成果報告書詳細
管理番号20140000000310
タイトル*平成25年度中間年報 風力等自然エネルギー技術研究開発 風力発電高度実用化研究開発スマートメンテナンス技術研究開発(分析)(疲労予測等)
公開日2014/7/1
報告書年度2013 - 2013
委託先名イー・アンド・イー ソリューションズ株式会社 国立大学法人東京大学 日本精工株式会社 一般財団法人日本海事協会
プロジェクト番号P13010
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:
1.既往の故障事故の調査並びに風車メンテナンスの基礎的情報の収集・整理
1) 既往の風車の故障事故の情報の収集・整理(イー・アンド・イー ソリューションズ(株))
スマートメンテナンス技術開発のための基礎資料として、METI 事故報告データ(産業保安監督部への電気事故報告)を収集するとともに、
過去のNEDO「風力発電故障・事故調査」データの整備と平成25 年度に発生した故障・事故データの収集を行い、スマートメンテナンス技術開発に資する各種情報として整理した。
整理されたデータを元に我が国における風車の故障・事故の傾向・特徴、立地条件等の概要を取りまとめた。
また、平成22 年度までにNEDO「風力発電故障・事故調査」で整備されているデータベースに平成23 年度以降の故障・事故データを追加した。

2) 国内外の風車メンテナンスの基礎的情報の収集・整理(イー・アンド・イー ソリューションズ(株))
国内外における風車メンテナンスの現状や先進事例等について、既往調査資料・文献、インターネット情報等をもとに取りまとめた。
特に、国外については、ハンブルグで実施されたInternational Offshore and Onshore Wind O&M Forum 2014 に参加し、海外の先進事例の収集に努めるとともに、Wind Energy Update が取りまとめたO&M に関する資料を入手する等、文献の収集・整理を行った。
また、国内のメンテナンス情報については、まずは基礎的な資料として、文献の収集・整理を行った。

2.風車の状態監視技術の状況についての情報の収集・整理
1)既存の風車タワー等の状態監視技術の情報収集・整理(国立大学法人 東京大学)
既存の風車タワー等の状態監視技術について、海外の研究機関等訪問や文献などにより調査した。
具体的には、海外プロジェクトの文献・レビューを行い、風車の状態監視システム研究の第一人者であるDurham 大学のPeter Tavner 教授や、ドイツ国際材料試験機構(BAM)等へのヒアリングを行うとともに、
EWEA の主催する国際会議Offshore 2013へ参加し、情報を収集することによって、既存のサブシステム(ブレード、ドライブトレイン、電気・制御、タワーと基礎)ごとの状態監視のあり方について最新の情報を収集・整理した。

2)風車ドライブトレイン等CMS の製品システムの情報収集・整理(日本精工株式会社)
風車ドライブトレイン等のCMS について、主要メーカーへの聞き取り調査、文献調査、研究機関訪問を実施し、装置仕様の把握や性能比較などを行うための基礎データを収集した。
さらに、市場での導入実績等についても調査を実施し、CMS の導入及び運用の実態把握のためのデータ収集を行った。
情報の収集としては、B&K Vibro 社、JFE メカニカル社等の国内外メーカーへのヒアリングや公開情報から情報を入手し、各CMS 製品の特徴、診断項目、診断指標並びに導入実績について整理した。

3.国内外におけるCMS の製品技術並びに認証基準等の情報の収集・整理(一般財団法人 日本海事協会)
国内外におけるCMS の製品技術や導入状況を調査するとともに、CMS 及び状態監視技術の技術基準や認証基準、認証実績などを調査し、CMS の現状を把握した。
具体的には、CMSの認証を行っているGL-DNV社へのヒアリングを実施し、実態を把握するとともに、CMS 製品の技術レポートを作成した。
また、関連するISO 規格等のサマリーを作成した。

4.室内実験の実施によるボルトの疲労寿命予測評価方法の検討(国立大学法人 東京大学)
ひずみゲージを埋め込んだボルトを用い、室内試験と実機試験により締め付けトルクと導入軸力の関係を定量的に評価した。
またFEM 解析によりタワートップボルトの作用応力の導入軸力による変化を求めた。
さらに実機に作用する風荷重を計測すると共に、風車の空力弾性モデルを用いた時刻歴応答解析を実施し、各種軸力時のボルトの疲労寿命評価を行った。
英文要約Development Item “Renewable energy technology research and development/ Research and development for technologies of high level application/ Research and development of Smart Maintenance (Analysis) (Fatigue Prediction)”
 Interim report for FY2013 within FY2013 to FY2015
 Contractors: E&E Solutions, Inc. /
  The University of Tokyo /
  NSK, Ltd./
  Nippon Kaiji Kyokai
1. Introduction
 This research and development project, with combining the development project (subsidized project), aims to develop maintenance method based on condition monitoring, is aiming to prevent accidents, reduce maintenance cost by early repair, increasing the availability factor of wind power generation by reducing the downtime of the wind turbine, and producing technological report on Condition Monitoring System (CMS).
2. Research Outcome
 The outcome of the research and development in FY2013 is as follows.
1) Obtaining basic information concerning past failure and accidents and maintenance of wind turbine
A.Obtaining information of failure and accidents of wind turbines.
As a basic material for this development, we collected accident reports from METI, and redeveloped the NEDO failure and accident database conducted from FY2007 - FY2010, and collected new data after 2010.
B.Obtaining the basic information on wind turbine maintenance in and out of Japan.
 Based on the reports, materials and internet information, we collected the maintenance situation and new technologies of maintenance. We attended the International Offshore and Onshore Wind O&M Forum 2014 held in Hamburg and obtained the newest information on maintenance.
 2) Obtaining information on Condition Monitoring technologies of wind turbines.
A.Obtaining information of condition monitoring of wind turbine towers, etc.
 Review of state-of-the-art of condition monitoring technologies was carried out through the document review and the visits to overseas research institutes including Professor Peter Tavner at Durham University and Federal Institute for Materials Research and Testing in Germany. We also attended the EWEA Offshore 2013 held in Frankfurt, and obtained information from CMS manufacturers.
B.Obtaining information of existing CMS products of wind turbine drive-trains, etc.
 Through interviews with the main CMS manufacturers, reading reports and visiting research institutes, obtained information on drive-trains of wind turbines to compare the specification and performance of the CMS products.
3) Collection of information of CMS technology and certification standard
Surveyed the product technology and installment status of CMS, and also surveyed the CMS certification standard and certification results. Interviewed GL-DNV which certifies the CMS and grasped the situation and made technological report of CMS products.
4) Consideration of prediction method of fatigue life of bolts through internal experiments.
By using the strain gauges embedded in flange connection bolts, the relationship between torque and axial forces was measured quantitatively. An FEM analysis was carried out to investigate the effect of the initial tension of the bolts on the relationship between the applied force and the bolt tension. The wind load on a wind turbine was measured and dynamic simulation was carried out by using aeroelastic model of the wind turbine to evaluate the fatigue lifetime of the flange bolts under various initial tension conditions.
Also, we held "Smart Maintenance Technology and Development Committee" on 24th February, 2014. The progress of the Project was confirmed, and we were given direction and advices to the analysis hereon.
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