JP2000018147A - 風力発電システム用ブレ−ドの破損予知方法 - Google Patents
風力発電システム用ブレ−ドの破損予知方法Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】風力発電システムのメンテナンスの自動化を可
能にする信頼性の高いブレ−ドの常時状態監視を実現す
ることができる風力発電システム用ブレ−ドの破損予知
方法を提供すること 【解決手段】ブレ−ド６に固定的に取り付けた光ファイ
バ−２ａ，２ｂ…と前記光ファイバ−に光を入射する発
光側光学系３と前記光ファイバ−からの光を受光する受
光側光学系４を使用し、前記受光側光学系の出力からブ
レ−ドの破損を予知する。
能にする信頼性の高いブレ−ドの常時状態監視を実現す
ることができる風力発電システム用ブレ−ドの破損予知
方法を提供すること 【解決手段】ブレ−ド６に固定的に取り付けた光ファイ
バ−２ａ，２ｂ…と前記光ファイバ−に光を入射する発
光側光学系３と前記光ファイバ−からの光を受光する受
光側光学系４を使用し、前記受光側光学系の出力からブ
レ−ドの破損を予知する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は風力発電システムにお
ける風車ブレ−ドの破損予知方法に関するものである。
ける風車ブレ−ドの破損予知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、石油エネルギ−に替わる新エネル
ギ−利用の研究が進められており、そのひとつに風力エ
ネルギ−が挙げられる。風力発電装置は海外では普及し
つつあるが日本国内では普及段階に至っていない。その
主な理由として日本特有の風況が挙げられるが、騒音や
安全対策も大きなネックになっている。安全対策で最も
重要視されるのは、回転部品の破壊であり、特にブレ−
ドの折損は周囲に大きな被害をもたらすと考えられるの
で、風力発電システムを普及させるためには、この重大
事故を引き起こすブレ−ドの破損、折損は絶対に避けな
ければならない。
ギ−利用の研究が進められており、そのひとつに風力エ
ネルギ−が挙げられる。風力発電装置は海外では普及し
つつあるが日本国内では普及段階に至っていない。その
主な理由として日本特有の風況が挙げられるが、騒音や
安全対策も大きなネックになっている。安全対策で最も
重要視されるのは、回転部品の破壊であり、特にブレ−
ドの折損は周囲に大きな被害をもたらすと考えられるの
で、風力発電システムを普及させるためには、この重大
事故を引き起こすブレ−ドの破損、折損は絶対に避けな
ければならない。
【０００３】
【解決すべき課題】現在日本国内に設置されている風力
発電装置は、試験的要素が強いため、メンテナンスは係
員が各発電装置を巡回して行っている。しかし風力発電
システムを普及させるためには、メンテナンスの自動化
が不可欠である。特に重大事故を引き起こすブレ−ドの
破損、折損は絶対に避けなければならず、そのためには
ブレ−ドを常時状態監視することが望ましく、き裂が発
生した場合には警報を発し、運転を停止するシステムが
必要である。しかるに現在までのところ、メンテナンス
の自動化を可能にするほどの良好な、信頼性の高い常時
状態監視システムは開発されていない。この発明は上記
の如き事情に鑑みてなされたものであって、風力発電シ
ステムのメンテナンスの自動化を可能にする信頼性の高
いブレ−ドの常時状態監視を実現することができる風力
発電システム用ブレ−ドの破損予知方法を提供すること
を目的とするものである。
発電装置は、試験的要素が強いため、メンテナンスは係
員が各発電装置を巡回して行っている。しかし風力発電
システムを普及させるためには、メンテナンスの自動化
が不可欠である。特に重大事故を引き起こすブレ−ドの
破損、折損は絶対に避けなければならず、そのためには
ブレ−ドを常時状態監視することが望ましく、き裂が発
生した場合には警報を発し、運転を停止するシステムが
必要である。しかるに現在までのところ、メンテナンス
の自動化を可能にするほどの良好な、信頼性の高い常時
状態監視システムは開発されていない。この発明は上記
の如き事情に鑑みてなされたものであって、風力発電シ
ステムのメンテナンスの自動化を可能にする信頼性の高
いブレ−ドの常時状態監視を実現することができる風力
発電システム用ブレ−ドの破損予知方法を提供すること
を目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決すべき手段】この発明は上記の如き事情に
鑑みてなされたものであって、この目的に対応してこの
