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JP7655119B2 - Wind power generation equipment - Google Patents
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JP7655119B2 - Wind power generation equipment - Google Patents

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Description

本願発明は、転がり軸受内の接触の強さの監視装置、風力発電装置、接触の強さの監視方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a device for monitoring contact strength in a rolling bearing, a wind power generation device, a method for monitoring contact strength, and a program.

従来、風力発電装置などの機械装置は転がり軸受を備える。転がり軸受の状態を監視し、その状態に応じた制御を行うことで、機械装置の不具合などを防止し、より適切に動作させることが行われている。転がり軸受の状態監視に用いられる情報としては、振動、音、もしくは回転速度などが用いられている。 Conventionally, mechanical devices such as wind power generation equipment are equipped with rolling bearings. By monitoring the condition of the rolling bearings and controlling them according to that condition, malfunctions of the mechanical devices can be prevented and they can operate more appropriately. Information used to monitor the condition of rolling bearings includes vibration, sound, and rotation speed.

特許文献1では、転がり軸受から発生する振動に基づいて転がり軸受内部の異常を判断する方法が開示されている。特許文献2では、振動の時間変化に基づいて、異常診断を行う方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for determining abnormalities inside a rolling bearing based on vibrations generated by the rolling bearing. Patent Document 2 discloses a method for diagnosing abnormalities based on changes in vibration over time.

特許第4120099号公報Patent No. 4120099 特許第3449194号公報Patent No. 3449194

例えば、風力発電装置では、外部からの風の影響により、断続的に、回転速度や主軸を介した荷重が変動し得る。特に、風力発電装置では、比較的低速の回転により動作するため、風力発電装置が備える転がり軸受が1回転する間にも回転速度や主軸を介した荷重の変化が生じ得る。一方、転がり軸受は複数の部品から構成されており、そのうち複数の転動体が設けられる。転動体の製造誤差や使用に伴う劣化などに起因して、複数の転動体間のサイズに差異が生じる。その結果、サイズ差によって、一部の転動体が他の部品(例えば、外輪)と強い接触を生じる場合がある。例えば、転がり軸受に対する荷重により外輪と内輪の相対的な傾きが生じ、外輪の一部と転動体(ころ)とが強く接触するような場合が生じる。このような部品間の強い接触は、接触部の損傷の他、転がり軸受の寿命に影響を与えたり、動作上の不具合を生じさせたりする可能性がある。 For example, in a wind power generation device, the rotation speed and the load through the main shaft may fluctuate intermittently due to the influence of external wind. In particular, since a wind power generation device operates at a relatively low rotation speed, the rotation speed and the load through the main shaft may change even during one rotation of the rolling bearing equipped in the wind power generation device. On the other hand, a rolling bearing is composed of multiple parts, among which multiple rolling elements are provided. Due to manufacturing errors of the rolling elements and deterioration due to use, differences in size occur between the multiple rolling elements. As a result, some rolling elements may come into strong contact with other parts (e.g., the outer ring) due to the size difference. For example, a relative tilt of the outer ring and the inner ring occurs due to the load on the rolling bearing, and there are cases where a part of the outer ring comes into strong contact with the rolling elements (rollers). Such strong contact between parts may damage the contact parts, affect the life of the rolling bearing, or cause operational malfunctions.

上記課題を鑑み、本願発明は、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視する方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a method for monitoring the contact strength of rolling bearing components during rotational operation.

上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を有する。すなわち、転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視装置であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第1の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第2の取得手段と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定手段と、
前記振動情報を用いて、前記設定手段にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定手段と
を有する。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, a contact strength monitoring device for monitoring the contact strength of components in a rolling bearing, comprising:
A first acquisition means for acquiring vibration information of the rolling bearing during rotation;
A second acquisition means for acquiring a rotational speed of the rolling bearing during rotation;
A setting means for setting a vibration frequency of interest based on the rotation speed;
a derivation means for deriving a vibration value of the vibration frequency set by the setting means using the vibration information;
The vibration measuring device further comprises a determining means for determining the strength of contact between components in the rolling bearing based on the vibration value derived by the determining means and a predetermined threshold value.

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、風力発電装置であって、
接触の強さの監視装置と、
転がり軸受と
を備え、
前記接触の強さの監視装置は、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第1の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第2の取得手段と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定手段と、
前記振動情報を用いて、前記設定手段にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定手段とを有する。
Another aspect of the present invention has the following configuration. That is, a wind power generating device,
A contact strength monitor;
A rolling bearing.
The contact strength monitoring device comprises:
A first acquisition means for acquiring vibration information of the rolling bearing during rotation;
A second acquisition means for acquiring a rotational speed of the rolling bearing during rotation;
A setting means for setting a vibration frequency of interest based on the rotation speed;
a derivation means for deriving a vibration value of the vibration frequency set by the setting means using the vibration information;
The vibration measuring device further comprises a determining means for determining the strength of contact between components in the rolling bearing based on the vibration value derived by the determining means and a predetermined threshold value.

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視方法であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第1の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第2の取得工程と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程とを有する。
Another aspect of the present invention has the following configuration: A method for monitoring contact strength of components in a rolling bearing, comprising:
a first acquisition step of acquiring vibration information of the rolling bearing during rotation;
A second acquisition step of acquiring a rotational speed of the rolling bearing during rotation;
A setting step of setting a vibration frequency of interest based on the rotation speed;
a derivation step of deriving a vibration value of the vibration frequency set in the setting step by using the vibration information;
The method further includes a determination step of determining the strength of contact between components in the rolling bearing based on the vibration value derived in the derivation step and a predetermined threshold value.

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、プログラムであって、
コンピュータに、
回転中の転がり軸受の振動情報を取得する第1の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第2の取得工程と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程と
を実行させる。
Another aspect of the present invention has the following configuration:
On the computer,
A first acquisition step of acquiring vibration information of a rotating rolling bearing;
A second acquisition step of acquiring a rotational speed of the rolling bearing during rotation;
A setting step of setting a vibration frequency of interest based on the rotation speed;
a derivation step of deriving a vibration value of the vibration frequency set in the setting step by using the vibration information;
A determination step is executed in which the strength of contact between components in the rolling bearing is determined based on the vibration value derived in the derivation step and a predetermined threshold value.

本願発明により、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視することが可能となる。 The present invention makes it possible to monitor the contact strength of rolling bearing components during rotational operation.

本願発明の一実施形態に係る装置構成の例を示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus configuration according to an embodiment of the present invention. 本願発明の一実施形態に係る機能構成の例を示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration according to an embodiment of the present invention. 転がり軸受における部品間の接触を説明するための概略図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining contact between parts in a rolling bearing. 転がり軸受における部品間の接触を説明するための概略図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining contact between parts in a rolling bearing. 本願発明の一実施形態に係る強い接触が生じた場合の波形データを説明するための図。FIG. 11 is a diagram for explaining waveform data when a strong contact occurs according to an embodiment of the present invention. 本願発明の一実施形態に係る監視処理のフローチャート。4 is a flowchart of a monitoring process according to an embodiment of the present invention.

以下、本願発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本願発明を説明するための一実施形態であり、本願発明を限定して解釈されることを意図するものではなく、また、各実施形態で説明されている全ての構成が本願発明の課題を解決するために必須の構成であるとは限らない。また、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。 The following describes the embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is one embodiment for explaining the present invention, and is not intended to be interpreted as limiting the present invention, and not all of the configurations described in each embodiment are necessarily essential configurations for solving the problems of the present invention. In addition, in each drawing, the same components are given the same reference numbers to indicate their correspondence.

