摩耗検知装置およびそれを備える風力発電装置ならびに摩耗検知方法

【課題】風力発電装置における増速機のギヤまたは軸受の摩耗を低コストかつ簡易に検出する。
【解決手段】ブレードが回転中であると判定されると（Ｓ１０にてＹＥＳ）、制御装置は、ブレーキ装置を作動させ（Ｓ２０）、回転角センサから回転角（第１の回転角）を取得する（Ｓ３０）。その後、制御装置は、ナセルを反転させ（Ｓ４０）、回転角センサから回転角（第２の回転角）を再び取得する（Ｓ５０）。そして、制御装置は、第１の回転角と第２の回転角との差がしきい値よりも大きいか否かを判定し（Ｓ６０）、回転角差がしきい値よりも大きいと判定されると（Ｓ６０にてＹＥＳ）、制御装置は、増速機のギヤまたは軸受が摩耗しているものと判定する（Ｓ７５）。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、摩耗検知装置およびそれを備える風力発電装置ならびに摩耗検知方法に関し、特に、風力発電装置に設けられる増速機のギヤまたは軸受の摩耗を検知する摩耗検知装置およびそれを備える風力発電装置ならびに摩耗検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮した発電設備として風力発電装置が注目されている。風力発電装置においては、風力を受けるブレードに接続される主軸を回転させ、増速機により主軸の回転を増速した上で発電機のロータを回転させることによって発電が行なわれる。
【０００３】
増速機は、主軸の回転速度（たとえば１０〜３０ｒｐｍ）をギヤ増速機構により発電機に必要な回転速度（たとえば１２００〜１８００ｒｐｍ）に増速する。この増速機は、風力発電装置の中でも重要な部位であり、増速機には高い信頼性が求められる。
【０００４】
増速機の破損モードの１つにギヤや軸受の摩耗がある。ギヤが摩耗すると、発電効率が低下するうえ、摩耗の程度が大きくなると、増速機としての機能が停止し得る。また、軸受が摩耗すると、ギヤのバックラッシュが変化し、伝達効率が低下するだけでなくギヤの損傷にも繋がる。増速機が格納されるナセルは、高所に配設されているため、作業員による現場での摩耗検知にも限界がある。
【０００５】
そこで、風力発電装置における増速機のギヤまたは軸受の摩耗を自動検知できることが望ましい。特開２００８−８２５７９号公報（特許文献１）は、ギヤの摩耗を検知する摩耗検知機構を開示する。この摩耗検知機構においては、ギヤの歯面の側面を検出する第１および第２のセンサが設けられ、ギヤを回転させたときの、第１のセンサの信号が変化するタイミングと第２のセンサの信号が変化するタイミングとの時間差に基づいて、ギヤ摩耗が検知される（特許文献１参照）。
【０００６】
また、特開２００５−１６４３１４号公報（特許文献２）には、超音波マイクロホン等の超音波センサを用いて軸受の摩耗を検知することが開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−８２５７９号公報
【特許文献２】特開２００５−１６４３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示される手法では、センサ（たとえば光学センサ）を複数設ける必要がある。特に、風力発電装置の増速機には、多数のギヤが用いられているので、風力発電装置における増速機のギヤの摩耗検出に上記手法を適用する場合、極めて多数のセンサが必要となり、コスト高となる。また、上記公報に開示される手法は、センサによりギヤの歯面の側面を検出するので、センサの調整に手間がかかる可能性もある。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載のような超音波センサを用いる手法では、超音波は、指向性が強くかつ空気中の減衰率も大きいので、その設置箇所が限定される。複数の超音波センサを設置することで様々な箇所の摩耗を測定できる可能性はあるが、その開発や検証は難しく、また設置費用も高い。
【００１０】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、風力発電装置における増速機のギヤまたは軸受の摩耗を低コストかつ簡易に検出することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、摩耗検知装置は、風力発電装置に設けられる増速機のギヤまたは軸受の摩耗を検知する摩耗検知装置である。風力発電装置は、風力を回転力に変換するブレードと、ブレードから回転力を受ける主軸と、主軸の回転を増速する増速機と、増速機の出力軸に接続される発電機と、ナセルとを含む。ナセルは、主軸、増速機および発電機を格納し、支柱上部に回転自在に支持される。そして、摩耗検知装置は、ブレーキ装置と、回転角センサと、制御部と、判定部とを備える。ブレーキ装置は、増速機の出力軸を非回転状態に固定する。回転角センサは、主軸の回転角を検出する。制御部は、ブレードによる受風状態を変えることによって、風力により主軸に与えられる回転力の向きを反転させる。判定部は、ブレーキ装置を作動させた状態で、制御部により回転力の向きを反転させる前の回転角センサの第１の検出値と制御部により回転力の向きを反転させた後の回転角センサの第２の検出値とを比較することによって、増速機のギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する。
【００１２】
好ましくは、制御部は、ナセルを反転させるための駆動制御部を含む。そして、判定部は、ブレーキ装置を作動させた状態で、ナセルを反転させる前の第１の検出値と駆動制御部によりナセルを反転させた後の第２の検出値とを比較することによって、ギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する。
【００１３】
また、好ましくは、制御部は、ブレードの角度を変えることによって、風力により主軸に与えられる回転力の向きを反転させるための駆動制御部を含む。そして、判定部は、ブレーキ装置を作動させた状態で、ブレードの角度を変える前の第１の検出値と駆動制御部によりブレードの角度を変えた後の第２の検出値とを比較することによって、ギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する。
【００１４】
好ましくは、判定部は、第１の検出値と第２の検出値との差が予め定められたしきい値を超えると、ギヤまたは軸受が摩耗しているものと判定する。
【００１５】
好ましくは、しきい値は、ギヤのバックラッシュ、軸受内部すきま、および増速機の構成部品の弾性変形に基づいて決定される。
【００１６】
好ましくは、しきい値は、風力発電装置の現地への搬送前に測定された、第１の検出値と第２の検出値との差に基づいて決定される。
【００１７】
好ましくは、しきい値は、風力発電装置の設置直後または運用開始直後に測定された、第１の検出値と第２の検出値との差に基づいて決定される。
【００１８】
好ましくは、判定部は、ブレードが風力を受けて回転しているとき、ギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する処理を開始する。さらに好ましくは、発電するには風速が低すぎるものの、主軸は空転できる程度の風力を受けている状態であって、かつ、風速が比較的安定している場合が理想的である。
【００１９】
