JP6906354B2 - Wind turbine generator fatigue damage calculation device, wind power generation system, and wind turbine generator fatigue damage calculation method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、風車発電機の疲労損傷量算出装置、風力発電システム、及び風車発電機の疲労損傷量算出方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a fatigue damage amount calculation device for a wind turbine generator, a wind power generation system, and a fatigue damage amount calculation method for a wind turbine generator.
風車発電機を運用する発電事業者には、運用コストの低減が要求されている。風車発電機の運用コストでは、点検や補修、故障による停止を考慮する必要がある。この運用コストは、風車発電機導入後の時間の経過に伴い、急激に増加することが知られている。つまり、風車発電機は、絶えず変動する風の影響を受け続けるため、風車発電機本体の各部に繰り返し加わる負荷によって疲労損傷や摩耗損傷が生じ、この結果、運用コストの増加を招くことになる。 Power generation companies that operate wind turbine generators are required to reduce operating costs. In the operating cost of a wind turbine generator, it is necessary to consider inspection, repair, and shutdown due to failure. It is known that this operating cost increases sharply with the passage of time after the introduction of the wind turbine generator. That is, since the wind turbine generator is continuously affected by the constantly fluctuating wind, the load repeatedly applied to each part of the wind turbine generator body causes fatigue damage and wear damage, resulting in an increase in operating cost.
そこで、風車発電機の設計段階では、このような風の影響を十分に考慮して、強度評価が行われる。具体的には、風車発電機の設置予定場所で事前に風況情報を収集し、想定される平均風速や風速の変動に対して十分な強度を持つ風車発電機を設計する。例えばIECの風車標準では、風の強度は、風速を表す指標である参照風速が3段階あり、一方、風の変動を表す指標である乱流強度が3段階あり、さらにこれらを組み合わせて9段階に分類されている。したがって、風車発電機は、設置予定場所の風況や実際の運用を想定して設計される。 Therefore, at the design stage of the wind turbine generator, the strength is evaluated by fully considering the influence of such wind. Specifically, wind condition information will be collected in advance at the planned installation location of the wind turbine generator, and a wind turbine generator with sufficient strength against expected average wind speed and fluctuations in wind speed will be designed. For example, in the IEC wind turbine standard, the wind intensity has three levels of reference wind speed, which is an index showing wind speed, while there are three levels of turbulent flow intensity, which is an index showing wind fluctuation, and nine levels are combined. It is classified into. Therefore, the wind turbine generator is designed assuming the wind conditions at the planned installation location and the actual operation.
例えば、風車発電機を構成しているタワーやナセルなどの構造物は、適切な構造設計をすることで、風によって生じる応力を低減して十分な疲労強度を確保できる。すなわち、タワーやナセルは、経時的な疲労によって破壊する可能性が低いため、例えば風車発電機の運転中や運転停止中に、風の影響で生じる応力を実測したり、疲労損傷の状況を計算したりする必要性などがほとんどない。 For example, a structure such as a tower or a nacelle constituting a wind turbine generator can reduce stress caused by wind and secure sufficient fatigue strength by appropriately designing the structure. That is, since towers and nacelles are unlikely to be destroyed by fatigue over time, for example, while the wind turbine generator is operating or stopped, the stress caused by the influence of wind is measured and the state of fatigue damage is calculated. There is almost no need to do it.
これに対して、風車発電機のブレードは、疲労強度に対する裕度を大きくとることができないため、長期の運用や実際の風速の変動によって疲労損傷が生じる可能性が高い構造物である。したがって、ブレードは、経時変化する疲労損傷の状況を正しく予測する必要性がある。 On the other hand, the blade of a wind turbine generator is a structure in which fatigue damage is likely to occur due to long-term operation or fluctuation of actual wind speed because a large margin for fatigue strength cannot be obtained. Therefore, the blade needs to accurately predict the aging fatigue damage situation.
なお、風車発電機に内蔵されるギアや軸受などは、風による変動荷重によって摩耗損傷を受ける可能性が高いものの、振動計などのセンサを設けることで重大な損傷に至る前に軽い状況の損傷を検出することが可能となる。つまり、風車発電機の実際の運用や風速変動からブレードの損傷量を推定できれば、発電事業者は、風車発電機の運転制御や、点検及び補修を合理化して、運用コストを低減することができる。 The gears and bearings built into the wind turbine generator are likely to be damaged by wear due to the fluctuating load caused by the wind. Can be detected. In other words, if the amount of damage to the blades can be estimated from the actual operation of the wind turbine generator and fluctuations in wind speed, the power generation company can rationalize the operation control, inspection and repair of the wind turbine generator and reduce the operating cost. ..
ここで、ナセルなどに取り付けた風向風速計や荷重センサの出力に基づき算出した風車各部に働く応力から、現在の疲労損傷率若しくは劣化度を演算により求め、さらにこれらを、予め定めた疲労劣化スケジュールテーブルと対比させながら、風車の運転を制御する第1及び第2の技術が提案されている。これらの技術によれば、疲労劣化スケジュールに対して現在の疲労損傷率に余裕がある場合とそうでない場合とで風車の制御を変えることによって、変動荷重による風車ブレードなどの疲労劣化を防止し、理想的な環境下で風車を運転することができる。 Here, the current fatigue damage rate or degree of deterioration is calculated from the stress acting on each part of the wind turbine calculated based on the output of the anemometer or load sensor attached to the nacelle, etc., and these are further determined by a predetermined fatigue deterioration schedule. The first and second techniques for controlling the operation of the wind turbine while contrasting with the table have been proposed. According to these technologies, fatigue deterioration of wind turbine blades due to fluctuating load can be prevented by changing the control of the wind turbine depending on whether the current fatigue damage rate has a margin or not with respect to the fatigue deterioration schedule. You can drive the windmill in an ideal environment.
また、複数の風力発電装置を有する風力発電システムにおいて、劣化度に基づき風力発電装置をグループ化し、高劣化した風力発電装置群に含まれる各風力発電装置を優先的に電力低減制御する第3の技術が知られている。つまり、この技術は、電力系統の要求に応じた有効電力の出力制御を行いつつ、ウインドファーム(大規模集中風力発電所)としての寿命を延ばすことができる。 Further, in a wind power generation system having a plurality of wind power generation devices, the wind power generation devices are grouped based on the degree of deterioration, and each wind power generation device included in the highly deteriorated wind power generation device group is preferentially controlled for power reduction. The technology is known. In other words, this technology can extend the life of a wind farm (large-scale centralized wind farm) while controlling the output of active power according to the requirements of the power system.