<第1の実施形態>
以下、本願発明の第1の実施形態について説明を行う。
First Embodiment
A first embodiment of the present invention will be described below.

[装置構成]
以下、本願発明に係る接触の強さの監視方法を適用可能な装置の一実施形態を説明する。なお、以下の説明では、適用例として、転がり軸受を含む風力発電装置を例にとって説明するが、風力発電装置に限定されず、それ以外の機械装置であっても同様に適用可能である。本願発明を適用可能な装置としては、転がり軸受を備え、その回転速度が比較的遅い装置や、回転数の変動が大きい装置などが該当する。
[Device configuration]
Hereinafter, an embodiment of a device to which the contact strength monitoring method according to the present invention can be applied will be described. In the following description, a wind power generation device including a rolling bearing will be taken as an example of application, but the present invention is not limited to a wind power generation device and can be applied to other mechanical devices as well. Devices to which the present invention can be applied include devices that have rolling bearings and have a relatively slow rotation speed or devices with large fluctuations in rotation speed.

図1、図2は、本実施形態に係る接触の強さの監視方法を適用された風力発電装置の概略構成図である。図1に示すように、風力発電装置10は、地上に立設されたタワー11と、タワー11の上端に支持されたナセル12と、ナセル12の端部に設けられたローター13とを備えている。また、タワー11とナセル12の間には、ナセル12の向きを調整(ヨー制御)するための回動機構14が備えられる。 Figures 1 and 2 are schematic diagrams of a wind power generation device to which the contact strength monitoring method according to this embodiment is applied. As shown in Figure 1, the wind power generation device 10 comprises a tower 11 erected on the ground, a nacelle 12 supported on the upper end of the tower 11, and a rotor 13 provided at the end of the nacelle 12. In addition, a rotation mechanism 14 is provided between the tower 11 and the nacelle 12 to adjust the orientation of the nacelle 12 (yaw control).

ナセル12には、ドライブトレイン部21が格納されている。ドライブトレイン部21は、主軸22、増速機23、発電機24、および軸受ユニット25を備える。主軸22は、増速機23を介して発電機24に接続されている。主軸22は、軸受ユニット25によってナセル12内に回転可能に支持されている。この主軸22を支持する軸受ユニット25には、振動センサ27が設けられて軸受ユニット25にて生じる振動を測定する。また、主軸22の回転速度を検出する回転速度センサ29が配設される。発電機24には、発電量を測定する発電量測定装置28が配設されている。 The nacelle 12 houses a drive train section 21. The drive train section 21 includes a main shaft 22, a gearbox 23, a generator 24, and a bearing unit 25. The main shaft 22 is connected to the generator 24 via the gearbox 23. The main shaft 22 is rotatably supported within the nacelle 12 by the bearing unit 25. The bearing unit 25 that supports the main shaft 22 is provided with a vibration sensor 27 for measuring vibrations generated in the bearing unit 25. In addition, a rotation speed sensor 29 is provided to detect the rotation speed of the main shaft 22. The generator 24 is provided with a power generation measuring device 28 for measuring the amount of power generated.

ローター13は、ハブ31と、複数のブレード32とを有している。ブレード32は、ハブ31から放射状に延在されている。ローター13は、ドライブトレイン部21の主軸22の端部に設けられている。ハブ31は、複数のブレード32それぞれの向きを調整(ピッチ制御)する。 The rotor 13 has a hub 31 and a number of blades 32. The blades 32 extend radially from the hub 31. The rotor 13 is provided at the end of the main shaft 22 of the drive train section 21. The hub 31 adjusts the orientation (pitch control) of each of the multiple blades 32.

なお、風力発電装置10は、増速機23や発電機24の回転軸221(図2)も転がり軸受101(図2)によって支持されている。また、ドライブトレイン部21には、主軸22の回転を必要に応じて停止または減速させるためのブレーキ装置(不図示)が設けられている。 In addition, in the wind power generation device 10, the rotating shaft 221 (FIG. 2) of the gearbox 23 and the generator 24 is also supported by a rolling bearing 101 (FIG. 2). In addition, the drive train section 21 is provided with a brake device (not shown) for stopping or slowing down the rotation of the main shaft 22 as necessary.

上記構造の風力発電装置10は、ローター13のブレード32が風を受けることで主軸22が回転される。すると、その主軸22の回転が増速機23によって増速されて発電機24に伝達され、発電機24によって発電される。また、ローター13のブレード32が風を受けることで、主軸22を介して軸受ユニット25、増速機23内の転がり軸受101に対して、荷重(ラジアル荷重およびアキシアル荷重)が負荷される。なお、図1、図2では、説明を簡略化するために1の風力発電装置10に対して、1の軸受が設けられた構成を示しているが、この構成に限定するものではなく、1の風力発電装置10において複数の軸受が設けられてもよい。 In the wind power generation device 10 having the above structure, the blades 32 of the rotor 13 receive the wind, causing the main shaft 22 to rotate. The rotation of the main shaft 22 is then accelerated by the speed increaser 23 and transmitted to the generator 24, which generates electricity. In addition, as the blades 32 of the rotor 13 receive the wind, a load (radial load and axial load) is applied to the bearing unit 25 and the rolling bearing 101 in the speed increaser 23 via the main shaft 22. Note that, in order to simplify the explanation, Figures 1 and 2 show a configuration in which one bearing is provided for one wind power generation device 10, but this configuration is not limited to this, and multiple bearings may be provided in one wind power generation device 10.

[機能構成]
図2は、本実施形態に係る機能構成の一例を示す概略構成図である。図2には、本実施形態に係る接触の強さの監視方法による接触の強さの監視が行われる転がり軸受101と、接触の強さの監視を行う接触の強さの監視装置200の構成が示される。増速機23内には、回転軸221を支持する転がり軸受101が設けられる。なお、本実施形態において、転がり軸受101として、例えば、アキシアル荷重を受ける円筒ころ軸受(NJ型、NUP型、NF型)に適用可能であるが、これらに限定するものではない。
[Functional configuration]
Fig. 2 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration according to this embodiment. Fig. 2 shows the configuration of a rolling bearing 101 whose contact strength is monitored by the contact strength monitoring method according to this embodiment, and a contact strength monitoring device 200 that monitors the contact strength. The rolling bearing 101 that supports a rotating shaft 221 is provided inside the speed increaser 23. Note that, in this embodiment, the rolling bearing 101 can be, for example, a cylindrical roller bearing (NJ type, NUP type, NF type) that receives an axial load, but is not limited to these.

接触の強さの監視装置200は、図1に示した風力発電装置10内に設けられてもよいし、風力発電装置10の外部に設けられてもよい。また、図2では、説明を簡略化するために1の軸受に対して、1の接触の強さの監視装置200が設けられた構成を示している。しかし、この構成に限定するものではなく、1の接触の強さの監視装置200が、複数の軸受の接触の強さの監視を行うような構成であってもよい。 The contact strength monitoring device 200 may be provided inside the wind power generation device 10 shown in FIG. 1, or may be provided outside the wind power generation device 10. Also, in FIG. 2, in order to simplify the explanation, a configuration in which one contact strength monitoring device 200 is provided for one bearing is shown. However, this configuration is not limited, and one contact strength monitoring device 200 may be configured to monitor the contact strength of multiple bearings.