好ましくは、摩耗検知装置は、風力発電装置が風力を受けて発生するトルクを検出するためのセンサをさらに備える。判定部は、第１の検出値と第２の検出値との差をセンサの検出値で補正した値に基づいて、ギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する。
【００２０】
好ましくは、摩耗検知装置は、風力発電装置が風力を受けて発生するトルクを検出するためのセンサと、制御部とをさらに備える。制御部は、ブレードの角度およびナセルの向きの少なくとも一方を制御することによってセンサの検出値を一定の範囲内に制御する。
【００２１】
好ましくは、摩耗検知装置は、増速機の潤滑油中の鉄粉量を検出するための鉄粉センサをさらに備える。そして、判定部は、鉄粉センサの検出値をさらに用いてギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する。
【００２２】
好ましくは、上記鉄粉センサの検出値に基づいて、判定部による判定処理の実施頻度が決定される。
【００２３】
好ましくは、摩耗検知装置は、増速機またはその周辺の振動量を検出するための振動センサをさらに備える。そして、判定部は、振動センサの検出値をさらに用いてギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する。
【００２４】
好ましくは、振動センサの検出値に基づいて、判定部による判定処理の実施頻度が決定される。
【００２５】
好ましくは、摩耗検知装置は、判定部による判定結果を遠隔の受信装置へ無線により送信するための通信装置をさらに備える。
【００２６】
また、この発明によれば、風力発電装置は、上述したいずれかの摩耗検知装置を備える。
【００２７】
また、この発明によれば、摩耗検知方法は、風力発電装置に設けられる増速機のギヤまたは軸受の摩耗を検知する摩耗検知方法である。風力発電装置は、風力を回転力に変換するブレードと、ブレードから回転力を受ける主軸と、主軸の回転を増速する増速機と、増速機の出力軸に接続される発電機と、ナセルと、増速機の出力軸を非回転状態に固定するためのブレーキ装置と、主軸の回転角を検出するための回転角センサとを備える。ナセルは、主軸、増速機および発電機を格納し、支柱上部に回転自在に支持される。そして、摩耗検知方法は、ブレーキ装置を作動させるステップと、主軸の回転角を示す第１の回転角を検出するステップと、ブレードによる受風状態を変えることによって、風力により主軸に与えられる回転力の向きを反転させるステップと、回転力の向きを反転させた後の主軸の回転角を示す第２の回転角を検出するステップと、第１の回転角と第２の回転角とを比較することによって、ギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定するステップとを含む。
【００２８】
好ましくは、回転力の向きを反転させるステップは、ナセルを反転させるステップを含む。第２の回転角を検出するステップは、ナセルを反転させた後の第２の回転角を検出するステップを含む。
【００２９】
また、好ましくは、回転力の向きを反転させるステップは、ブレードの角度を変えることによって、風力により主軸に与えられる回転力の向きを反転させるステップを含む。第２の回転角を検出するステップは、ブレードの角度を変えた後の第２の回転角を検出するステップを含む。
【００３０】
好ましくは、上記判定するステップにおいて、第１の回転角と第２の回転角との差が予め定められたしきい値を超えると、ギヤまたは軸受が摩耗しているものと判定される。
【００３１】
好ましくは、ブレードが風力を受けて回転しているとき、各ステップから成る一連の処理が実行される。さらに好ましくは、発電するには風速が低すぎるものの、主軸は空転できる程度の風力を受けている状態であって、かつ、風速が比較的安定している場合に一連の処理が実行される。
【００３２】
好ましくは、風力発電装置は、増速機の潤滑油中の鉄粉量を検出するための鉄粉センサをさらに備える。摩耗検知方法は、鉄粉センサにより潤滑油中の鉄粉量を検出するステップをさらに含む。そして、上記判定するステップにおいて、上記鉄粉センサの検出値をさらに用いてギヤまたは軸受の摩耗の有無が判定される。
【００３３】
好ましくは、上記鉄粉センサの検出値に基づいて、ギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する処理の実施頻度が決定される。
【００３４】
好ましくは、風力発電装置は、増速機またはその周辺の振動量を検出するための振動センサをさらに備える。摩耗検知方法は、振動センサにより振動量を検出するステップをさらに含む。そして、上記判定するステップにおいて、振動センサの検出値をさらに用いてギヤまたは軸受の摩耗の有無が判定される。
【００３５】
好ましくは、振動センサの検出値に基づいて、ギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する処理の実施頻度が決定される。
【００３６】
好ましくは、摩耗検知方法は、上記判定するステップによる判定結果を遠隔の受信装置へ無線により送信するステップをさらに含む。
【発明の効果】
【００３７】
この発明においては、増速機の出力軸を非回転状態に固定するブレーキ装置と、主軸の回転角を検出する回転角センサと、ブレードによる受風状態を変えることによって、風力により主軸に与えられる回転力の向きを反転させる制御部とが設けられる。そして、ブレーキ装置を作動させた状態で、回転力の向きを反転させる前の主軸の回転角と回転力の向きを反転させた後の主軸の回転角とを比較することによって、ギヤまたは軸受の摩耗の有無が判定される。したがって、この発明によれば、風力発電装置における増速機のギヤまたは軸受の摩耗を低コストかつ簡易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態１による摩耗検知装置が適用される風力発電装置の外観図である。
【図２】風力発電装置の構成をより詳細に示した図である。
【図３】図２に示す増速機の構造を説明するための増速機の断面図である。
【図４】増速機の摩耗検知処理が実行されるときのナセルの動作を説明するための第１の図である。
【図５】増速機の摩耗検知処理が実行されるときのナセルの動作を説明するための第２の図である。
【図６】図２に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図７】増速機の摩耗を遠隔監視する監視システムの全体構成を概略的に示した図である。
【図８】風力発電装置において実行される摩耗検出処理の一連の手順を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態２における制御装置および鉄粉センサの機能ブロック図である。
【図１０】実施の形態２における摩耗検出処理の一連の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】実施の形態３における摩耗検出処理の一連の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施の形態４における制御装置の機能ブロック図である。
【図１３】実施の形態４における摩耗検出処理の一連の手順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】