ところで、上記した第1〜第3の技術を適用して、風力発電装置やウインドファームの運用を最適化するためには、風力発電装置の現状の疲労損傷率を正確に計算することが前提となる。具体的には、第1の技術は、ナセルに取り付けた加速度センサから得た風速と風向きとから、各部に加わる荷重を表す荷重波形を求め、その荷重波形から応力を算出する。また、第1の技術では、風力計ではなく各種センサからの情報を基に同様に応力を算出することや、直接応力を計測することについても考えられている。一方、第2の技術では、荷重の算出について、より詳細に考えられており、風力計によって得られた情報と運転制御、運転状況に関する情報から、荷重時系列データを作成し、そこから応力時系列データ、最大主応力時系列データを計算している。 By the way, in order to optimize the operation of wind power generation equipment and wind farms by applying the above-mentioned first to third technologies, it is premised that the current fatigue damage rate of wind power generation equipment is calculated accurately. Become. Specifically, in the first technique, a load waveform representing a load applied to each part is obtained from the wind speed and the wind direction obtained from an acceleration sensor attached to the nacelle, and the stress is calculated from the load waveform. Further, in the first technique, it is also considered to calculate the stress in the same manner based on the information from various sensors instead of the anemometer, or to directly measure the stress. On the other hand, in the second technique, the calculation of the load is considered in more detail, and the load time series data is created from the information obtained by the wind power meter and the information on the operation control and the operation status, and the stress time is generated from the data. Series data and maximum principal stress time series data are calculated.
これら第1、第2の技術を用いる疲労損傷率の計算方法は、センサによって実測した情報、例えば風速や風向などから、荷重波形を求め、そして疲労損傷の評価に必要となる応力波形を計算し、設計条件として想定した風況に対して、各部の応力波形を計算するICEの風車標準に則った方法であるといえる。 In the method of calculating the fatigue damage rate using these first and second techniques, the load waveform is obtained from the information actually measured by the sensor, for example, the wind speed and the wind direction, and the stress waveform required for the evaluation of fatigue damage is calculated. It can be said that this method conforms to the ICE wind turbine standard for calculating the stress waveform of each part with respect to the wind condition assumed as a design condition.
しかしながら、この計算方法は、常に短時間で変化する風速や運転状況のデータを用いて計算が行われるため、高性能なセンサ及び計算機を用いて、非常に高速な演算が必要になる。また、風速の変化に追従したリアルタイムでの演算が難しい場合には、一時的にデータを保存しておく記憶装置なども必要になる。したがって、これらの装置を導入する必要性から、上記した方法は、風車発電機の運用コストを低減させることが難しくなっている。 However, since this calculation method is performed using data of wind speed and operating conditions that constantly change in a short time, a very high-speed calculation is required using a high-performance sensor and a computer. Further, when it is difficult to perform real-time calculation following changes in wind speed, a storage device for temporarily storing data is also required. Therefore, due to the necessity of introducing these devices, it is difficult for the above method to reduce the operating cost of the wind turbine generator.
さらに、第1、第2の技術を用いる疲労損傷率の計算方法は、荷重や応力を算出する計算過程は、設計段階の計算とほぼ同様に行われる。風力発電装置の運用中には、多様な運転、機器の異常、突風や台風など、特殊な風況の組合せによって、様々な荷重、応力が風力発電装置の各部に生じることが考えられるが、これらを正確に予測することは難しい。詳述すると、設計者が設計段階で風力発電装置の各部に作用するものとして想定(計算)した荷重や応力と、実際に風力発電装置の各部に発生した荷重や応力と、の間に違いがあったとしても、発電事業者は、これらの違いを見出すことが困難である。 Further, in the method of calculating the fatigue damage rate using the first and second techniques, the calculation process for calculating the load and stress is performed in almost the same manner as the calculation at the design stage. During the operation of the wind power generation equipment, various loads and stresses may be generated in each part of the wind power generation equipment due to the combination of special wind conditions such as various operations, equipment abnormalities, gusts and typhoons. Is difficult to predict accurately. In detail, there is a difference between the load and stress that the designer assumed (calculated) to act on each part of the wind power generation device at the design stage and the load and stress actually generated on each part of the wind power generation device. If so, it is difficult for generators to find these differences.
また、第3の技術は、発電機出力から風力発電装置の劣化(疲労)度を推定するものであり、第1、第2の技術に較べると簡便な方法がとられている。しかしながら、発電機出力から風力発電装置の劣化度を計算する場合の評価の精度は、発電機出力と劣化度との両者の相関データ量に依存するため、発電事業者からみて十分な評価結果が得られていない可能性がある。 Further, the third technique estimates the degree of deterioration (fatigue) of the wind power generator from the output of the generator, and a simpler method is adopted as compared with the first and second techniques. However, the accuracy of the evaluation when calculating the degree of deterioration of the wind power generator from the generator output depends on the amount of correlation data between both the generator output and the degree of deterioration, so a sufficient evaluation result is obtained from the viewpoint of the power generation company. It may not have been obtained.
このように、現状の技術は、風車発電機の実際の疲労損傷を評価できていないおそれがある。この一方で、風車発電機の疲労損傷の予測精度を向上させることは、例えば多数のセンサの高速サンプリングで得た膨大なデータの分析などを必要とし、この場合、結果的に運用コストの増加を招くことになる。 As described above, the current technology may not be able to evaluate the actual fatigue damage of the wind turbine generator. On the other hand, improving the prediction accuracy of fatigue damage of a wind turbine generator requires, for example, analysis of a huge amount of data obtained by high-speed sampling of a large number of sensors, and in this case, an increase in operating cost is resulted. I will invite you.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、風車発電機における疲労寿命の解析精度を容易に高めることができる風車発電機の疲労損傷量算出装置、風力発電システム、及び風車発電機の疲労損傷量算出方法を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is the fatigue damage amount of the wind turbine generator, the wind power generation system, and the fatigue damage amount of the wind turbine generator, which can easily improve the analysis accuracy of the fatigue life of the wind turbine generator. It is to provide a calculation method.
