JP2001166819A - 原動機の異常診断・寿命診断システム - Google Patents
原動機の異常診断・寿命診断システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 運転中において異常診断と余寿命評価とが可
能な原動機の異常診断・寿命診断システムを提供するこ
と。 【課題手段】 原動機についてのオンライン計測データ
とオフライン計測データを入力し、その時系列傾向を解
析して異常兆候を示す場合にはその原因を推定し寿命支
配因子を選択する。また、入力されたオンライン計測デ
ータから温度・応力分布パターンマッチングを用いて温
度・応力・ひずみを推定し、これと原動機を構成する材
料の特性とから寿命を評価し、これに基づき原動機の運
転制限について判定・表示する。また、選択された寿命
支配因子に基づき原動機の保守管理方法を判定・表示す
る。
能な原動機の異常診断・寿命診断システムを提供するこ
と。 【課題手段】 原動機についてのオンライン計測データ
とオフライン計測データを入力し、その時系列傾向を解
析して異常兆候を示す場合にはその原因を推定し寿命支
配因子を選択する。また、入力されたオンライン計測デ
ータから温度・応力分布パターンマッチングを用いて温
度・応力・ひずみを推定し、これと原動機を構成する材
料の特性とから寿命を評価し、これに基づき原動機の運
転制限について判定・表示する。また、選択された寿命
支配因子に基づき原動機の保守管理方法を判定・表示す
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば火力発電プ
ラントに適用されるガスタービン等の原動機部品の異常
診断・寿命診断システムに係り、特に、運転・保守管理
の判断のため運転中において異常診断と余寿命評価を行
う原動機の異常診断・寿命診断システムに関する。
ラントに適用されるガスタービン等の原動機部品の異常
診断・寿命診断システムに係り、特に、運転・保守管理
の判断のため運転中において異常診断と余寿命評価を行
う原動機の異常診断・寿命診断システムに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エネルギーの有効利用と地球環境
保護の観点から、発電プラント等の効率を高めるため、
ガスタービン等の原動機の高温化や大型化が急速に進め
られており、部材の使用条件はますます過酷さを増して
いる。部材に加わる損傷要因としては、高温、振動、エ
ロージョン、腐食、酸化、摩耗、クリープ、熱疲労、劣
化、異物付着・衝突などがあるが、これらは運転中に計
測することが困難であるため、定検時に点検し、寿命診
断する方法が提案されている(例えば特開平8−160
035)。
保護の観点から、発電プラント等の効率を高めるため、
ガスタービン等の原動機の高温化や大型化が急速に進め
られており、部材の使用条件はますます過酷さを増して
いる。部材に加わる損傷要因としては、高温、振動、エ
ロージョン、腐食、酸化、摩耗、クリープ、熱疲労、劣
化、異物付着・衝突などがあるが、これらは運転中に計
測することが困難であるため、定検時に点検し、寿命診
断する方法が提案されている(例えば特開平8−160
035)。
【0003】しかし、機械構造物がますます複雑化し、
しかも各種劣化・損傷因子は相互作用することから、運
転中に劣化・損傷の変化傾向を捉えて予測し、異常を未
然に防止する方法の確立が求められるようになってき
た。
しかも各種劣化・損傷因子は相互作用することから、運
転中に劣化・損傷の変化傾向を捉えて予測し、異常を未
然に防止する方法の確立が求められるようになってき
た。
【0004】従来のオンライン異常診断・寿命診断シス
テムには、運転記録に応じて予め設定された計算式に基
づいて寿命消費量を積算し部品の管理方法を表示するも
のや(特開昭54−158506)、変形や間隙などの
モニタリングにより監視し設計計算値と比較して異常値
が生じた場合には警報を発するなどの機能を有している
もの(例えば、特開平9−310605)などがある。
テムには、運転記録に応じて予め設定された計算式に基
づいて寿命消費量を積算し部品の管理方法を表示するも
のや(特開昭54−158506)、変形や間隙などの
モニタリングにより監視し設計計算値と比較して異常値
が生じた場合には警報を発するなどの機能を有している
もの(例えば、特開平9−310605)などがある。
【0005】しかし、異常診断と寿命評価を統合して行
い、不具合の未然防止を的確に行う方法は提案されては
いない。
い、不具合の未然防止を的確に行う方法は提案されては
いない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ここで、運転中に原動
機の異常と余寿命を的確に把握して、部品をできるだけ
長期間使用しつつ適切な保守管理を行うためには、例え
ば、以下が考えられる。すなわち、オンラインデータお
よびオフラインデータを用いて異常兆候を監視し、この
異常兆候から推定される原因に応じた余寿命評価を高精
度に行い、不具合を未然に防止するという方法である。
機の異常と余寿命を的確に把握して、部品をできるだけ
長期間使用しつつ適切な保守管理を行うためには、例え
ば、以下が考えられる。すなわち、オンラインデータお
よびオフラインデータを用いて異常兆候を監視し、この
異常兆候から推定される原因に応じた余寿命評価を高精
度に行い、不具合を未然に防止するという方法である。
【0007】本発明は、このように、オンラインデータ
およびオフラインデータを用いて異常兆候を監視し、こ
の異常兆候から推定される原因に応じて高精度に余寿命
評価を行うもので、運転中において異常診断と余寿命評
価とが可能な原動機の異常診断・寿命診断システムを提
供することを目的とする。
およびオフラインデータを用いて異常兆候を監視し、こ
の異常兆候から推定される原因に応じて高精度に余寿命
評価を行うもので、運転中において異常診断と余寿命評
価とが可能な原動機の異常診断・寿命診断システムを提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、原動機についてのオンライン計測データ
を入力する手段と、前記原動機についてのオフライン計
測データを入力する手段と、前記入力されたオンライン
計測データおよびオフライン計測データの時系列傾向を
解析する傾向解析手段と、前記解析された時系列傾向を
所定の値と比較する手段と、前記比較された結果が異常
兆候を示す場合にその原因を推定し寿命支配因子を選択
する手段と、前記比較された結果が許容値を超える場合
にその旨を表示する手段と、前記入力されたオンライン
計測データから温度・応力分布パターンマッチングを用
いて温度・応力・ひずみを推定する温度・応力・ひずみ
推定手段と、前記推定された温度・応力・ひずみと前記
原動機を構成する材料の特性とから寿命を評価する寿命
評価手段と、前記評価された寿命に基づき前記原動機の
運転制限について判定・表示する運転制限判定・表示手
段と、前記選択された寿命支配因子に基づき前記原動機
の保守管理方法を判定・表示する保守管理方法判定・表
示手段とを有することを特徴とする(請求項1)。
め、本発明は、原動機についてのオンライン計測データ
を入力する手段と、前記原動機についてのオフライン計
測データを入力する手段と、前記入力されたオンライン
計測データおよびオフライン計測データの時系列傾向を
解析する傾向解析手段と、前記解析された時系列傾向を
所定の値と比較する手段と、前記比較された結果が異常
兆候を示す場合にその原因を推定し寿命支配因子を選択
する手段と、前記比較された結果が許容値を超える場合
にその旨を表示する手段と、前記入力されたオンライン
計測データから温度・応力分布パターンマッチングを用
いて温度・応力・ひずみを推定する温度・応力・ひずみ
推定手段と、前記推定された温度・応力・ひずみと前記
原動機を構成する材料の特性とから寿命を評価する寿命
評価手段と、前記評価された寿命に基づき前記原動機の
運転制限について判定・表示する運転制限判定・表示手
段と、前記選択された寿命支配因子に基づき前記原動機
の保守管理方法を判定・表示する保守管理方法判定・表
示手段とを有することを特徴とする(請求項1)。
【0009】これにより、オンライン/オフラインデー
タにより異常兆候を監視するとともに、寿命計算を行っ
て不具合が生じる前に運転についてのおよび検査・補修
の判断・措置が可能となるため、予定外停止の防止と合
理的なメンテナンスを容易に行うことができる。
タにより異常兆候を監視するとともに、寿命計算を行っ
て不具合が生じる前に運転についてのおよび検査・補修
の判断・措置が可能となるため、予定外停止の防止と合
理的なメンテナンスを容易に行うことができる。
【0010】また、前記オンライン計測データは、振
動、温度、変形、性能劣化についてのデータのうち少な
くとも一つを含むものであり、前記オフライン計測デー
タは、損傷、材質劣化、変形、摩耗についてのデータう
ち少なくとも一つを含むものであることを特徴とする。
動、温度、変形、性能劣化についてのデータのうち少な
くとも一つを含むものであり、前記オフライン計測デー
タは、損傷、材質劣化、変形、摩耗についてのデータう
ち少なくとも一つを含むものであることを特徴とする。
【0011】これにより、ほとんどすべての主たる異常
要因を捉えて上記(請求項1)の作用効果を得ることが
できる。
要因を捉えて上記(請求項1)の作用効果を得ることが
できる。
【0012】また、前記傾向解析手段は、前記入力され
たオンライン計測データのノイズを除去する手段と、前
記ノイズを除去されたオンライン計測データを運転環境
補正する手段と、前記運転環境補正されたオンライン計
測データを運転時間または起動停止回数との関係におい
て関数近似する手段とを含み、かつ、前記入力されたオ
ンライン計測データに代わり前記関数近似されたオンラ
イン入力データについて時系列傾向を解析するものであ
ることを特徴とする。
たオンライン計測データのノイズを除去する手段と、前
記ノイズを除去されたオンライン計測データを運転環境
補正する手段と、前記運転環境補正されたオンライン計
測データを運転時間または起動停止回数との関係におい
て関数近似する手段とを含み、かつ、前記入力されたオ
ンライン計測データに代わり前記関数近似されたオンラ
イン入力データについて時系列傾向を解析するものであ
ることを特徴とする。
【0013】これにより、より信頼性の高いオンライン
計測データを得ることができ、上記(請求項1)の作用
効果を向上することが可能となる。
計測データを得ることができ、上記(請求項1)の作用
効果を向上することが可能となる。
【0014】また、ここで、オフライン計測データにつ
いてもオンライン計測データと同様に処理することが可
能であり、さらに、統計処理して統計量について関数近
似することも可能である。
いてもオンライン計測データと同様に処理することが可
能であり、さらに、統計処理して統計量について関数近
似することも可能である。
【0015】また、ここで、1起動停止当たりの上記デ
ータ変化量を1起動停止当たりの運転時間からみたとき
に、運転時間と比例関係にあれば寿命は運転時間依存型
であり、運転時間にかかわらず一定であれば寿命は起動
停止回数依存型であると判定することができる。
ータ変化量を1起動停止当たりの運転時間からみたとき
に、運転時間と比例関係にあれば寿命は運転時間依存型
であり、運転時間にかかわらず一定であれば寿命は起動
停止回数依存型であると判定することができる。
【0016】また、前記オンライン計測データまたは前
記オフライン計測データは、前記原動機の部材の変形量
を含むものであり、前記傾向解析手段は、前記部材の変
形量またはその統計量をクリープ変形特性式に適用して
運転時間との関係において関数近似する手段を含み、か
つ、前記関数近似された部材の変形量またはその統計量
について時系列傾向を解析するものであることを特徴と
する。
記オフライン計測データは、前記原動機の部材の変形量
を含むものであり、前記傾向解析手段は、前記部材の変
形量またはその統計量をクリープ変形特性式に適用して
運転時間との関係において関数近似する手段を含み、か
つ、前記関数近似された部材の変形量またはその統計量
について時系列傾向を解析するものであることを特徴と
する。
【0017】これにより、より現実的に変形特性を記述
するクリープ変形特性式の特徴をとり込んで上記(請求
項1)の作用効果を向上することができる。
するクリープ変形特性式の特徴をとり込んで上記(請求
項1)の作用効果を向上することができる。
【0018】また、ここで、部材のミクロ組織計測量ま
たはその統計量を運転時間または起動停止回数との関係
において関数近似することもできる。
たはその統計量を運転時間または起動停止回数との関係
において関数近似することもできる。
【0019】また、前記オンライン計測データまたは前
記オフライン計測データは、前記原動機の部材の酸化深
さまたは酸化減肉量を含むものであり、前記傾向解析手
段は、前記部材の酸化深さまたは酸化減肉量またはそれ
らの統計量を運転時間または起動停止回数との関係にお
いて関数近似する手段を含み、かつ、前記関数近似され
た部材の酸化深さまたは酸化減肉量またはそれらの統計
量について時系列傾向を解析するものであることを特徴
とする。
記オフライン計測データは、前記原動機の部材の酸化深
さまたは酸化減肉量を含むものであり、前記傾向解析手
段は、前記部材の酸化深さまたは酸化減肉量またはそれ
らの統計量を運転時間または起動停止回数との関係にお
いて関数近似する手段を含み、かつ、前記関数近似され
た部材の酸化深さまたは酸化減肉量またはそれらの統計
量について時系列傾向を解析するものであることを特徴
とする。
【0020】これは、オンライン計測データまたはオフ
ライン計測データが酸化深さまたは酸化減肉量を含む場
合のより具体的な解決手段である。