【００３９】
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。
【００４０】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による摩耗検知装置が適用される風力発電装置の外観図である。図１を参照して、風力発電装置１０は、主軸２０と、ブレード３０と、ナセル９０と、タワー１００とを備える。主軸２０には、ブレード３０が周方向に取り付けられる。主軸２０は、ナセル９０の内部に侵入し、出力軸に発電機が接続される増速機の入力軸に接続される（図示せず）。
【００４１】
ナセル９０は、タワー１００の上部に回転自在に支持され、風向きに応じてナセル９０のヨー角が制御される。また、ブレードのピッチ角（ブレード３０の風受け面の角度）も、風力等に応じて適宜制御される。
【００４２】
図２は、風力発電装置１０の構成をより詳細に示した図である。図２を参照して、風力発電装置１０は、主軸２０と、ブレード３０と、増速機４０と、発電機５０と、ブレーキ装置６０と、回転角センサ７０と、制御装置８０と、ナセル９０と、タワー１００と、ヨー駆動装置１１０とを含む。主軸２０の一部、増速機４０、発電機５０、ブレーキ装置６０、回転角センサ７０および制御装置８０は、ナセル９０に格納される。ナセル９０は、タワー１００上においてヨー駆動装置１１０により回転自在に支持される。
【００４３】
主軸２０は、ナセル９０内に進入して増速機４０の入力軸に接続される。主軸２０は、ブレード３０が風力を受けることによって発生する回転力を増速機４０の入力軸へ伝達する。ブレード３０は、主軸２０の先端に設けられ、風力を回転力に変換して主軸２０に伝達する。
【００４４】
増速機４０は、主軸２０と発電機５０との間に設けられ、主軸２０の回転速度を増速して発電機５０へ出力する。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。増速機４０の構成については、後ほど詳しく説明する。発電機５０は、増速機４０の出力軸に接続され、増速機４０から受ける回転力によって発電する。発電機５０は、たとえば、誘導発電機によって構成される。
【００４５】
ブレーキ装置６０は、増速機４０の出力軸に設けられる。そして、ブレーキ装置６０は、制御装置８０からの駆動指令に基づいて、増速機４０の出力軸を非回転状態に固定することができる。
【００４６】
回転角センサ７０は、増速機４０の入力軸の回転角（主軸２０の回転角に相当する。）を検出し、その検出値を制御装置８０へ出力する。回転角センサ７０は、たとえばロータリーエンコーダによって構成される。
【００４７】
制御装置８０は、予め定められた条件が成立すると、予め準備されたプログラム等に従って、増速機４０の摩耗検知処理を実行する。具体的には、制御装置８０は、ブレーキ装置６０へ駆動指令を出力し、増速機４０の出力軸の回転が停止した後の回転角センサ７０の検出値（第１の検出値とする。）を取得する。なお、摩耗検知処理の一連の処理が終了するまで、ブレーキ装置６０によって増速機４０の出力軸は非回転状態に固定される。
【００４８】
第１の検出値が取得されると、制御装置８０は、ナセル９０を反転させるための駆動指令をヨー駆動装置１１０へ出力し、ナセル９０が反転した後の回転角センサ７０の検出値（第２の検出値とする。）を取得する。そして、制御装置８０は、その取得された第２の検出値を、ナセル９０を反転させる前の第１の検出値と比較することによって、増速機４０のギヤ摩耗の有無を判定する。
【００４９】
すなわち、増速機４０のギヤが摩耗すると、ギヤの位置ずれや歯面の摩耗により、ギヤのバックラッシュが増大する。そこで、この実施の形態１では、ブレーキ装置６０を作動させた状態で、ナセル９０を反転させる前の回転角センサ７０の検出値（第１の検出値）と、ナセル９０を反転させた後の回転角センサ７０の検出値（第２の検出値）とを比較し、第１の検出値と第２の検出値との差が予め定められたしきい値を超えると（バックラッシュ大）、増速機４０のギヤが摩耗しているものと判定することとしたものである。
【００５０】
なお、上記の摩耗検知を実行するためには、増速機４０のギヤがトルクを伝達していることが必要である。そこで、摩耗検知処理を開始する条件として、たとえば、ブレード３０が回転しており、かつ、前回の摩耗検知処理の実行から予め定められた時間が経過していることを開始条件とすることができる。あるいは、無線等により遠隔で摩耗検知処理の実行を指示可能とし、ブレード３０が回転しており、かつ、摩耗検知処理の実行が指示されたことを開始条件としてもよい。
【００５１】
図３は、図２に示した増速機４０の構造を説明するための増速機４０の断面図である。図３を参照して、増速機４０は、入力軸１２１と、遊星キャリア１２２と、遊星ギヤ１２３と、低速シャフト１２４と、外輪ギヤ１２０と、低速ギヤ１２５と、中速シャフト１２６と、中速ギヤ１２７と、高速シャフト１２８と、ハウジング１２９とを含む。
【００５２】
入力軸１２１は、主軸２０（図２）に接続される。遊星キャリア１２２は、入力軸１２１から径方向に延びる腕部を介して入力軸１２１に接続される。遊星ギヤ１２３は、外周面にギヤ部１２３Ａが形成され、遊星キャリア１２２の外周面を取り囲むように配置される。低速シャフト１２４の外周面には、遊星ギヤ１２３のギヤ部１２３Ａに常時噛み合うギヤ部１２４Ａが形成される。外輪ギヤ１２０の内周面には、遊星ギヤ１２３のギヤ部１２３Ａに常時噛み合うギヤ部１２０Ａが形成される。
【００５３】
低速ギヤ１２５は、円環状の形状を有し、低速シャフト１２４の外周面に固定される。低速ギヤ１２５の外周面には、ギヤ部１２５Ａが形成される。中速シャフト１２６の外周面には、低速ギヤ１２５のギヤ部１２５Ａに常時噛み合うギヤ部１２６Ａが形成される。中速ギヤ１２７は、円環状の形状を有し、中速シャフト１２６の外周面に固定される。中速ギヤ１２７の外周面には、ギヤ部１２７Ａが形成される。高速シャフト１２８の外周面には、中速ギヤ１２７のギヤ部１２７Ａに常時噛み合うギヤ部１２８Ａが形成される。
【００５４】
入力軸１２１および遊星キャリア１２２は、外周面に対向するように配置されたハウジング１２９に対して、転がり軸受によって回転自在に支持されている。また、遊星キャリア１２２と遊星ギヤ１２３との間には、２つの転がり軸受が軸方向に並べて配置されており、遊星キャリア１２２と遊星ギヤ１２３とは互いに相対的に回転可能となっている。さらに、低速シャフト１２４、中速シャフト１２６および高速シャフト１２８は、外周面に対向するように配置されたハウジング１２９に対して、転がり軸受によって回転自在に支持されている。
【００５５】
この増速機４０においては、入力軸１２１に主軸２０が接続されており、ブレード３０（図２）の回転を受けて入力軸１２１が回転する。入力軸１２１が回転すると、低速シャフト１２４と、低速シャフト１２４を取り囲むように配置された外輪ギヤ１２０との間の空間を、遊星キャリア１２２が公転する。そして、この遊星キャリア１２２の運動に伴ない、遊星ギヤ１２３のギヤ部１２３Ａが外輪ギヤ１２０のギヤ部１２０Ａおよび低速シャフト１２４のギヤ部１２４Ａの両方に噛み合いつつ、遊星ギヤ１２３が低速シャフト１２４の周りを自転しつつ公転する。その結果、外輪ギヤ１２０のギヤ部１２０Ａの歯数と低速シャフト１２４のギヤ部１２４Ａの歯数との関係に応じて、低速シャフト１２４が軸まわりに回転する。
