JP2003193808A - 発電プラントの診断方法および診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実開度発信機能付きバルブはコスト高にな
り、発信機能自体の診断やメンテナンスも必要である。
新設バルブの場合は、実開度発信機能付きバルブを設置
して診断できるが、既設バルブは診断できなかった。実
開度発信装置などを設置せず、アクチュエータの状態を
随時診断可能であり、劣化の程度を定量的に評価できる
発電プラントの診断方法および診断システムを提供す
る。 【解決手段】 発電プラントの発電機出力ＰＷ，蒸気圧
力ＭＳＰ，蒸気温度ＭＳＴのうち少なくとも２つの計測
値間の関係を評価指標としてアクチュエータ１２１，１
４１，１４２，…の状態を診断する。実開度発信装置な
どを用いず、蒸気タービン発電プラントなら必ず計測す
るデータからアクチュエータの状態を判定する。新たな
センサを付加せず、既設プラントも診断できる。劣化程
度を定量的に評価でき、必要以上の頻度で部品を交換す
るむだがなくなり、適切な時期にメンテナンスできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービン発電
プラントの診断方法および診断システムに係り、特に、
アクチュエータの診断方法およびこの診断方法を用いた
発電プラントの監視・診断サービス方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】バルブ(弁)，ダンパなどの発電プラント
のアクチュエータは、運転状態を変えたり、プロセス量
を目標値に制御したりするために重要な機器である。

【０００３】これらのアクチュエータは、パッキンなど
の部品の経年劣化により、動作速度が低下したり、最終
的には動作しなくなったりする場合がある。アクチュエ
ータの動作性能が低下すると、制御性能が悪くなるばか
りか、場合によっては、制御不能となって発電プラント
を停止させることもある。

【０００４】アクチュエータの診断方法としては、例え
ば、『計装』Vol.38,No.8,1995に記載されている方法が
ある。第１方法では、バルブ・ステムの往復運動の回数
や移動総距離の積算値とグランドパッキンの劣化程度の
関係を予め求めておき、往復運動の回数や移動総距離の
積算値からパッキンの交換時期を予測する。第２方法で
は、バルブに開度情報の発信機能を持たせ、その開度情
報と制御装置からの開度指令とを比較して診断する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記第１方法では、バ
ルブ・ステムの往復運動の回数や移動総距離の積算値と
グランドパッキンの劣化程度の関係を予め求めておく必
要がある。その場合に、診断対象とするバルブそのもの
では試験できないので、例えば、同型の製品の特性で代
表させることになる。すなわち、上記第１方法では、運
転中のバルブそのものの状態を判断できなかった。

【０００６】上記バルブまたはバルブに使用されている
部品などの個体差により、予め求めた回数や積算値とパ
ッキンなどの劣化程度との関係が異なる場合がある。し
たがって、予想よりも早くパッキンの交換が必要になっ
たり、逆にパッキンの交換がまだ必要でない時期に交換
してしまう場合があった。

【０００７】上記第２方法では、バルブに対する開度指
令と実開度とを比較してバルブの状態を診断するので、
運転中のバルブの状態を随時診断できる。

【０００８】しかし、発電プラントで使用されているバ
ルブは高温雰囲気や振動が大きい環境などで使用される
場合が多く、バルブに取り付けた実開度の発信機能自体
が故障する場合があった。

【０００９】また、新規設置の場合は、実開度発信機能
付きバルブを設置すれば、運転中のバルブの状態を診断
できる。しかし、既設のバルブには対応できなかった。

【００１０】さらに、実開度付きバルブはコスト高にな
るばかりか、発信機能自体の診断やメンテナンスも必要
になるという新たな課題が生ずる。

【００１１】一方、特開平05−141266号公報は、本発明
が対象とする蒸気タービン発電プラントとは異なり、ガ
スタービン発電装置に関するものであるが、発電機の出
力検出器と、出力検出値に基づいて正常運転温度の基準
値を算定する演算器と、タービン出口温度検出器と、タ
ービン軸の回転数検出器と、前記基準温度と検出温度と
の偏差および制御目標回転数と検出回転数との偏差を突
き合わせ小さい方の値を選択する最小値選択器とを備
え、選択した最小値に基づいて燃料供給系の故障の有無
を診断する方式を示している。

【００１２】しかし、選択した最小値により燃料供給系
の故障の有無を診断することから、１種類のパラメータ
に基づく診断であり、確実性に問題があるとともに、劣
化の程度を定量的に評価できなかった。

【００１３】本発明の目的は、実開度発信装置などを設
置することなく、発電プラントの主要プロセスデータか
らアクチュエータの状態を随時診断可能であり、劣化の
程度を定量的に評価できる発電プラントの診断方法およ
び診断システムを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、蒸気タービン発電プラントの発電機出
力，蒸気圧力，蒸気温度の計測値のうち少なくとも２つ
の計測値間の関係を評価指標として発電プラント内のア
クチュエータの状態を診断する発電プラントの診断方法
を提案する。