ライン計測データが酸化深さまたは酸化減肉量を含む場
合のより具体的な解決手段である。
【0021】また、前記オンライン計測データまたは前
記オフライン計測データは、前記原動機の部材の摩耗量
を含むものであり、前記傾向解析手段は、前記部材の摩
耗量またはその統計量を運転時間または起動停止回数と
の関係において関数近似する手段を含み、かつ、前記関
数近似された部材の摩耗量またはその統計量について時
系列傾向を解析するものであることを特徴とする。
記オフライン計測データは、前記原動機の部材の摩耗量
を含むものであり、前記傾向解析手段は、前記部材の摩
耗量またはその統計量を運転時間または起動停止回数と
の関係において関数近似する手段を含み、かつ、前記関
数近似された部材の摩耗量またはその統計量について時
系列傾向を解析するものであることを特徴とする。
【0022】これは、オンライン計測データまたはオフ
ライン計測データが酸化深さ摩耗量を含む場合のより具
体的な解決手段である。
ライン計測データが酸化深さ摩耗量を含む場合のより具
体的な解決手段である。
【0023】また、前記温度・応力分布パターンマッチ
ングは、前記入力されたオンライン計測データから温度
・応力プロファイルを計算し、前記計算された温度・応
力プロファイルをあらかじめ関数化された温度・応力プ
ロファイルと有限要素法解析による温度・応力分布との
対応関係に照らし合わせるものであることを特徴とす
る。
ングは、前記入力されたオンライン計測データから温度
・応力プロファイルを計算し、前記計算された温度・応
力プロファイルをあらかじめ関数化された温度・応力プ
ロファイルと有限要素法解析による温度・応力分布との
対応関係に照らし合わせるものであることを特徴とす
る。
【0024】これにより、刻々の状態変化に対して有限
要素法解析を実施しなくても換算により迅速に温度・応
力分布を求めることができる上に上記(請求項1)の作
用効果を得ることができる。
要素法解析を実施しなくても換算により迅速に温度・応
力分布を求めることができる上に上記(請求項1)の作
用効果を得ることができる。
【0025】また、ここで、温度・応力プロファイルの
計算においては、刻々の熱伝達率の分布から温度・応力
分布を計算し、またこれを時間関数として記憶しておく
ことができる。
計算においては、刻々の熱伝達率の分布から温度・応力
分布を計算し、またこれを時間関数として記憶しておく
ことができる。
【0026】また、ここで、温度・応力分布パターンマ
ッチングは、あらかじめ代表的な運転パターンに対して
得られた温度・応力プロファイルと有限要素法解析によ
る温度・応力分布との関係に刻々の温度・応力プロファ
イルを照らし合わすとすることができる。
ッチングは、あらかじめ代表的な運転パターンに対して
得られた温度・応力プロファイルと有限要素法解析によ
る温度・応力分布との関係に刻々の温度・応力プロファ
イルを照らし合わすとすることができる。
【0027】また、ここで、温度・応力分布パターンマ
ッチングにより、温度・応力分布の起動時から停止時ま
での時間変化を含んで温度−応力または温度−ひずみの
関係を求めることができる。
ッチングにより、温度・応力分布の起動時から停止時ま
での時間変化を含んで温度−応力または温度−ひずみの
関係を求めることができる。
【0028】また、前記温度・応力・ひずみ推定手段
は、時々刻々の温度・応力・ひずみを推定するものであ
り、前記寿命評価手段は、前記推定された時々刻々の温
度・応力・ひずみからクリープ損傷、摩耗量、酸化減肉
量、熱疲労損傷量のうちの少なくとも一つを計算する手
段と、前記計算されたクリープ損傷、摩耗量、酸化減肉
量、熱疲労損傷量のうち少なくとも一つの時間依存型寿
命と回数依存型寿命とを評価する手段と、前記評価され
た時間依存型寿命と回数依存型寿命とから許容運転時間
および許容起動停止時間を計算する手段とを含むもので
あることを特徴とする。
は、時々刻々の温度・応力・ひずみを推定するものであ
り、前記寿命評価手段は、前記推定された時々刻々の温
度・応力・ひずみからクリープ損傷、摩耗量、酸化減肉
量、熱疲労損傷量のうちの少なくとも一つを計算する手
段と、前記計算されたクリープ損傷、摩耗量、酸化減肉
量、熱疲労損傷量のうち少なくとも一つの時間依存型寿
命と回数依存型寿命とを評価する手段と、前記評価され
た時間依存型寿命と回数依存型寿命とから許容運転時間
および許容起動停止時間を計算する手段とを含むもので
あることを特徴とする。
【0029】これにより、寿命に関係するクリープ損
傷、摩耗量、酸化減肉量、熱疲労損傷量に対応した上で
上記(請求項1)の作用効果を得ることができる。
傷、摩耗量、酸化減肉量、熱疲労損傷量に対応した上で
上記(請求項1)の作用効果を得ることができる。
【0030】また、ここで、前記寿命評価手段は、前記
推定された温度・応力・ひずみからクリープ変形寿命評
価、コーティング寿命評価、熱疲労寿命評価を行い、こ
れらから時間依存型寿命、回数依存型寿命、および両者
の重畳する寿命を評価し、これらの評価結果に基づき許
容運転時間および許容起動停止時間を判定するとするこ
ともできる。
推定された温度・応力・ひずみからクリープ変形寿命評
価、コーティング寿命評価、熱疲労寿命評価を行い、こ
れらから時間依存型寿命、回数依存型寿命、および両者
の重畳する寿命を評価し、これらの評価結果に基づき許
容運転時間および許容起動停止時間を判定するとするこ
ともできる。
【0031】また、ここで、前記評価する手段は、ひず
み範囲と熱疲労寿命(回数)との関係で記述される熱疲
労寿命評価曲線を用いて熱疲労寿命評価を、応力とクリ
ープ寿命(時間)との関係で記述されるクリープ寿命評
価曲線を用いてクリープ寿命評価を、酸化量と起動間時
間×起動回数との関係で記述される酸化量評価曲線を用
いて酸化寿命評価を、摩耗量と時間との関係で記述され
る摩耗評価曲線を用いて摩耗寿命評価を、それぞれ行う
ことができる。これらの評価結果を組合せ損傷の限界寿
命評価線図に適用して許容運転時間および許容起動停止
時間を求めることができる。
み範囲と熱疲労寿命(回数)との関係で記述される熱疲
労寿命評価曲線を用いて熱疲労寿命評価を、応力とクリ
ープ寿命(時間)との関係で記述されるクリープ寿命評
価曲線を用いてクリープ寿命評価を、酸化量と起動間時
間×起動回数との関係で記述される酸化量評価曲線を用
いて酸化寿命評価を、摩耗量と時間との関係で記述され
る摩耗評価曲線を用いて摩耗寿命評価を、それぞれ行う
ことができる。これらの評価結果を組合せ損傷の限界寿
命評価線図に適用して許容運転時間および許容起動停止
時間を求めることができる。
【0032】また、ここで、回数依存型寿命には熱疲労
寿命を、時間依存型寿命にはクリープ寿命、酸化寿命、
摩耗寿命のうち最小のものを、それぞれ用いることがで
きる。
寿命を、時間依存型寿命にはクリープ寿命、酸化寿命、
摩耗寿命のうち最小のものを、それぞれ用いることがで
きる。
【0033】回数依存型寿命の評価曲線は、あらかじめ
部材の圧縮保持高温低サイクル疲労試験または圧縮保持
熱疲労試験で決めておくことができる。時間依存型寿命
の評価曲線は、あらかじめ部材のクリープ試験、酸化試
験、摩耗試験で決めておくことができる。回数依存型寿
命と時間依存型寿命との重畳領域に関する評価曲線は、
あらかじめ引張保持低サイクル疲労試験または引張保持
熱疲労試験で決めておくことができる。これらの寿命評
価曲線は、前記評価する手段において用いられ得る。
部材の圧縮保持高温低サイクル疲労試験または圧縮保持
熱疲労試験で決めておくことができる。時間依存型寿命
の評価曲線は、あらかじめ部材のクリープ試験、酸化試
験、摩耗試験で決めておくことができる。回数依存型寿
命と時間依存型寿命との重畳領域に関する評価曲線は、
あらかじめ引張保持低サイクル疲労試験または引張保持
熱疲労試験で決めておくことができる。これらの寿命評
価曲線は、前記評価する手段において用いられ得る。
【0034】また、前記寿命評価手段は、寿命評価とし
て許容運転時間および許容起動停止時間を計算する手段
を含むものであり、前記運転制限判定・表示手段は、前
記計算された許容運転時間および許容起動停止時間と前
記原動機のこれらの要求値とを比較する手段と、前記比
較された結果に基づき前記原動機の運転制限について判
定・表示する手段とを含むものであることを特徴とす
る。
て許容運転時間および許容起動停止時間を計算する手段
を含むものであり、前記運転制限判定・表示手段は、前
記計算された許容運転時間および許容起動停止時間と前
記原動機のこれらの要求値とを比較する手段と、前記比
較された結果に基づき前記原動機の運転制限について判
定・表示する手段とを含むものであることを特徴とす
る。
【0035】これにより、原動機についての要求値との
比較においてその運転制限の表示を得ることができる。
比較においてその運転制限の表示を得ることができる。
【0036】また、前記寿命支配因子は、熱疲労、クリ
ープ、酸化、コーティング劣化、摩耗の少なくとも一つ
を含むものであり、前記保守管理方法判定・表示手段
は、前記寿命支配因子ごとに補修、交換、再生処理、リ
コーティングを判定する手段と、前記判定された結果を
表示する手段とを含むものであることを特徴とする。
ープ、酸化、コーティング劣化、摩耗の少なくとも一つ
を含むものであり、前記保守管理方法判定・表示手段
は、前記寿命支配因子ごとに補修、交換、再生処理、リ
コーティングを判定する手段と、前記判定された結果を
表示する手段とを含むものであることを特徴とする。
【0037】これにより、具体的な寿命支配因子ごとに
具体的な保守管理方法の判定・表示が可能となる。
具体的な保守管理方法の判定・表示が可能となる。
【0038】また、請求項1記載の原動機の異常診断・
寿命診断システムにおいて、さらに、前記入力されたオ
ンライン計測データまたはオフライン計測データのうち
の寿命にかかわるデータを前記寿命評価手段により評価
された寿命と比較して換算係数を求める手段と、新たに
前記寿命評価手段により評価された寿命を前記換算係数
により補正する手段とを有し、前記運転制限判定・表示
手段は、前記評価された寿命に代えて前記補正された寿
命に基づき前記原動機の運転制限について判定・表示す
るものであることを特徴とする。
寿命診断システムにおいて、さらに、前記入力されたオ
ンライン計測データまたはオフライン計測データのうち
の寿命にかかわるデータを前記寿命評価手段により評価
された寿命と比較して換算係数を求める手段と、新たに
前記寿命評価手段により評価された寿命を前記換算係数
により補正する手段とを有し、前記運転制限判定・表示
手段は、前記評価された寿命に代えて前記補正された寿
命に基づき前記原動機の運転制限について判定・表示す
るものであることを特徴とする。
【0039】これにより、請求項1に増して高精度に、
オンライン/オフラインデータにより異常兆候を監視す
るとともに、寿命計算を行って不具合が生じる前に運転
についてのおよび検査・補修の判断・措置が可能となる
ため、予定外停止の防止と合理的なメンテナンスを容易
に行うことができる。
オンライン/オフラインデータにより異常兆候を監視す
るとともに、寿命計算を行って不具合が生じる前に運転
についてのおよび検査・補修の判断・措置が可能となる
ため、予定外停止の防止と合理的なメンテナンスを容易
に行うことができる。
【0040】また、ここで、入力されたオンライン計測
データまたはオフライン計測データのうち温度または応
力のデータを用いて換算係数を求めておき、推定温度・
応力の補正を行うことができる。
データまたはオフライン計測データのうち温度または応
力のデータを用いて換算係数を求めておき、推定温度・
応力の補正を行うことができる。
【0041】また、ここで、オンライン計測データのう
ちの温度、またはオフライン計測データのうちのミクロ
組織評価によるものから換算係数を求めておき、推定温
度・応力の補正に用いることができる。
ちの温度、またはオフライン計測データのうちのミクロ
組織評価によるものから換算係数を求めておき、推定温
度・応力の補正に用いることができる。
【0042】また、ここで、入力されたオンライン計測
データまたはオフライン計測データのうちの寿命にかか
わるデータとしては、翼変形量計測値、コーティングの
酸化・き裂計測値、熱疲労き裂計測値を挙げることがで
きる。
データまたはオフライン計測データのうちの寿命にかか
わるデータとしては、翼変形量計測値、コーティングの
酸化・き裂計測値、熱疲労き裂計測値を挙げることがで
きる。
【0043】また、前記寿命評価手段は、前記推定され
た温度・応力・ひずみからクリープ損傷、酸化減肉量、
熱疲労損傷量を計算する手段と、前記計算されたクリー
プ損傷、酸化減肉量、熱疲労損傷量の時間依存型寿命、
回数依存型寿命、および両者依存の寿命とを評価する手
段と、前記評価された時間依存型寿命、回数依存型寿
命、および両者依存の寿命とから許容運転時間および許
容起動停止時間を計算する手段とを含むものであること
を特徴とする。
た温度・応力・ひずみからクリープ損傷、酸化減肉量、
熱疲労損傷量を計算する手段と、前記計算されたクリー
プ損傷、酸化減肉量、熱疲労損傷量の時間依存型寿命、
回数依存型寿命、および両者依存の寿命とを評価する手
段と、前記評価された時間依存型寿命、回数依存型寿
命、および両者依存の寿命とから許容運転時間および許
容起動停止時間を計算する手段とを含むものであること
を特徴とする。
【0044】これにより、コーティングを施したガスタ
ービン動翼等、ガスタービン静翼等の寿命消費因子を考
慮して、上記(請求項1)の作用効果を得ることができ
る。
ービン動翼等、ガスタービン静翼等の寿命消費因子を考
慮して、上記(請求項1)の作用効果を得ることができ
る。
【0045】また、ここで、オンライン計測データのう
ちの温度、またはオフライン計測データのうちの酸化量
から得られる温度から換算係数を求めておき、推定温度