【００５６】
低速シャフト１２４が回転すると、低速ギヤ１２５が低速シャフト１２４と一体に回転し、これに伴なって、低速ギヤ１２５のギヤ部１２５Ａと噛み合うギヤ部１２６Ａを有する中速シャフト１２６が回転する。このとき、中速シャフト１２６のギヤ部１２６Ａの歯数に対する低速ギヤ１２５のギヤ部１２５Ａの歯数の比に応じた増速比で、低速シャフト１２４の回転が増速されて、中速シャフト１２６に伝達される。さらに、中速シャフト１２６が回転すると、中速ギヤ１２７が中速シャフト１２６と一体に回転し、これに伴なって、中速ギヤ１２７のギヤ部１２７Ａと噛み合うギヤ部１２８Ａを有する高速シャフト１２８が回転する。このとき、高速シャフト１２８のギヤ部１２８Ａの歯数に対する中速ギヤ１２７のギヤ部１２７Ａの歯数の比に応じた増速比で、中速シャフト１２６の回転が増速されて、高速シャフト１２８に伝達される。
【００５７】
このように、主軸２０の回転は増速機４０において増速され、高速シャフト１２８に接続された出力軸の回転として出力される。
【００５８】
図４，図５は、増速機４０の摩耗検知処理が実行されるときのナセル９０の動作を説明するための図である。図４を参照して、ブレード３０が風力を受けて回転しているとき、増速機４０の摩耗検知処理が開始される。上述のように、増速機４０の出力軸がブレーキ装置６０によって非回転状態に固定され、そのときの主軸２０の回転角を示す第１の回転角が回転角センサ７０によって検出される（第１の検出値）。
【００５９】
図５を参照して、第１の回転角が検出されると、ブレーキ装置６０を作動させた状態で、ナセル９０が反転される。ナセル９０の反転が完了すると、そのときの主軸２０の回転角を示す第２の回転角が回転角センサ７０によって検出される（第２の検出値）。そして、第１の検出値と第２の検出値との差（以下「回転角差」とも称する。）が予め定められたしきい値を超えていると、増速機４０のギヤが摩耗しているものと判定される。
【００６０】
このしきい値は、ギヤのバックラッシュと各部品の弾性変形とに基づいて決定してもよい。しかしながら、各部品の加工公差を考慮して上記しきい値を決定する場合、公差が正常範囲内のあらゆる部品の組合わせについて正常とみなすためには、しきい値を余裕を持った値にする必要がある。この場合、上述した回転角差の初期値と上記しきい値との差が大きく、ギヤに過大な摩耗が生じないと検出できない可能性がある。
【００６１】
そこで、摩耗の進展していない状態で上記回転角差を測定しておき、その初期値を基準に上記しきい値を決定するのが好ましい。たとえば、風力発電装置の製造直後や、風力発電装置の設置または運用開始直後に測定した値を参考にして上記しきい値を決定すればよい。一例として、上記回転角差の初期値の１．３倍をしきい値とすることができる。この値は、実験や実績を通じて経験的に決めていけばよい。
【００６２】
なお、構成部品の製造直後（現地への搬送前）に測定した値を上記のしきい値とすると、現地へ搬送する過程で生じる異常摩耗についても考慮することができる。但し、この場合は、製造段階で工程の追加が必要となる。搬送段階での問題が小さい場合には、風力発電装置を設置した後に本装置を用いて自動的に測定した値を上記のしきい値とすれば、上記のような製造段階での工程追加を省略することができ、好ましい。
【００６３】
図６は、図２に示した制御装置８０の機能ブロック図である。図６を参照して、制御装置８０は、摩耗検知制御実行部２００と、ブレーキ制御部２１０と、ヨー制御部２２０と、判定部２３０と、通信装置２４０とを含む。
【００６４】
摩耗検知制御実行部２００は、摩耗検知処理の開始を判断する。たとえば、回転角センサ７０の検出値に基づいてブレード３０が回転しているものと判断し、かつ、前回の摩耗検知処理の実行から予め定められた時間が経過しているとき、摩耗検知制御実行部２００は、摩耗検知処理を開始する。
【００６５】
まず、摩耗検知制御実行部２００は、ブレーキ装置６０を作動させるようにブレーキ制御部２１０へ指令を出力する。そして、ブレーキ装置６０が作動して増速機４０の出力軸が非回転状態に固定されると、摩耗検知制御実行部２００は、回転角センサ７０の検出値を取得するように判定部２３０へ第１の指令を出力する。
【００６６】
次いで、摩耗検知制御実行部２００は、ナセル９０を反転させるようにヨー制御部２２０へ指令を出力する。そして、ヨー駆動装置１１０（図２）が作動してナセル９０が反転すると、摩耗検知制御実行部２００は、回転角センサ７０の検出値を再び取得するように、判定部２３０へ第２の指令を出力する。
【００６７】
ブレーキ制御部２１０は、摩耗検知制御実行部２００から指令を受けると、ブレーキ装置６０へ駆動指令を出力し、ブレーキ装置６０を作動させる。ヨー制御部２２０は、摩耗検知制御実行部２００から指令を受けると、ナセル９０を現在位置から反転させるための駆動指令をヨー駆動装置１１０へ出力し、ナセル９０を反転させる。
【００６８】
判定部２３０は、摩耗検知制御実行部２００から第１の指令を受けると、主軸２０の回転角の検出値を回転角センサ７０から取得する。判定部２３０は、その取得した検出値をナセル反転前の第１の検出値とする。また、判定部２３０は、摩耗検知制御実行部２００から第２の指令を受けると、主軸２０の回転角の検出値を回転角センサ７０から再び取得する。そして、判定部２３０は、その取得した検出値をナセル反転後の第２の検出値とする。
【００６９】
第２の検出値が取得されると、判定部２３０は、第１の検出値と第２の検出値との差（回転角差）を算出する。そして、その算出された値が予め定められたしきい値を超えていると、判定部２３０は、増速機４０のギヤ摩耗が発生しているものと判定する。そして、判定部２３０は、ギヤ摩耗の判定結果を通信装置２４０へ出力する。通信装置２４０は、ギヤ摩耗の判定結果を判定部２３０から受けると、その受けた判定結果を図示しない遠隔の通信サーバへ無線により送信する。
【００７０】
図７は、増速機４０の摩耗を遠隔監視する監視システムの全体構成を概略的に示した図である。図７を参照して、監視システムは、風力発電装置１０と、通信サーバ３１０と、インターネット３２０と、監視サーバ３３０とを含む。風力発電装置１０は、増速機４０のギヤ摩耗の判定結果を無線により通信サーバ３１０へ出力する。
【００７１】
通信サーバ３１０は、インターネット３２０に接続される。そして、通信サーバ３１０は、風力発電装置１０から無線により送信されたデータを受信し、その受信したデータをインターネット３２０を介して監視サーバ３３０へ出力する。監視サーバ３３０は、インターネット３２０に接続される。そして、監視サーバ３３０は、通信サーバ３１０からインターネット３２０を介してデータを受信する。これにより、風力発電装置１０とは遠隔の監視サーバ３３０において、風力発電装置１０の増速機４０においてギヤ摩耗が発生しているか否かを認知することができる。
【００７２】
図８は、風力発電装置１０において実行される摩耗検出処理の一連の手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、たとえば前回の摩耗検知処理の実行から予め定められた時間が経過すると、メインルーチンから呼び出されて実行される。
【００７３】