実施の形態に係る風車発電機の疲労損傷量算出装置は、風況情報取得部、疲労損傷量算出部、ひずみ情報取得部、第1及び第2の荷重情報算出部、疲労損傷量補正部、並びに疲労損傷量積算部を備えている。風況情報取得部は、風車発電機の設置場所で一定期間中に計測された風速の平均及び風速の変化を表す風況情報を取得する。疲労損傷量算出部は、前記取得された風況情報に基づいて、前記風車発電機のブレードの疲労損傷量を算出する。ひずみ情報取得部は、前記一定期間中に計測された前記風車発電機の所定の部位におけるひずみを表す情報を取得する。第1の荷重情報算出部は、前記取得されたひずみを表す情報に基づいて、前記一定期間中に前記ブレードに加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第1の荷重情報を算出する。第2の荷重情報算出部は、前記取得された風況情報に基づいて、前記一定期間中に前記ブレードに加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第2の荷重情報を算出する。疲労損傷量補正部は、それぞれ算出された前記第1及び第2の荷重情報に基づいて、前記算出された疲労損傷量を補正する。疲労損傷量積算部は、前記一定期間の単位で前記疲労損傷量補正部によりそれぞれ補正された複数の疲労損傷量を積算する。 The fatigue damage amount calculation device of the wind turbine generator according to the embodiment includes a wind condition information acquisition unit, a fatigue damage amount calculation unit, a strain information acquisition unit, first and second load information calculation units, and a fatigue damage amount correction unit. It also has a fatigue damage integration unit. The wind condition information acquisition unit acquires the average wind speed and the change in the wind speed measured at the installation location of the wind turbine generator during a certain period of time. The fatigue damage amount calculation unit calculates the fatigue damage amount of the blade of the wind turbine generator based on the acquired wind condition information. The strain information acquisition unit acquires information representing the strain at a predetermined portion of the wind turbine generator measured during the fixed period. The first load information calculation unit calculates the first load information representing the average load applied to the blade and the change in the load during the fixed period based on the acquired information representing the strain. The second load information calculation unit calculates the second load information representing the average load applied to the blade and the change in the load during the fixed period based on the acquired wind condition information. The fatigue damage amount correction unit corrects the calculated fatigue damage amount based on the calculated first and second load information, respectively. The fatigue damage amount integrating unit integrates a plurality of fatigue damage amounts corrected by the fatigue damage amount correcting unit in units of the fixed period.
本発明によれば、風車発電機における疲労寿命の解析精度を容易に高めることが可能な風車発電機の疲労損傷量算出装置、風力発電システム、及び風車発電機の疲労損傷量算出方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a fatigue damage amount calculation device for a wind turbine generator, a wind power generation system, and a fatigue damage amount calculation method for a wind turbine generator, which can easily improve the analysis accuracy of the fatigue life of the wind turbine generator. be able to.
以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
<第1の実施の形態>
図1に示すように、本実施形態に係る風力発電システム10は、風車発電機(風力発電装置)20及び風車発電機の疲労損傷量算出装置30を備えている。風車発電機20は、筐体としてのナセル15と、ナセル15を下方から支持する支柱であるタワー14と、複数のブレード(風車ブレード)12と、ハブを介して複数のブレード12を支持するボス19と、を主に備えている。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the wind
ナセル15は、回転軸17、変速機構16、発電機本体18を内蔵する。回転軸17の一端部は、ボス19に固定され、回転軸17の他端部は、変速機構16と連結されている。変速機構16は、適宜のカップリング機構などを介して発電機本体18と連結されている。例えば3つ設けられたブレード12は、それぞれの基端部がボス19(回転軸17)の軸まわりに120度(deg)の間隔をおいて各々固定されている。
The
ここで、風車発電機20の運転中(発電中)には、各ブレード12は、風力を受けて回転するように、各ブレード本体の圧力面(正圧面)及び負圧面の向きが調整される。なお、風車発電機20の運転停止中(非発電中)には、各ブレード12は、風力を受けても例えば回転しないように、各ブレード本体の圧力面及び負圧面の向きが調整される。このような複数のブレード12、並びにボス19及び回転軸17は、ナセル15に対して回転可能に支持されている。
Here, during the operation of the wind turbine generator 20 (during power generation), the directions of the pressure surface (positive pressure surface) and the negative pressure surface of each blade body are adjusted so that each
つまり、風車発電機20の運転中において、ボス19及び回転軸17と共に一体となって回転する複数のブレード12は、風力から得た流体エネルギを回転エネルギに変換する。また、回転軸17の回転エネルギ(駆動力)は、変速機構16により減速又は増速されて発電機本体18へ伝達される。発電機本体18は、伝達されたこの回転エネルギを用いて発電を行う。
That is, during the operation of the
一方、ナセル15には、風速計や風向計などの機能を有する風況計測器(風況センサ)23が設けられている。風向や風速を計測可能な風況計測器23は、風車発電機20の設置された設置場所で、例えば風速の平均及び風速の変化を表す風況情報を計測し、計測したこの風況情報(計測結果)を出力する。なお、風況計測器23は、単に、風速や風向を計測し、この計測結果を、計測した時刻情報と共に出力するものであってもよい。一方、タワー14には、ひずみゲージ21、22や、作業者が出入りする出入口24が設けられている。
On the other hand, the
ひずみゲージ21、22は、タワー14の胴部(本体部分)に取り付けられており、タワー14の例えば軸方向のひずみを各々計測する。なお、タワー14の例えば径方向のひずみを計測させるように、ひずみゲージ21、22を取り付けてもよい。また、ひずみゲージ21とひずみゲージ22とは、図1に示すように、タワー14における、例えば高さの異なる位置にそれぞれ取り付けられている。ひずみゲージ21、22の計測結果を基づき、風力によりタワー14やブレード12に加わる荷重やその荷重の変化を算出することが可能となる。さらに、ひずみゲージ21、22の計測結果と、タワー14の各部の寸法値と、ひずみゲージ21、22の取り付け位置と、に基づいて、タワー14に加わる曲げモーメントなどを算出することも可能となる。
The strain gauges 21 and 22 are attached to the body portion (main body portion) of the
ここで、タワー14に対して曲げモーメントが加わる方向は、ナセル15の取り付けの向きや位置によって影響を受ける。しかしながら、例えば2つのひずみゲージを、タワー14の高さ方向において同一の高さ位置で、かつタワー14を360度(deg)、周回する周回角度方向において互いを90度(deg)ずらした位置に、それぞれ設置して、タワー14の軸方向のひずみを計測させることで、タワー14において、曲げ応力が最大となる方向を求めることができる。また、90度取り付け位置をずらしたこのような2つのひずみゲージに加え、上述したように、取り付け高さをずらしたひずみゲージをさらに追加してもよい。
Here, the direction in which the bending moment is applied to the
なお、ひずみゲージの取り付け(貼り付け)位置は、ブレード12に加わる力に応じて曲げモーメントが大きくなるタワー14の低層階が好ましいものの、タワー14の剛性がタワー14の周回方向に応じて変わらないことがより好ましいので、図1に示すように、出入口24が設けられた高さ位置を避けたほうがよい。
The strain gauge is preferably attached (attached) to the lower floors of the
ところで、図2は、上述した第1の技術における疲労寿命解析プロセスを比較例として示すフローチャートである。この比較例には、風車の劣化度を計算して、現在の劣化度と、長期間にわたる劣化度スケジュールと、を対比させた情報を用いて、風車を制御する方法が開示されている。この比較例では、現在の劣化度を計算する方法として、風速計などのセンサから取得した情報を用いて(S21)、風車に加わる荷重波形を計算し(S22)、この荷重波形を基に座標変換を行って特定の係数を算出し(S23)、この算出結果から風車に生じる応力波形を求める(S24)。さらに、この応力波形からレインフローカウント法を用いて応力頻度を計算し(S25)、計算した応力頻度から、個々の繰返し応力に対する疲労損傷率を線形累積損傷則から求める(S26)。一連のこの疲労損傷量算出方法は、IEC(International Electrotechnical Commission:国際電気標準会議)の風車設計標準などにおける一般的な疲労設計法に準拠した公知の技術であるといえる。 By the way, FIG. 2 is a flowchart showing a fatigue life analysis process in the first technique described above as a comparative example. In this comparative example, a method of calculating the deterioration degree of the wind turbine and controlling the wind turbine by using the information comparing the current deterioration degree and the deterioration degree schedule over a long period of time is disclosed. In this comparative example, as a method of calculating the current degree of deterioration, the load waveform applied to the wind turbine is calculated using the information acquired from a sensor such as an anemometer (S21) (S22), and the coordinates are based on this load waveform. A specific coefficient is calculated by performing conversion (S23), and the stress waveform generated in the wind turbine is obtained from this calculation result (S24). Further, the stress frequency is calculated from this stress waveform using the rainflow count method (S25), and the fatigue damage rate for each repeated stress is obtained from the calculated stress frequency from the linear cumulative damage rule (S26). It can be said that this series of fatigue damage amount calculation methods is a known technique based on the general fatigue design method in the wind turbine design standard of the IEC (International Electrotechnical Commission).