・応力の補正に用いることができる。
ちの温度、またはオフライン計測データのうちの酸化量
から得られる温度から換算係数を求めておき、推定温度
・応力の補正に用いることができる。
【0046】また、ここで、入力されたオンライン計測
データまたはオフライン計測データのうちの寿命にかか
わるデータとしては、翼変形量計測値、酸化減肉量、熱
疲労き裂計測値を挙げることができる。
データまたはオフライン計測データのうちの寿命にかか
わるデータとしては、翼変形量計測値、酸化減肉量、熱
疲労き裂計測値を挙げることができる。
【0047】また、前記寿命評価手段は、前記推定され
た温度・応力・ひずみからクリープ損傷、摩耗量、熱疲
労損傷量を計算する手段と、前記計算されたクリープ損
傷、摩耗量、熱疲労損傷量の時間依存型寿命、回数依存
型寿命、および両者依存の寿命とを評価する手段と、前
記評価された時間依存型寿命、回数依存型寿命、および
両者依存の寿命とから許容運転時間および許容起動停止
時間を計算する手段とを含むものであることを特徴とす
る。
た温度・応力・ひずみからクリープ損傷、摩耗量、熱疲
労損傷量を計算する手段と、前記計算されたクリープ損
傷、摩耗量、熱疲労損傷量の時間依存型寿命、回数依存
型寿命、および両者依存の寿命とを評価する手段と、前
記評価された時間依存型寿命、回数依存型寿命、および
両者依存の寿命とから許容運転時間および許容起動停止
時間を計算する手段とを含むものであることを特徴とす
る。
【0048】これにより、ガスタービン燃焼器等の寿命
消費因子を考慮して、上記(請求項1)の作用効果を得
ることができる。
消費因子を考慮して、上記(請求項1)の作用効果を得
ることができる。
【0049】また、ここで、オンライン計測データのう
ちの温度、またはオフライン計測データのうちの酸化量
から得られる温度から換算係数を求めておき、推定温度
・応力の補正に用いることができる。
ちの温度、またはオフライン計測データのうちの酸化量
から得られる温度から換算係数を求めておき、推定温度
・応力の補正に用いることができる。
【0050】また、ここで、入力されたオンライン計測
データまたはオフライン計測データのうちの寿命にかか
わるデータとしては、摩耗量、酸化減肉量、熱疲労き裂
計測値を挙げることができる。
データまたはオフライン計測データのうちの寿命にかか
わるデータとしては、摩耗量、酸化減肉量、熱疲労き裂
計測値を挙げることができる。
【0051】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【0052】(第1の実施の形態)図1は、本発明によ
る第1の実施形態である原動機の異常診断・寿命診断シ
ステムのブロック構成図である。
る第1の実施形態である原動機の異常診断・寿命診断シ
ステムのブロック構成図である。
【0053】同図に示すように、この実施形態は、オン
ラインデータ入力手段1、オフラインデータ入力手段
2、傾向解析手段3、異常判定手段4、異常原因推定手
段5、温度・応力パターンマッチング手段6、寿命評価
手段7、運転制限判定・表示手段8、保守管理方法判定
・表示手段9、運転停止表示手段101を有する。
ラインデータ入力手段1、オフラインデータ入力手段
2、傾向解析手段3、異常判定手段4、異常原因推定手
段5、温度・応力パターンマッチング手段6、寿命評価
手段7、運転制限判定・表示手段8、保守管理方法判定
・表示手段9、運転停止表示手段101を有する。
【0054】オンラインデータ入力手段1には、オンラ
インデータが原動機から伝送される。オフラインデータ
入力手段2には、検査データと運転履歴および補修・交
換履歴などを随時入力する。傾向解析手段3は、運転時
間または起動停止回数に対する入力されたこれらのデー
タの変化傾向を解析する。
インデータが原動機から伝送される。オフラインデータ
入力手段2には、検査データと運転履歴および補修・交
換履歴などを随時入力する。傾向解析手段3は、運転時
間または起動停止回数に対する入力されたこれらのデー
タの変化傾向を解析する。
【0055】異常判定手段4は、この傾向解析結果から
異常状態を判定する。
異常状態を判定する。
【0056】異常原因推定手段5は、この判定が許容値
内であるものの異常兆候のある場合に異常原因を推定す
る。温度・応力パターンマッチング手段6は、上記の異
常原因推定の後、および異常判定で異常兆候がないとさ
れた場合に、上記のオンライン入力データから温度・応
力分布を推定する。
内であるものの異常兆候のある場合に異常原因を推定す
る。温度・応力パターンマッチング手段6は、上記の異
常原因推定の後、および異常判定で異常兆候がないとさ
れた場合に、上記のオンライン入力データから温度・応
力分布を推定する。
【0057】次に、寿命評価手段7は、温度・応力分布
と材料特性とから時間依存寿命と回数依存寿命を評価
し、これを踏まえて許容運転時間と許容起動停止回数を
評価する。さらに、運転制限判定・表示手段8が、この
寿命評価結果から運転制限の判定・表示を行うととも
に、保守管理方法判定・表示手段9が、保守管理方法の
判定・表示を行う。
と材料特性とから時間依存寿命と回数依存寿命を評価
し、これを踏まえて許容運転時間と許容起動停止回数を
評価する。さらに、運転制限判定・表示手段8が、この
寿命評価結果から運転制限の判定・表示を行うととも
に、保守管理方法判定・表示手段9が、保守管理方法の
判定・表示を行う。
【0058】なお、異常判定手段4において許容値を超
える異常が認められた場合は、運転停止表示手段101
にて運転停止要求の表示を行ない、これに基づき保守管
理方法判定・表示手段9が所定の動作(例えば補修、交
換、処理などの要求の表示)を行う。
える異常が認められた場合は、運転停止表示手段101
にて運転停止要求の表示を行ない、これに基づき保守管
理方法判定・表示手段9が所定の動作(例えば補修、交
換、処理などの要求の表示)を行う。
【0059】次に、図2を参照して、上記の傾向解析手
段3の構成例について述べる。
段3の構成例について述べる。
【0060】同図は、上記の異常診断・寿命診断システ
ムに適用可能な傾向解析手段3のブロック構成図である
(その前後の接続関係をも示している)。
ムに適用可能な傾向解析手段3のブロック構成図である
(その前後の接続関係をも示している)。
【0061】オンラインデータ入力手段1からは、振
動、温度、変形のほか流体条件(温度、圧力、流速な
ど)などのデータが入力され、同図に示すように、それ
ぞれ、振動傾向解析10、温度傾向解析11、変形傾向
解析12、性能劣化傾向解析13の各ブロックへ導かれ
る。
動、温度、変形のほか流体条件(温度、圧力、流速な
ど)などのデータが入力され、同図に示すように、それ
ぞれ、振動傾向解析10、温度傾向解析11、変形傾向
解析12、性能劣化傾向解析13の各ブロックへ導かれ
る。
【0062】これらの解析は、それぞれのデータのノイ
ズ成分を除去しかつ気温などの使用環境条件の補正を行
った上で、これを評価パラメータとして運転時間または
起動停止回数との関係において関数近似する。関数近似
式には、多項式あるいはその他の適切な関数を用いるこ
とができる。例えばこの近似として、部材の変形量と運
転時間との関係には材料のクリープ変形特性式を用いる
ことができる。
ズ成分を除去しかつ気温などの使用環境条件の補正を行
った上で、これを評価パラメータとして運転時間または
起動停止回数との関係において関数近似する。関数近似
式には、多項式あるいはその他の適切な関数を用いるこ
とができる。例えばこの近似として、部材の変形量と運
転時間との関係には材料のクリープ変形特性式を用いる
ことができる。
【0063】一方、オフラインデータ入力手段2から
は、き裂や酸化減肉などの損傷、ミクロ組織調査による
材質劣化、変形、摩耗量などのデータが入力され、同図
に示すように、それぞれ、損傷傾向解析14、材質劣化
傾向解析15、変形傾向解析16、摩耗傾向解析17の
各ブロックへ導かれる。
は、き裂や酸化減肉などの損傷、ミクロ組織調査による
材質劣化、変形、摩耗量などのデータが入力され、同図
に示すように、それぞれ、損傷傾向解析14、材質劣化
傾向解析15、変形傾向解析16、摩耗傾向解析17の
各ブロックへ導かれる。
【0064】これらの解析は、各データについて統計解
析を行い、平均または上下限などを評価パラメータとし
てこれを運転時間または起動停止回数との関係において
関数近似する。例えばこの近似として、部材の変形量と
運転時間との関係には材料のクリープ変形特性式を用い
ることができる。
析を行い、平均または上下限などを評価パラメータとし
てこれを運転時間または起動停止回数との関係において
関数近似する。例えばこの近似として、部材の変形量と
運転時間との関係には材料のクリープ変形特性式を用い
ることができる。
【0065】次に、図3を参照して、傾向解析手段3で
なされる解析のうち上記のオンライン傾向解析によるも
の、およびその結果に基づく異常判定手段4の判定方法
について説明する。同図は、オンライン傾向解析からの
異常判定手順を示す説明図であり、トレンドカーブ31
とノイズ・外気温補正32とが傾向解析手段3(図1に
図示)に、異常レベル判定41が異常判定手段4(同)
に、異常原因推定・寿命評価項目選択51が異常原因推
定手段5(同)に、それぞれ相当する。
なされる解析のうち上記のオンライン傾向解析によるも
の、およびその結果に基づく異常判定手段4の判定方法
について説明する。同図は、オンライン傾向解析からの
異常判定手順を示す説明図であり、トレンドカーブ31
とノイズ・外気温補正32とが傾向解析手段3(図1に
図示)に、異常レベル判定41が異常判定手段4(同)
に、異常原因推定・寿命評価項目選択51が異常原因推
定手段5(同)に、それぞれ相当する。
【0066】オンライン傾向解析の各評価パラメータの
変化傾向(トレンドカーブ31、およびノイズ・外気温
補正32を経た異常レベル判定41の関数近似式)と許
容値および異常兆候しきい値との比較から、異常あり、
異常兆候あり、異常なしの判定を行い(異常レベル判定
41)、異常なしの場合はこの後の手段で寿命支配因子
の可能性のあるものすべてについて寿命評価を行ない
(図1における寿命評価手段7)、異常兆候ありの場合
には異常原因を推定して寿命支配因子を選定しておく
(異常原因推定・寿命評価項目選択51)。
変化傾向(トレンドカーブ31、およびノイズ・外気温
補正32を経た異常レベル判定41の関数近似式)と許
容値および異常兆候しきい値との比較から、異常あり、
異常兆候あり、異常なしの判定を行い(異常レベル判定
41)、異常なしの場合はこの後の手段で寿命支配因子
の可能性のあるものすべてについて寿命評価を行ない
(図1における寿命評価手段7)、異常兆候ありの場合
には異常原因を推定して寿命支配因子を選定しておく
(異常原因推定・寿命評価項目選択51)。
【0067】次に、図4を参照して、傾向解析手段3で
なされる解析のうち上記のオフライン傾向解析によるも
の、およびその結果に基づく異常判定手段4の判定方法
について説明する。同図は、オフライン傾向解析からの
異常判定手順を示す説明図であり、トレンドカーブ33
と統計処理34とが傾向解析手段3(図1に図示)に、
異常レベル判定42が異常判定手段4(同)に、異常原
因推定・寿命評価項目選択52が異常原因推定手段5
(同)に、それぞれ相当する。
なされる解析のうち上記のオフライン傾向解析によるも
の、およびその結果に基づく異常判定手段4の判定方法
について説明する。同図は、オフライン傾向解析からの
異常判定手順を示す説明図であり、トレンドカーブ33
と統計処理34とが傾向解析手段3(図1に図示)に、
異常レベル判定42が異常判定手段4(同)に、異常原
因推定・寿命評価項目選択52が異常原因推定手段5
(同)に、それぞれ相当する。
【0068】オフライン傾向解析の各評価パラメータの
変化傾向(トレンドカーブ33、および統計処理34を
経た異常レベル判定42の関数近似式)と許容値および
異常兆候しきい値との比較から、異常あり、異常兆候あ
り、異常なしの判定を行い(異常レベル判定42)、異
常なしの場合はこの後の手段で寿命支配因子の可能性の
あるものすべてについて寿命評価を行ない(図1におけ
る寿命評価手段7)、異常兆候ありの場合には異常原因
を推定して寿命支配因子を選定しておく(異常原因推定
・寿命評価項目選択52)。
変化傾向(トレンドカーブ33、および統計処理34を
経た異常レベル判定42の関数近似式)と許容値および
異常兆候しきい値との比較から、異常あり、異常兆候あ
り、異常なしの判定を行い(異常レベル判定42)、異
常なしの場合はこの後の手段で寿命支配因子の可能性の
あるものすべてについて寿命評価を行ない(図1におけ
る寿命評価手段7)、異常兆候ありの場合には異常原因
を推定して寿命支配因子を選定しておく(異常原因推定
・寿命評価項目選択52)。
【0069】ここで、図5を参照して、時間依存型寿命
と回数依存型寿命について説明する。
と回数依存型寿命について説明する。
【0070】同図は、1起動停止当りの例えばき裂進展
量aを、1起動停止当りの運転時間との関係において示
す図である。傾向解析手段3において、き裂進展量のよ
うな評価パラメータを起動停止回数の関数として表わす
と、1起動停止当りのこの評価パラメータの変化量(d
a/dN)は容易に計算される。ここで、図5に示すよ
うに、き裂進展量aが純粋に回数依存であれば1起動停
止当り運転時間に依存せず、時間依存であれば1起動停
止当り運転時間に比例して現れる。この評価は、他のパ
ラメータについても寿命評価手段7(図1に図示)にお
ける時間依存型寿命と回数依存型寿命の判定に用いるこ
とができる。
量aを、1起動停止当りの運転時間との関係において示
す図である。傾向解析手段3において、き裂進展量のよ
うな評価パラメータを起動停止回数の関数として表わす
と、1起動停止当りのこの評価パラメータの変化量(d