図８を参照して、制御装置８０は、回転角センサ７０の検出値に基づいてブレード３０が回転しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。ブレード３０が回転中であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置８０は、ブレーキ装置６０を作動させる（ステップＳ２０）。そして、ブレーキ装置６０が作動して増速機４０の出力軸が非回転状態に固定されると、制御装置８０は、回転角センサ７０から主軸２０の回転角の検出値（第１の回転角）を取得する（ステップＳ３０）。
【００７４】
次いで、制御装置８０は、ブレーキ装置６０を作動させた状態で、ナセル９０を反転させる（ステップＳ４０）。ナセル９０が反転すると、制御装置８０は、回転角センサ７０から主軸２０の回転角の検出値（第２の回転角）を取得する（ステップＳ５０）。そして、制御装置８０は、第１の回転角と第２の回転角との回転角差を算出し、その算出された回転角差が予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６０）。
【００７５】
ステップＳ６０において、ナセル反転前後の主軸２０の回転角差がしきい値よりも大きいと判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、制御装置８０は、増速機４０のギヤ摩耗が発生しているもの判定する（ステップＳ７０）。一方、ステップＳ６０において、ナセル反転前後の主軸２０の回転角差がしきい値以下であると判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、制御装置８０は、増速機４０のギヤ摩耗は発生していないものと判定する（ステップＳ８０）。
【００７６】
増速機４０のギヤ摩耗有無の判定が終了すると、制御装置８０は、ナセル９０を再び反転させて元の位置に復帰させ（ステップＳ９０）、その後、ブレーキ装置６０によるブレーキを解除する（ステップＳ１００）。そして、制御装置８０は、ステップＳ７０またはＳ８０におけるギヤ摩耗有無の判定結果を監視サーバ３３０（図７）へ無線により送信する（ステップＳ１１０）。
【００７７】
以上のように、この実施の形態１においては、増速機４０の出力軸を非回転状態に固定するブレーキ装置６０と、主軸２０の回転角を検出する回転角センサ７０と、ブレーキ装置６０を作動させてナセル９０を反転させる制御装置８０とが設けられる。そして、ブレーキ装置６０を作動させた状態で、ナセル９０を反転させる前の主軸２０の回転角とナセル９０を反転させた後の主軸２０の回転角とを比較することによって、増速機４０のギヤ摩耗の有無が判定される。したがって、この実施の形態１によれば、風力発電装置１０における増速機４０のギヤの摩耗を低コストかつ簡易に検出することができる。
【００７８】
また、この実施の形態１においては、ギヤ摩耗の有無の判定結果を遠隔の監視サーバ３３０へ無線通信を用いて送信するようにしたので、増速機４０のギヤ摩耗の有無を遠隔地で監視することができる。したがって、この実施の形態１によれば、増速機４０のメンテナンスが容易となる。
【００７９】
なお、上記のように、増速機４０の出力軸にブレーキをかけてナセル９０を反転させ、主軸２０のねじれ角を検知することから、ナセル９０の反転前後に主軸２０が十分にねじれるだけの回転トルク、すなわちギヤのかすかな移動や支持軸受の摩擦に勝る主軸２０の回転トルクが必要であり、ある程度の風速を必要とする。しかしながら、ブレード３０への風力による負荷やブレーキ装置６０の負荷容量を抑えるためにも、風速は強すぎないことが好ましい。ただし、風速の変化が激しく、不安定な状態では、ギヤの摩耗検知が難しい。したがって、発電には不十分であるが、主軸２０が空転できる程度の風速において、上記の異常検出処理が行なわれることが好ましい。
【００８０】
［実施の形態２］
この実施の形態２では、増速機４０（図２）の潤滑油に含まれる鉄粉量を検出するための鉄粉センサがさらに設けられ、鉄粉センサの検出値をさらに用いて増速機４０のギヤ摩耗の有無が判定される。
【００８１】
図９は、実施の形態２における制御装置および鉄粉センサの機能ブロック図である。図９を参照して、鉄粉センサ２５０は、増速機４０の潤滑油に含まれる鉄粉量を検出し、その検出値を制御装置８０Ａへ出力する。鉄粉センサ２５０は、たとえば、磁石を内蔵した電極と棒状電極とによって構成され、増速機４０の潤滑油の循環経路に設けられる。そして、鉄粉センサ２５０は、潤滑油中に含まれる鉄粉を磁石によって捕獲し、鉄粉の付着により電極間の電気抵抗が設定値以下になると信号を出力する。すなわち、増速機４０のギヤが摩耗すると、摩耗により生じた鉄粉が潤滑油に混ざるので、増速機４０の潤滑油に含まれる鉄粉量を鉄粉センサ２５０により検出することによって増速機４０のギヤの摩耗を検知することができる。
【００８２】
なお、特に図示しないが、磁気式の上記鉄粉センサ２５０に代えて、光の透過率により潤滑油の汚れを検出する光学式センサを用いてもよい。たとえば、光学式センサは、発光素子の光を潤滑油に照射し、受光素子に到達する光の強度の変化によって潤滑油中のギヤ摩耗粉の量を検出する。なお、潤滑油中に異物混入がない状態の受光素子の出力値と酸化鉄を混入させたときの受光素子の出力値との比によって光の透過率が定義され、その透過率が設定値を超えると、ギヤの摩耗が発生したものと判定することができる。
【００８３】
制御装置８０Ａは、図６に示した実施の形態１における制御装置８０の構成において、判定部２３０に代えて判定部２３０Ａを含む。判定部２３０Ａは、ナセル９０の反転前に回転角センサ７０により検出された主軸２０の回転角（第１の検出値）と、ナセル９０の反転後に検出された主軸２０の回転角（第２の検出値）との差が予め定められたしきい値を超えているか否かを判定するとともに、鉄粉センサ２５０の検出値が予め定められたしきい値を超えているか否かを判定し、それらの判定結果に基づいて増速機４０のギヤ摩耗が発生しているか否かを判定する。
【００８４】
たとえば、第１の検出値と第２の検出値との差がしきい値を超えていない場合であっても、鉄粉センサ２５０の検出値がしきい値を超えているとき、ギヤ摩耗が発生していると判定してもよい。これは、現在噛合っているギヤの摩耗は小さいものの、他のギヤの摩耗が激しい場合に有効である。この場合の鉄粉センサ２５０の検出値のしきい値は、比較的多くの摩耗粉を検知した際の値とすればよい。なお、第１の検出値と第２の検出値との差がしきい値を超え、かつ、鉄粉センサ２５０の検出値がしきい値を超えたとき、ギヤ摩耗が発生していると判定するようにしてもよい。この場合の鉄粉センサ２５０の検出値のしきい値は、比較的少ない摩耗粉を検知した際の値とすればよい。
【００８５】
なお、制御装置８０Ａのその他の構成は、図６に示した実施の形態１における制御装置８０と同じである。
【００８６】
図１０は、実施の形態２における摩耗検出処理の一連の手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、たとえば前回のギヤ摩耗検知処理の実行から予め定められた時間が経過すると、メインルーチンから呼び出されて実行される。
【００８７】
図１０を参照して、このフローチャートは、図８に示したフローチャートにおいてステップＳ６２，Ｓ６４をさらに含む。すなわち、ステップＳ６０において、ナセル９０の反転前後における主軸２０の回転角差は予め定められたしきい値以下であると判定されたとき（ステップＳ６０においてＮＯ）、制御装置８０Ａは、増速機４０の潤滑油に含まれる鉄粉量の検出値を鉄粉センサ２５０から取得する（ステップＳ６２）。