発明の風力発電システムブレ−ドの破損予知方法は、ブ
レ−ドに埋め込んだ光ファイバ−と前記光ファイバ−に
光を入射する発光側光学系と前記光ファイバ−からの光
を受光する受光側光学系を使用し、前記受光側光学系の
出力からブレ−ドの破損を予知することを特徴としてい
る。
鑑みてなされたものであって、この目的に対応してこの
発明の風力発電システムブレ−ドの破損予知方法は、ブ
レ−ドに埋め込んだ光ファイバ−と前記光ファイバ−に
光を入射する発光側光学系と前記光ファイバ−からの光
を受光する受光側光学系を使用し、前記受光側光学系の
出力からブレ−ドの破損を予知することを特徴としてい
る。
【０００５】
【実施の態様】以下、この発明の詳細を一実施例の図面
にもとづいて説明する。図１において、１は風力発電シ
ステム用ブレ−ドの破損予知システムである。破損予知
システム１は１本若しくは複数本の光ファイバ−２ａ，
２ｂ…と発光側光学系３と受光側光学系４と、情報処理
ユニット５とを備えている。光ファイバ−２ａ，２ｂは
風車のブレ−ド６に埋め込まれており、ブレ−ド６は風
車のロ−タ（図示せず）に取り付けられるものである。
１本若しくは複数本の光ファイバ−２ａ，２ｂ…は、ブ
レ−ド６の破損が予想される箇所や特に大きな応力が発
生することが予想される箇所を含む領域にブレ−ド製造
工程で埋め込まれる。
にもとづいて説明する。図１において、１は風力発電シ
ステム用ブレ−ドの破損予知システムである。破損予知
システム１は１本若しくは複数本の光ファイバ−２ａ，
２ｂ…と発光側光学系３と受光側光学系４と、情報処理
ユニット５とを備えている。光ファイバ−２ａ，２ｂは
風車のブレ−ド６に埋め込まれており、ブレ−ド６は風
車のロ−タ（図示せず）に取り付けられるものである。
１本若しくは複数本の光ファイバ−２ａ，２ｂ…は、ブ
レ−ド６の破損が予想される箇所や特に大きな応力が発
生することが予想される箇所を含む領域にブレ−ド製造
工程で埋め込まれる。
【０００６】発光側光学系３はランプや発光ダイオ−ド
等を使用して光ファイバ−２ａ，２ｂ…の一端に光を入
射する光学系であって、ブレ−ド６に対して相対変位の
小さい部材例えばロ−タに固定されている。受光側光学
系４は光ファイバ−２ａ，２ｂ…の他端から出射した光
を受光するための光学系であってブレ−ド６に対して相
対変位の小さい部材例えばロ−タに取り付けられてい
る。発光側光学系３及び受光側光学系４は有線または無
線で情報処理ユニット５に接続している。
等を使用して光ファイバ−２ａ，２ｂ…の一端に光を入
射する光学系であって、ブレ−ド６に対して相対変位の
小さい部材例えばロ−タに固定されている。受光側光学
系４は光ファイバ−２ａ，２ｂ…の他端から出射した光
を受光するための光学系であってブレ−ド６に対して相
対変位の小さい部材例えばロ−タに取り付けられてい
る。発光側光学系３及び受光側光学系４は有線または無
線で情報処理ユニット５に接続している。
【０００７】このように構成された破損予知システム１
においてブレ−ドの破損予知は次のようにしてなされ
る。
においてブレ−ドの破損予知は次のようにしてなされ
る。
【０００８】情報処理ユニット５からの指令によって発
光側光学系３が発光した光が連続光またはパルス光とし
て順次にまたはすべての光ファイバ−２ａ，２ｂ…に同
時に入射される。入射した光は光ファイバ−２ａ，２ｂ
…を通して他端から出射する。受光側光学系４は情報処
理ユニット５の指令によりそれぞれの光ファイバ−２
ａ，２ｂ…からの出射光を同時にまたは順次切り替えて
受光する。受光した光の信号、例えば光量は情報処理ユ
ニット５に入力される。ブレ−ド６に過剰の外力が作用
しあるいは疲労によってクラックが発生、進展して光フ
ァイバ−２ａ，２ｂ…が破断したり、損傷し、これによ
って、光ファイバ−２ａ，２ｂ…の光伝送性能が低下
し、受光側光学系４の受光量が減少するので、情報処理
ユニット５が基準値と比較して光ファイバ−２ａ，２ｂ
…の破損すなわちブレ−ド６の破損と判断して、信号を
発し、ブレ−ドの破損を予知し、風車の運転を停止させ
る。光ファイバ−２ａ，２ｂ…を複数本並べて用いる場
合にはそれぞれの光ファイバ−２ａ，２ｂ…からの受光
量の差異によってブレ−ド６の破損の進行情況を検出す
ることができる。 （実験例）ブレ−ドの長手方向に沿って２本の光ファイ
バ−を固定し、ブレ−ドにねじりを繰り返して与えた状
態で光ファイバ−の一端から光を入射し他端からの受光
量を測定した。図２に示すように、ブレ−ドはｎ回の揺
動回数で破損したが、それに先立って、ファイバ１には
揺動回数ｎ−７回で受光量に変動が生じた。またファイ