図3Aは、ある一定期間の計測例として、風況計測器23で計測した10分間の風速の変化を示している。また、図3Bは、上記の10分間にブレード12に加わる荷重の変化を示し、さらに、図3Cは、上記の10分間にブレード12に作用するモーメントの変化を示している。このように風速は絶えず変化し、それに伴い、ブレード12に作用する荷重、モーメントも変動する。このような荷重及びモーメントの変動から、疲労評価の対象
部位の応力変動とそれらの回数(繰り返し回数)とを計算すれば、疲労損傷評価を行うことが可能となる。しかしながら、このような高速に変化する事象を逐一計算して累積する疲労損傷評価は、高性能な計算機やセンサが必要になる。
FIG. 3A shows a change in the wind speed for 10 minutes measured by the wind
また、風速の変化から風車のブレードに加わる繰返し応力を算出する場合、いわゆるタワーシャドウ効果(回転中のブレードがタワーの前を通過するときに、ブレードの回転が減速する現象)などの影響、つまりブレードの回転に伴う応力変化、が考慮されない算出結果となる。各ブレードの例えばルート部(根元部)に、ひずみゲージなどのセンサを取り付ければ、上記のタワーシャドウ効果の影響なども、繰返し応力の算出結果に加味されることになるが、センサの使用個数が増え、これに伴い計算負荷も増加することになる。また、この場合、複雑な計算を要することになるので、発電事業者にとっては、疲労損傷評価の妥当性が判断し難いものとなる。 In addition, when calculating the repetitive stress applied to the blades of a wind turbine from changes in wind speed, the effect of the so-called tower shadow effect (a phenomenon in which the rotation of the blades slows down when the rotating blades pass in front of the tower), that is, The calculation result does not take into account the stress change that accompanies the rotation of the blade. If a sensor such as a strain gauge is attached to the root part (root part) of each blade, the influence of the tower shadow effect described above will be added to the calculation result of the repetitive stress, but the number of sensors used will increase. The number will increase, and the calculation load will increase accordingly. Further, in this case, since complicated calculation is required, it is difficult for the power generation company to judge the validity of the fatigue damage evaluation.
そこで、本実施形態に係る風車発電機の疲労損傷量算出装置30は、例えば、高速サンプリングで得た膨大なデータを分析しなくても、発電事業者からみて妥当性のある風車発電機の疲労損傷評価を行えるものである。本実施形態の疲労損傷量算出装置30は、風速の変化に応じて、疲労損傷率を逐一計算して累積するのではなく、ある一定期間(所定期間)毎に疲労損傷率を求め、最終的に一定期間毎の疲労損傷率を積算する。
Therefore, the fatigue damage
具体的には、本実施形態の風車発電機の疲労損傷量算出装置30は、図1に示すように、風況情報取得部31、疲労損傷量算出部32、ひずみ情報取得部33、第1の荷重情報算出部34、第2の荷重情報算出部35、疲労損傷量補正部36、疲労損傷量積算部37、疲労損傷量出力部38、並びに相関関係記憶部39を備えている。これら風況情報取得部31や疲労損傷量算出部32を始めとする各構成要素(図1中に機能ブロックで示された構成要素)は、各種の電子部品を組み合わせて構成されるハードウェアによって実現されていてもよいし、所定のプログラムを実行して得られるソフトウェアによって実現されていてもよい。
Specifically, as shown in FIG. 1, the fatigue damage
風況情報取得部31は、風車発電機20の設置場所で一定期間中に計測された風速の平均(平均風速)及び風速の変化(風速の変化幅)を表す風況情報を取得する。つまり、風況情報取得部31は、風車発電機20のナセル15に設けられた風況計測器23より例えば出力される上記の風況情報を取得する構成であってもよいし、風況計測器23が計測した例えば風速や風向及びその計測時刻を風況計測器23から受け取り、受け取ったこれらの情報を基に風況情報を算出して当該風況情報を取得する構成であってもよい。
The wind condition
ここで、上記した風況情報は、一定期間中の最大風速と最小風速との差を表す情報や、一定期間中の風速の変化の標準偏差(変動風速の標準偏差)を風速の平均で除した乱流強度を表す情報を含む概念である。本実施形態の風況情報取得部31は、例えば10分間の平均風速と乱流強度とを代表値(指標値)として取得する。
Here, the above-mentioned wind condition information divides the information representing the difference between the maximum wind speed and the minimum wind speed during a certain period and the standard deviation of the change in the wind speed during a certain period (standard deviation of the fluctuating wind speed) by the average of the wind speeds. It is a concept that includes information indicating the turbulent flow intensity. The wind condition
一方、疲労損傷量算出部32は、風況情報取得部31により取得された風況情報に基づいて、風車発電機20のブレード12の疲労損傷量を算出する。疲労損傷量は、疲労損傷率、寿命消費量、寿命消費率なとどと同じ意味を表す用語であり、例えば全く損傷していないノーダメージの部品が数値「0」又は「0%」などで表現され、例えば完全破壊の状態の部品が数値「1」又は「100%」などで表現される。本実施形態の疲労損傷量算出部32は、風況情報取得部31により取得された平均風速と乱流強度とを用いて、疲労損傷量(疲労損傷量の基準値)を算出する。
On the other hand, the fatigue damage
図4Aは、図3Bで示した10分間の荷重変化(ブレード12に加わる荷重変動)を、レインフロー法によってサイクルカウントし、荷重変動Faと、各荷重変動Faの頻度を足し合わせた合計回数Nとを求め、これをヒストグラムで整理した結果である。上記のレインフロー法は、レインフロー計数法(rainflow counting method)などともいい、不規則な繰り返し変動荷重を受ける構造体において、疲労寿命を予測するための応力頻度、若しくは、ひずみ頻度の計数法の一つである。図4Aに示すように、ブレード12に作用する荷重変動Faは、小さいFaの回数(頻度)が多く、まれに大きなFaがある。
In FIG. 4A, the load change (load fluctuation applied to the blade 12) for 10 minutes shown in FIG. 3B is cycle-counted by the rainflow method, and the total number of times N is the sum of the load fluctuation Fa and the frequency of each load fluctuation Fa. Is the result of finding and arranging this in a histogram. The above rainflow method is also called a rainflow counting method, and is a method for counting stress frequency or strain frequency for predicting fatigue life in a structure that receives an irregular repetitive variable load. It is one. As shown in FIG. 4A, the load fluctuation Fa acting on the