【００８８】
次いで、制御装置８０Ａは、その検出された鉄粉量が予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６４）。そして、検出された鉄粉量がしきい値よりも大きいと判定されると（ステップＳ６４においてＹＥＳ）、ステップＳ７０へ処理が移行され、増速機４０のギヤ摩耗が発生しているもの判定される。一方、検出された鉄粉量がしきい値以下であると判定されると（ステップＳ６４においてＮＯ）、ステップＳ８０へ処理が移行され、増速機４０のギヤ摩耗は発生していないもの判定される。
【００８９】
なお、図１０に示されるフローチャート中のその他の処理は、図８に示したフローチャート中の処理と同じである。
【００９０】
以上のように、この実施の形態２によれば、増速機４０の潤滑油に含まれる鉄粉量を検出するための鉄粉センサ２５０がさらに設けられ、鉄粉センサ２５０の検出値をさらに用いて増速機４０のギヤ摩耗の有無を判定するようにしたので、より精度の高い摩耗判定を実現することができる。
【００９１】
なお、上記の実施の形態２においては、一回の摩耗検知方法における鉄粉センサ２５０の利用方法を説明したが、鉄粉センサ２５０による鉄粉量の検出値に基づいて、上記の摩耗検知の頻度を決定することが望ましい。例えば、鉄粉量（鉄粉濃度）が非常に低い場合は、上記摩耗検知は半年毎に行なう。そして、鉄粉量（鉄粉濃度）の増加に伴ない、異常検知の周期を短くしていくとよい。本摩耗検知方法は、噛合っているギヤの歯面のみの摩耗量が推定されるのみであり、対象でない歯面に大きな摩耗や剥離などの損傷が生じている場合には、その検知ができないためである。
【００９２】
なお、鉄粉量に代えて、増速機４０やその周辺の振動量を振動センサを用いて検出し、振動センサの検出値に基づいて摩耗検知の頻度を決定することも有効である。
【００９３】
［実施の形態３］
転がり軸受のすべり率は、ギヤのすべり率に比べて一般的に十分に小さいので、実施の形態１では、増速機４０の軸受の摩耗は無視できるものとした。しかしながら、実際には、軸受においても摩耗は進行し、軸受が摩耗すると、ギヤのバックラッシュが変化することによって、伝達効率が低下するとともにギヤが損傷する可能性もある。そこで、この実施の形態３では、ギヤまたは軸受の摩耗検知装置が示される。
【００９４】
この実施の形態３における風力発電装置の全体構成は、図１〜図３に示した実施の形態１と同じである。
【００９５】
再び図２を参照して、実施の形態３における制御装置８０Ｂは、ナセル９０を反転させた後の回転角センサ７０の検出値（第２の検出値）を、ナセル９０を反転させる前の回転角センサ７０の検出値（第１の検出値）と比較することによって、増速機４０のギヤまたは軸受の摩耗の有無を判定する。
【００９６】
すなわち、増速機４０のギヤまたは軸受が摩耗すると、ギヤの位置ずれや歯面の摩耗によりバックラッシュが増大する。そこで、この実施の形態３では、第１の検出値と第２の検出値との差（回転角差）が予め定められたしきい値を超えると、増速機４０のギヤまたは軸受が摩耗しているものと判定することとしたものである。
【００９７】
なお、制御装置８０Ｂのその他の構成は、実施の形態１における制御装置８０と同じである。
【００９８】
再び図６を参照して、制御装置８０Ｂの判定部２３０Ｂは、第１の検出値と第２の検出値との差（回転角差）が予め定められたしきい値を超えていると、増速機４０のギヤまたは軸受の摩耗が発生しているものと判定する。
【００９９】
なお、このしきい値は、ギヤのバックラッシュと、軸受内部すきまと、各部品の弾性変形とに基づいて決定してもよい。なお、上述のように、加工公差が正常範囲内のあらゆる部品の組合わせについて正常とみなすためには、しきい値を余裕を持った値にする必要がある。この場合、上述した回転角差の初期値と上記しきい値との差が大きく、ギヤや軸受に過大な摩耗が生じないと検出できない可能性がある。たとえば、ギヤのバックラッシュが小さい場合、軸受内部すきまが過大にならないと検出されなくなる。しかしながら、軸受内部すきまが過大になると、軸受内で荷重を受ける転動体の数が減少し、最大接触圧力が増加する。その結果、過大な軸受内部すきまは、軸受寿命の低下を招き、好ましくない。
【０１００】
そこで、実施の形態１と同様に、摩耗の進展していない状態で上記回転角差を測定しておき、その初期値を基準に上記しきい値を決定するのが好ましい。たとえば、風力発電装置の製造直後（現地への搬送前）や、風力発電装置の設置または運用開始直後に測定した値を参考にして上記しきい値を決定すればよい。
【０１０１】
再び図７を参照して、この実施の形態３では、風力発電装置１０は、増速機４０のギヤまたは軸受の摩耗の判定結果を無線により通信サーバへ送信する。これにより、風力発電装置１０とは遠隔の監視サーバ３３０において、風力発電装置１０の増速機４０においてギヤまたは軸受の摩耗が発生しているか否かを認知することができる。
【０１０２】
図１１は、実施の形態３における摩耗検出処理の一連の手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、たとえば前回の摩耗検知処理の実行から予め定められた時間が経過すると、メインルーチンから呼び出されて実行される。
【０１０３】
図１１を参照して、このフローチャートは、図８に示したフローチャートにおいて、ステップＳ７０，Ｓ８０に代えてそれぞれステップＳ７５，Ｓ８５を含む。すなわち、ステップＳ６０において、ナセル反転前後の主軸２０の回転角差がしきい値よりも大きいと判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、制御装置８０Ｂは、増速機４０のギヤまたは軸受に摩耗が発生しているもの判定する（ステップＳ７５）。一方、ステップＳ６０において、ナセル反転前後の主軸２０の回転角差がしきい値以下であると判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、制御装置８０Ｂは、増速機４０のギヤおよび軸受の摩耗は発生していないものと判定する（ステップＳ８５）。
【０１０４】
なお、上記においては、実施の形態１においてギヤまたは軸受の摩耗検知を行なうものとしたが、実施の形態２においてギヤまたは軸受の摩耗検知を行なってもよい。
【０１０５】
以上のように、この実施の形態３によれば、風力発電装置１０における増速機４０のギヤまたは軸受の摩耗を低コストかつ簡易に検出することができる。また、この実施の形態３によれば、増速機４０のギヤまたは軸受の摩耗の有無を遠隔地で監視することができるので、増速機４０のメンテナンスが容易となる。
【０１０６】
［実施の形態４］
上記の各実施の形態においては、ナセルを反転させることによって、風力により主軸２０に与えられる回転トルクを反転させるものとした。この実施の形態４では、ナセル９０を反転させる代わりに、ブレード３０のピッチ角（ブレードの風受け面の角度）を変えることによって回転トルクを反転させる。
【０１０７】
この実施の形態４における風力発電装置の全体構成は、実施の形態３と同じである。
図１２は、実施の形態４における制御装置の機能ブロック図である。図１２を参照して、制御装置８０Ｃは、図６に示した制御装置８０Ｂの構成において、ヨー制御部２２０に代えてピッチ角制御部２６０を含む。
