用于风力发电装置的状态检测设备的制造方法
【专利摘要】一种风力发电装置，包括传感器和监视器，该传感器感测通过供应到机舱内部的齿轮箱的润滑剂传输的光的量，该监视器基于传感器的输出监视润滑剂的状态。监视器计算作为正常标准偏差σ正常的在正常运转中的传感器输出值的标准偏差，其中异物没有引入润滑剂(S10)，并且产生用于异常判定的阈值σsh，其等于计算的正常标准偏差σ正常乘以实数(S11)，将该产生的阈值σsh存储(S12)。基于将传感器输出值的标准偏差σ与阈值σsh的比较结果，监视器判定异物a是否引入润滑剂中。
【专利说明】
用于风力发电装置的状态检测设备
技术领域
[0001]本发明涉及用来检测风力发电装置的状态的技术，尤其涉及用来检测用在风力发电装置中的润滑剂的状态的技术。
【背景技术】
[0002]日本专利特开N0.8-285181(PTDI)公开了检测诸如铁粉的异物被引入供应到齿轮箱的润滑剂中的异物检测设备。此异物检测设备使用透射型光纤传感器(transmiss1ntype optical fiber sensor)来感测通过流过润滑剂管道的润滑剂所传输的光的量，并且基于传感器的输出值确定异物是否被引入润滑剂。而且，当异物检测设备确定异物被引入润滑剂，该异物检测设备开启灯并发出警告。
[0003]引用列表
[0004]专利文献
[0005][PTD I]日本专利特开N0.8-285181
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]当在润滑剂中的异物基于传感器的输出被检测，该传感器感测通过润滑剂传输的光的量，如PTD I中所述，异物是否存在/不存在通常基于将传感器输出值与阈值比较的结果来确定。传统地，此阈值通常基于传感器在异物被引入润滑剂的状态中的输出值确定。然而，此方法要求将包含异物的润滑剂通过实际管道来设置阈值。
[0008]此外，当包含异物的润滑剂不能通过实际管道时，有必要将包含异物的润滑剂通过不同于实际管道的其他管道，并且基于利用传感器测量的通过流过其他管道的润滑剂传输的光的量的结果设置阈值。然而，由此方法设置的阈值不是从通过流过实际管道的润滑剂传输的光的量而设置，并且当通过使用由此方法设定的阈值来确定异物是否存在/不存在时，有做出错误判定的可能性。
[0009]本发明已经做出以解决上述问题，并且其目标是允许精确地确定异物是否被引入润滑剂，而不用将包含异物的润滑剂通过实际管道。
[0010]问题的解决方案
[0011]根据本发明的状态监测设备是用于风力发电装置的状态检测设备，包括:传感器，该传感器配置为检测通过润滑剂传输的光的量，该润滑剂用于风力发电装置;和监视器，该监视器配置为基于传感器输出，监视润滑剂的状态。该监视器包括:生成单元，该生成单元配置为将异物未被引入润滑剂时的正常(normal)运转期间中传感器输出值的标准偏差计算为正常标准偏差，并通过将所计算的正常标准偏差与实数相乘而生成用于异常判定的阈值;和判定单元，该判定单元配置为计算传感器输出值的标准偏差，并且基于计算的标准偏差和由生成单元产生的阈值之间的比较结果，确定异物是否引入润滑剂。
[0012]优选地，该判定单元配置为多次计算传感器输出值的标准偏差来获得多个标准偏差，并且当超出阈值的任何标准偏差与多个计算的标准偏差的比率超出预先确定的比率，判定单元被配置为判定异物引入润滑剂并发出警告。
[0013]优选地，该风力发电装置包括允许润滑剂循环通过的管道。该管道有形成为传输外部光的透明部分。传感器设置在管道透明部分外部，并且感测通过流过该透明部分的润滑剂传输的光的量。
[0014]发明的有益效果
[0015]本发明允许精确地确定异物是否被引入润滑剂，而不用将包含异物的润滑剂通过实际管道。
【附图说明】
[0016]图1是示意性示出风力发电装置的示图。
[0017]图2是示意性示出循环设备配置的示图。
[0018]图3是示意性示出传感器结构的示图。
[0019]图4是示出当监视器执行阈值产生处理时执行的处理的流程的流程图。
[0020]图5是示出当监视器执行异常判定处理时执行的处理的流程的流程图。