a/dN)は容易に計算される。ここで、図5に示すよ
うに、き裂進展量aが純粋に回数依存であれば1起動停
止当り運転時間に依存せず、時間依存であれば1起動停
止当り運転時間に比例して現れる。この評価は、他のパ
ラメータについても寿命評価手段7(図1に図示)にお
ける時間依存型寿命と回数依存型寿命の判定に用いるこ
とができる。
【0071】次に、図6を参照して、温度・応力パター
ンマッチング手段6、寿命評価手段7の機能について述
べる。同図は、温度・応力分布パターンマッチングおよ
び寿命評価を含む手順を示す説明図である。
ンマッチング手段6、寿命評価手段7の機能について述
べる。同図は、温度・応力分布パターンマッチングおよ
び寿命評価を含む手順を示す説明図である。
【0072】オンライン入力データ60のうち流体温
度、圧力、流速条件から熱伝達率分布を推定して関数近
似し、熱伝達率分布から部品を代表する部位の温度プロ
ファイルを計算する(代表温度・応力プロファイル計算
61)。
度、圧力、流速条件から熱伝達率分布を推定して関数近
似し、熱伝達率分布から部品を代表する部位の温度プロ
ファイルを計算する(代表温度・応力プロファイル計算
61)。
【0073】この後、FEM(finite elem
ent method)温度・応力分布パターンマッチ
ング62がなされる。なお、クリープ損傷計算63、摩
耗量計算64、酸化減肉量計算65、熱疲労損傷計算6
6、時間依存寿命計算67、回数依存寿命計算68、許
容運転時間・起動停止回数計算69は、まとめて寿命評
価手段7(図1に図示)に相当する。
ent method)温度・応力分布パターンマッチ
ング62がなされる。なお、クリープ損傷計算63、摩
耗量計算64、酸化減肉量計算65、熱疲労損傷計算6
6、時間依存寿命計算67、回数依存寿命計算68、許
容運転時間・起動停止回数計算69は、まとめて寿命評
価手段7(図1に図示)に相当する。
【0074】この寿命評価では、温度・応力およびこの
両者から材料の応力・ひずみ関係より計算されるひずみ
を用いて、クリープ損傷、摩耗量、酸化減肉量および熱
疲労損傷を計算することができる(クリープ損傷計算6
3、摩耗量計算64、酸化減肉量計算65、熱疲労損傷
計算66)。クリープ損傷と摩耗量とは時間依存型寿命
として、熱疲労損傷は回数依存型寿命として、酸化減肉
量は時間・回数依存型寿命として評価し(時間依存寿命
計算67、回数依存寿命計算68)、それぞれ、許容起
動停止回数・許容運転時間の評価に用いる(許容運転時
間・起動停止回数計算69)。
両者から材料の応力・ひずみ関係より計算されるひずみ
を用いて、クリープ損傷、摩耗量、酸化減肉量および熱
疲労損傷を計算することができる(クリープ損傷計算6
3、摩耗量計算64、酸化減肉量計算65、熱疲労損傷
計算66)。クリープ損傷と摩耗量とは時間依存型寿命
として、熱疲労損傷は回数依存型寿命として、酸化減肉
量は時間・回数依存型寿命として評価し(時間依存寿命
計算67、回数依存寿命計算68)、それぞれ、許容起
動停止回数・許容運転時間の評価に用いる(許容運転時
間・起動停止回数計算69)。
【0075】なお、異常原因推定手段5(図1に図示)
において寿命支配因子が選択されている場合には、その
寿命支配因子に応じて、クリープ損傷計算63、摩耗量
計算64、酸化減肉量計算65、熱疲労損傷計算66の
うち一部のみを行うことができる。
において寿命支配因子が選択されている場合には、その
寿命支配因子に応じて、クリープ損傷計算63、摩耗量
計算64、酸化減肉量計算65、熱疲労損傷計算66の
うち一部のみを行うことができる。
【0076】ここで、代表温度・応力プロファイル計算
61、FEM温度・応力分布パターンマッチング62の
部分の詳細について図7を参照して説明する。
61、FEM温度・応力分布パターンマッチング62の
部分の詳細について図7を参照して説明する。
【0077】すなわち、代表温度・応力プロファイル計
算61では、温度、圧力、流速等の流体条件を求め(流
体条件パラメータ計算71)、熱伝達率を推定する(熱
伝達率計算72)。推定された熱伝達率の分布からこれ
を関数化し(熱伝達率分布関数化73)、部品を代表す
る部位の温度プロファイルを計算する(温度プロファイ
ル計算74)。
算61では、温度、圧力、流速等の流体条件を求め(流
体条件パラメータ計算71)、熱伝達率を推定する(熱
伝達率計算72)。推定された熱伝達率の分布からこれ
を関数化し(熱伝達率分布関数化73)、部品を代表す
る部位の温度プロファイルを計算する(温度プロファイ
ル計算74)。
【0078】FEM温度・応力分布パターンマッチング
62においては、まず、この温度プロファイルを代表運
転パターンについて予め求めておいた温度プロファイル
と比較して補正係数を位置の関数として求める(温度プ
ロファイル補正係数計算75)。そして、この補正係数
を代表運転パターンについて予め有限要素法により計算
しておいたFEM温度分布−温度プロファイル換算係数
の補正に適用する(FEM温度分布−温度プロファイル
換算係数計算76、FEM温度分布補正77)。
62においては、まず、この温度プロファイルを代表運
転パターンについて予め求めておいた温度プロファイル
と比較して補正係数を位置の関数として求める(温度プ
ロファイル補正係数計算75)。そして、この補正係数
を代表運転パターンについて予め有限要素法により計算
しておいたFEM温度分布−温度プロファイル換算係数
の補正に適用する(FEM温度分布−温度プロファイル
換算係数計算76、FEM温度分布補正77)。
【0079】また、さらに、FEM応力分布とFEM温
度分布との換算係数も位置の関数として求めておき(F
EM応力分布−FEM温度分布換算係数計算78)、F
EM応力補正を行う(FEM応力分布補正79)。
度分布との換算係数も位置の関数として求めておき(F
EM応力分布−FEM温度分布換算係数計算78)、F
EM応力補正を行う(FEM応力分布補正79)。
【0080】このようにしておくと、刻々の状態変化に
対してFEM解析を実施しなくても換算係数を用いるこ
とにより迅速に温度・応力分布を求めることができる。
このような評価部位の例としては翼前縁がある。
対してFEM解析を実施しなくても換算係数を用いるこ
とにより迅速に温度・応力分布を求めることができる。
このような評価部位の例としては翼前縁がある。
【0081】次に、図8を参照して、寿命評価手段7に
おける寿命評価に用いる材料特性について説明する。同
図(a)、(b)、(c)、(d)は、材料の各特性を
示す特性図であり、同図(e)は、これらの特性から読
み取られる寿命を運転時間および起動停止回数からなる
平面に示したものである。
おける寿命評価に用いる材料特性について説明する。同
図(a)、(b)、(c)、(d)は、材料の各特性を
示す特性図であり、同図(e)は、これらの特性から読
み取られる寿命を運転時間および起動停止回数からなる
平面に示したものである。
【0082】図8に示すように、クリープ寿命は応力と
温度によって評価され(同図(a))、摩耗量は接触条
件と時間によって評価され(同図(b))、酸化量は温
度と起動停止回数を考慮した時間によって評価され(同
図(c))、熱疲労寿命はひずみ範囲および温度によっ
て評価されている(同図(d))。これらの特性曲線
は、あらかじめ所定の試験を行うことで得られているも
のである(例えば、回数依存型寿命の評価曲線は、あら
かじめ部材の圧縮保持高温低サイクル疲労試験または圧
縮保持熱疲労試験で決めておくことができる。時間依存
型寿命の評価曲線は、あらかじめ部材のクリープ試験、
酸化試験、摩耗試験で決めておくことができる。回数依
存型寿命と時間依存型寿命との重畳領域に関する評価曲
線は、あらかじめ引張保持低サイクル疲労試験または引
張保持熱疲労試験で決めておくことができる)。そし
て、各縦軸の値として、推定または計算されている応
力、摩耗量、酸化量、ひずみ範囲の各値を適用し、横軸
の値を読み取る。
温度によって評価され(同図(a))、摩耗量は接触条
件と時間によって評価され(同図(b))、酸化量は温
度と起動停止回数を考慮した時間によって評価され(同
図(c))、熱疲労寿命はひずみ範囲および温度によっ
て評価されている(同図(d))。これらの特性曲線
は、あらかじめ所定の試験を行うことで得られているも
のである(例えば、回数依存型寿命の評価曲線は、あら
かじめ部材の圧縮保持高温低サイクル疲労試験または圧
縮保持熱疲労試験で決めておくことができる。時間依存
型寿命の評価曲線は、あらかじめ部材のクリープ試験、
酸化試験、摩耗試験で決めておくことができる。回数依
存型寿命と時間依存型寿命との重畳領域に関する評価曲
線は、あらかじめ引張保持低サイクル疲労試験または引
張保持熱疲労試験で決めておくことができる)。そし
て、各縦軸の値として、推定または計算されている応
力、摩耗量、酸化量、ひずみ範囲の各値を適用し、横軸
の値を読み取る。
【0083】これらにより、同図(e)に示すように、
読み取られたクリープ、酸化、摩耗、熱疲労を運転時間
と起動停止回数とからなる平面に限界線として示すこと
ができる。許容起動停止回数と許容運転時間は、寿命支
配因子が異常原因推定手段5(図1に図示)で得られて
いる場合にはこの寿命支配因子に応じた限界線とあらか
じめ試験により得られているクリープ疲労重畳による限
界線とから、組合せ下限を設定することにより決定され
る。
読み取られたクリープ、酸化、摩耗、熱疲労を運転時間
と起動停止回数とからなる平面に限界線として示すこと
ができる。許容起動停止回数と許容運転時間は、寿命支
配因子が異常原因推定手段5(図1に図示)で得られて
いる場合にはこの寿命支配因子に応じた限界線とあらか
じめ試験により得られているクリープ疲労重畳による限
界線とから、組合せ下限を設定することにより決定され
る。
【0084】次に、図9を参照して、運転制限判定・表
示手段8について説明する。同図は、運転制限判定・表
示の手順を示す流れ図である。
示手段8について説明する。同図は、運転制限判定・表
示の手順を示す流れ図である。
【0085】同図に示すように、ステップS91におい
て計算された時間依存/回数依存寿命計算値は、ステッ
プS92、ステップS94において要求値と比較され、
要求値より小さい場合はそれぞれ運転時間制限または起
動停止回数制限を判定し、表示する(ステップS93、
ステップS95)。
て計算された時間依存/回数依存寿命計算値は、ステッ
プS92、ステップS94において要求値と比較され、
要求値より小さい場合はそれぞれ運転時間制限または起
動停止回数制限を判定し、表示する(ステップS93、
ステップS95)。
【0086】また、併せて次回検査時期までの許容起動
停止回数/運転時間表示を行う(ステップS96)。
停止回数/運転時間表示を行う(ステップS96)。
【0087】次に、図10を参照して、保守管理方法判
定・表示手段9について説明する。同図は、保守管理方
法判定・表示の手順を示す流れ図である。
定・表示手段9について説明する。同図は、保守管理方
法判定・表示の手順を示す流れ図である。
【0088】同図に示すように、時間依存/回数依存寿
命計算(ステップS101)に続き、異常原因推定手段
5(図1に図示)により選択された寿命支配因子が、熱
疲労であるか(ステップS102)、コーティングであ
るか(ステップS104)、酸化減肉/摩耗であるか
(ステップS106)、クリープであるか(ステップS
108)が判断される。おのおの判断が該当した場合
は、それぞれ補修方法と交換判定を行い(ステップS1
03、ステップS105、ステップS107、ステップ
S109)、表示する(ステップS110)。
命計算(ステップS101)に続き、異常原因推定手段
5(図1に図示)により選択された寿命支配因子が、熱
疲労であるか(ステップS102)、コーティングであ
るか(ステップS104)、酸化減肉/摩耗であるか
(ステップS106)、クリープであるか(ステップS
108)が判断される。おのおの判断が該当した場合
は、それぞれ補修方法と交換判定を行い(ステップS1
03、ステップS105、ステップS107、ステップ
S109)、表示する(ステップS110)。
【0089】以上のように本実施形態においては、オン
ライン/オフラインデータにより異常兆候を監視すると
ともに、寿命計算を行って不具合が生じる前に運転につ
いてのおよび検査・補修の判断・措置が可能となるた
め、予定外停止の防止と合理的なメンテナンスを容易に
行うことができる。
ライン/オフラインデータにより異常兆候を監視すると
ともに、寿命計算を行って不具合が生じる前に運転につ
いてのおよび検査・補修の判断・措置が可能となるた
め、予定外停止の防止と合理的なメンテナンスを容易に
行うことができる。
【0090】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施形態について図11を用いて説明する。
の実施形態について図11を用いて説明する。
【0091】同図は、本発明による第2の実施形態であ
る原動機の異常診断・寿命診断システムを示すブロック
構成図である。
る原動機の異常診断・寿命診断システムを示すブロック
構成図である。
【0092】同図において、すでに説明した構成要素と
同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作説
明を省略する。
同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作説
明を省略する。
【0093】この実施形態の第1の実施形態との違いの
一つは、図1に示した温度・応力パターンマッチング手
段6に加える機能として、パイロメータなどのオンライ
ン温度計測データまたはオフライン検査データから推定
された温度データを用いて、温度分布の補正を行うこと
である(温度・応力補正手段18)。
一つは、図1に示した温度・応力パターンマッチング手