転がり軸受101は、回転軸221を回転自在に支持する。回転軸221は、回転部品である転がり軸受101を介して、転がり軸受101の外側を覆うハウジング100に支持される。転がり軸受101は、回転軸221に外嵌される回転輪である内輪104、ハウジング100に内嵌される固定輪である外輪102、内輪104及び外輪102との間に配置された複数の転動体103である複数の円筒(ころ)、および転動体103を転動自在に保持する保持器(不図示)を備える。また、転がり軸受101において、所定の潤滑方式により、内輪104と転動体103の間、および、外輪102と転動体103の間の摩擦が軽減される。潤滑方式は特に限定するものではないが、例えば、グリース潤滑や油潤滑などが用いられる。また、潤滑剤の種類についても特に限定するものではない。 The rolling bearing 101 supports the rotating shaft 221 so that it can rotate freely. The rotating shaft 221 is supported by the housing 100 that covers the outside of the rolling bearing 101 via the rolling bearing 101, which is a rotating part. The rolling bearing 101 includes an inner ring 104, which is a rotating ring that is fitted to the outside of the rotating shaft 221, an outer ring 102, which is a fixed ring that is fitted to the inside of the housing 100, a plurality of cylinders (rollers) that are a plurality of rolling elements 103 arranged between the inner ring 104 and the outer ring 102, and a retainer (not shown) that holds the rolling elements 103 so that they can roll freely. In addition, in the rolling bearing 101, friction between the inner ring 104 and the rolling elements 103 and between the outer ring 102 and the rolling elements 103 is reduced by a predetermined lubrication method. The lubrication method is not particularly limited, but for example, grease lubrication or oil lubrication is used. In addition, the type of lubricant is not particularly limited.

軸受ユニット25、あるいは増速機23内の軸受において、回転軸221の回転中に転がり軸受101から発生する振動を検出する振動センサ27が備えられる。振動センサ27は、ボルト固定、接着、ボルト固定と接着、或いはモールド材による埋め込み等によってハウジングの外輪近傍に固定されている。なお、ボルト固定の場合には、回り止め機能を備えるようにしてもよい。なお、振動センサ27は、検出位置に固定して設置される構成に限定するものではなく、接触の強さの検出時に転がり軸受101による振動を検出するための位置に設置されればよい。そのため、振動センサ27は、着脱可能もしくは移動可能な構成であってもよい。 The bearing unit 25 or the bearing in the speed increaser 23 is provided with a vibration sensor 27 that detects vibrations generated from the rolling bearing 101 during rotation of the rotating shaft 221. The vibration sensor 27 is fixed near the outer ring of the housing by bolting, gluing, bolting and gluing, or embedding with a molding material. When bolting, it may be provided with a rotation prevention function. The vibration sensor 27 is not limited to a configuration in which it is fixed and installed at the detection position, but may be installed at a position for detecting vibrations caused by the rolling bearing 101 when detecting the strength of contact. Therefore, the vibration sensor 27 may be configured to be removable or movable.

また、振動センサ27は、振動を検出可能なものであればよく、加速度センサ、AE(Acoustic Emission)センサ、超音波センサ、及びショックパルスセンサ等、検出される加速度、速度、歪み、応力、変位型等、振動を電気信号化できるものであればよい。また、ノイズが多いような環境に位置する風力発電装置10に取り付ける際には、絶縁型を使用する方がノイズの影響を受けることが少ないためより好ましい。さらに、振動センサ27が、圧電素子等の振動検出素子を使用する場合には、この素子をプラスチック等にモールドして構成してもよい。 The vibration sensor 27 may be any sensor capable of detecting vibrations, such as an acceleration sensor, an acoustic emission (AE) sensor, an ultrasonic sensor, or a shock pulse sensor, as long as it can convert the detected acceleration, speed, strain, stress, displacement, or other vibrations into an electrical signal. When mounting the sensor on a wind power generation device 10 located in a noisy environment, it is more preferable to use an insulated sensor, as it is less susceptible to the effects of noise. Furthermore, when the vibration sensor 27 uses a vibration detection element such as a piezoelectric element, the element may be molded into plastic or the like.

また、回転軸221には、回転軸221に外嵌される内輪104の回転速度を検出する回転速度センサ29が設けられる。本実施形態において、回転輪である内輪104と回転軸221の回転速度および回転数は一致している。回転軸221の回転速度は、風力発電装置10が受ける風の向きや風量、風圧により変動し得る。更には、ブレーキ装置(不図示)により、回転速度は調整され得る。回転速度センサ29は、例えば、転がり軸受101の内輪104に設けられたエンコーダ(不図示)を検出することで、その回転速度を検出してよい。本実施形態に係る風力発電装置10などは、比較的低速の回転速度にて回転が行われる。そのため、回転速度センサ29は、転がり軸受101が1回転する間の回転速度の変化も検出可能なように構成される。なお、振動センサ27や回転速度センサ29は、接触の強さの監視装置200の利用者(例えば、風力発電装置10の管理者)の指示等に基づき、指定されたタイミング(例えば、接触の強さの監視時)のみ検出動作を行うような構成であってもよいし、常時検出動作を行うような構成であってもよい。 The rotating shaft 221 is provided with a rotation speed sensor 29 that detects the rotation speed of the inner ring 104 fitted to the rotating shaft 221. In this embodiment, the rotation speed and number of revolutions of the inner ring 104, which is the rotating ring, and the rotating shaft 221 are the same. The rotation speed of the rotating shaft 221 may vary depending on the direction of the wind received by the wind power generation device 10, the amount of wind, and the wind pressure. Furthermore, the rotation speed may be adjusted by a brake device (not shown). The rotation speed sensor 29 may detect the rotation speed by detecting, for example, an encoder (not shown) provided on the inner ring 104 of the rolling bearing 101. The wind power generation device 10 according to this embodiment rotates at a relatively low rotation speed. Therefore, the rotation speed sensor 29 is configured to be able to detect the change in the rotation speed during one rotation of the rolling bearing 101. The vibration sensor 27 and the rotation speed sensor 29 may be configured to perform detection operations only at specified times (e.g., when monitoring the strength of contact) based on instructions from the user of the contact strength monitoring device 200 (e.g., the administrator of the wind power generation device 10), or may be configured to perform detection operations at all times.

接触の強さの監視装置200は、例えば、不図示の制御装置、記憶装置、および入出力装置を含んで構成される情報処理装置にて実現されてよい。制御装置は、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Single Processor)、または専用回路などから構成されてよい。記憶装置は、HDD(Hard Disk Drive)、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の揮発性および不揮発性の記憶媒体により構成され、制御装置からの指示により各種情報の入出力が可能である。入出力装置は、スピーカやライト、或いは液晶ディスプレイ等の表示デバイス等から構成され、制御装置からの指示により、作業者への報知を行う。入出力装置による報知方法は特に限定するものではないが、例えば、音声による聴覚的な報知であってもよいし、画面出力による視覚的な報知であってもよい。また、入出力装置は、通信機能を備えたネットワークインターフェースであってもよく、ネットワーク(不図示)を介した外部装置(不図示)とのデータの送受信により各種入出力動作を行ってもよい。 The contact strength monitoring device 200 may be realized, for example, by an information processing device including a control device, a storage device, and an input/output device (not shown). The control device may be composed of a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Single Processor), or a dedicated circuit. The storage device is composed of volatile and non-volatile storage media such as a HDD (Hard Disk Drive), a ROM (Read Only Memory), or a RAM (Random Access Memory), and can input and output various information in response to instructions from the control device. The input/output device is composed of a speaker, a light, or a display device such as a liquid crystal display, and notifies the worker in response to instructions from the control device. The notification method by the input/output device is not particularly limited, but may be, for example, an auditory notification by voice or a visual notification by screen output. The input/output device may also be a network interface with a communication function, and may perform various input/output operations by sending and receiving data to and from an external device (not shown) via a network (not shown).