バ２では揺動回数ｎ−９回で受光量の減少が生じた。
光側光学系３が発光した光が連続光またはパルス光とし
て順次にまたはすべての光ファイバ−２ａ，２ｂ…に同
時に入射される。入射した光は光ファイバ−２ａ，２ｂ
…を通して他端から出射する。受光側光学系４は情報処
理ユニット５の指令によりそれぞれの光ファイバ−２
ａ，２ｂ…からの出射光を同時にまたは順次切り替えて
受光する。受光した光の信号、例えば光量は情報処理ユ
ニット５に入力される。ブレ−ド６に過剰の外力が作用
しあるいは疲労によってクラックが発生、進展して光フ
ァイバ−２ａ，２ｂ…が破断したり、損傷し、これによ
って、光ファイバ−２ａ，２ｂ…の光伝送性能が低下
し、受光側光学系４の受光量が減少するので、情報処理
ユニット５が基準値と比較して光ファイバ−２ａ，２ｂ
…の破損すなわちブレ−ド６の破損と判断して、信号を
発し、ブレ−ドの破損を予知し、風車の運転を停止させ
る。光ファイバ−２ａ，２ｂ…を複数本並べて用いる場
合にはそれぞれの光ファイバ−２ａ，２ｂ…からの受光
量の差異によってブレ−ド６の破損の進行情況を検出す
ることができる。 （実験例）ブレ−ドの長手方向に沿って２本の光ファイ
バ−を固定し、ブレ−ドにねじりを繰り返して与えた状
態で光ファイバ−の一端から光を入射し他端からの受光
量を測定した。図２に示すように、ブレ−ドはｎ回の揺
動回数で破損したが、それに先立って、ファイバ１には
揺動回数ｎ−７回で受光量に変動が生じた。またファイ
バ２では揺動回数ｎ−９回で受光量の減少が生じた。
【０００９】これらのことからファイバ−からの受光量
の変化を観察することによって、ブレ−ドにおけるクラ
ックの進行状況を検知し、ブレ−ドの破損を予知できる
ことが明らかとなった。
の変化を観察することによって、ブレ−ドにおけるクラ
ックの進行状況を検知し、ブレ−ドの破損を予知できる
ことが明らかとなった。
【００１０】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、この発明
によれば風力発電システムのメンテナンスの自動化を可
能にする信頼性の高い常時状態監視を実現することがで
きる風力発電システム用ブレ−ドの破損予知方法を得る
ことができる。
によれば風力発電システムのメンテナンスの自動化を可
能にする信頼性の高い常時状態監視を実現することがで
きる風力発電システム用ブレ−ドの破損予知方法を得る
ことができる。
【図１】この発明の破損予知装置を示す構成説明図
【図２】受光量の変化を示すグラフ
１ 破損予知システム ２ａ，２ｂ… 光ファイバ− ３ 発光側光学系 ４ 受光側光学系 ５ 情報処理ユニット ６ ブレ−ド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年７月１５日（１９９８．７．１
５）
５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】情報処理ユニット５からの指令によって発
光側光学系３が発光した光が連続光またはパルス光とし
て順次にまたはすべての光ファイバ−２ａ，２ｂ…に同
時に入射される。入射した光は光ファイバ−２ａ，２ｂ
…を通して他端から出射する。受光側光学系４は情報処
理ユニット５の指令によりそれぞれの光ファイバ−２
ａ，２ｂ…からの出射光を同時にまたは順次切り替えて
受光する。受光した光の信号、例えば光量は情報処理ユ
ニット５に入力される。ブレ−ド６に過剰の外力が作用
しあるいは疲労によってクラックが発生・進展して光フ
ァイバ−２ａ，２ｂ…が破断したり、損傷し、これによ
って、光ファイバ−２ａ，２ｂ…の光伝送性能が低下
し、受光側光学系４の受光量が減少するので、情報処理
ユニット５が基準値と比較して光ファイバ−２ａ，２ｂ
…の破損すなわちブレ−ド６の破損と判断して、信号を
発し、ブレ−ドの破損を予知し、風車の運転を停止させ
る。光ファイバ−２ａ，２ｂ…を複数本並べて用いる場
合にはそれぞれの光ファイバ−２ａ，２ｂ…からの受光
量の差異によってブレ−ド６の破損の進行情況を検出す
ることができる。
光側光学系３が発光した光が連続光またはパルス光とし
て順次にまたはすべての光ファイバ−２ａ，２ｂ…に同
時に入射される。入射した光は光ファイバ−２ａ，２ｂ
…を通して他端から出射する。受光側光学系４は情報処
理ユニット５の指令によりそれぞれの光ファイバ−２
ａ，２ｂ…からの出射光を同時にまたは順次切り替えて
受光する。受光した光の信号、例えば光量は情報処理ユ
ニット５に入力される。ブレ−ド６に過剰の外力が作用
しあるいは疲労によってクラックが発生・進展して光フ
