风力涡轮机的装置中，可将拍摄单元配置为能够平移和倾斜。拍摄单元还可配置为在外壳内部运动。这允许拍摄单元获得外壳内部更广区域中的图像。
[0183]在用于监视风力涡轮机的装置中，拍摄单元可包括红外恒温相机。这允许除了检查外壳内部的外貌之外，还可以检查外壳内部的温度分布。结果，可以更仔细地检查外壳内部的状态。
[0184]用于监视风力涡轮机的装置还可以包括存储单元，所述存储单元存储由拍摄单元获得的外壳内部监视区域中的图像。这允许将由拍摄单元获得的外壳内部监视区域中的图像与在上述图像前由拍摄单元获得并存储在存储单元中的外壳内部监视区域中的图像进行比较。结果可以更仔细地检查外壳内部的状态。
[0185]用于监视风力涡轮机的装置可配置为能够基于由拍摄单元获得的外壳内部的图像来检测部署在外壳内部的旋转件的转速。以此方式，可在无需独立地提供用于检测旋转件转速的机构的情况下，检测旋转件的转速。。
[0186]根据第三实施例的监视方法是一种用于监视外壳内部的方法，该外壳容纳风力涡轮机的主轴承、齿轮箱、以及发电机，所述方法包括下列步骤。根据第三实施例的监视方法包括下列步骤:使用部署在外壳内部的拍摄单元获得外壳内部的图像，以及基于显示在部署在外壳外部的显不器上的外壳内部的图像来检查外壳内部的状态。
[0187]在根据第三实施例的监视方法中，可以通过上述步骤检查外壳内部的状态。因此，在外壳内部的检查中，工人可基于部署在外壳外部的显示器上显示的图像目视检查外壳内部的状态，而无需进入外壳直接进行内部的目视检查。结果，减轻了检查风力涡轮机外壳内部的工作负担。根据第三实施例的监视方法还允许基于显示在显示器上的外壳内部的图像在风力涡轮机的工作期间实时目视检查外壳内部。这允许随时执行检查，并且缩短了检查周期。如上所述，第三实施例提供一种监视方法，该方法减轻检查外壳内部的工作负担，该外壳容纳了风力涡轮机的主轴承、齿轮箱、以及发电机，并且在风力涡轮机的工作期间可以实时检查外壳内部。
[0188]在该监视方法中，由拍摄单元获得的外壳内部的图像可以包括外壳内部关于温度分布的信息。结果，可以更仔细地检查外壳内部的状态。
[0189]监视方法还可包括通过将由拍摄单元获得的外壳内部监视区域中的图像与拍摄单元在上述图像之前获得的监视区域中的图像进行比较，来检查外壳内部状态的步骤。这允许更仔细地检查外壳内部的状态。
[0190]从上述说明可以清楚地看到，第三实施例提供了可减轻检查外壳内部的工作负担的一种用于监视风力涡轮机的装置和方法，该外壳容纳风力涡轮机的主轴承、齿轮箱、和发电机，并且可以在风力涡轮机工作期间实时检查外壳内部。
[0191]应该理解，这里公开的实施例在每个方面都是示意性的而非限制性的。通过各项权利要求而不是上述说明书来定义本发明的范围，并且旨在包括范围内的任何修改以及各项权利要求的等效意义。
[0192]工业可应用件
[0193]对于用作为需要减轻外壳的内部检查的负担的、用于监视风力涡轮机的装置和方法来说，根据本发明的监视风力涡轮机的装置和方法是特别有利的，该外壳容纳风力涡轮机的主轴承、齿轮箱、和发电机。
[0194]附图标记列表
[0195]10:风力涡轮机；20:主轴；30:叶片；40:齿轮箱；50:发电机；60:主轴承；70A-70H:传感器；80:监视装置；90:机舱；100:塔架；300:电流检测单元；301:传感器单元;302:电阻；304:输入单元；320:因特网；330:数据服务器；330:监视侧控制装置；340:监视终端；400、602:天线；500:无线发送单元；502:A/D转换单元；504:处理单元；506 --无线发送电路；510:电力存储单元；601:接收装置；604:输出单元；606:数据收集单元；608:电源；700:无线接收单元；702:无线接收电路；810:风力涡轮机；820:叶片；830:机舱；840:塔架；850:齿轮箱；860:齿轮箱；861:输出轴；870:发电机；880:主轴承；890:监视计算机；891:相机；892:监视器；893:电源电缆；894:通信电缆；895:计算机主体；896:传送带；897:轨道；898:驱动马达。