接触の強さの監視装置200は、振動信号取得部201、回転速度取得部202、振動解析部203、接触の強さの監視部204、情報記憶部205、報知処理部206、通信処理部207、および機構制御部208を含んで構成される。各部位は、上述した制御装置が対応するプログラムを記憶装置から読み出して実行することで実現してもよい。更には、制御装置が入出力装置を制御することで報知動作や通信動作などの各種動作が行われてもよい。 The contact strength monitoring device 200 includes a vibration signal acquisition unit 201, a rotation speed acquisition unit 202, a vibration analysis unit 203, a contact strength monitoring unit 204, an information storage unit 205, an alarm processing unit 206, a communication processing unit 207, and a mechanism control unit 208. Each part may be realized by the above-mentioned control device reading out a corresponding program from a storage device and executing it. Furthermore, various operations such as an alarm operation and a communication operation may be performed by the control device controlling an input/output device.

振動信号取得部201は、振動センサ27にて検出された電気信号を振動情報として取得する。振動信号取得部201は、電気信号の内容に応じて、AD変換器(不図示)によるA/D(Analog/Digital)変換や、増幅器(不図示)による信号の増幅処理を行ってもよい。取得した振動情報は、情報記憶部205へ出力される。 The vibration signal acquisition unit 201 acquires the electrical signal detected by the vibration sensor 27 as vibration information. Depending on the content of the electrical signal, the vibration signal acquisition unit 201 may perform A/D (Analog/Digital) conversion using an AD converter (not shown) or signal amplification processing using an amplifier (not shown). The acquired vibration information is output to the information storage unit 205.

回転速度取得部202は、回転速度センサ29にて検出された回転軸221(または、内輪104)の回転速度を取得する。取得した回転速度の情報は、情報記憶部205へ出力される。 The rotation speed acquisition unit 202 acquires the rotation speed of the rotating shaft 221 (or the inner ring 104) detected by the rotation speed sensor 29. The acquired rotation speed information is output to the information storage unit 205.

振動解析部203は、情報記憶部205に記憶されている振動情報に対して、振動解析処理を行う。振動解析処理においては、振動情報をFFT(Fast Fourier Transform)解析し、各周波数の振動値を導出する。この時、エンベロープ処理、ローパスフィルタ(LPF)やバンドパスフィルタ(BPF)などを用いたフィルタ処理を行ってよい。また、振動解析部203は、振動情報から、所定の条件に基づいて診断用に用いるデータをサンプリングして抽出するような構成であってもよい。ここでの所定の条件は、転がり軸受101の回転速度などに応じて規定されていてよい。本実施形態では、振動値として加速度を用いるが、速度など他の値が用いられてもよい。 The vibration analysis unit 203 performs vibration analysis processing on the vibration information stored in the information storage unit 205. In the vibration analysis processing, the vibration information is subjected to FFT (Fast Fourier Transform) analysis to derive the vibration value of each frequency. At this time, envelope processing and filtering processing using a low pass filter (LPF) or a band pass filter (BPF) may be performed. The vibration analysis unit 203 may also be configured to sample and extract data to be used for diagnosis from the vibration information based on a predetermined condition. The predetermined condition here may be defined according to the rotational speed of the rolling bearing 101, etc. In this embodiment, acceleration is used as the vibration value, but other values such as speed may also be used.

接触の強さの監視部204は、振動解析部203にて導出された振動値に基づいて、転がり軸受101内において生じている接触の強さを検出する。本実施形態に係る接触の強さの監視方法の詳細は、後述する。 The contact strength monitoring unit 204 detects the strength of contact occurring within the rolling bearing 101 based on the vibration value derived by the vibration analysis unit 203. Details of the contact strength monitoring method according to this embodiment will be described later.

情報記憶部205は、振動信号取得部201や回転速度取得部202から出力される振動情報や回転速度の情報を適時受信し、記憶する。このとき、振動センサ27と回転速度センサ29の検出タイミングは対応し、その検出情報は、対応付けて記憶される。また、情報記憶部205は、振動解析部203などの他の部位に対して記憶している各種情報を適時提供する。また、情報記憶部205は、振動解析部203の解析結果や接触の強さの監視部204の監視結果を履歴情報として記憶してもよい。報知処理部206は、接触の強さの監視部204による検出結果に基づいて報知処理を行う。通信処理部207は、ネットワーク(不図示)を介して外部との通信を制御する。例えば、通信処理部207は、接触の強さの監視部204による検出結果を外部装置(不図示)へ送信する。 The information storage unit 205 timely receives and stores the vibration information and rotation speed information output from the vibration signal acquisition unit 201 and the rotation speed acquisition unit 202. At this time, the detection timing of the vibration sensor 27 and the rotation speed sensor 29 correspond to each other, and the detection information is stored in association with each other. The information storage unit 205 also timely provides various information stored in other parts such as the vibration analysis unit 203. The information storage unit 205 may also store the analysis results of the vibration analysis unit 203 and the monitoring results of the contact strength monitoring unit 204 as history information. The notification processing unit 206 performs notification processing based on the detection results by the contact strength monitoring unit 204. The communication processing unit 207 controls communication with the outside via a network (not shown). For example, the communication processing unit 207 transmits the detection results by the contact strength monitoring unit 204 to an external device (not shown).

機構制御部208は、接触の強さの監視部204による検出結果に基づいて、風力発電装置10の動作を制御する。具体的には、回動機構14を制御してナセル12の向きを調整(ヨー制御)してもよいし、ハブ31を制御して複数のブレード32それぞれの向きを調整(ピッチ制御)してもよい。また、ブレーキ機構(不図示)により、主軸22の回転速度が所定の速度となるように制御してよい。 The mechanism control unit 208 controls the operation of the wind turbine generator 10 based on the detection results by the contact strength monitoring unit 204. Specifically, the mechanism control unit 208 may control the rotation mechanism 14 to adjust the orientation of the nacelle 12 (yaw control), or may control the hub 31 to adjust the orientation of each of the multiple blades 32 (pitch control). In addition, a brake mechanism (not shown) may be used to control the rotation speed of the main shaft 22 to a predetermined speed.

[転がり軸受内の接触]
図3、図4は、本実施形態にて扱う転がり軸受101の構成部品の接触を説明するための図である。図3(a)は、本実施形態に係る転がり軸受101の断面概略図を示す。図3(b)は、転動体103の公転を示す。転動体103の数や公転方向は一例であり、これに限定するものではない。転動体103は、回転軸221および内輪104の回転に伴って、主軸22周りを公転する。このとき、転動体103は外輪102の一部であるつば部301に接触しない。
[Contact in rolling bearings]
3 and 4 are diagrams for explaining contact between components of the rolling bearing 101 used in this embodiment. FIG. 3(a) shows a schematic cross-sectional view of the rolling bearing 101 according to this embodiment. FIG. 3(b) shows the revolution of the rolling elements 103. The number and revolution direction of the rolling elements 103 are examples and are not limited thereto. The rolling elements 103 revolve around the main shaft 22 in conjunction with the rotation of the rotating shaft 221 and the inner ring 104. At this time, the rolling elements 103 do not come into contact with the flange portion 301, which is a part of the outer ring 102.

