風力タービンのアセットマネージャー、オペレーター、事業者には2つの重要な目的があります：1）風力タービンの稼働率を最適化すること、2）可能な限りコスト効率の高いメンテナンス戦略を実行することです。この記事では、振動モニタリングが風力タービンの稼働率とメンテナンス効率の最適化にどのように貢献するかを説明します。
Vibration 風力タービンのドライブトレインに関する知見を提供するモニタリング
すべての産業用回転機械は振動の影響を受けますが、機械の1箇所または複数箇所で振動が増加した場合、その原因を特定することが重要です。過度の振動がもたらす結果は、人、環境、そして機械そのものに致命的な結果をもたらす可能性があるため、過小評価すべきではありません。
風力タービンの場合、ドライブトレイン（低速軸、高速軸、ギアボックス、発電機）のすべてのコンポーネントの振動を監視することが重要です。振動の増加を早期に発見し、その原因を特定することで、事故や予期せぬ高コスト、寿命低下の可能性を大幅に減らすことができるからです。
Vibration ドライブトレインのセンサー
ドライブトレイン全体には、すべてのコンポーネントの振動を継続的に測定し、データ収集システムに送信する振動センサーが装備されている。データは処理・保存され、振動の専門家が高度な解析ソフトウェアを使用して定期的に解析します。風力タービンを定期的に分析することで、トレンドが構築され、振動の専門家はトレンド分析を通じてドライブトレインの状態を把握することができます。
風力タービンの稼働率の最適化
まず最初の目的、1）風力タービンの稼働率の最適化について見てみよう。稼働率の最適化は、予期せぬ事態が発生する可能性を最小化すること（downtime ）、寿命を最大化すること、性能を最適化することによって達成される。
予期せぬ downtime最小限に抑え、歩留まりを最大化
回転部品の振動挙動、ひいては機械の状態を定期的に把握できなければ、予期せぬ事態（downtime ）が発生する可能性が高くなる。例えば、ベアリングの破損が発生し、ベアリングの状態に対する洞察が不足しているために、そのことに間に合わなかった場合、このベアリングを交換するために、短期間で全体の作業を開始する必要があります。定期的な振動モニタリングと分析により、このような欠陥のあるベアリングをより早く発見し、よりよく予測することができ、修理費用を大幅に削減することができます。
さらに、前述の傾向分析は歩留まりの最適化にも貢献します。傾向分析により、損傷し始めた軸受が、風の可能性が最も高い季節（秋から春にかけて）にも費用対効果の高い運転が可能かどうか、あるいは、一般的に風が弱まる夏まで、それぞれの風力タービンの最高速度を一時的に制限する必要があるかどうかを判断することができる。
振動測定による寿命の延長
ドライブトレインの振動レベルの上昇を早期に把握することで、振動モニタリングは風力タービンの寿命に影響を与える可能性のある要因を特定するのに役立ちます。これにより、オーナーやオペレータはタービンの寿命を延ばし、全体的な稼働率を向上させるための対策を講じることができます。
パフォーマンスの最適化
Vibration モニタリングシステムは、風力タービンの性能を最適化するためにも使用できる。データを分析することで、エンジニアはタービンの運転を調整し、安全性を損なうことなくエネルギー生産を最大化することができる。これは、風力タービンの歩留まりを向上させることで、稼働率の向上に貢献する。
風力タービンのメンテナンス効率の最適化
次に、2つ目の目標である②可能な限りコスト効率の高いメンテナンス戦略を実行する、について見てみよう。効率的なメンテナンス戦略は、メンテナンスを計画可能にすること、あるいは予知保全戦略に従うことによって達成される。
コスト面での複数の理由から、風力タービンのメンテナンスを計画的に実施できるようにすることは、効率的なメンテナンスに不可欠です。ドライブトレインの作業をタワー上部で行うことに重点が置かれています。これは、タワー下部で作業を行うとコストが大幅に増加するためです。 残念ながら、ドライブトレインの作業をタワー下部で行うことが避けられない場合もあります。その場合、ロジスティクスプロセスの複雑さから、メンテナンスを計画可能にするためには、機器の状態を早期に把握することが不可欠です。 まず、適切な許可の取得から始まりますが、これには少なくとも12週間を要します。さらに、数少ない専門チームの手配、同様に希少で約40台のトラックで搬入される特殊クレーンの手配、ドライブトレインの残りの部分を固定するための適切な工具（これも希少）の手配、そして適切な機器部品の調達が必要となります。
さらに、近隣の農家が風力タービンの使用を許可するために収穫の一部を犠牲にしなければならない場合の補償費用など、考慮すべき追加費用が発生する可能性もある。また、側溝に橋を架ける必要があるかもしれないし、強風やぬかるみによってクレーン建設に支障をきたす季節や天候の影響も考慮しなければならない。
これらのことは、振動モニタリングと定期的な振動分析（およびその他の技術）によってメンテナンスが計画的に行えるようになれば、より効率的な方法でメンテナンスを行えるようになることを意味する。