ァイバ−２ａ，２ｂ…が破断したり、損傷し、これによ
って、光ファイバ−２ａ，２ｂ…の光伝送性能が低下
し、受光側光学系４の受光量が減少するので、情報処理
ユニット５が基準値と比較して光ファイバ−２ａ，２ｂ
…の破損すなわちブレ−ド６の破損と判断して、信号を
発し、ブレ−ドの破損を予知し、風車の運転を停止させ
る。光ファイバ−２ａ，２ｂ…を複数本並べて用いる場
合にはそれぞれの光ファイバ−２ａ，２ｂ…からの受光
量の差異によってブレ−ド６の破損の進行情況を検出す
ることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成１１年５月２１日（１９９９．５．２
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的に対応してこの
発明の風力発電システムブレードの破損予知方法は、ブ
レードの破損が予想される箇所や他の箇所よりも大きな
応力が発生することが予想される箇所に複数本並べて埋
め込んだ光ファイバーと前記光ファイバーに光を入射す
る発光側光学系と前記光ファイバーからの光を受光する
受光側光学系を使用し、前記受光側光学系の出力から検
出される複数本の光ファイバー間の受光量の差異によっ
てブレードの破損の進行情況を検出してブレードの破損
を予知することを特徴としている。
発明の風力発電システムブレードの破損予知方法は、ブ
レードの破損が予想される箇所や他の箇所よりも大きな
応力が発生することが予想される箇所に複数本並べて埋
め込んだ光ファイバーと前記光ファイバーに光を入射す
る発光側光学系と前記光ファイバーからの光を受光する
受光側光学系を使用し、前記受光側光学系の出力から検
出される複数本の光ファイバー間の受光量の差異によっ
てブレードの破損の進行情況を検出してブレードの破損
を予知することを特徴としている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松宮 ひかる 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 (72)発明者 水谷 八郎 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 Ｆターム(参考） 3H078 AA01 AA05 AA26 BB16 BB17 CC02
Claims (1)
- 【請求項１】 ブレ−ドに埋め込んだ光ファイバ−と前
記光ファイバ−に光を入射する発光側光学系と前記光フ
ァイバ−からの光を受光する受光側光学系を使用し、前
記受光側光学系の出力からブレ−ドの破損を予知するこ
とを特徴とする風力発電システム用ブレ−ドの破損予知
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191367A JP2000018147A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 風力発電システム用ブレ−ドの破損予知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191367A JP2000018147A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 風力発電システム用ブレ−ドの破損予知方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000018147A true JP2000018147A (ja) | 2000-01-18 |
Family
ID=16273413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10191367A Pending JP2000018147A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 風力発電システム用ブレ−ドの破損予知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000018147A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005511968A (ja) * | 2001-12-08 | 2005-04-28 | アロイス・ヴォベン | ロータブレード及びロータブレードを有する風力発電装置 |