【权利要求】
1.一种诊断设置在风力涡轮机中的装置的异常的状态监视系统，包括: 监视装置，所述监视装置包括为所述装置配备的传感器； 监视侧控制装置，所述监视侧控制装置设置阀值，所述阈值将由用于诊断所述装置的异常的所述监视设备使用，且所述监视侧控制装置基于所述阀值诊断所述装置的异常；以及 监视终端装置，所述监视终端装置监视所述装置的状态， 所述监视装置把在诊断前第一周期中测量到的用于设置阈值的数据发送到所述监视侧控制装置， 所述监视侧控制装置基于用于设置阀值的所述数据生成所述阀值， 所述监视装置把在第一周期流逝后的第二周期中测量到的数据发送到所述监视侧控制装置，且 所述监视侧控制装置基于所述数据以及与所述数据对应的所述阀值来诊断所述装置是否具有异常，并且把诊断结果发送到所述监视终端装置。
2.如权利要求1所述的状态监视系统，其特征在于， 为所述风力涡轮机的每个操作状态而测量用于设置阀值的所述数据， 为所述每个操作状态而确定所述阀值，且 将所述操作状态定义为表示风速、主轴转速、发电机轴转速、发电量、以及发电机轴转矩的物理量中的至少任何一个。
3.如权利要求1所述的状态监视系统，其特征在于， 所述数据包括和所述装置的振动、从所述装置生成的声发射、所述装置的温度、以及所述装置的操作声音中的任何一个相关的数据。
4.如权利要求1所述的状态监视系统，其特征在于， 把所述数据转换成表示所述装置状态的诊断参数，且 所述诊断参数包括均方根值、峰值、平均值、波峰因数、包络处理之后的均方根值、以及包络处理之后的峰值中的任何一个。
5.如权利要求1所述的状态监视系统，其特征在于， 所述监视装置包括可连接到因特网的发送单元， 所述发送单元发送用于设置阀值的所述数据，且 所述监视侧控制装置，通过使用统计方法，从用于设置阀值的所述数据中生成所述阀值。
6.如权利要求1所述的状态监视系统，其特征在于，还包括: 控制所述监视装置的监视终端，其中 经由所述监视终端，能修改将由所述监视侧控制装置为诊断而使用的所述阀值。
7.如权利要求1所述的状态监视系统，其特征在于， 所述状态监视系统监视多个所述装置， 所述状态监视系统还包括控制所述监视装置的监视终端， 所述监视终端包括显示所述诊断结果的显示器，且 所述显示器显示所述装置中在所述第二周期中由所述监视侧控制装置诊断为具有异常的装置，以及关于所述装置的异常的信息。
8.如权利要求7所述的状态监视系统，其特征在于， 所述显示器根据时间的变化、显示与相同操作状态对应的所述数据。
9.如权利要求7所述的状态监视系统，其特征在于， 为所述风力涡轮机的每个操作状态而测量用于设置阀值的所述数据， 确定每个所述操作状态的所述阀值，以及 所述显示器同时显示所述数据中最新数据的频谱，以及与所述数据的所述操作状态相同的操作状态对应的、存储在所述监视侧控制装置中的、且用所述阀值至今被判定为正常的数据的频谱。
10.如权利要求7所述的状态监视系统，其特征在于， 为所述风力涡轮机的每个操作状态而测量用于设置阀值的所述数据， 确定每个所述操作状态的所述阀值，以及 显示器同时显示所述数据中最新数据的包络处理之后的频谱，以及与所述数据的所述操作状态相同的操作状态对应的、存储在所述监视侧控制装置中的、且用所述阀值至今被判定为正常的数据的包络处理之后的频谱。
【文档编号】F03D7/04GK104160145SQ201380012927
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年2月19日 优先权日:2012年3月8日
【发明者】池田博志, 长谷场隆, 竹内彰利 申请人:Ntn株式会社