[0021 ]图6示出在正常运转中的标准偏差σ正常和在异常运转中的标准偏差σ的计算的结果的示例。
【具体实施方式】
[0022]在下文中，将参考附图依据实施例对本发明做详细描述。在附图中，一致或对应的部件被一致地标识并不做重复描述。
[0023]图1是示意性示出根据本实施例的包括状态检测设备的风力发电装置I的配置的示图。
[0024]风力发电装置I配置为包括多个叶片20、机舱100和塔架200。
[0025]机舱100设置在塔架200的上端。机舱100有安置在其中的主轴110、主轴承120、齿轮箱130、发电机140、传感器150和监视器160。
[0026]叶片20设置主轴110的端部，并且将风力转化成旋转扭矩并将该旋转扭矩传输至主轴110。主轴110在机舱100中旋转地由主轴承120支承，并且将从叶片20接收的旋转扭矩传输至齿轮箱130。
[0027]齿轮箱130设置在主轴110和发电机140之间，将主轴110的旋转速度加速并将其输出到发电机140。
[0028]发电机140连接到齿轮箱130的输出轴131，并且通过从齿轮箱130接收的旋转扭矩产生电力。例如，发电机140为感应发电机。
[0029]循环设备170(见图2，后文描述)设置在机舱100内部，用来循环通过齿轮箱130的润滑剂。
[0030]图2是示例性示出用来循环通过齿轮箱130的润滑剂的循环设备170的配置的示图。
[0031]循环设备170包括油盘171、管道172、栗173和过滤器174。
[0032]油盘171设置在齿轮箱130的底部。管道172有连接到油盘171底部的一端和连接到齿轮箱130顶部的另一端。栗173和过滤器174设置在管道172的路径上。
[0033]当栗173被驱动，在油盘171中储备的润滑剂从管道的一端供应到过滤器174并被其过滤。通过过滤器174的润滑剂从在齿轮箱130的上部所设的管道172的另一端自由下落，并且供应到齿轮箱130中的齿轮132。供应到齿轮132的润滑剂通过自由下落返回到油盘171。
[0034]传感器150设置在油盘171和栗173之间的管道172的部分。要注意的是传感器150的位置不必限定在油盘171和栗173之间的管道172的部分，只要其在管道172的路径上即可。
[0035]监视器160包括拥有包含在其中的CPU(中央处理单元)和存储器的单元(未示出)，并且基于存储器中存储的信息和传感器150的输出值等，确定诸如铁粉的异物是否引入通过管道172的润滑剂中。当监视器160判定异物被引入润滑剂，其通过开启灯(未示出)等发出警告。
[0036]图3是示意性示出传感器150的结构的示图。
[0037]传感器150是传输型光纤传感器，该传感器感测通过供应到齿轮箱130的润滑剂传输的光的量。传感器150包括光发射设备151、光纤152、153和光接收设备154。
[0038]管道172拥有设置有透明部分172a的部分，该透明部分172a由诸如丙烯酸树脂的透明材料形成。
[0039]光纤152、153设置在管道172的透明部分172a的外部，按规定间隔开并面向彼此。
[0040]光发射设备151响应于从监视器160发出的控制信号产生光。由光发射设备151产生的光通过光纤152并送到流过管道172的透明部分172a的润滑剂。润滑剂传输光，该光通过光纤153被引导到光接收设备154。由光接收设备154接收的传输的光的量作为传感器150的输出值(下文也指代为“传感器输出值”)被发送到监视器160。
[0041]当更大的量的异物(例如，铁粉)被引入流过透明部分172a的润滑剂，由光接收设备154接收的传输的光的量(或传感器输出值)下降更多。由于此效果，当引入润滑剂的异物的量等于或大于规定的量(后文也指代为“处于异常运转”)时与当引入润滑剂的异物的量小于规定的量(后文也指代为“处于正常运转”)时比较，传感器输出值具有更大的变化。
[0042]着眼于这一点，根剧本实施例，监视器160计算在正常运转中的传感器输出值的标准偏差σ正常(后文也指代为“正常标准偏差”)，并且使用该计算出的正常标准偏差σ正常来统计地产生用于异常判定的阈值osh。