一方、図4Bは、ヒストグラムの分布を関数化して確率密度にした結果を示している。荷重変動Faの分布をモデル化するのに適した確率関数としては、ワイブル分布などが挙げられる。ワイブル分布は、2つのパラメータ、分布の形を決める形状パラメータ、分布の幅(横軸の大きさ)を決める寸法パラメータによって定義できる。これにより、図3Cに示した10分間のモーメントの変化も、荷重変動と同様に、モーメント変動Maの大きさとその頻度とを示す分布をモデル化することができる。 On the other hand, FIG. 4B shows the result of converting the distribution of the histogram into a function to obtain the probability density. An example of a probability function suitable for modeling the distribution of load fluctuation Fa is the Weibull distribution. The Weibull distribution can be defined by two parameters, a shape parameter that determines the shape of the distribution, and a dimensional parameter that determines the width of the distribution (the size of the horizontal axis). Thereby, the change of the moment for 10 minutes shown in FIG. 3C can also model the distribution showing the magnitude and the frequency of the moment change Ma as well as the load change.
すなわち、図3A〜図3Cに示した風速、荷重、モーメントは、それぞれ10分間の平均風速、10分間の乱流強度、10分間の荷重変動の合計回数、10分間の荷重変動分布の形状パラメータ、10分間の荷重変動分布の尺度パラメータ、10分間のモーメント変動の合計回数、10分間のモーメント変動分布の形状パラメータ、10分間のモーメント変動分布の尺度パラメータ、という代表値に変換できる。 That is, the wind speed, load, and moment shown in FIGS. 3A to 3C are the average wind speed for 10 minutes, the turbulent flow intensity for 10 minutes, the total number of load fluctuations for 10 minutes, and the shape parameters of the load fluctuation distribution for 10 minutes. It can be converted into representative values such as the scale parameter of the load fluctuation distribution for 10 minutes, the total number of moment fluctuations for 10 minutes, the shape parameter of the moment fluctuation distribution for 10 minutes, and the scale parameter of the moment fluctuation distribution for 10 minutes.
このような処理を、別の10分間、つまり、平均風速、乱流強度が異なる場合についても行って分析すると、平均風速や乱流強度と合計回数、各形状パラメータ、各尺度パラメータの関係を分析できる。この結果、平均風速、乱流強度とパラメータとの明確な相関が明らかになれば、風況から荷重変動やモーメント変動が求められることになる。例えば、尺度パラメータは、平均速度と乱流強度とを掛け合わせたパラメータで整理すると、良好な相関が得られる。一方、明確な相関が認められない場合もある。 When such a process is performed for another 10 minutes, that is, when the average wind speed and the turbulent flow intensity are different, the relationship between the average wind speed and the turbulent flow intensity and the total number of times, each shape parameter, and each scale parameter is analyzed. can. As a result, if a clear correlation between the average wind speed and turbulent flow intensity and the parameters is clarified, load fluctuations and moment fluctuations can be obtained from the wind conditions. For example, if the scale parameters are arranged by multiplying the average velocity and the turbulent flow intensity, a good correlation can be obtained. On the other hand, there are cases where no clear correlation is observed.
図5A、図5Bは、荷重変動分布の形状パラメータの分析例を示している。図5A、図5Bに示すように、平均風速や乱流強度との間に、全てのプロットで成立する相関が認められない場合、平均風速や乱流強度の範囲を区切ってマトリックス化し、風況のパラメータを用いて関数化する。なお、疲労損傷評価に際して要求される精度は、パラメータ毎に異なる。また、要求される疲労損傷評価の精度によっても異なる。 5A and 5B show an analysis example of the shape parameter of the load fluctuation distribution. As shown in FIGS. 5A and 5B, when no correlation is found between the average wind speed and the turbulent flow intensity in all plots, the range of the average wind speed and the turbulent flow intensity is divided into a matrix to form a matrix, and the wind condition. Functionize using the parameters of. The accuracy required for fatigue damage evaluation differs for each parameter. It also depends on the required accuracy of fatigue damage assessment.
続いて、風況情報(平均風速及び乱流強度)から、10分間の荷重変動の合計回数、10分間の荷重変動分布の形状パラメータ、10分間の荷重変動分布の尺度パラメータを求めることができるようになった以降の疲労損傷評価プロセスについて説明する。ワイブル分布の形状パラメータと尺度パラメータとを用いると、荷重変動の値がある範囲をとる場合の確率を計算できる。10分間の合計回数を掛ければ、ある値の荷重変動の10分間の回数となる。モーメントの場合も同様である。 Subsequently, from the wind condition information (average wind speed and turbulence intensity), the total number of load fluctuations for 10 minutes, the shape parameter of the load fluctuation distribution for 10 minutes, and the scale parameter of the load fluctuation distribution for 10 minutes can be obtained. The fatigue damage evaluation process after becoming By using the shape parameter and scale parameter of the Weibull distribution, the probability that the value of the load fluctuation takes a certain range can be calculated. Multiplying the total number of 10 minutes gives the number of 10 minutes of load fluctuation of a certain value. The same is true for moments.