段6に加える機能として、パイロメータなどのオンライ
ン温度計測データまたはオフライン検査データから推定
された温度データを用いて、温度分布の補正を行うこと
である(温度・応力補正手段18)。
【0094】補正として、代表温度プロファイルと温度
計測値とを同一部位で比較して換算係数を求めておくこ
とにより、これをオンライン温度(推定温度)に対する
補正に用いるという方法を採用することができる。
計測値とを同一部位で比較して換算係数を求めておくこ
とにより、これをオンライン温度(推定温度)に対する
補正に用いるという方法を採用することができる。
【0095】また、応力計測データがある場合には応力
についても換算係数を求め同様に補正することが可能で
あり、応力計測がない場合には、温度分布補正結果から
応力分布を再推定することができる。
についても換算係数を求め同様に補正することが可能で
あり、応力計測がない場合には、温度分布補正結果から
応力分布を再推定することができる。
【0096】さらに、この実施形態の第1の実施形態と
の違いのもう一つとして、寿命にかかわる変形、酸化、
き裂、摩耗データがある場合には、寿命評価結果と比較
して換算係数を求め以後の補正に用いることができる
(寿命評価補正手段19)。
の違いのもう一つとして、寿命にかかわる変形、酸化、
き裂、摩耗データがある場合には、寿命評価結果と比較
して換算係数を求め以後の補正に用いることができる
(寿命評価補正手段19)。
【0097】以上のように、本実施形態においては、オ
ンライン/オフラインデータにより異常兆候を監視する
とともに、これらのデータを用いて温度・応力計算の精
度向上と寿命評価の精度向上とがなされるので、より一
層正確な寿命評価に基づく保守管理を的確に行うことが
できる。
ンライン/オフラインデータにより異常兆候を監視する
とともに、これらのデータを用いて温度・応力計算の精
度向上と寿命評価の精度向上とがなされるので、より一
層正確な寿命評価に基づく保守管理を的確に行うことが
できる。
【0098】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施形態について図12を用いて説明する。
の実施形態について図12を用いて説明する。
【0099】同図は、本発明による第3の実施形態であ
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
【0100】図12において、すでに説明した構成要素
と同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作
の説明を省略する。
と同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作
の説明を省略する。
【0101】本実施形態は、コーティングを施したガス
タービン動翼等の寿命消費因子を考慮したものであり、
これに好適に適用され得る形態である。
タービン動翼等の寿命消費因子を考慮したものであり、
これに好適に適用され得る形態である。
【0102】同図に示すように、本実施形態における温
度・応力パターンマッチングと寿命評価は、オンライン
流体状態計測データ入力手段20、代表温度・応力プロ
ファイル計算手段21、FEM温度・応力パターンマッ
チング22、クリープ変形寿命計算手段23、コーティ
ング寿命計算手段24、熱疲労寿命計算手段25とを有
して構成される。
度・応力パターンマッチングと寿命評価は、オンライン
流体状態計測データ入力手段20、代表温度・応力プロ
ファイル計算手段21、FEM温度・応力パターンマッ
チング22、クリープ変形寿命計算手段23、コーティ
ング寿命計算手段24、熱疲労寿命計算手段25とを有
して構成される。
【0103】すなわち、時間依存寿命としてクリープ変
形寿命を用い(クリープ変形寿命計算手段23→時間依
存寿命計算67)、回数依存寿命として熱疲労寿命を用
い(熱疲労寿命計算手段25→回転依存寿命計算6
8)、時間依存型寿命に回数依存効果を加味してコーテ
ィング寿命を考慮する(コーティング寿命計算手段24
→時間依存寿命計算67および回転依存寿命計算6
8)。
形寿命を用い(クリープ変形寿命計算手段23→時間依
存寿命計算67)、回数依存寿命として熱疲労寿命を用
い(熱疲労寿命計算手段25→回転依存寿命計算6
8)、時間依存型寿命に回数依存効果を加味してコーテ
ィング寿命を考慮する(コーティング寿命計算手段24
→時間依存寿命計算67および回転依存寿命計算6
8)。
【0104】クリープ変形寿命計算手段23は、断面平
均クリープひずみ計算231と、その後になされる変形
寿命計算232の機能とを有する。
均クリープひずみ計算231と、その後になされる変形
寿命計算232の機能とを有する。
【0105】コーティング寿命計算手段24は、酸化減
肉計算241と、コーティング寿命計算242の機能を
有する(コーティング寿命計算242には、ひずみヒス
テリシスループ計算251の結果も反映する)。
肉計算241と、コーティング寿命計算242の機能を
有する(コーティング寿命計算242には、ひずみヒス
テリシスループ計算251の結果も反映する)。
【0106】熱疲労寿命計算手段25は、ひずみヒステ
リシスループ計算251と、その後になされる基材熱疲
労き裂発生回数計算252と、その後になされる基材熱
疲労き裂進展回数計算253の機能を有する。
リシスループ計算251と、その後になされる基材熱疲
労き裂発生回数計算252と、その後になされる基材熱
疲労き裂進展回数計算253の機能を有する。
【0107】また、オンライン流体状態計測データ入力
手段20、代表温度・応力プロファイル計算手段21、
FEM温度・応力分布パターンマッチング手段22は、
それぞれ、図6で説明したオンライン入力データ60、
代表温度・応力プロファイル計算61、FEM温度・応
力分布パターンマッチング62に相当する。
手段20、代表温度・応力プロファイル計算手段21、
FEM温度・応力分布パターンマッチング手段22は、
それぞれ、図6で説明したオンライン入力データ60、
代表温度・応力プロファイル計算61、FEM温度・応
力分布パターンマッチング62に相当する。
【0108】ここで、クリープ変形寿命計算手段23の
動作を、図13を参照して詳しく説明する。同図は、ク
リープ変形寿命計算手段23の動作手順を示す説明図
(同図(a))、およびガスタービン動翼の形状例とそ
の断面領域区分例を示す説明図(同図(b))である。
動作を、図13を参照して詳しく説明する。同図は、ク
リープ変形寿命計算手段23の動作手順を示す説明図
(同図(a))、およびガスタービン動翼の形状例とそ
の断面領域区分例を示す説明図(同図(b))である。
【0109】同図(a)に示すように、クリープ変形寿
命計算手段23の動作は、まず、断面を領域に区分し
(ステップS131)、各断面での平均温度および平均
応力を計算し(ステップS132、ステップS13
3)、この温度・応力に対応する材料のクリープ速度
(これはクリープ変形特性式を適用して求めることがで
きる。)と運転時間とから断面平均クリープのび計算を
行う(ステップS134)。
命計算手段23の動作は、まず、断面を領域に区分し
(ステップS131)、各断面での平均温度および平均
応力を計算し(ステップS132、ステップS13
3)、この温度・応力に対応する材料のクリープ速度
(これはクリープ変形特性式を適用して求めることがで
きる。)と運転時間とから断面平均クリープのび計算を
行う(ステップS134)。
【0110】クリープ変形特性式としては、次のような
クリープひずみ速度εドット(単位時間当たりクリープ
ひずみ変化量)と温度T、応力σの関係を実験によりあ
らかじめ定めて用いる。
クリープひずみ速度εドット(単位時間当たりクリープ
ひずみ変化量)と温度T、応力σの関係を実験によりあ
らかじめ定めて用いる。
【0111】
【数1】 クリープのび計算は(i)式を積分し、図13(b)に
示される領域の高さlを掛けて求める。すなわち、断面
平均クリープのびδは、
示される領域の高さlを掛けて求める。すなわち、断面
平均クリープのびδは、
【数2】 ここで、ε0は、1次クリープひずみを補正する定数で
温度・応力の関数として実験によりあらかじめ定める。
すなわち、
温度・応力の関数として実験によりあらかじめ定める。
すなわち、
【数3】 なお、クリープ変形特性式は一般に次の関数形で表わさ
れるので材料や試験条件により(i)式以外の形式にな
る場合もある。
れるので材料や試験条件により(i)式以外の形式にな
る場合もある。
【0112】
【数4】 以上が、図12における断面平均クリープひずみ計算2
31に相当する。
31に相当する。
【0113】また、次いで、温度・応力パターンマッチ
ング手段22(図12に図示)で得られた温度・応力分
布により最もクリープの顕著なクリティカル部位を選ん
で局所クリープのびを計算し(ステップS135)、局
所クリープのびが許容値よりも小さいか判断し(ステッ
プS136)、小さい場合は断面平均クリープのびを翼
全体に渡って足し合わせ翼のびを計算し(ステップS1
37)、許容値との比較により寿命を評価する(ステッ
プS138)。
ング手段22(図12に図示)で得られた温度・応力分
布により最もクリープの顕著なクリティカル部位を選ん
で局所クリープのびを計算し(ステップS135)、局
所クリープのびが許容値よりも小さいか判断し(ステッ
プS136)、小さい場合は断面平均クリープのびを翼
全体に渡って足し合わせ翼のびを計算し(ステップS1
37)、許容値との比較により寿命を評価する(ステッ
プS138)。
【0114】なお、上記の局所クリープのびが許容値以
上であれば、これにより寿命を評価する(ステップS1
36→ステップS138)。
上であれば、これにより寿命を評価する(ステップS1
36→ステップS138)。
【0115】以上が、図12における変形寿命計算23
2および時間依存寿命計算67に相当する。
2および時間依存寿命計算67に相当する。
【0116】また、ここで、コーティング寿命計算手段
24の動作を、図14を参照して詳しく説明する。同図
は、コーティング寿命計算手段24の動作手順を示す説
明図である。
24の動作を、図14を参照して詳しく説明する。同図
は、コーティング寿命計算手段24の動作手順を示す説
明図である。
【0117】同図に示すように、コーティング寿命計算
手段24の動作は、動作のひとつとして、定格運転時の
温度から酸化層厚さを計算し(ステップS141)、こ
の酸化層厚さに対して停止時温度低下に伴う熱膨張差に
起因する圧縮応力を計算し(ステップS142)、この
圧縮応力が所定の限界値以上であれば酸化層が剥離する
として、一起動停止当たり酸化層剥離を計算し(ステッ
プS143)、酸化寿命を計算する(ステップS14
4)。
手段24の動作は、動作のひとつとして、定格運転時の
温度から酸化層厚さを計算し(ステップS141)、こ
の酸化層厚さに対して停止時温度低下に伴う熱膨張差に
起因する圧縮応力を計算し(ステップS142)、この
圧縮応力が所定の限界値以上であれば酸化層が剥離する
として、一起動停止当たり酸化層剥離を計算し(ステッ
プS143)、酸化寿命を計算する(ステップS14
4)。
【0118】以上の手順は、図12における酸化減肉計
算241に相当する。
算241に相当する。
【0119】また、温度低下時に引張応力が働く部位に
ついては、ひずみヒステリシスループ計算251(図1
2に図示)の結果を用いつつ、引張応力を計算し(ステ
ップS146)、この引張応力に対応するコーティング
き裂発生計算と応力の繰返しによるその進展計算とを行
い(ステップS147、ステップS148)、基材への
き裂進展寿命を評価する(ステップS149)。
ついては、ひずみヒステリシスループ計算251(図1
2に図示)の結果を用いつつ、引張応力を計算し(ステ
ップS146)、この引張応力に対応するコーティング
き裂発生計算と応力の繰返しによるその進展計算とを行
い(ステップS147、ステップS148)、基材への
き裂進展寿命を評価する(ステップS149)。
【0120】そして、コーティング層の時間および回数
の寿命を計算する(ステップS145)。
の寿命を計算する(ステップS145)。
【0121】以上の手順が、図12におけるコーティン
グ寿命計算242、時間依存寿命計算67、および回転
依存寿命計算68に相当する。
グ寿命計算242、時間依存寿命計算67、および回転
依存寿命計算68に相当する。
【0122】以上の寿命は、上記の説明からわかるよう
に、時間依存型寿命に起動停止の効果が重畳している。
に、時間依存型寿命に起動停止の効果が重畳している。
【0123】また、ここで、図12に戻り、熱疲労寿命
計算手段25について説明する。同図に示すように、熱
疲労については、温度・応力分布の変化から求めたひず
み範囲をひずみヒステリシスループ計算251で計算
し、これに対応する基材のき裂発生とき裂進展回数と
を、それぞれ、基材熱疲労き裂発生回数計算252、基
材熱疲労き裂進展回数計算253で計算する。これは回
数依存寿命として評価する。
計算手段25について説明する。同図に示すように、熱
疲労については、温度・応力分布の変化から求めたひず
み範囲をひずみヒステリシスループ計算251で計算
し、これに対応する基材のき裂発生とき裂進展回数と
を、それぞれ、基材熱疲労き裂発生回数計算252、基
材熱疲労き裂進展回数計算253で計算する。これは回
数依存寿命として評価する。
【0124】以上説明のように、本実施形態において
は、オンライン/オフラインデータにより異常兆候を監
視するとともに、動翼等の寿命消費因子に応じた寿命計
算を行ない、これにより、不具合が生じる前に運転につ
いてのおよび検査・補修の判断・措置をより一層的確に
行うことができる。
は、オンライン/オフラインデータにより異常兆候を監