図4において、転動体103aは、製造誤差や継続使用による摩耗などに起因して、他の転動体103よりも軸方向の長さが長くなってしまっている転動体である。ここでは、他の転動体103との差異を明確にするため、転動体103aは、他の転動体103よりも回転軸221の軸方向に長い例を示している。複数の転動体103において、このような転動体103aが1または複数含まれる状態で、内輪104と外輪102との間に相対的な傾きが生じて転動体103が公転する場合、外輪102のつば部301と転動体103aとの間で強く接触するようになる。内輪104と外輪102との間に相対的な傾きは、例えば、回転軸221の軸方向の一方に対して他方よりも大きなラジアル荷重が負荷された場合に生じ得る。このような相対的な傾きは、例えば、風力発電装置10の場合、風などの外因により、断続的に生じ得る。また、傾きの程度は、転がり軸受101の仕様や荷重に応じて変動し得る。 In FIG. 4, the rolling element 103a is a rolling element whose axial length is longer than the other rolling elements 103 due to manufacturing errors, wear due to continuous use, and the like. Here, in order to clarify the difference from the other rolling elements 103, an example is shown in which the rolling element 103a is longer in the axial direction of the rotating shaft 221 than the other rolling elements 103. In a state in which one or more such rolling elements 103a are included in a plurality of rolling elements 103, when a relative inclination occurs between the inner ring 104 and the outer ring 102 and the rolling element 103 revolves, the flange portion 301 of the outer ring 102 and the rolling element 103a come into strong contact with each other. The relative inclination between the inner ring 104 and the outer ring 102 can occur, for example, when a radial load larger than the other is applied to one side in the axial direction of the rotating shaft 221. In the case of a wind power generation device 10, such a relative inclination can occur intermittently due to an external factor such as wind. Furthermore, the degree of inclination can vary depending on the specifications and load of the rolling bearing 101.

[振動情報の例]
図5は、本実施形態にて扱う転がり軸受101にて接触が生じた場合に検出される振動の波形を説明するための図である。図5において、縦軸は振幅を示し、横軸は周波数[Hz]を示す。また、図5において、破線51、52、53は、転動体103の公転周期の振動周波数、およびその高次(N次)の振動周波数を示す。図5(a)は、転がり軸受101において部品(ここでは、転動体103と外輪102のつば部301)の接触が生じていない、あるいは軽い(弱い)接触の状態のデータの例を示す。この場合、図5(a)に示すように、転動体103の公転周期を示す振動周波数およびその高次の振動周波数の付近において一定値以上の振動ピークは生じていない。
[Example of vibration information]
FIG. 5 is a diagram for explaining the waveform of vibration detected when contact occurs in the rolling bearing 101 handled in this embodiment. In FIG. 5, the vertical axis indicates the amplitude, and the horizontal axis indicates the frequency [Hz]. Also, in FIG. 5, dashed lines 51, 52, and 53 indicate the vibration frequency of the revolution period of the rolling element 103 and its higher order (Nth order) vibration frequency. FIG. 5(a) shows an example of data in a state where there is no contact or light (weak) contact between parts (here, the rolling element 103 and the flange portion 301 of the outer ring 102) in the rolling bearing 101. In this case, as shown in FIG. 5(a), no vibration peak of a certain value or more occurs in the vicinity of the vibration frequency indicating the revolution period of the rolling element 103 and its higher order vibration frequency.

一方、図5(b)は、転がり軸受101において部品(ここでは、転動体103と外輪102のつば部301)の強い接触が生じている状態のデータの例を示す。この場合、図5(b)に示すように、転動体103の公転周期を示す振動周波数(破線51)の付近において一定値以上の振動ピーク54が生じる。つまり、転動体103の公転周期を示す振動周波数付近における値に着目することで転がり軸受101内で強い接触が生じているか否かを監視することが可能となる。なお、以下の説明では、転動体103の公転周期を例に挙げて説明するが、転動体103の公転周期に代えて、転動体103と同様に回転軸の周りを公転する保持器(不図示)の公転周期を用いてもよい。なお、ここでの接触の強弱は、転がり軸受101の構成や目的とする検出内容に応じて異なるため、相対的なものであり、数値にて限定されるものでは無い。 On the other hand, FIG. 5(b) shows an example of data in a state where strong contact occurs between parts (here, the rolling element 103 and the flange portion 301 of the outer ring 102) in the rolling bearing 101. In this case, as shown in FIG. 5(b), a vibration peak 54 of a certain value or more occurs near the vibration frequency (dashed line 51) indicating the revolution period of the rolling element 103. In other words, by focusing on the value near the vibration frequency indicating the revolution period of the rolling element 103, it is possible to monitor whether strong contact occurs in the rolling bearing 101. In the following explanation, the revolution period of the rolling element 103 is taken as an example for explanation, but instead of the revolution period of the rolling element 103, the revolution period of a cage (not shown) that revolves around the rotation axis in the same way as the rolling element 103 may be used. Note that the strength of contact here is relative and is not limited by a numerical value, since it differs depending on the configuration of the rolling bearing 101 and the intended detection content.

本実施形態において着目する振動周波数は、転がり軸受101の回転速度に応じて変動する。上述したように、風力発電装置10などの機械装置では、風などの外因により回転速度が断続的に変化するため、それに対応して着目する振動周波数を変化させる必要がある。本実施形態において、着目する振動周波数は、転動体103の公転周波数およびその高次の振動周波数の少なくともいずれかに基づく。 The vibration frequency of interest in this embodiment varies according to the rotational speed of the rolling bearing 101. As described above, in a mechanical device such as a wind power generation device 10, the rotational speed changes intermittently due to external factors such as wind, so it is necessary to change the vibration frequency of interest accordingly. In this embodiment, the vibration frequency of interest is based on at least one of the orbital frequency of the rolling body 103 and its higher vibrational frequencies.

また、着目する振動周波数およびその高次(N次)の振動周波数に関し、一定の幅を設定してもよい。例えば、図5の破線51にて示す振動周波数fとその周辺を含む範囲(±α)を含むように着目する振動周波数帯域を設定してよい。αの値は一定であってもよいし、着目する振動周波数とその高次の振動周波数との間で異なっていてもよい。例えば、図5の破線51にて示す振動周波数に対しては範囲α1を設定し、破線52にて示す振動周波数に対しては範囲α2(≠α1)を設定した上で、これらの範囲(帯域幅)にて示される周波数帯域から振動ピークを検出してよい。 Also, a certain width may be set for the vibration frequency of interest and its higher order (Nth order) vibration frequencies. For example, the vibration frequency band of interest may be set to include the vibration frequency f shown by the dashed line 51 in FIG. 5 and a range (±α) including its surroundings. The value of α may be constant, or may be different between the vibration frequency of interest and its higher order vibration frequencies. For example, a range α1 may be set for the vibration frequency shown by the dashed line 51 in FIG. 5, and a range α2 (≠α1) may be set for the vibration frequency shown by the dashed line 52, and vibration peaks may be detected from the frequency bands shown in these ranges (bandwidths).