【０１０８】
ピッチ角制御部２６０は、摩耗検知制御実行部２００から指令を受けると、風力により主軸２０に与えられる回転トルクを反転させるために、ブレード３０のピッチ角を現在位置から変更（たとえば略９０度回転）するための駆動指令をブレードピッチ角駆動装置（図示せず）へ出力する。
【０１０９】
なお、制御装置８０Ｃのその他の構成は、図６に示した制御装置８０Ｂと同じである。
図１３は、実施の形態４における摩耗検出処理の一連の手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、たとえば前回の摩耗検知処理の実行から予め定められた時間が経過すると、メインルーチンから呼び出されて実行される。
【０１１０】
図１３を参照して、このフローチャートは、図１１に示したフローチャートにおいて、ステップＳ４０，Ｓ９０に代えてそれぞれステップＳ４５，Ｓ９５を含む。すなわち、ステップＳ３０において第１の回転角が取得されると、制御装置８０Ｃは、ブレーキ装置６０を作動させた状態で、風力により主軸２０に与えられる回転トルクを反転させるためにブレード３０のピッチ角を変更（たとえば略９０度回転）する（ステップＳ４５）。その後、ステップＳ５０へ処理が移行され、第２の回転角が取得される。
【０１１１】
また、ステップＳ７５またはステップＳ８５において摩耗有無の判定が終了すると、制御装置８０Ｃは、ステップＳ４５において変更されたブレード３０のピッチ角を元の角度に復帰させる（ステップＳ９５）。その後、ステップＳ１００へ処理が移行され、ブレーキ装置６０によるブレーキが解除される。
【０１１２】
なお、上記においては、実施の形態３において、ナセル９０を反転させる代わりにブレード３０のピッチ角を変えるものとしたが、実施の形態１，２において、ナセル９０を反転させる代わりにブレード３０のピッチ角を変えるものであってもよい。
【０１１３】
以上のように、この実施の形態４によれば、ブレード３０のピッチ角を変えることによって、風力により主軸２０に与えられる回転トルクを反転させるので、ナセル９０を反転させる場合に比べて短時間または小さいエネルギーで摩耗検知を実施することができる。
【０１１４】
なお、上記の各実施の形態において、風力およびブレーキ装置６０の作動状況によって、増速機４０に入力されるトルクは異なる。増速機４０の入力トルクが変化すると、構成部品の弾性変形量が変化するので、より精度の高い摩耗検知を行なうためには、入力トルクによって補正を行なうことが好ましい。たとえば、第１の検出値と第２の検出値との差（回転角差）を入力トルクで除算してもよい。しかしながら、軸受の内外輪間の荷重に対する変位量は非線形性を有しており、より好ましくは、入力トルクによらない測定値（回転角差）に基づいて摩耗検知するのがよい。
【０１１５】
すなわち、構成部品の形状誤差等も考慮すると、入力トルクによる補正を行なうよりも、入力トルクが一定の範囲に収まるようにするのが好ましい。たとえば、増速機４０の入力トルクを測定可能な装置（トルクセンサ等）を設け、入力トルクの測定値に基づきブレード３０の角度やナセル９０の向きを調整することによって、入力トルクを一定の範囲に収めることが可能である。
【０１１６】
なお、摩耗検知を行なう度にナセルへ本装置を運搬するには多大な労力を要するため、摩耗検知装置を風力発電装置に搭載しておくことが、コストや重量は増えるものの、好ましい。
【０１１７】
なお、上記において、制御装置８０，８０Ａ，８０Ｂの摩耗検知制御実行部２００およびヨー制御部２２０ならびにヨー駆動装置１１０は、この発明における「駆動制御部」の一実施例を形成し、鉄粉センサ２５０は、この発明における「センサ」の一実施例に対応する。また、制御装置８０Ｃの摩耗検知制御実行部２００およびピッチ角制御部２６０も、この発明における「駆動制御部」の一実施例を形成する。
【０１１８】
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、上記した実施の形態の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】
【０１１９】
１０風力発電装置、２０主軸、３０ブレード、４０増速機、５０発電機、６０ブレーキ装置、７０回転角センサ、８０，８０Ａ〜８０Ｃ制御装置、９０ナセル、１００タワー、１１０ヨー駆動装置、１２０外輪ギヤ、１２０Ａ，１２３Ａ〜１２８Ａギヤ部、１２１入力軸、１２２遊星キャリア、１２３遊星ギヤ、１２４低速シャフト、１２５低速ギヤ、１２６中速シャフト、１２７中速ギヤ、１２８高速シャフト、１２９ハウジング、２００摩耗検知制御実行部、２１０ブレーキ制御部、２２０ヨー制御部、２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ判定部、２４０通信装置、２５０鉄粉センサ、２６０ピッチ角制御部、３１０通信サーバ、３２０インターネット、３３０監視サーバ。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置に設けられる増速機のギヤまたは軸受の摩耗を検知する摩耗検知装置であって、
前記風力発電装置は、
風力を回転力に変換するブレードと、
前記ブレードから前記回転力を受ける主軸と、
前記主軸の回転を増速する前記増速機と、
前記増速機の出力軸に接続される発電機と、
前記主軸、前記増速機および前記発電機を格納し、支柱上部に回転自在に支持されるナセルとを含み、
前記摩耗検知装置は、
前記増速機の出力軸を非回転状態に固定するためのブレーキ装置と、
前記主軸の回転角を検出するための回転角センサと、
前記ブレードによる受風状態を変えることによって、風力により前記主軸に与えられる回転力の向きを反転させるための制御部と、
前記ブレーキ装置を作動させた状態で、前記制御部により前記回転力の向きを反転させる前の前記回転角センサの第１の検出値と前記制御部により前記回転力の向きを反転させた後の前記回転角センサの第２の検出値とを比較することによって、前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定する判定部とを備える、摩耗検知装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ナセルを反転させるための駆動制御部を含み、
前記判定部は、前記ブレーキ装置を作動させた状態で、前記ナセルを反転させる前の前記第１の検出値と前記駆動制御部により前記ナセルを反転させた後の前記第２の検出値とを比較することによって、前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定する、請求項１に記載の摩耗検知装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ブレードの角度を変えることによって、風力により前記主軸に与えられる回転力の向きを反転させるための駆動制御部を含み、
前記判定部は、前記ブレーキ装置を作動させた状態で、前記ブレードの角度を変える前の前記第１の検出値と前記駆動制御部により前記ブレードの角度を変えた後の前記第２の検出値とを比較することによって、前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定する、請求項１に記載の摩耗検知装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記第１の検出値と前記第２の検出値との差が予め定められたしきい値を超えると、前記ギヤまたは前記軸受が摩耗しているものと判定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の摩耗検知装置。