図6は、疲労評価の対象部位の疲労寿命線図を例示したものである。つまり、図6は、疲労評価の対象部位における材料の設計S−N線図(応力振幅と破断回数の関係)と荷重が加わった場合に疲労評価対象部位に生じる応力との関係を用いて、荷重変動Faと疲労評価対象部位(本実施形態ではブレード12)の破断回数Nfとの関係に直したものである。図6に示すように、荷重変動Faの大きさが決まれば、破断回数Nfが決定される。したがって、ある値の荷重変動に対応した破断回数がわかれば、累積疲労損傷則にて疲労損傷量を求めることが可能となる。すなわち、ある10分間の風況下で取り得る、荷重変動の範囲とそれらの各回数(破断回数)を推定することができ、これにより、10分間の疲労損傷量(疲労損傷量の予測値)を算出できる。
FIG. 6 is an example of a fatigue life diagram of a target portion for fatigue evaluation. That is, FIG. 6 uses the relationship between the design SN diagram (relationship between the stress amplitude and the number of fractures) of the material at the target site for fatigue evaluation and the stress generated at the target site for fatigue evaluation when a load is applied. The relationship between the load fluctuation Fa and the number of breaks Nf of the fatigue evaluation target portion (
様々な条件(個々のケース)について整理すれば、図7に示すように、平均風速及び乱流強度(風況情報)から疲労損傷量を求める例えば風車発電機運転中のマトリックス(風況情報とブレード12の疲労損傷量との相関関係)を作成することが可能となる。各マトリックスの内容は、図8A、図8Bに示すように、ケース毎に区分された、平均風速及び乱流強度を表す風況情報から疲労損傷量を算出するための評価式で構成される。 If various conditions (individual cases) are organized, as shown in FIG. 7, the amount of fatigue damage is obtained from the average wind speed and turbulent flow intensity (wind condition information). Correlation with the amount of fatigue damage of the blade 12) can be created. As shown in FIGS. 8A and 8B, the contents of each matrix are composed of evaluation formulas for calculating the amount of fatigue damage from the wind condition information representing the average wind speed and the turbulent flow intensity, which are classified for each case.
ここで、同じ風況でもブレード12に加わる繰返し応力は、風車発電機20の運転状況によって変わる。そこで、上述したマトリックスは、図9A、図9Bに示すように、風車発電機20の運転中及び運転停止中といった運転状況に応じて変更を加えたものが予め用意されている。つまり、図9A、図9Bは、風車発電機20の運転中、運転停止中において、平均風速と風速変化(乱流強度など)との相対的な関係を個々のケース毎に区分したマトリックスを例示している。さらに、図10は、風車発電機20の運転中の状況において、ケース毎の平均風速と疲労損傷量との相関関係を表している。図10の相関関係では、実線に比べて、破線は、風速の変化が大きく、疲労損傷量も大きくなっている。図10に示すような情報を利用することで、ケース及び平均風速から疲労損傷量を求めることが可能となる。
Here, even under the same wind conditions, the repetitive stress applied to the
すなわち、図1に示すように、相関関係記憶部39は、平均風速及び乱流強度を表す風況情報とブレード12の疲労損傷量との相関関係(例えば図8A、図8B、図10などに例示した情報)を予め記憶している。さらに、疲労損傷量算出部32は、相関関係記憶部39に記憶された内容を参照しつつ、風車発電機20におけるブレード12の疲労損傷量を算出する。
That is, as shown in FIG. 1, the
また、本実施形態に係る風車発電機の疲労損傷量算出装置30は、疲労評価の信頼性を向上させるために、風況情報を基に算出したブレード12に加わり得る荷重(荷重の基準値)とひずみの計測値を基に算出したブレード12に加わり得る荷重とを比較する。つまり、図1に示すように、ひずみ情報取得部33は、一定期間中に計測された風車発電機20の所定の部位(本実施形態では風車発電機20が備えた支柱であるタワー14)におけるひずみを表す情報を取得する。具体的には、ひずみ情報取得部33は、タワー14に取り付けられたひずみゲージ21、22を少なくとも含む2以上のひずみゲージの計測結果(例えば上記した90度取り付け位置をずらした2つのひずみゲージの計測結果)を取得する。
Further, the fatigue damage
また、第1の荷重情報算出部34は、ひずみ情報取得部33により取得されたひずみを表す情報に基づいて、一定期間中にブレード12に加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第1の荷重情報を算出する。さらに、第2の荷重情報算出部35は、風況情報取得部31により取得された風況情報に基づいて、一定期間中にブレード12に加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第2の荷重情報を算出(推定)する。また、疲労損傷量補正部36は、第1及び第2の荷重情報算出部34、35によりそれぞれ算出された第1及び第2の荷重情報に基づいて、疲労損傷量算出部32により算出された疲労損傷量を補正する。
Further, the first load
ここで、図11は、前記した図10に示した例と同じケースにおいて、平均風速と、ブレード12に加わり得る荷重変化(荷重変化の推定値)と、の相関関係を表している。一方、図12は、計測されたひずみを表す情報に基づくブレード12への荷重変化ΔF2及び風況情報を基に推定したブレード12への荷重変化ΔF1と、平均風速と、の相関関係を示している。図12に示すように、風況情報を基に推定した荷重変化ΔF1は、ひずみを表す情報に基づくブレード12への荷重変化ΔF2と異なる場合がある。この理由は、設計時に用いる荷重計算式や適宜のツールの計測精度などが不十分な場合も考えられるが、他にもブレードのピッチ制御、発電機出力、制御不具合による想定外の荷重の影響など、多様な場合が考えられる。
Here, FIG. 11 shows the correlation between the average wind speed and the load change (estimated value of the load change) that can be applied to the
そこで、図1に示すように、相関関係記憶部39は、風況情報とブレード12の疲労損傷量との相関関係の他に、前記所定の部位(タワー14)におけるひずみと前記した第1の荷重情報との相関関係、風況情報と前記した第2の荷重情報との相関関係、並びに、第1及び第2の荷重情報とブレード12の疲労損傷量との相関関係、を予め記憶している。一方、第1の荷重情報算出部34、第2の荷重情報算出部35及び疲労損傷量補正部36は、相関関係記憶部39に記憶された内容を参照しつつ、第1の荷重情報の算出、第2の荷重情報の算出、疲労損傷量の補正、をそれぞれ行う。これにより、ブレード12に加わる応力を適切に評価することが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 1, in the