本実施形態において、振動ピークが生じているか否かを判断するための閾値は予め規定される。なお、図4の転動体103aに示したように、他の転動体とは軸方向の長さが異なる転動体が含まれる場合であっても、外輪102と内輪104の相対傾きによっては接触が生じなかったり、軽い接触であったり、接触の程度が変動したりする場合もある。したがって、転がり軸受101の仕様、転がり軸受101に対して負荷される荷重、転がり軸受101の回転速度、もしくはその他の条件に応じて、振動ピークを判断するための閾値を変化させてもよい。 In this embodiment, the threshold value for determining whether a vibration peak has occurred is predefined. As shown in FIG. 4, even if a rolling element having an axial length different from the other rolling elements is included, there may be cases where there is no contact, only light contact, or the degree of contact varies depending on the relative inclination of the outer ring 102 and the inner ring 104. Therefore, the threshold value for determining a vibration peak may be changed depending on the specifications of the rolling bearing 101, the load applied to the rolling bearing 101, the rotational speed of the rolling bearing 101, or other conditions.

[処理フロー]
図6は、本実施形態に係る接触の強さの監視処理のフローチャートである。本処理は、接触の強さの監視装置200により実行され、例えば、接触の強さの監視装置200が備える制御装置(不図示)が図1に示した各部位を実現するためのプログラムを記憶装置から読み出して実行することにより実現される。
[Processing flow]
6 is a flowchart of the contact strength monitoring process according to this embodiment. This process is executed by the contact strength monitoring device 200, for example, by a control device (not shown) included in the contact strength monitoring device 200 reading out from a storage device and executing a program for implementing each part shown in FIG.

S601にて、接触の強さの監視装置200は、情報記憶部205にて記憶されている、振動センサ27にて検出した転がり軸受101の振動情報を取得する。なお、接触の強さの状態の監視をリアルタイムで行う場合には、振動センサ27にて検出される信号を直接取得するような構成であってもよい。 In S601, the contact strength monitoring device 200 acquires vibration information of the rolling bearing 101 detected by the vibration sensor 27, which is stored in the information storage unit 205. Note that when monitoring the contact strength state in real time, the device may be configured to directly acquire the signal detected by the vibration sensor 27.

S602にて、接触の強さの監視装置200は、情報記憶部205にて記憶されている、回転速度センサ29にて検出した転がり軸受101の回転速度を取得する。なお、接触の強さの監視をリアルタイムで行う場合には、回転速度センサ29にて検出される信号を直接取得するような構成であってもよい。上述したように、S601にて取得される振動情報とS602にて取得される回転速度とは、その検出タイミングが対応している。 In S602, the contact strength monitoring device 200 acquires the rotational speed of the rolling bearing 101 detected by the rotational speed sensor 29, which is stored in the information storage unit 205. When monitoring the contact strength in real time, the signal detected by the rotational speed sensor 29 may be acquired directly. As described above, the detection timing of the vibration information acquired in S601 and the rotational speed acquired in S602 correspond to each other.

S603にて、接触の強さの監視装置200は、S601にて取得した振動情報に基づいて振動解析処理を行う。ここでは、振動情報を用いて、各振動周波数に対応する振動値を導出する処理が行われる。このとき、FFT処理、LPFやBPFなどを用いたフィルタ処理やエンベロープ処理などが行われてよい。 In S603, the contact strength monitoring device 200 performs vibration analysis processing based on the vibration information acquired in S601. Here, processing is performed to derive vibration values corresponding to each vibration frequency using the vibration information. At this time, FFT processing, filtering using an LPF or BPF, envelope processing, etc. may be performed.

S604にて、接触の強さの監視装置200は、S602にて取得した回転速度と、予め入手した転動体ピッチ径と、転動体直径と、転がり軸受の接触角とを用いて算出することにより、転がり軸受101の転動体103の公転周波数を特定する。ここでの公転周波数が着目する振動周波数に対応する。更に接触の強さの監視装置200は、特定した公転周波数の高次の周波数を特定する。また、上述したように、着目する振動周波数の付近の値も併せて用いる場合には、その範囲を設定する。 In S604, the contact strength monitoring device 200 identifies the revolution frequency of the rolling element 103 of the rolling bearing 101 by performing calculations using the rotation speed acquired in S602, the previously acquired rolling element pitch diameter, the rolling element diameter, and the rolling bearing contact angle. The revolution frequency here corresponds to the vibration frequency of interest. Furthermore, the contact strength monitoring device 200 identifies higher-order frequencies of the identified revolution frequency. Also, as described above, if values near the vibration frequency of interest are also used, a range is set.

S605にて、接触の強さの監視装置200は、S603による振動解析結果から、S604にて特定した公転周波数およびその高次の振動周波数に対応する振動値を抽出する。 In S605, the contact strength monitoring device 200 extracts vibration values corresponding to the revolution frequency identified in S604 and its higher vibration frequencies from the vibration analysis results in S603.

S606にて、接触の強さの監視装置200は、振動値に対する閾値を取得する。ここで用いる閾値は、予め規定され、記憶装置などにて保持されている。なお、上述したように、転がり軸受101の仕様、転がり軸受101に対して負荷される荷重、転がり軸受101の回転速度、もしくはその他の条件に応じて、振動ピークを判断するための閾値を変化させる構成の場合は、接触の強さの監視装置200は、閾値を設定するための情報を取得し、その情報に基づいて閾値を設定する。 In S606, the contact strength monitoring device 200 acquires a threshold value for the vibration value. The threshold value used here is predefined and stored in a storage device or the like. As described above, in the case of a configuration in which the threshold value for determining the vibration peak is changed depending on the specifications of the rolling bearing 101, the load applied to the rolling bearing 101, the rotational speed of the rolling bearing 101, or other conditions, the contact strength monitoring device 200 acquires information for setting the threshold value, and sets the threshold value based on that information.

S607にて、接触の強さの監視装置200は、S605にて抽出した振動値とS606にて取得した閾値とを比較し、振動値が閾値以上か否かを判定する。振動値が閾値以上である場合(S607にてYES)、接触の強さの監視装置200の処理はS608へ進む。一方、振動値が閾値未満である場合(S607にてNO)、接触の強さの監視装置200の処理はS609へ進む。 In S607, the contact strength monitoring device 200 compares the vibration value extracted in S605 with the threshold value acquired in S606, and determines whether the vibration value is equal to or greater than the threshold value. If the vibration value is equal to or greater than the threshold value (YES in S607), the processing of the contact strength monitoring device 200 proceeds to S608. On the other hand, if the vibration value is less than the threshold value (NO in S607), the processing of the contact strength monitoring device 200 proceeds to S609.

S608にて、接触の強さの監視装置200は、転がり軸受101内にて構成部品の強い接触が発生していると判定する。その後、接触の強さの監視装置200の処理はS610へ進む。上述したように、接触の強弱の診断基準はS606にて設定した閾値にて規定することができる。よって、強弱は相対的なものであり、限定されるものではない。 In S608, the contact strength monitoring device 200 determines that strong contact between components is occurring within the rolling bearing 101. The processing of the contact strength monitoring device 200 then proceeds to S610. As described above, the diagnostic criteria for the strength of contact can be defined by the threshold value set in S606. Therefore, the strength is relative and is not limited.

S609にて、接触の強さの監視装置200は、転がり軸受101内にて構成部品の強い接触が発生していないと判定する。その後、接触の強さの監視装置200の処理はS610へ進む。 In S609, the contact strength monitoring device 200 determines that no strong contact between components is occurring within the rolling bearing 101. The processing of the contact strength monitoring device 200 then proceeds to S610.