| EP1857672A2 (de) * | 2006-05-18 | 2007-11-21 | Daubner & Stommel GbR Bau-Werk-Planung | Windenenergieanlage, Bauteil für eine Windenergieanlage sowie Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage mit einem solchen Bauteil |
| US7594797B2 (en) | 2002-12-18 | 2009-09-29 | Aloys Wobben | Load sensing on a rotor blade of a wind power plant |
| JP2010540841A (ja) * | 2007-10-09 | 2010-12-24 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 風力タービンのブレード振動数の監視方法 |
| JP2014509705A (ja) * | 2011-04-01 | 2014-04-21 | ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー | 風力発電装置 |
-
1998
- 1998-07-07 JP JP10191367A patent/JP2000018147A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005511968A (ja) * | 2001-12-08 | 2005-04-28 | アロイス・ヴォベン | ロータブレード及びロータブレードを有する風力発電装置 |
| EP2161447A3 (de) * | 2001-12-08 | 2014-12-03 | Aloys Wobben | Rotorblatt einer Windenergieanlage mit Warnlicht |
| US7594797B2 (en) | 2002-12-18 | 2009-09-29 | Aloys Wobben | Load sensing on a rotor blade of a wind power plant |
| KR100921432B1 (ko) | 2002-12-18 | 2009-10-14 | 알로이즈 워벤 | 풍력 발전설비의 로터 블레이드 |
| US7955052B2 (en) | 2002-12-18 | 2011-06-07 | Aloys Wobben | Load sensing on a rotor blade of a wind power plant |
| EP1857672A2 (de) * | 2006-05-18 | 2007-11-21 | Daubner & Stommel GbR Bau-Werk-Planung | Windenenergieanlage, Bauteil für eine Windenergieanlage sowie Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage mit einem solchen Bauteil |
| EP1857672A3 (de) * | 2006-05-18 | 2012-12-12 | Daubner & Stommel GbR Bau-Werk-Planung | Windenenergieanlage, Bauteil für eine Windenergieanlage sowie Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage mit einem solchen Bauteil |
| JP2010540841A (ja) * | 2007-10-09 | 2010-12-24 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 風力タービンのブレード振動数の監視方法 |
| US8286494B2 (en) | 2007-10-09 | 2012-10-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Monitoring of blade frequencies of a wind turbine |
| JP2014509705A (ja) * | 2011-04-01 | 2014-04-21 | ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー | 風力発電装置 |
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