また、疲労損傷量積算部37は、一定期間の単位で疲労損傷量補正部36によりそれぞれ補正された複数の疲労損傷量を積算する。ここで、既述してきた一定期間とは、例えば5分、10分、20分などといった、所定の時間間隔であって、疲労損傷量積算部37は、一定期間を5分間として求めた疲労損傷量と、一定期間を10分間として求めた疲労損傷量などと、を積算するものであってもよい。一方、疲労損傷量出力部38は、疲労損傷量積算部37により積算された疲労損傷量を出力する。疲労損傷量出力部38は、例えば表やグラフなどで疲労損傷量を可視的に表示する表示装置として構成されていてもよいし、風車発電機の疲労損傷量算出装置30とは別体の表示装置へ疲労損傷量を表示出力するためのインターフェースとして構成されていてもよい。
Further, the fatigue damage
次に、風車発電機の疲労損傷量算出装置30による疲労損傷量算出方法を図13に示すフローチャートに基づき説明する。図13に示すように、まず、風況情報取得部31は、風車発電機20の設置場所で(ナセル15に設けられた風況計測器23により)、一定期間中に計測された風速の平均及び風速の変化を表す風況情報を取得する(S1)。次に、疲労損傷量算出部32は、風況情報取得部31により取得された風況情報に基づいて、風車発電機20におけるブレード12の疲労損傷量を算出する(S2)。
Next, a method of calculating the amount of fatigue damage by the fatigue damage
さらに、ひずみ情報取得部33は、ひずみゲージ21、22により一定期間中に計測された風車発電機20の所定の部位(タワー14の軸方向)におけるひずみを表す情報を取得する(S3)。次いで、第1の荷重情報算出部34は、ひずみ情報取得部33により取得されたひずみを表す情報に基づいて、一定期間中にブレード12に加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第1の荷重情報を算出する(S4)。一方、第2の荷重情報算出部35は、風況情報取得部31により取得された風況情報に基づいて、一定期間中にブレード12に加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第2の荷重情報を算出する(S5)。
Further, the strain
続いて、疲労損傷量補正部36は、第1及び第2の荷重情報算出部34、35によりそれぞれ算出された第1及び第2の荷重情報に基づいて、疲労損傷量算出部32により算出された疲労損傷量を補正する(S6)。次に、疲労損傷量積算部37は、補正された疲労損傷量の数(個数)が、規定した数を超えている場合(S7のYES)、前記一定期間の単位で疲労損傷量補正部36によりそれぞれ補正された複数の疲労損傷量を積算する(S8)。さらに、疲労損傷量出力部38は、疲労損傷量積算部37により積算された疲労損傷量を例えば表示装置に表示出力する(S9)。
Subsequently, the fatigue damage
既述したように、本実施形態に係る風車発電機の疲労損傷量算出装置30を含む風力発電システム10及び風車発電機の疲労損傷量算出方法によれば、センサ類の追加、高機能なサンプリング装置の設置、膨大なデータを分析処理する例えば高性能な演算装置の追加によるモニタリングコストの増加、などを抑えつつ、ブレード12についての信頼度の高い疲労損傷量を容易に求めることができる。つまり、本実施形態によれば、風車発電機20における疲労寿命の解析精度を容易に高めることができるので、発電事業者では、解析精度が高められた疲労寿命の解析結果を基に、風車発電機20に対する適切な点検、補修、更新計画などを立案することができる。
As described above, according to the wind
<第2の実施の形態>
次に、第2の実施形態を図14に基づき説明する。なお、図14中において、図1に示した第1の実施形態中の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
<Second embodiment>
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 14, the same components as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
図14に示すように、第2の実施形態に係る風力発電システム50は、第1の実施形態の風力発電システム10が備えていた風車発電機の疲労損傷量算出装置30に代えて、風車発電機の疲労損傷量算出装置70を備えている。風車発電機の疲労損傷量算出装置70は、風車発電機の疲労損傷量算出装置30の構成に加え、風況情報出力部71及び荷重情報出力部72をさらに備えている。
As shown in FIG. 14, the wind power generation system 50 according to the second embodiment replaces the fatigue damage
風況情報出力部71は、風況情報取得部31により取得された風況情報と、風車発電機20の設計時に想定された風速の平均(平均風速)及び風速の変化(乱流強度)を表す風況情報と、をあわせて出力する。一方、荷重情報出力部72は、第1及び第2の荷重情報算出部34、35によりそれぞれ算出された第1の荷重情報及び第2の荷重情報と、前記第1の荷重情報と前記第2の荷重情報との差異を表す情報と、のうちの少なくともいずれかを出力する。なお、風況情報出力部71及び荷重情報出力部72は、例えば表やグラフなどで上記の各風況情報や上記の差異を表す情報を可視的に表示する表示装置として構成されていてもよいし、風車発電機の疲労損傷量算出装置30とは別体の表示装置へ各風況情報や前記差異を表す情報を表示出力するためのインターフェースとして構成されていてもよい。
The wind condition
したがって、本実施形態に係る風車発電機の疲労損傷量算出装置70を含む風力発電システム50によれば、設計時に想定した風況に対する実際の風況や、実際の風況による風車発電機の応答性がどのような状況にあるのかを、例えば発電事業者が容易に把握することが可能となる。これにより、発電事業者では、風車発電機の有益な運用を実現することができる。
Therefore, according to the wind power generation system 50 including the fatigue damage
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10,50…風車発電システム、12…ブレード、14…タワー、20…風車発電機、21,22…ひずみゲージ、23…風況計測器、30,70…風車発電機の疲労損傷量算出装置、23…風況計測器、31…風況情報取得部、32…疲労損傷量算出部、33…ひずみ情報取得部、34…第1の荷重情報算出部、35…第2の荷重情報算出部、36…疲労損傷量補正部、37…疲労損傷量積算部、38…疲労損傷量出力部、39…相関関係記憶部、71…風況情報出力部、72…荷重情報出力部。 10,50 ... Wind turbine power generation system, 12 ... Blade, 14 ... Tower, 20 ... Wind turbine generator, 21,22 ... Strain gauge, 23 ... Wind condition measuring instrument, 30, 70 ... Wind turbine generator fatigue damage calculation device, 23 ... Wind condition measuring instrument, 31 ... Wind condition information acquisition unit, 32 ... Fatigue damage amount calculation unit, 33 ... Strain information acquisition unit, 34 ... First load information calculation unit, 35 ... Second load information calculation unit, 36 ... Fatigue damage amount correction unit, 37 ... Fatigue damage amount integration unit, 38 ... Fatigue damage amount output unit, 39 ... Correlation storage unit, 71 ... Wind condition information output unit, 72 ... Load information output unit.
