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公開番号2025102556
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023220077
出願日2023-12-26
発明の名称風力発電設備のタワー劣化診断方法およびタワー劣化診断システム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F03D 17/00 20160101AFI20250701BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】タワーの劣化状況を簡易に診断することができる風力発電設備のタワー劣化診断方法を提供する。
【解決手段】実施の形態による風力発電設備のタワー劣化診断方法は、タワーの動画を撮影する撮影ステップと、動画の画像解析を行い、タワーの変位波形を算出する波形算出ステップと、変位波形からタワーの振動特性を算出する特性算出ステップと、振動特性に基づいてタワーの劣化を診断する診断ステップと、を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
風力発電設備のタワー劣化診断方法であって、
タワーの動画を撮影する撮影ステップと、
前記動画の画像解析を行い、前記タワーの変位波形を算出する波形算出ステップと、
前記変位波形から前記タワーの振動特性を算出する特性算出ステップと、
前記振動特性に基づいて前記タワーの劣化を診断する診断ステップと、
を備えた、風力発電設備のタワー劣化診断方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記特性算出ステップは、前記変位波形から前記タワーの固有振動数を算出する固有振動数算出ステップを含む、
請求項１に記載の風力発電設備のタワー劣化診断方法。
【請求項３】
前記診断ステップは、前記固有振動数が固有振動数閾値以下であるか否かに基づいて前記タワーの劣化を診断する振動数診断ステップを含む、
請求項２に記載の風力発電設備のタワー劣化診断方法。
【請求項４】
前記特性算出ステップは、前記固有振動数に基づいて前記タワーの固有振動モードを算出する固有振動モード算出ステップを含む、
請求項２または３に記載の風力発電設備のタワー劣化診断方法。
【請求項５】
前記特性算出ステップは、前記固有振動モードを正規化して正規化固有振動モードを算出するモード正規化ステップを含み、
前記タワーにおいて互いに異なる高さ位置に複数の対象点が設定され、
前記診断ステップは、前記正規化固有振動モードに基づく各々の前記対象点における振幅と、正常固有振動モードに基づく対応する前記対象点における振幅との差分の二乗和平方根が、モード差閾値を超えたか否かに基づいて前記タワーの劣化を診断するモード診断ステップを含む、
請求項４に記載の風力発電設備のタワー劣化診断方法。
【請求項６】
前記特性算出ステップは、前記固有振動モードを正規化して正規化固有振動モードを算出するモード正規化ステップを含み、
前記タワーにおいて互いに異なる高さ位置に複数の対象点が設定され、
前記診断ステップは、前記正規化固有振動モードに基づく各々の前記対象点における振幅変化率と、正常固有振動モードに基づく対応する前記対象点における振幅変化率との差分に基づいて、前記タワーの劣化点の位置を推定する劣化位置推定ステップを含む、
請求項４に記載の風力発電設備のタワー劣化診断方法。
【請求項７】
前記診断ステップにより得られた前記タワーの診断結果を表示する表示ステップを更に備えた、
請求項１または２に記載の風力発電設備のタワー劣化診断方法。
【請求項８】
風力発電設備のタワー劣化診断システムであって、
タワーの動画を撮影する撮影部と、
前記動画の画像解析を行い、前記タワーの変位波形を算出する波形算出部と、
前記変位波形から前記タワーの振動特性を算出する特性算出部と、
前記振動特性に基づいて前記タワーの劣化を診断する診断部と、
を備えた、風力発電設備のタワー劣化診断システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、風力発電設備のタワー劣化診断方法およびタワー劣化診断システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
風力発電設備は、複数本の風車ブレードを含む風車を風力エネルギで回転させることにより発電を行うことができる。風車は、ナセルに回転可能に設けられており、ナセルは、鉛直方向に細長に延びるタワーに支持されている。
【０００３】
このような風力発電設備のタワーの倒壊事故が何件か報告されている。多くのケースは、強風時に電源喪失するなどして、制御不能となり、タワーに過大な荷重が作用したことが原因とされているが、中には、溶接部で発生した亀裂が経年的に進展したことが原因であったケースもある。近年では風力発電設備数が増加していることにより、今後、タワー倒壊事故が増加する懸念もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－７２５８６号公報
特許第６５２４３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施の形態は、このような点を考慮してなされたものであり、タワーの劣化状況を簡易に診断することができる風力発電設備のタワー劣化診断方法およびタワー劣化診断システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施の形態による風力発電設備のタワー劣化診断方法は、タワーの動画を撮影する撮影ステップと、動画の画像解析を行い、タワーの変位波形を算出する波形算出ステップと、変位波形からタワーの振動特性を算出する特性算出ステップと、振動特性に基づいてタワーの劣化を診断する診断ステップと、を備えている。
【０００７】
実施の形態による風力発電設備のタワー劣化診断システムは、タワーの動画を撮影する撮影部と、動画の画像解析を行い、タワーの変位波形を算出する波形算出部と、変位波形からタワーの振動特性を算出する特性算出部と、振動特性に基づいてタワーの劣化を診断する診断部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
実施の形態によれば、タワーの劣化状況を簡易に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本実施の形態による風力発電設備を示す模式図であって、タワーの動画撮影の様子を示す模式図である。
図２は、本実施の形態による風力発電設備のタワー劣化診断システムを示す構成図である。
図３は、図２に示す波形算出部により算出された変位波形の一例を示すグラフである。
図４（ａ）は、図２に示す固有振動モード算出部により算出された固有振動モードの一例を示すグラフであり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す固有振動モードを構成するデータの一例である。
図５（ａ）は、図２に示すモード正規化部により正規化された正規化固有振動モードの一例を示すグラフであり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す正規化固有振動モードを構成するデータの一例である。
図６は、図２に示す振動数診断部による固有振動数の診断を説明するための固有振動数の経年変化の一例を示すグラフである。
図７は、本実施の形態による風力発電設備のタワー劣化診断方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本実施の形態による風力発電設備のタワー劣化診断システムおよびタワー劣化診断方法について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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