視するとともに、動翼等の寿命消費因子に応じた寿命計
算を行ない、これにより、不具合が生じる前に運転につ
いてのおよび検査・補修の判断・措置をより一層的確に
行うことができる。
【0125】(第4の実施の形態)次に、本発明の第4
の実施形態について図15を用いて説明する。
の実施形態について図15を用いて説明する。
【0126】同図は、本発明による第4の実施形態であ
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
【0127】同図において、すでに説明した構成要素と
同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作説
明を省略する。
同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作説
明を省略する。
【0128】この実施形態の第3の実施形態との違いの
一つは、パイロメータなどのオンライン温度計測データ
またはオフライン検査データから推定された温度データ
を用いて(定検時メタル温度推定データ入力151)、
温度分布の補正を行うことである。
一つは、パイロメータなどのオンライン温度計測データ
またはオフライン検査データから推定された温度データ
を用いて(定検時メタル温度推定データ入力151)、
温度分布の補正を行うことである。
【0129】補正として、代表温度プロファイルと温度
計測値とを同一部位で比較して換算係数を求めておくこ
とにより、これをオンライン温度に対する補正に用いる
という方法を採用することができる。
計測値とを同一部位で比較して換算係数を求めておくこ
とにより、これをオンライン温度に対する補正に用いる
という方法を採用することができる。
【0130】また、応力計測データがある場合には応力
についても換算係数を求め同様に補正することが可能で
あり、応力計測がない場合には、温度分布補正結果から
応力分布を再推定することができる。
についても換算係数を求め同様に補正することが可能で
あり、応力計測がない場合には、温度分布補正結果から
応力分布を再推定することができる。
【0131】さらに、寿命にかかわる変形、酸化、き
裂、摩耗データがある場合には、寿命評価結果と比較し
て換算係数を求め以後の補正に用いることができる(翼
のび計測データによる補正152、コーティング酸化・
き裂計測データによる補正153、基材熱疲労き裂デー
タ計測による補正154)。
裂、摩耗データがある場合には、寿命評価結果と比較し
て換算係数を求め以後の補正に用いることができる(翼
のび計測データによる補正152、コーティング酸化・
き裂計測データによる補正153、基材熱疲労き裂デー
タ計測による補正154)。
【0132】以上のように本実施形態においては、オン
ライン/オフラインデータにより異常兆候を監視すると
ともに、これらのデータを用いて、動翼等の寿命消費因
子に応じて、温度・応力計算の精度向上と寿命評価の精
度向上とがなされるので、より一層正確な寿命評価に基
づく保守管理を的確に行うことができる。
ライン/オフラインデータにより異常兆候を監視すると
ともに、これらのデータを用いて、動翼等の寿命消費因
子に応じて、温度・応力計算の精度向上と寿命評価の精
度向上とがなされるので、より一層正確な寿命評価に基
づく保守管理を的確に行うことができる。
【0133】(第5の実施例の形態)次に、本発明の第
5の実施形態について図16を用いて説明する。
5の実施形態について図16を用いて説明する。
【0134】同図は、本発明による第5の実施形態であ
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図(同図(a))、およびガスタービン静翼
の形状例を示す図(同図(b))である。この実施形態
において、以下に説明する温度・応力パターンマッチン
グと寿命評価など以外の部分については、上記の第1の
実施形態と同様な構成を用いることができる。
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図(同図(a))、およびガスタービン静翼
の形状例を示す図(同図(b))である。この実施形態
において、以下に説明する温度・応力パターンマッチン
グと寿命評価など以外の部分については、上記の第1の
実施形態と同様な構成を用いることができる。
【0135】図16において、すでに説明した構成要素
と同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作
の説明を省略する。
と同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作
の説明を省略する。
【0136】本実施形態は、ガスタービン静翼等の寿命
消費因子を考慮したもので、これに好適に適用され得る
形態である。
消費因子を考慮したもので、これに好適に適用され得る
形態である。
【0137】同図に示すように、本実施形態における温
度・応力パターンマッチングと寿命評価は、オンライン
流体状態計測データ入力手段20、代表温度・応力プロ
ファイル計算手段21、FEM温度・応力パターンマッ
チング22、クリープ変形寿命計算手段23、酸化寿命
計算手段26、熱疲労寿命計算手段25とを有して構成
される(なお、これらは、酸化寿命計算手段26を除き
図12に示したものと同一である)。
度・応力パターンマッチングと寿命評価は、オンライン
流体状態計測データ入力手段20、代表温度・応力プロ
ファイル計算手段21、FEM温度・応力パターンマッ
チング22、クリープ変形寿命計算手段23、酸化寿命
計算手段26、熱疲労寿命計算手段25とを有して構成
される(なお、これらは、酸化寿命計算手段26を除き
図12に示したものと同一である)。
【0138】すなわち、時間・回数依存型寿命の一つと
して酸化寿命が用いられる(酸化寿命計算手段26→時
間依存寿命計算67・回数依存寿命計算68)。
して酸化寿命が用いられる(酸化寿命計算手段26→時
間依存寿命計算67・回数依存寿命計算68)。
【0139】酸化寿命計算手段26は、酸化減肉計算2
61の機能を有する。これは、定格運転時の温度から酸
化層厚さを計算し、この酸化層厚さに対して停止時温度
低下に伴う熱膨張差に起因する圧縮応力を計算し、この
圧縮応力が所定の限界値以上であれば酸化層が剥離する
として、酸化減肉量を計算するものである。
61の機能を有する。これは、定格運転時の温度から酸
化層厚さを計算し、この酸化層厚さに対して停止時温度
低下に伴う熱膨張差に起因する圧縮応力を計算し、この
圧縮応力が所定の限界値以上であれば酸化層が剥離する
として、酸化減肉量を計算するものである。
【0140】以上のように、本実施形態においては、オ
ンライン/オフラインデータにより異常兆候を監視する
とともに、静翼等の寿命消費因子に応じた寿命計算を行
ない、これにより、不具合が生じる前に運転についての
および検査・補修の判断・措置をより一層的確に行うこ
とができる。
ンライン/オフラインデータにより異常兆候を監視する
とともに、静翼等の寿命消費因子に応じた寿命計算を行
ない、これにより、不具合が生じる前に運転についての
および検査・補修の判断・措置をより一層的確に行うこ
とができる。
【0141】(第6の実施の形態)次に、本発明の第6
の実施形態について図17を用いて説明する。
の実施形態について図17を用いて説明する。
【0142】同図は、本発明による第6の実施形態であ
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
【0143】同図において、すでに説明した構成要素と
同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作説
明を省略する(例えば、図15、図16を参照でき
る)。
同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作説
明を省略する(例えば、図15、図16を参照でき
る)。
【0144】この実施形態の第5の実施形態との違いの
一つは、パイロメータなどのオンライン温度計測データ
またはオフライン検査データから推定された温度データ
を用いて(定検時メタル温度推定データ入力151)、
温度分布の補正を行うことである。
一つは、パイロメータなどのオンライン温度計測データ
またはオフライン検査データから推定された温度データ
を用いて(定検時メタル温度推定データ入力151)、
温度分布の補正を行うことである。
【0145】補正として、代表温度プロファイルと温度
計測値とを同一部位で比較して換算係数を求めておくこ
とにより、これをオンライン温度に対する補正に用いる
という方法を採用することができる。
計測値とを同一部位で比較して換算係数を求めておくこ
とにより、これをオンライン温度に対する補正に用いる
という方法を採用することができる。
【0146】また、応力計測データがある場合には応力
についても換算係数を求め同様に補正することが可能で
あり、応力計測がない場合には、温度分布補正結果から
応力分布を再推定することができる。
についても換算係数を求め同様に補正することが可能で
あり、応力計測がない場合には、温度分布補正結果から
応力分布を再推定することができる。
【0147】さらに、この実施形態の第5の実施形態と
の違いのもう一つとして、寿命にかかわる変形、酸化、
き裂、摩耗データがある場合には、寿命評価結果と比較
して換算係数を求め以後の補正に用いることができる
(それぞれ、翼のび計測データによる補正152、酸化
減肉計測データによる補正172、基材熱疲労き裂デー
タ計測による補正154)。
の違いのもう一つとして、寿命にかかわる変形、酸化、
き裂、摩耗データがある場合には、寿命評価結果と比較
して換算係数を求め以後の補正に用いることができる
(それぞれ、翼のび計測データによる補正152、酸化
減肉計測データによる補正172、基材熱疲労き裂デー
タ計測による補正154)。
【0148】以上の説明は、第1の実施形態に対する第
2の実施形態、あるいは、第3の実施形態に対する第4
の実施形態と類似するものである。
2の実施形態、あるいは、第3の実施形態に対する第4
の実施形態と類似するものである。
【0149】以上のように本実施形態においては、オン
ライン/オフラインデータにより異常兆候を監視すると
ともに、これらのデータを用いて、静翼等の寿命消費因
子に応じて、温度・応力計算の精度向上と寿命評価の精
度向上とがなされるので、より一層正確な寿命評価に基
づく保守管理を的確に行うことができる。
ライン/オフラインデータにより異常兆候を監視すると
ともに、これらのデータを用いて、静翼等の寿命消費因
子に応じて、温度・応力計算の精度向上と寿命評価の精
度向上とがなされるので、より一層正確な寿命評価に基
づく保守管理を的確に行うことができる。
【0150】(第7の実施の形態)次に、本発明の第7
の実施形態について図18を用いて説明する。
の実施形態について図18を用いて説明する。
【0151】同図は、本発明による第7の実施形態であ
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
【0152】図18において、すでに説明した構成要素
と同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作
の説明を省略する。
と同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作
の説明を省略する。
【0153】本実施形態は、ガスタービン燃焼器等の寿
命消費因子を考慮したもので、これについて好適に適用
され得る形態である。
命消費因子を考慮したもので、これについて好適に適用
され得る形態である。
【0154】同図に示すように、本実施形態における温
度・応力パターンマッチングと寿命評価は、オンライン
流体状態計測データ入力手段20、代表温度・応力プロ
ファイル計算手段21、FEM温度・応力パターンマッ
チング22、クリープ変形寿命計算手段23、摩耗寿命
計算手段27、熱疲労寿命計算手段25とを有して構成
される(なお、これらは、摩耗寿命計算手段27を除
き、図12あるいは図16に示したものと同一であ
る)。
度・応力パターンマッチングと寿命評価は、オンライン
流体状態計測データ入力手段20、代表温度・応力プロ
ファイル計算手段21、FEM温度・応力パターンマッ
チング22、クリープ変形寿命計算手段23、摩耗寿命
計算手段27、熱疲労寿命計算手段25とを有して構成
される(なお、これらは、摩耗寿命計算手段27を除
き、図12あるいは図16に示したものと同一であ
る)。
【0155】すなわち、時間依存寿命の一つとして摩耗
寿命が用いられる(摩耗寿命計算手段27→時間依存寿
命計算67)。
寿命が用いられる(摩耗寿命計算手段27→時間依存寿
命計算67)。
【0156】摩耗寿命計算手段27は、摩耗量計算27
1の機能を有する。これは、オンライン計測データに基
づく接触面圧、振動条件、温度等から定まる材料の組合
せに応じた摩耗定量を計算するものである。
1の機能を有する。これは、オンライン計測データに基
づく接触面圧、振動条件、温度等から定まる材料の組合
せに応じた摩耗定量を計算するものである。
【0157】以上のように、本実施形態においては、オ
ンライン/オフラインデータにより異常兆候を監視する
とともに、ガスタービン燃焼器等の寿命消費因子に応じ
た寿命計算を行ない、これにより、不具合が生じる前に
運転についてのおよび検査・補修の判断・措置をより一
層的確に行うことができる。
ンライン/オフラインデータにより異常兆候を監視する
とともに、ガスタービン燃焼器等の寿命消費因子に応じ
た寿命計算を行ない、これにより、不具合が生じる前に
運転についてのおよび検査・補修の判断・措置をより一
層的確に行うことができる。
【0158】(第8の実施の形態)次に、本発明の第8