Claims (10)
前記取得された風況情報に基づいて、前記風車発電機のブレードの疲労損傷量を算出する疲労損傷量算出部と、
前記一定期間中に計測された前記風車発電機の所定の部位におけるひずみを表す情報を取得するひずみ情報取得部と、
前記取得されたひずみを表す情報に基づいて、前記一定期間中に前記ブレードに加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第1の荷重情報を算出する第1の荷重情報算出部と、
前記取得された風況情報に基づいて、前記一定期間中に前記ブレードに加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第2の荷重情報を算出する第2の荷重情報算出部と、
それぞれ算出された前記第1及び第2の荷重情報に基づいて、前記算出された疲労損傷量を補正する疲労損傷量補正部と、
前記一定期間の単位で前記疲労損傷量補正部によりそれぞれ補正された複数の疲労損傷量を積算する疲労損傷量積算部と、
を備える風車発電機の疲労損傷量算出装置。 The wind condition information acquisition unit that acquires the average wind speed measured at the installation location of the wind turbine generator and the change in wind speed during a certain period of time, and the wind condition information acquisition unit.
A fatigue damage amount calculation unit that calculates the fatigue damage amount of the blade of the wind turbine generator based on the acquired wind condition information, and a fatigue damage amount calculation unit.
A strain information acquisition unit that acquires information representing strain at a predetermined portion of the wind turbine generator measured during a certain period of time, and a strain information acquisition unit.
Based on the acquired information representing the strain, the first load information calculation unit that calculates the first load information representing the average load applied to the blade and the change in the load during the fixed period, and the first load information calculation unit.
Based on the acquired wind condition information, a second load information calculation unit that calculates a second load information representing an average load applied to the blade and a change in the load during the fixed period, and a second load information calculation unit.
A fatigue damage amount correction unit that corrects the calculated fatigue damage amount based on the calculated first and second load information, respectively.
A fatigue damage amount integrating unit that integrates a plurality of fatigue damage amounts corrected by the fatigue damage amount correcting unit in units of the fixed period, and a fatigue damage amount integrating unit.
A fatigue damage calculation device for a wind turbine generator equipped with.
前記疲労損傷量算出部、前記第1の荷重情報算出部、前記第2の荷重情報算出部、及び、前記疲労損傷量補正部は、前記相関関係記憶部に記憶された内容を参照しつつ、前記疲労損傷量の算出、前記第1の荷重情報の算出、前記第2の荷重情報の算出、前記疲労損傷量の補正、をそれぞれ行う、
請求項1に記載の風車発電機の疲労損傷量算出装置。 Correlation between the wind condition information and the amount of fatigue damage of the blade, the correlation between the strain at the predetermined portion and the first load information, the correlation between the wind condition information and the second load information, Further, a correlation storage unit for preliminarily storing the correlation between the first and second load information and the amount of fatigue damage of the blade is provided.
The fatigue damage amount calculation unit, the first load information calculation unit, the second load information calculation unit, and the fatigue damage amount correction unit refer to the contents stored in the correlation storage unit while referring to the contents stored in the correlation storage unit. The fatigue damage amount is calculated, the first load information is calculated, the second load information is calculated, and the fatigue damage amount is corrected.
The fatigue damage amount calculation device for a wind turbine generator according to claim 1.
請求項1又は2に記載の風車発電機の疲労損傷量算出装置。 The wind condition information includes information representing the difference between the maximum wind speed and the minimum wind speed during the fixed period.
The fatigue damage amount calculation device for a wind turbine generator according to claim 1 or 2.
請求項1から3までのいずれか1項に記載の風車発電機の疲労損傷量算出装置。 The wind condition information includes information representing the turbulent flow intensity obtained by dividing the standard deviation of the change in wind speed during a certain period by the average of the wind speed.
The fatigue damage amount calculation device for a wind turbine generator according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4までのいずれか1項に記載の風車発電機の疲労損傷量算出装置。 The strain information acquisition unit acquires information representing the strain of the columns included in the wind turbine generator.
The fatigue damage amount calculation device for a wind turbine generator according to any one of claims 1 to 4.
をさらに備える請求項1から5までのいずれか1項に記載の風車発電機の疲労損傷量算出装置。 Fatigue damage amount output unit that outputs the accumulated fatigue damage amount,
The fatigue damage amount calculation device for a wind turbine generator according to any one of claims 1 to 5, further comprising.
をさらに備える請求項1から6までのいずれか1項に記載の風車発電機の疲労損傷量算出装置。 A wind condition information output unit that outputs a combination of the wind condition information acquired by the wind condition information acquisition unit and the wind condition information indicating the average wind speed and the change in the wind speed assumed at the time of designing the wind turbine generator.
The fatigue damage amount calculation device for a wind turbine generator according to any one of claims 1 to 6, further comprising.
をさらに備える請求項1から7までのいずれか1項に記載の風車発電機の疲労損傷量算出装置。 A load information output unit that outputs at least one of the first load information, the second load information, and information indicating the difference between the first load information and the second load information.
The fatigue damage amount calculation device for a wind turbine generator according to any one of claims 1 to 7.
前記風車発電機と、
を備える風力発電システム。 The fatigue damage amount calculation device for the wind turbine generator according to any one of claims 1 to 8.
With the wind turbine generator
Wind power generation system equipped with.
前記取得された風況情報に基づいて、前記風車発電機のブレードの疲労損傷量を算出するステップと、
前記一定期間中に計測された前記風車発電機の所定の部位におけるひずみを表す情報を取得するステップと、
前記取得されたひずみを表す情報に基づいて、前記一定期間中に前記ブレードに加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第1の荷重情報を算出するステップと、
前記取得された風況情報に基づいて、前記一定期間中に前記ブレードに加わる荷重の平均及び荷重の変化を表す第2の荷重情報を算出するステップと、
それぞれ算出された前記第1及び第2の荷重情報に基づいて、前記算出された疲労損傷量を補正するステップと、
前記一定期間の単位で、それぞれ補正された複数の疲労損傷量を積算するステップと、
を有する風車発電機の疲労損傷量算出方法。 Steps to acquire wind condition information showing the average wind speed and changes in wind speed measured during a certain period at the installation location of the wind turbine generator, and
A step of calculating the amount of fatigue damage to the blades of the wind turbine generator based on the acquired wind condition information, and
A step of acquiring information representing strain at a predetermined part of the wind turbine generator measured during a certain period of time, and
Based on the information representing the acquired strain, the step of calculating the first load information representing the average load applied to the blade and the change in the load during the fixed period, and the step of calculating the first load information.
Based on the acquired wind condition information, a step of calculating a second load information representing the average load applied to the blade and a change in the load during the fixed period, and a step of calculating the second load information.
A step of correcting the calculated fatigue damage amount based on the calculated first and second load information, respectively, and a step of correcting the calculated fatigue damage amount.
A step of accumulating a plurality of corrected fatigue damage amounts in the unit of the fixed period, and
A method for calculating the amount of fatigue damage of a wind turbine generator having.
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