S610にて、接触の強さの監視装置200は、S608またはS609における診断結果を出力する。ここでの出力方法は特に限定するものではなく、例えば、外部装置へ報知するような構成であってもよいし、診断履歴として記憶装置に記憶してもよい。そして、本処理フローを終了する。 In S610, the contact strength monitoring device 200 outputs the diagnosis result in S608 or S609. The output method here is not particularly limited, and may be, for example, a configuration in which an external device is notified, or may be stored in a storage device as a diagnosis history. Then, this processing flow ends.

接触の強さの監視装置200は、接触の強さの検出結果に応じて、風力発電装置10の動作を制御してよい。具体的には、転がり軸受101内の相対傾きを抑制し、部品間の接触を低減するように、回動機構14を制御してナセル12の向きを調整(ヨー制御)してもよいし、ハブ31を制御して複数のブレード32それぞれの向きを調整(ピッチ制御)してもよい。また、ブレーキ機構(不図示)により、主軸22の回転速度が所定の速度となるように制御してよい。 The contact strength monitoring device 200 may control the operation of the wind power generation device 10 according to the detection result of the contact strength. Specifically, the rotation mechanism 14 may be controlled to adjust the orientation of the nacelle 12 (yaw control) to suppress the relative tilt in the rolling bearing 101 and reduce contact between parts, and the hub 31 may be controlled to adjust the orientation of each of the multiple blades 32 (pitch control). In addition, a brake mechanism (not shown) may be used to control the rotation speed of the main shaft 22 to a predetermined speed.

以上、本実施形態により、低速回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視することが可能となる。 As described above, this embodiment makes it possible to monitor the contact strength of rolling bearing components during low-speed rotational operation.

<その他の実施形態>
また、本願発明において、上述した1以上の実施形態の機能を実現するためのプログラムやアプリケーションを、ネットワーク又は記憶媒体等を用いてシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。
<Other embodiments>
In addition, the present invention can also be realized by supplying a program or application for realizing the functions of one or more of the above-mentioned embodiments to a system or device via a network or a storage medium, etc., and having one or more processors in a computer of the system or device read and execute the program.

また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array))によって実現してもよい。 It may also be realized by a circuit that realizes one or more functions (for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array)).

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As such, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the invention also contemplates the mutual combination of the various components of the embodiments, as well as modifications and applications by those skilled in the art based on the descriptions in the specification and well-known technologies, and these are included in the scope of the protection sought.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視装置であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第1の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第2の取得手段と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定手段と、
前記振動情報を用いて、前記設定手段にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定手段と
を有する。
この構成によれば、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視し、転がり軸受内の異常を診断することが可能となる。
As described above, the present specification discloses the following:
(1) A contact strength monitoring device for monitoring the contact strength of components in a rolling bearing, comprising:
A first acquisition means for acquiring vibration information of the rolling bearing during rotation;
A second acquisition means for acquiring a rotational speed of the rolling bearing during rotation;
A setting means for setting a vibration frequency of interest based on the rotation speed;
a derivation means for deriving a vibration value of the vibration frequency set by the setting means using the vibration information;
The vibration measuring device further comprises a determining means for determining the strength of contact between components in the rolling bearing based on the vibration value derived by the determining means and a predetermined threshold value.
According to this configuration, it is possible to monitor the strength of contact between the components of the rolling bearing during rotational operation and to diagnose abnormalities within the rolling bearing.

(2) 前記設定手段は、前記回転速度に基づいて特定される前記転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数の少なくともいずれかを前記着目する振動周波数として設定することを特徴とする(1)に記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数の少なくともいずれかに基づいて、接触の強さを判定する際に用いる振動値を抽出することが可能となる。
(2) The contact strength monitoring device according to (1), wherein the setting means sets at least one of the orbital frequency of the rolling bearing identified based on the rotational speed and a higher vibration frequency thereof as the vibration frequency of interest.
According to this configuration, it is possible to extract a vibration value used for determining the strength of contact based on at least one of the revolution frequency of the rolling bearing and its higher vibration frequencies.

(3) 前記設定手段は、前記着目する振動周波数として、前記回転速度に基づいて特定される前記転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数を基準とした所定の帯域幅からなる周波数帯域を設定することを特徴とする(2)に記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数の少なくともいずれかを基準とした振動周波数帯域を対象として、接触の強さを判定する際に用いる振動値を抽出することが可能となる。
(3) The contact strength monitoring device according to (2), wherein the setting means sets, as the vibration frequency of interest, a frequency band consisting of a predetermined bandwidth based on the orbital frequency of the rolling bearing specified on the basis of the rotational speed and a higher-order vibration frequency thereof.
With this configuration, it is possible to extract vibration values to be used when determining the strength of contact, targeting a vibration frequency band based on at least one of the orbital frequency of the rolling bearing and its higher vibration frequencies.

(4) 前記所定の閾値は、一定の値が用いられることを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、一定の閾値を用いて、接触の強さの判定を行うことができる。
(4) The contact strength monitoring device according to any one of (1) to (3), wherein a fixed value is used as the predetermined threshold value.
According to this configuration, the strength of the contact can be determined using a certain threshold value.

(5) 前記所定の閾値は、前記転がり軸受の構成、前記転がり軸受に対する荷重、または前記回転速度の少なくともいずれかに応じて異なる値が用いられることを特徴とする請求項(1)~(3)のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、転がり軸受の構成や状態に応じて異なる閾値を用いて、接触の強さの判定を行うことができる。
(5) The contact strength monitoring device according to any one of (1) to (3), characterized in that the predetermined threshold value varies depending on at least one of a configuration of the rolling bearing, a load on the rolling bearing, and the rotational speed.
According to this configuration, the strength of contact can be determined using different threshold values depending on the configuration and state of the rolling bearing.

(6) 前記接触は、前記転がり軸受を構成する転動体と、固定輪に設けられたつば部との接触の強さであることを特徴とする(1)~(5)のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、転がり軸受内の固定輪に設けられたつば部と転動体との接触の強さを検出することができる。
(6) A contact strength monitoring device according to any one of (1) to (5), characterized in that the contact is the strength of contact between a rolling element constituting the rolling bearing and a flange portion provided on a fixed ring.
According to this configuration, it is possible to detect the strength of contact between the rolling element and the flange portion provided on the fixed ring in the rolling bearing.

(7) 前記導出手段は、前記振動情報に対して、FFT(Fast Fourier Transform)処理、または、エンベロープ処理を行った上で、前記着目する振動周波数の振動値を導出することを特徴とする(1)~(6)のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、FFT処理やエンベロープ処理を適用した振動情報に基づいて、接触の強さの判定を行うことができる。
(7) The contact strength monitoring device according to any one of (1) to (6), wherein the derivation means performs FFT (Fast Fourier Transform) processing or envelope processing on the vibration information, and then derives a vibration value of the vibration frequency of interest.
According to this configuration, the strength of the contact can be determined based on the vibration information to which FFT processing and envelope processing have been applied.

(8) 前記転がり軸受は、円筒ころ軸受であることを特徴とする(1)~(7)のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、円筒ころ軸受を対象として、接触の強さの判定を行うことができる。
(8) The contact strength monitoring device according to any one of (1) to (7), characterized in that the rolling bearing is a cylindrical roller bearing.
According to this configuration, the strength of contact can be determined for the cylindrical roller bearing.