の実施形態について図19を用いて説明する。
の実施形態について図19を用いて説明する。
【0159】同図は、本発明による第8の実施形態であ
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
る原動機の異常診断・寿命診断システムに適用される温
度・応力パターンマッチングと寿命評価の構成を示すブ
ロック構成図である。この実施形態において、以下に説
明する温度・応力パターンマッチングと寿命評価など以
外の部分については、上記の第1の実施形態と同様な構
成を用いることができる。
【0160】同図において、すでに説明した構成要素と
同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作説
明を省略する(例えば、図18、図15を参照でき
る)。
同一の構成要素には同一番号を付し、その構成・動作説
明を省略する(例えば、図18、図15を参照でき
る)。
【0161】この実施形態の第7の実施形態との違いの
一つは、パイロメータなどのオンライン温度計測データ
またはオフライン検査データから推定された温度データ
を用いて(定検時メタル温度推定データ入力151)、
温度分布の補正を行うことである。
一つは、パイロメータなどのオンライン温度計測データ
またはオフライン検査データから推定された温度データ
を用いて(定検時メタル温度推定データ入力151)、
温度分布の補正を行うことである。
【0162】補正として、代表温度プロファイルと温度
計測値とを同一部位で比較して換算係数を求めておくこ
とにより、これをオンライン温度に対する補正に用いる
という方法を採用することができる。
計測値とを同一部位で比較して換算係数を求めておくこ
とにより、これをオンライン温度に対する補正に用いる
という方法を採用することができる。
【0163】また、応力計測データがある場合には応力
についても換算係数を求め同様に補正することが可能で
あり、応力計測がない場合には、温度分布補正結果から
応力分布を再推定することができる。
についても換算係数を求め同様に補正することが可能で
あり、応力計測がない場合には、温度分布補正結果から
応力分布を再推定することができる。
【0164】さらに、この実施形態の第7の実施形態と
の違いのもう一つとして、寿命にかかわる変形、酸化、
き裂、摩耗データがある場合には、寿命評価結果と比較
して換算係数を求め以後の補正に用いることができる
(翼のび計測データによる補正152、摩耗量計測デー
タによる補正191、基材熱疲労き裂データ計測による
補正154)。
の違いのもう一つとして、寿命にかかわる変形、酸化、
き裂、摩耗データがある場合には、寿命評価結果と比較
して換算係数を求め以後の補正に用いることができる
(翼のび計測データによる補正152、摩耗量計測デー
タによる補正191、基材熱疲労き裂データ計測による
補正154)。
【0165】以上の説明は、第1の実施形態に対する第
2の実施形態、あるいは、第3の実施形態に対する第4
の実施形態、あるいは、第5の実施形態に対する第6の
実施形態と類似するものである。
2の実施形態、あるいは、第3の実施形態に対する第4
の実施形態、あるいは、第5の実施形態に対する第6の
実施形態と類似するものである。
【0166】以上のように本実施形態においては、オン
ライン/オフラインデータにより異常兆候を監視すると
ともに、これらのデータを用いて、ガスタービン燃焼器
等の寿命消費因子に応じて、温度・応力計算の精度向上
と寿命評価の精度向上とがなされるので、より一層正確
な寿命評価に基づく保守管理を的確に行うことができ
る。
ライン/オフラインデータにより異常兆候を監視すると
ともに、これらのデータを用いて、ガスタービン燃焼器
等の寿命消費因子に応じて、温度・応力計算の精度向上
と寿命評価の精度向上とがなされるので、より一層正確
な寿命評価に基づく保守管理を的確に行うことができ
る。
【0167】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、オンラ
イン計測データおよびオフライン計測データの時系列傾
向を解析し、その結果が異常兆候を示す場合にはその原
因を推定して寿命支配因子を選択し、また、オンライン
計測データから温度・応力分布パターンマッチングを用
いて温度・応力・ひずみを推定し、これと原動機を構成
する材料の特性とから寿命を評価し、これに基づき前記
原動機の運転制限について判定・表示し、前記寿命支配
因子に基づき前記原動機の保守管理方法を判定・表示す
るので、これにより、オンライン/オフラインデータに
より異常兆候を監視するとともに、寿命計算を行って不
具合が生じる前に運転についてのおよび検査・補修の判
断・措置が可能となるため、予定外停止の防止と合理的
なメンテナンスを容易に行うことができる。
イン計測データおよびオフライン計測データの時系列傾
向を解析し、その結果が異常兆候を示す場合にはその原
因を推定して寿命支配因子を選択し、また、オンライン
計測データから温度・応力分布パターンマッチングを用
いて温度・応力・ひずみを推定し、これと原動機を構成
する材料の特性とから寿命を評価し、これに基づき前記
原動機の運転制限について判定・表示し、前記寿命支配
因子に基づき前記原動機の保守管理方法を判定・表示す
るので、これにより、オンライン/オフラインデータに
より異常兆候を監視するとともに、寿命計算を行って不
具合が生じる前に運転についてのおよび検査・補修の判
断・措置が可能となるため、予定外停止の防止と合理的
なメンテナンスを容易に行うことができる。
【0168】また、前記オンライン計測データは、振
動、温度、変形、性能劣化についてのデータ、前記オフ
ライン計測データは、損傷、材質劣化、変形、摩耗につ
いてのデータとすることで、ほとんどすべての主たる異
常要因を捉えて上記の作用効果を得ることができる。
動、温度、変形、性能劣化についてのデータ、前記オフ
ライン計測データは、損傷、材質劣化、変形、摩耗につ
いてのデータとすることで、ほとんどすべての主たる異
常要因を捉えて上記の作用効果を得ることができる。
【0169】また、傾向解析手段においては、オンライ
ン計測データのノイズを除去しかつ運転環境補正し、こ
れを運転時間または起動停止回数との関係において関数
近似するので、より信頼性の高いオンライン計測データ
を得ることができ、上記(請求項1)の作用効果を向上
することが可能となる。
ン計測データのノイズを除去しかつ運転環境補正し、こ
れを運転時間または起動停止回数との関係において関数
近似するので、より信頼性の高いオンライン計測データ
を得ることができ、上記(請求項1)の作用効果を向上
することが可能となる。
【0170】また、傾向解析手段においては、部材の変
形量またはその統計量をクリープ変形特性式に適用して
運転時間との関係において関数近似するので、より現実
的に変形特性を記述するクリープ変形特性式の特徴をと
り込んで上記(請求項1)の作用効果を向上することが
できる。
形量またはその統計量をクリープ変形特性式に適用して
運転時間との関係において関数近似するので、より現実
的に変形特性を記述するクリープ変形特性式の特徴をと
り込んで上記(請求項1)の作用効果を向上することが
できる。
【0171】また、オンライン計測データまたは前記オ
フライン計測データを、原動機の部材の酸化深さまたは
酸化減肉量とし、傾向解析手段は、この酸化深さまたは
酸化減肉量またはそれらの統計量を運転時間または起動
停止回数との関係において関数近似することで、オンラ
イン計測データまたはオフライン計測データが酸化深さ
または酸化減肉量を含む場合のより具体的な解決手段が
与えられる。
フライン計測データを、原動機の部材の酸化深さまたは
酸化減肉量とし、傾向解析手段は、この酸化深さまたは
酸化減肉量またはそれらの統計量を運転時間または起動
停止回数との関係において関数近似することで、オンラ
イン計測データまたはオフライン計測データが酸化深さ
または酸化減肉量を含む場合のより具体的な解決手段が
与えられる。
【0172】また、前記オンライン計測データまたは前
記オフライン計測データを、原動機の部材の摩耗量と
し、傾向解析手段は、この摩耗量またはその統計量を運
転時間または起動停止回数との関係において関数近似す
ることで、オンライン計測データまたはオフライン計測
データが酸化深さ摩耗量を含む場合のより具体的な解決
手段が与えられる。
記オフライン計測データを、原動機の部材の摩耗量と
し、傾向解析手段は、この摩耗量またはその統計量を運
転時間または起動停止回数との関係において関数近似す
ることで、オンライン計測データまたはオフライン計測
データが酸化深さ摩耗量を含む場合のより具体的な解決
手段が与えられる。
【0173】また、温度・応力分布パターンマッチング
は、入力されたオンライン計測データから温度・応力プ
ロファイルを計算し、この温度・応力プロファイルをあ
らかじめ関数化された温度・応力プロファイルと有限要
素法解析による温度・応力分布との対応関係に照らし合
わせなされるので、これにより、刻々の状態変化に対し
て有限要素法解析を実施しなくても換算により迅速に温
度・応力分布を求めることができる上に上記(請求項
1)の作用効果を得ることができる。
は、入力されたオンライン計測データから温度・応力プ
ロファイルを計算し、この温度・応力プロファイルをあ
らかじめ関数化された温度・応力プロファイルと有限要
素法解析による温度・応力分布との対応関係に照らし合
わせなされるので、これにより、刻々の状態変化に対し
て有限要素法解析を実施しなくても換算により迅速に温
度・応力分布を求めることができる上に上記(請求項
1)の作用効果を得ることができる。
【0174】また、寿命評価においては、温度・応力・
ひずみからクリープ損傷、摩耗量、酸化減肉量、熱疲労
損傷量のうちの少なくとも一つを計算するので、これに
より、寿命に関係するクリープ損傷、摩耗量、酸化減肉
量、熱疲労損傷量に対応した上で上記(請求項1)の作
用効果を得ることができる。
ひずみからクリープ損傷、摩耗量、酸化減肉量、熱疲労
損傷量のうちの少なくとも一つを計算するので、これに
より、寿命に関係するクリープ損傷、摩耗量、酸化減肉
量、熱疲労損傷量に対応した上で上記(請求項1)の作
用効果を得ることができる。
【0175】また、運転制限判定・表示においては、計
算された許容運転時間および許容起動停止時間と原動機
のこれらの要求値とを比較するので、これにより、原動
機についての要求値との比較においてその運転制限の表
示を得ることができる。
算された許容運転時間および許容起動停止時間と原動機
のこれらの要求値とを比較するので、これにより、原動
機についての要求値との比較においてその運転制限の表
示を得ることができる。
【0176】また、寿命支配因子としては、熱疲労、ク
リープ、酸化、コーティング劣化、摩耗を取り扱うこと
ができ、保守管理方法判定・表示においては、これら寿
命支配因子ごとに補修、交換、再生処理、リコーティン
グするので、これにより、具体的な寿命支配因子ごとに
具体的な保守管理方法の判定・表示が可能となる。
リープ、酸化、コーティング劣化、摩耗を取り扱うこと
ができ、保守管理方法判定・表示においては、これら寿
命支配因子ごとに補修、交換、再生処理、リコーティン
グするので、これにより、具体的な寿命支配因子ごとに
具体的な保守管理方法の判定・表示が可能となる。
【0177】また、入力されたオンライン計測データま
たはオフライン計測データのうちの寿命にかかわるデー
タを寿命評価手段により評価された寿命と比較して換算
係数を求め、これを評価された寿命の補正に用いるの
で、これにより、請求項1に増して高精度に、オンライ
ン/オフラインデータにより異常兆候を監視するととも
に、寿命計算を行って不具合が生じる前に運転について
のおよび検査・補修の判断・措置が可能となるため、予
定外停止の防止と合理的なメンテナンスを容易に行うこ
とができる。
たはオフライン計測データのうちの寿命にかかわるデー
タを寿命評価手段により評価された寿命と比較して換算
係数を求め、これを評価された寿命の補正に用いるの
で、これにより、請求項1に増して高精度に、オンライ
ン/オフラインデータにより異常兆候を監視するととも
に、寿命計算を行って不具合が生じる前に運転について
のおよび検査・補修の判断・措置が可能となるため、予
定外停止の防止と合理的なメンテナンスを容易に行うこ
とができる。
【0178】また、寿命評価においては、クリープ損
傷、酸化減肉量、熱疲労損傷量を取り扱い、これらの時
間依存型寿命、回数依存型寿命、および両者依存の寿命
とを評価するので、これにより、コーティングを施した
ガスタービン動翼等、ガスタービン静翼等の寿命消費因
子を考慮して、上記(請求項1)の作用効果を得ること
ができる。
傷、酸化減肉量、熱疲労損傷量を取り扱い、これらの時
間依存型寿命、回数依存型寿命、および両者依存の寿命
とを評価するので、これにより、コーティングを施した
ガスタービン動翼等、ガスタービン静翼等の寿命消費因
子を考慮して、上記(請求項1)の作用効果を得ること
ができる。
【0179】また、寿命評価においては、クリープ損
傷、摩耗量、熱疲労損傷量を取り扱い、これらの時間依
存型寿命、回数依存型寿命、および両者依存の寿命とを
評価するので、これにより、ガスタービン燃焼器等の寿
命消費因子を考慮して、上記(請求項1)の作用効果を
得ることができる。
傷、摩耗量、熱疲労損傷量を取り扱い、これらの時間依
存型寿命、回数依存型寿命、および両者依存の寿命とを
評価するので、これにより、ガスタービン燃焼器等の寿
命消費因子を考慮して、上記(請求項1)の作用効果を
得ることができる。
【図1】本発明による第1の実施形態である原動機の異
常診断・寿命診断システムのブロック構成図。
常診断・寿命診断システムのブロック構成図。
【図2】本発明に用いられる傾向解析手段3のブロック
構成を含む構成図。
構成を含む構成図。