[0043]更具体地，如图3所示，监视器160包括阈值生成单元161和异常判定单元162。阈值生成单元161计算正常标准偏差σ正常，并且通过将所计算的正常标准偏差σ正常乘以实数来计算阈值osh(后文也将此过程指代为“阈值产生处理”)。异常判定单元162计算传感器输出值的标准偏差σ，并且基于计算的正常标准偏差σ与阈值0sh比较的结果判定异常是否存在/不存在(后文也将此过程指代为“异常判定处理”)。
[0044]图4是示出当监视器160(更具体地，图3所示的阈值生成单元161)执行阈值产生处理时执行的处理的流程的流程图。该流程图在正常运转中开始(例如紧接在润滑剂被交换后等)O
[0045]在SlO处，监视器160计算正常运转中的传感器的输出值的标准偏差，即正常标准偏差σ正常。更具体地，监视器160在正常运转中对传感器输出值在每个规定周期采样，并且计算多个所采样的数据，作为正常标准偏差O廊。注意，标准偏差可以按公知的方法计算。
[0046]在Sll处，监视器160通过将所计算的正常标准偏差σ正常被系数K相乘来计算出异常判定的阈值osh。本文中，系数K是基于实验等预先确定的实数，并且在本实施例中其设为“3”。
[0047]在S12处，监视器160将所计算出的阈值osh存储到存储器。注意的是当之前所计算的阈值Osh存储到存储器，监视器160删除之前计算的阈值osh并且将阈值osh更新为当前计算的新的阈值osh。注意的是对于阈值osh的初始值(当阈值产生处理还未执行)，例如通过实验之前获得的值等，可以被存储。
[0048]图5是示出当监视器160(更具体地，图3所示的异常判定单元162)执行异常判定处理时执行的处理的流程的流程图。该流程图按照规定周期性地重复执行。
[0049]在S20中，监视器160计算传感器输出值的标准偏差σ。注意，如同上文描述的计算正常标准偏差σ廊所使用的方法，计算标准偏差0所使用的方法可以依据公知方法。
[0050]在S21处，监视器160确定标准偏差σ是否被计算了η次。在本文中，“η”是预先确定的等于或大于2的自然数(例如，“5” )。
[0051 ]当标准偏差σ被计算小于η次(S21中的否)，即，当所计算的标准偏差σ的数目小于η，监视器160将处理返回至S20，并且计算下一个标准偏差σ。例如，当10秒的数据被用来计算一次的标准偏差σ，每10秒标准偏差σ的计算将被执行并且其被执行η次。
[0052]当标准偏差0被计算了η次(S21中的是)，即，当η个标准偏差σ被计算，在S22中，监视器160从存储器读取由上文描述的阈值产生处理产生的阈值osh( =K.σ正常)。
[0053]然后在S23处，监视器160判定超出阈值Osh的标准偏差σ与η个标准偏差σ的比率是否等于等于或大于规定比率。本文中，规定比率是通过实验等(见后文描述的图6)在先前所设的值(即，约80%)。
[0054]当超出阈值Osh的比率小于规定比率(在S23处为否)，在S24处，监视器160判定正常(即，引入润滑剂的异物的量小于规定的量)。
[0055]相反地，当超出阈值Osh的比率等于或大于规定比率(在S23处为是)，在S25处，监视器160判定异常(S卩，引入润滑剂的异物的量大于或等于规定的量)并且发出警告。
[0050]图6示出在正常运转中的标准偏差σ正常和在异常运转中的标准偏差σ的计算的结果的示例。
[0057]在图6的示例中，正常运转中的标准偏差σ正常是“2.836”。要注意的是此值是从正常运转中3次计算标准偏差σ正常获得的值的平均。当上面的系数K设为“3”，异常判定的阈值osh将为“8.51，，(=3χ 2.836)。
[0058]与之相对比，异常运转中五次的标准偏差0的计算的结果是“10.31”、“15.93”、“16.89”、“9.86”和“7.21”(对于图6的示例，当0.5%重量的铁粉末被引入润滑剂)。
[0059]相应地，在此示例性计算结果中，超出阈值osh(= 3xojE常)的标准偏差σ与在异常运转中获得的五个标准偏差σ的比率将为80 % ο相应地，通过将图5的步骤S23中使用的“规定比率”设为大约80%，可以判定0.5%重量的铁粉末被引入润滑剂。