(9) (1)~(8)のいずれかに記載の接触の強さの監視装置と、
転がり軸受と
を備える風力発電装置。
この構成によれば、風力発電装置に備えられた転がり軸受を対象として、接触の強さの判定を行うことができる。
(9) A contact strength monitoring device according to any one of (1) to (8),
A wind power generation device comprising a rolling bearing.
According to this configuration, it is possible to judge the strength of contact for the rolling bearing provided in the wind turbine generator.

(10) 転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視方法であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第1の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第2の取得工程と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程と
を有することを特徴とする接触の強さの監視方法。
この構成によれば、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視することが可能となる。
(10) A method for monitoring contact strength of components in a rolling bearing, comprising:
a first acquisition step of acquiring vibration information of the rolling bearing during rotation;
A second acquisition step of acquiring a rotational speed of the rolling bearing during rotation;
A setting step of setting a vibration frequency of interest based on the rotation speed;
a derivation step of deriving a vibration value of the vibration frequency set in the setting step by using the vibration information;
A contact strength monitoring method comprising a determination step of determining the contact strength of components in the rolling bearing based on the vibration value derived in the derivation step and a predetermined threshold value.
This configuration makes it possible to monitor the strength of contact between the components of the rolling bearing during rotational operation.

(11) コンピュータに、
回転中の転がり軸受の振動情報を取得する第1の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第2の取得工程と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程と
を実行させるためのプログラム。
この構成によれば、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視することが可能となる。
(11) A computer is provided with:
A first acquisition step of acquiring vibration information of a rotating rolling bearing;
A second acquisition step of acquiring a rotational speed of the rolling bearing during rotation;
A setting step of setting a vibration frequency of interest based on the rotation speed;
a derivation step of deriving a vibration value of the vibration frequency set in the setting step by using the vibration information;
and a determination step of determining the strength of contact between components in the rolling bearing based on the vibration value derived in the derivation step and a predetermined threshold value.
This configuration makes it possible to monitor the strength of contact between the components of the rolling bearing during rotational operation.

10…風力発電装置
11…タワー
12…ナセル
13…ローター
14…回動機構
21…ドライブトレイン部
22…主軸
23…増速機
24…発電機
25…軸受ユニット
27…振動センサ
28…発電量測定装置
29…回転速度センサ
31…ハブ
32…ブレード
100…ハウジング
101…転がり軸受
102…外輪
103…転動体
104…内輪
200…接触の強さの監視装置
201…振動信号取得部
202…回転速度取得部
203…振動解析部
204…接触の強さの監視部
205…情報記憶部
206…報知処理部
207…通信処理部
208…機構制御部
221…回転軸
301…つば部
LIST OF SYMBOLS 10...Wind power generation device 11...Tower 12...Nacelle 13...Rotor 14...Rotating mechanism 21...Drive train section 22...Main shaft 23...Gearbox 24...Generator 25...Bearing unit 27...Vibration sensor 28...Power generation measuring device 29...Rotational speed sensor 31...Hub 32...Blade 100...Housing 101...Rolling bearing 102...Outer ring 103...Rolling body 104...Inner ring 200...Contact strength monitoring device 201...Vibration signal acquisition section 202...Rotational speed acquisition section 203...Vibration analysis section 204...Contact strength monitoring section 205...Information storage section 206...Alarm processing section 207...Communication processing section 208...Mechanism control section 221...Rotating shaft 301...Flange section

Claims (8)

地上に立設されたタワーと、
前記タワーの上端に支持されたナセルと、
前記ナセルの端部に設けられたローターと、
前記タワーと前記ナセルの間に配置されて、前記ナセルの向きを調整する回動機構と、
前記ローターを構成する複数のブレードの向きを調整するハブと、
前記ナセルに格納されるドライブトレイン部に設けられる主軸を軸支する転がり軸受と、
前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視装置
制御装置と、を備え
前記監視装置は、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第1の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第2の取得手段と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定手段と、
前記振動情報を用いて、前記設定手段にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定手段と
を有し、
前記制御装置は、前記監視装置による接触強さの判定結果に応じて、前記回動機構の制御による前記ナセルの向きの調整、または、前記ハブの制御による前記複数のブレードそれぞれの向きの調整をすることによって、前記転がり軸受内の相対傾きを抑制し、部品間の接触を低減する、
風力発電装置。
A tower erected on the ground,
a nacelle supported on an upper end of the tower;
A rotor provided at an end of the nacelle;
a rotation mechanism disposed between the tower and the nacelle and configured to adjust an orientation of the nacelle;
A hub that adjusts the orientation of a plurality of blades that constitute the rotor;
A rolling bearing that supports a main shaft provided in a drive train section that is housed in the nacelle;
a contact strength monitoring device for monitoring the contact strength of components in the rolling bearing ;
A control device,
The monitoring device includes:
A first acquisition means for acquiring vibration information of the rolling bearing during rotation;
A second acquisition means for acquiring a rotational speed of the rolling bearing during rotation;
A setting means for setting a vibration frequency of interest based on the rotation speed;
a derivation means for deriving a vibration value of the vibration frequency set by the setting means using the vibration information;
a determination means for determining a strength of contact between components in the rolling bearing based on the vibration value derived by the derivation means and a predetermined threshold value ;
having
the control device adjusts the orientation of the nacelle by controlling the rotation mechanism, or adjusts the orientation of each of the plurality of blades by controlling the hub, in response to the result of the determination of the contact strength by the monitoring device, thereby suppressing the relative inclination within the rolling bearing and reducing contact between components.
Wind power generation equipment.
前記設定手段は、前記回転速度に基づいて特定される前記転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数の少なくともいずれかを前記着目する振動周波数として設定することを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置 2. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the setting means sets at least one of an orbital frequency of the rolling bearing identified based on the rotational speed and a higher-order vibration frequency thereof as the vibration frequency of interest. 前記設定手段は、前記着目する振動周波数として、前記回転速度に基づいて特定される前記転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数を基準とした所定の帯域幅からなる周波数帯域を設定することを特徴とする請求項2に記載の風力発電装置 3. The wind power generation device according to claim 2, wherein the setting means sets, as the vibration frequency of interest, a frequency band consisting of an orbital frequency of the rolling bearing identified based on the rotational speed and a predetermined bandwidth based on higher-order vibration frequencies thereof. 前記所定の閾値は、一定の値が用いられることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の風力発電装置 4. The wind power generating device according to claim 1, wherein a constant value is used as the predetermined threshold value. 前記所定の閾値は、前記転がり軸受の構成、前記転がり軸受に対する荷重、または前記回転速度の少なくともいずれかに応じて異なる値が用いられることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の風力発電装置 The wind power generation device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the predetermined threshold value varies depending on at least one of the configuration of the rolling bearing, the load on the rolling bearing, or the rotational speed . 前記接触の強さは、前記転がり軸受を構成する転動体と、固定輪に設けられたつば部との接触の強さであることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の風力発電装置 The wind turbine generator according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the strength of contact is the strength of contact between the rolling elements constituting the rolling bearing and a flange portion provided on a fixed ring. 前記導出手段は、前記振動情報に対して、FFT(Fast Fourier Transform)処理、または、エンベロープ処理を行った上で、前記着目する振動周波数の振動値を導出することを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の風力発電装置 The wind power generating device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the derivation means performs FFT (Fast Fourier Transform) processing or envelope processing on the vibration information to derive the vibration value of the vibration frequency of interest. 前記転がり軸受は、円筒ころ軸受であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の風力発電装置 8. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the rolling bearing is a cylindrical roller bearing.
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