【請求項５】
前記しきい値は、前記ギヤのバックラッシュ、軸受内部すきま、および前記増速機の構成部品の弾性変形に基づいて決定される、請求項４に記載の摩耗検知装置。
【請求項６】
前記しきい値は、前記風力発電装置の現地への搬送前に測定された、前記第１の検出値と前記第２の検出値との差に基づいて決定される、請求項４に記載の摩耗検知装置。
【請求項７】
前記しきい値は、前記風力発電装置の設置直後または運用開始直後に測定された、前記第１の検出値と前記第２の検出値との差に基づいて決定される、請求項４に記載の摩耗検知装置。
【請求項８】
前記判定部は、前記ブレードが風力を受けて回転しているとき、前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定する処理を開始する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の摩耗検知装置。
【請求項９】
前記風力発電装置が風力を受けて発生するトルクを検出するためのセンサをさらに備え、
前記判定部は、前記第１の検出値と前記第２の検出値との差を前記センサの検出値で補正した値に基づいて、前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の摩耗検知装置。
【請求項１０】
前記風力発電装置が風力を受けて発生するトルクを検出するためのセンサと、
前記ブレードの角度および前記ナセルの向きの少なくとも一方を制御することによって前記センサの検出値を一定の範囲内に制御する制御部とをさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の摩耗検知装置。
【請求項１１】
前記増速機の潤滑油中の鉄粉量を検出するための鉄粉センサをさらに備え、
前記判定部は、前記鉄粉センサの検出値をさらに用いて前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の摩耗検知装置。
【請求項１２】
前記鉄粉センサの検出値に基づいて、前記判定部による判定処理の実施頻度が決定される、請求項１１に記載の摩耗検知装置。
【請求項１３】
前記増速機またはその周辺の振動量を検出するための振動センサをさらに備え、
前記判定部は、前記振動センサの検出値をさらに用いて前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の摩耗検知装置。
【請求項１４】
前記振動センサの検出値に基づいて、前記判定部による判定処理の実施頻度が決定される、請求項１３に記載の摩耗検知装置。
【請求項１５】
前記判定部による判定結果を遠隔の受信装置へ無線により送信するための通信装置をさらに備える、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の摩耗検知装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の摩耗検知装置を備える風力発電装置。
【請求項１７】
風力発電装置に設けられる増速機のギヤまたは軸受の摩耗を検知する摩耗検知方法であって、
前記風力発電装置は、
風力を回転力に変換するブレードと、
前記ブレードから前記回転力を受ける主軸と、
前記主軸の回転を増速する前記増速機と、
前記増速機の出力軸に接続される発電機と、
前記主軸、前記増速機および前記発電機を格納し、支柱上部に回転自在に支持されるナセルと、
前記増速機の出力軸を非回転状態に固定するためのブレーキ装置と、
前記主軸の回転角を検出するための回転角センサとを備え、
前記摩耗検知方法は、
前記ブレーキ装置を作動させるステップと、
前記主軸の回転角を示す第１の回転角を検出するステップと、
前記ブレードによる受風状態を変えることによって、風力により前記主軸に与えられる回転力の向きを反転させるステップと、
前記回転力の向きを反転させた後の前記主軸の回転角を示す第２の回転角を検出するステップと、
前記第１の回転角と前記第２の回転角とを比較することによって、前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定するステップとを含む、摩耗検知方法。
【請求項１８】
前記回転力の向きを反転させるステップは、前記ナセルを反転させるステップを含み、
前記第２の回転角を検出するステップは、前記ナセルを反転させた後の前記第２の回転角を検出するステップを含む、請求項１７に記載の摩耗検知方法。
【請求項１９】
前記回転力の向きを反転させるステップは、前記ブレードの角度を変えることによって、風力により前記主軸に与えられる回転力の向きを反転させるステップを含み、
前記第２の回転角を検出するステップは、前記ブレードの角度を変えた後の前記第２の回転角を検出するステップを含む、請求項１７に記載の摩耗検知方法。
【請求項２０】
前記判定するステップにおいて、前記第１の回転角と前記第２の回転角との差が予め定められたしきい値を超えると、前記ギヤまたは前記軸受が摩耗しているものと判定される、請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の摩耗検知方法。
【請求項２１】
前記ブレードが風力を受けて回転しているとき、前記各ステップから成る一連の処理が実行される、請求項１７から請求項２０のいずれか１項に記載の摩耗検知方法。
【請求項２２】
前記風力発電装置は、前記増速機の潤滑油中の鉄粉量を検出するための鉄粉センサをさらに備え、
前記摩耗検知方法は、前記鉄粉センサにより前記潤滑油中の鉄粉量を検出するステップをさらに含み、
前記判定するステップにおいて、前記鉄粉センサの検出値をさらに用いて前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無が判定される、請求項１７から請求項２１のいずれか１項に記載の摩耗検知方法。
【請求項２３】
前記鉄粉センサの検出値に基づいて、前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定する処理の実施頻度が決定される、請求項２２に記載の摩耗検知方法。
【請求項２４】
前記風力発電装置は、前記増速機またはその周辺の振動量を検出するための振動センサをさらに備え、
前記摩耗検知方法は、前記振動センサにより前記振動量を検出するステップをさらに含み、
前記判定するステップにおいて、前記振動センサの検出値をさらに用いて前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無が判定される、請求項１７から請求項２１のいずれか１項に記載の摩耗検知方法。
【請求項２５】
前記振動センサの検出値に基づいて、前記ギヤまたは前記軸受の摩耗の有無を判定する処理の実施頻度が決定される、請求項２４に記載の摩耗検知方法。
【請求項２６】
前記判定するステップによる判定結果を遠隔の受信装置へ無線により送信するステップをさらに含む、請求項１７から請求項２５のいずれか１項に記載の摩耗検知方法。

【図１】