[0060]因此，根据本实施例的状态检测设备包括传感器150和监视器160，该传感器150感测通过用于风力发电装置I的润滑剂传输的光的量，该监视器160基于传感器150的输出监视润滑剂的状态。监视器160计算作为正常标准偏差σ正常的在正常运转中的传感器输出值的标准偏差，其中异物没有引入润滑剂，并且监视器160产生用于异常判定的阈值osh，其等于计算的正常标准偏差σ正常乘以实数(K)。因此用于异常判定的阈值osh可以自动地产生而不用将包含异物的润滑剂通过实际管道172。与包含异物的润滑剂通过实际管道172的情况相比较，这可以减少要求产生阈值osh的步骤的数目。
[0061]基于将传感器输出值的标准偏差σ与阈值osh的比较结果，监视器160判定异物是否引入润滑剂中。因此，可以判定异物是否引入润滑剂中，而不用将包含异物的润滑剂通过实际管道172。进一步，由于阈值osh是使用实际管道172产生的值，与例如当使用不同于实际管道172的另一个管道产生阈值相比，异物是否被引入润滑剂可以被更准确地确定。
[0062]具体地，根据本实施例，监视器160计算η次传感器输出值的标准偏差σ，并且当超出阈值osh标准偏差与η次计算的标准偏差σ的比率超出规定的比率(S卩，80%)，监视器160判定异物被引入润滑剂。当异物没有被引入润滑剂，并且即使由于例如仅一次的噪音等原因标准偏差σ超出阈值osh，可以适当地防止异物被引入润滑剂的错误判定。这让异常判定更可
A+-.与巨O
[0063]进一步，在本实施例中，润滑剂通过的管道172拥有设置有透明部分172a的部分，该透明部分172a形成为能够传输外部光。传感器150设置在管道172透明部分172a外部，并且感测通过流过该透明部分172a的润滑剂传输的光的量。与在管道172内部设置传感器部分的情况相比，这能够抑制润滑剂的流动阻力，并且传感器可以被相对容易地安装。
[0064]应该明白的是本文公开的实施例仅为说明目的而描述，而不在任何方面限制本发明。本发明的范围由权利要求的各项而不是由上述实施例所限定，且旨在包括等同于权利要求的各项的意义和范围内的任何变形。
[0065]附图标记列表
[0066]1:风力发电装置;20:叶片；100:机舱；110:主轴；120:主轴承；130:齿轮箱；131:输出轴；132:齿轮；140:发电机；150:传感器；151:光发射设备；152、153:光纤；154:光接收设备；160:监视器；161:阈值生成单元；162:异常判定单元；170:循环设备；171:油盘；172:管道;172a:透明部分；173:栗；174:过滤器;200:塔架。
【主权项】
1.一种用于风力发电装置的状态检测设备，包括: 传感器，所述传感器配置为检测通过润滑剂传输的光的量，所述润滑剂用于所述风力发电装置;和 监视器，所述监视器配置为基于所述传感器输出，监视所述润滑剂的状态； 所述监视器包括: 生成单元，所述生成单元配置为将异物未被引入所述润滑剂时的正常运转期间中所述传感器输出值的标准偏差计算为正常标准偏差，并通过将所计算的正常标准偏差与实数相乘而生成用于异常判定的阈值;和 判定单元，所述判定单元配置为计算所述传感器输出值的标准偏差，并且基于所计算的标准偏差和由所述生成单元产生的所述阈值之间的比较结果，确定所述异物是否引入所述润滑剂。2.如权利要求1所述的用于风力发电装置的状态检测设备，其特征在于，所述判定单元配置为多次计算所述传感器的所述输出值的所述标准偏差，来获得多个标准偏差，并且 当超出所述阈值的任何标准偏差与多个所计算的标准偏差的比率超出预先确定的比率时，所述判定单元配置为判定所述异物被引入所述润滑剂，并且发出警告。3.如权利要求1或2所述的用于风力发电装置的状态检测设备，其特征在于: 所述风力发电装置包括允许润滑剂循环通过的管道； 所述管道有透明部分，所述透明部分形成为通过所述透明部分来传输外部光;且 所述传感器设置在所述管道的所述透明部分外部，并且感测通过流过所述透明部分的所述润滑剂传输的光的量。
【文档编号】F03D17/00GK106030101SQ201580008201
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年1月13日
【发明人】长谷场隆
【申请人】Ntn株式会社