【図3】本発明におけるオンライン傾向解析からの異常
判定手順を示す説明図。
判定手順を示す説明図。
【図4】本発明におけるオフライン傾向解析からの異常
判定手順を示す説明図。
判定手順を示す説明図。
【図5】1起動停止当りのき裂進展量aを、1起動停止
当りの運転時間との関係において示す図。
当りの運転時間との関係において示す図。
【図6】本発明に用いられる温度・応力分布パターンマ
ッチングおよび寿命評価を含む手順を示す説明図。
ッチングおよび寿命評価を含む手順を示す説明図。
【図7】本発明に用いられる代表温度・応力プロファイ
ル計算61、FEM温度・応力分布パターンマッチング
62の部分の詳細ブロック図。
ル計算61、FEM温度・応力分布パターンマッチング
62の部分の詳細ブロック図。
【図8】材料の各特性を示す特性図、および、これらの
特性から読み取られる寿命を運転時間および起動停止回
数からなる平面に示した図。
特性から読み取られる寿命を運転時間および起動停止回
数からなる平面に示した図。
【図9】本発明における運転制限判定・表示の手順を示
す流れ図。
す流れ図。
【図10】本発明における保守管理方法判定・表示の手
順を示す流れ図。
順を示す流れ図。
【図11】本発明による第2の実施形態である原動機の
異常診断・寿命診断システムを示すブロック構成図。
異常診断・寿命診断システムを示すブロック構成図。
【図12】本発明による第3の実施形態である原動機の
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
【図13】本発明に用いられるクリープ変形寿命計算手
段23の動作手順を示す説明図、およびガスタービン動
翼の形状例とその断面領域区分例を示す説明図。
段23の動作手順を示す説明図、およびガスタービン動
翼の形状例とその断面領域区分例を示す説明図。
【図14】本発明に用いられるコーティング寿命計算手
段24の動作手順を示す説明図。
段24の動作手順を示す説明図。
【図15】本発明による第4の実施形態である原動機の
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
【図16】本発明による第5の実施形態である原動機の
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図、およびガスタービン静翼の形状例を示す斜視図。
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図、およびガスタービン静翼の形状例を示す斜視図。
【図17】本発明による第6の実施形態である原動機の
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
【図18】本発明による第7の実施形態である原動機の
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
【図19】本発明による第8の実施形態である原動機の
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
異常診断・寿命診断システムに適用される温度・応力パ
ターンマッチングと寿命評価の構成を示すブロック構成
図。
1 オンラインデータ入力手段 2 オフラインデータ入力手段 3 傾向解析手段 4 異常判定手段 5 異常原因推定手段 6 温度・応力パターンマッチング手段 7 寿命評価手段 8 運転制限判定・表示手段 9 保守管理方法判定・表示手段 10 振動傾向解析手段 11 温度傾向解析手段 12 変形傾向解析手段 13 性能劣化傾向解析手段 14 損傷傾向解析手段 15 材質劣化傾向解析手段 16 変形傾向解析手段 17 摩耗傾向解析手段 18 温度・応力補正手段 19 寿命評価補正手段 20 オンライン流体状態計測データ入力手段 21 代表温度・応力プロファイル計算手段 22 FEM温度・応力パターンマッチング手段 23 クリープ変形寿命計算手段 24 コーティング寿命計算手段 25 熱疲労寿命計算手段 26 酸化寿命計算手段 27 摩耗寿命計算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 圭介 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 齊藤 和宏 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 犬飼 隆夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 石井 潤治 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 近藤 卓久 東京都港区芝浦1丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 渋谷 幸生 東京都港区芝浦1丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 杉森 洋一 東京都港区芝浦1丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 吉岡 洋明 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 Fターム(参考) 2F076 BA12 BA18 BA19 BD07 BD12 BE04 BE06 2G055 AA01 BA07 BA09 BA11 BA14 BA15 BA16 BA18 EA08 FA01 FA05 FA09 5H223 AA02 AA15 BB02 EE05 EE06 FF03 FF08 FF09 9A001 BB04 GG05 GZ12 HH21 JJ61 KK37 LL05
Claims (13)
- 【請求項1】 原動機についてのオンライン計測データ
を入力する手段と、 前記原動機についてのオフライン計測データを入力する
手段と、 前記入力されたオンライン計測データおよびオフライン
計測データの時系列傾向を解析する傾向解析手段と、 前記解析された時系列傾向を所定の値と比較する手段
と、 前記比較された結果が異常兆候を示す場合にその原因を
推定し寿命支配因子を選択する手段と、 前記比較された結果が許容値を超える場合にその旨を表
示する手段と、 前記入力されたオンライン計測データから温度・応力分
布パターンマッチングを用いて温度・応力・ひずみを推
定する温度・応力・ひずみ推定手段と、 前記推定された温度・応力・ひずみと前記原動機を構成
する材料の特性とから寿命を評価する寿命評価手段と、 前記評価された寿命に基づき前記原動機の運転制限につ
いて判定・表示する運転制限判定・表示手段と、 前記選択された寿命支配因子に基づき前記原動機の保守
管理方法を判定・表示する保守管理方法判定・表示手段
とを有することを特徴とする原動機の異常診断・寿命診
断システム。 - 【請求項2】 前記オンライン計測データは、振動、温
度、変形、性能劣化についてのデータのうち少なくとも
一つを含むものであり、前記オフライン計測データは、
損傷、材質劣化、変形、摩耗についてのデータのうち少
なくとも一つを含むものであることを特徴とする請求項
1記載の原動機の異常診断・寿命診断システム。 - 【請求項3】 前記傾向解析手段は、 前記入力されたオンライン計測データのノイズを除去す
る手段と、 前記ノイズを除去されたオンライン計測データを運転環
境補正する手段と、 前記運転環境補正されたオンライン計測データを運転時
間または起動停止回数との関係において関数近似する手
段とを含み、かつ、 前記入力されたオンライン計測データに代わり前記関数
近似されたオンライン入力データについて時系列傾向を
解析するものであることを特徴とする請求項1記載の原
動機の異常診断・寿命診断システム。 - 【請求項4】 前記オンライン計測データまたは前記オ
フライン計測データは、前記原動機の部材の変形量を含
むものであり、 前記傾向解析手段は、 前記部材の変形量またはその統計量をクリープ変形特性
式に適用して運転時間との関係において関数近似する手
段を含み、かつ、 前記関数近似された部材の変形量またはその統計量につ
いて時系列傾向を解析するものであることを特徴とする
請求項1記載の原動機の異常診断・寿命診断システム。 - 【請求項5】 前記オンライン計測データまたは前記オ
フライン計測データは、前記原動機の部材の酸化深さま
たは酸化減肉量を含むものであり、 前記傾向解析手段は、 前記部材の酸化深さまたは酸化減肉量またはそれらの統
計量を運転時間または起動停止回数との関係において関
数近似する手段を含み、かつ、 前記関数近似された部材の酸化深さまたは酸化減肉量ま
たはそれらの統計量について時系列傾向を解析するもの
であることを特徴とする請求項1記載の原動機の異常診
断・寿命診断システム。 - 【請求項6】 前記オンライン計測データまたは前記オ
フライン計測データは、前記原動機の部材の摩耗量を含
むものであり、 前記傾向解析手段は、 前記部材の摩耗量またはその統計量を運転時間または起
動停止回数との関係において関数近似する手段を含み、
かつ、 前記関数近似された部材の摩耗量またはその統計量につ
いて時系列傾向を解析するものであることを特徴とする
請求項1記載の原動機の異常診断・寿命診断システム。 - 【請求項7】 前記温度・応力分布パターンマッチング
は、 前記入力されたオンライン計測データから温度・応力プ
ロファイルを計算し、 前記計算された温度・応力プロファイルをあらかじめ関
数化された温度・応力プロファイルと有限要素法解析に
よる温度・応力分布との対応関係に照らし合わせるもの
であることを特徴とする請求項1記載の原動機の異常診
断・寿命診断システム。 - 【請求項8】 前記温度・応力・ひずみ推定手段は、 時々刻々の温度・応力・ひずみを推定するものであり、 前記寿命評価手段は、 前記推定された時々刻々の温度・応力・ひずみからクリ
ープ損傷、摩耗量、酸化減肉量、熱疲労損傷量のうちの
少なくとも一つを計算する手段と、 前記計算されたクリープ損傷、摩耗量、酸化減肉量、熱
疲労損傷量のうち少なくとも一つの時間依存型寿命と回
数依存型寿命とを評価する手段と、 前記評価された時間依存型寿命と回数依存型寿命とから
許容運転時間および許容起動停止時間を計算する手段と
を含むものであることを特徴とする請求項1記載の原動
機の異常診断・寿命診断システム。 - 【請求項9】 前記寿命評価手段は、 寿命評価として許容運転時間および許容起動停止時間を
計算する手段を含むものであり、 前記運転制限判定・表示手段は、 前記計算された許容運転時間および許容起動停止時間と
前記原動機のこれらの要求値とを比較する手段と、 前記比較された結果に基づき前記原動機の運転制限につ
いて判定・表示する手段とを含むものであることを特徴
とする請求項1記載の原動機の異常診断・寿命診断シス
テム。 - 【請求項10】 前記寿命支配因子は、 熱疲労、クリープ、酸化、コーティング劣化、摩耗の少
なくとも一つを含むものであり、 前記保守管理方法判定・表示手段は、 前記寿命支配因子ごとに補修、交換、再生処理、リコー
ティングを判定する手段と、 前記判定された結果を表示する手段とを含むものである
ことを特徴とする請求項1記載の原動機の異常診断・寿
命診断システム。 - 【請求項11】 請求項1記載の原動機の異常診断・寿
命診断システムにおいて、さらに、 前記入力されたオンライン計測データまたはオフライン
計測データのうちの寿命にかかわるデータを前記寿命評
価手段により評価された寿命と比較して換算係数を求め
る手段と、 新たに前記寿命評価手段により評価された寿命を前記換
算係数により補正する手段とを有し、 前記運転制限判定・表示手段は、 前記評価された寿命に代えて前記補正された寿命に基づ
き前記原動機の運転制限について判定・表示するもので
あることを特徴とする請求項1記載の原動機の異常診断
・寿命診断システム。 - 【請求項12】 前記寿命評価手段は、 前記推定された温度・応力・ひずみからクリープ損傷、
酸化減肉量、熱疲労損傷量を計算する手段と、 前記計算されたクリープ損傷、酸化減肉量、熱疲労損傷
量の時間依存型寿命、回数依存型寿命、および両者依存
の寿命とを評価する手段と、 前記評価された時間依存型寿命、回数依存型寿命、およ
び両者依存の寿命とから許容運転時間および許容起動停
止時間を計算する手段とを含むものであることを特徴と
する請求項1記載の原動機の異常診断・寿命診断システ
ム。 - 【請求項13】 前記寿命評価手段は、 前記推定された温度・応力・ひずみからクリープ損傷、
摩耗量、熱疲労損傷量を計算する手段と、 前記計算されたクリープ損傷、摩耗量、熱疲労損傷量の
時間依存型寿命、回数依存型寿命、および両者依存の寿
命とを評価する手段と、 前記評価された時間依存型寿命、回数依存型寿命、およ
び両者依存の寿命とから許容運転時間および許容起動停
止時間を計算する手段とを含むものであることを特徴と
する請求項1記載の原動機の異常診断・寿命診断システ
ム。
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JP35362799A JP2001166819A (ja) | 1999-12-13 | 1999-12-13 | 原動機の異常診断・寿命診断システム |
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JP35362799A JP2001166819A (ja) | 1999-12-13 | 1999-12-13 | 原動機の異常診断・寿命診断システム |
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ID=18432134
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