【００１５】本発明は、また、蒸気タービン発電プラン
トの発電機出力，蒸気圧力，蒸気温度の計測値それぞれ
の時間的変化量を表す特徴量を演算し、特徴量間の関係
を評価指標として発電プラント内のアクチュエータの状
態を診断する発電プラントの診断方法を提案する。

【００１６】本発明は、さらに、蒸気タービン発電プラ
ントの発電機出力，蒸気圧力，蒸気温度の時間的変化特
性を模擬するノミナルモデルを構築し、各プロセス量の
計測値とそれぞれに対応するノミナルモデルの演算値と
の偏差量または偏差量の時間的変化量を表す特徴量を演
算し、少なくとも２つの特徴量間の関係を評価指標とし
て発電プラント内のアクチュエータの状態を診断する発
電プラントの診断方法を提案する。

【００１７】前記発電プラントの診断方法においては、
特徴量の大きさに基づきアクチュエータの劣化程度を定
量的に評価する。

【００１８】本発明は、上記目的を達成するために、蒸
気タービン発電プラントを所有または運営する発電事業
者から発電プラントの発電機出力，蒸気圧力，蒸気温度
の計測値のうち少なくとも２つの計測データを受け取
り、上記いずれかの発電プラントの診断方法を用いて発
電プラントのアクチュエータの状態を診断し、少なくと
もアクチュエータの状態診断結果を発電事業者に提供
し、その代価を発電事業者から受け取る発電プラントの
監視・診断サービス方法を提案する。

【００１９】本発明は、また、蒸気タービン発電プラン
トを所有または運営する発電事業者から発電プラントの
発電機出力，蒸気圧力，蒸気温度の計測値のうち少なく
とも２つの計測データと、少なくともアクチュエータ異
常時の機器状態，他のプロセス値，状態確認方法，運転
方法のうち一つの情報とを受け取り、上記いずれかの発
電プラントの診断方法を用いて発電プラントのアクチュ
エータの状態を診断し、過去に異常と診断した場合の特
徴量または実際に異常になった際の特徴量とそれらに対
応する発電事業者からの提供情報を記憶しておき、特徴
量に類似する過去の特徴量を検索し、発電事業者に診断
結果と診断結果が異常の場合に検索機能で特徴量が類似
する事象に対応する発電事業者からの提供情報とを発電
事業者に提供し、その代価を発電事業者から受け取る発
電プラントの監視・診断サービス方法を提案する。

【００２０】本発明は、上記目的を達成するために、蒸
気タービン発電設備とその運転制御装置とを含む発電プ
ラントに設置されているアクチュエータの状態を診断す
る発電プラントの診断システムにおいて、蒸気タービン
発電設備の発電機出力，蒸気圧力，蒸気温度の時間的変
化特性を模擬するノミナルモデルと、各プロセス量の計
測値とそれぞれに対応するノミナルモデルの演算値との
偏差量または偏差量の時間的変化量を表す特徴量を演算
する演算手段と、少なくとも２つの特徴量間の関係を評
価指標として発電プラント内のアクチュエータの状態を
診断する診断手段と、特徴量の大きさに基づきアクチュ
エータの劣化の程度を定量的に評価する評価手段とから
なる発電プラントの診断システムを提案する。

【００２１】本発明は、また、蒸気タービン発電設備と
その運転制御装置とを含む発電プラントに設置されてい
るアクチュエータの状態を診断する発電プラントの診断
システムにおいて、蒸気タービン発電設備の発電機出
力，蒸気圧力，蒸気温度の時間的変化特性を模擬するノ
ミナルモデルと、蒸気タービン発電プラントを所有また
は運営する発電事業者から発電プラントの発電機出力，
蒸気圧力，蒸気温度の計測値のうち少なくとも２つの計
測データを受け取り、各プロセス量の計測値とそれぞれ
に対応するノミナルモデルの演算値との偏差量または偏
差量の時間的変化量を表す特徴量を演算する演算手段
と、少なくとも２つの特徴量間の関係を評価指標として
発電プラント内のアクチュエータの状態を診断する診断
手段と、特徴量の大きさに基づきアクチュエータの劣化
の程度を定量的に評価する評価手段と、少なくともアク
チュエータの状態診断結果を発電事業者に提供する送信
手段と、その代価を発電事業者から受け取る課金手段と
からなる発電プラントの監視・診断サービスシステムを
提案する。

【００２２】本発明は、さらに、蒸気タービン発電設備
とその運転制御装置とを含む発電プラントに設置されて
いるアクチュエータの状態を診断する発電プラントの診
断システムにおいて、蒸気タービン発電設備の発電機出
力，蒸気圧力，蒸気温度の時間的変化特性を模擬するノ
ミナルモデルと、蒸気タービン発電プラントを所有また
は運営する発電事業者から発電プラントの発電機出力，
蒸気圧力，蒸気温度の計測値のうち少なくとも２つの計
測データと少なくともアクチュエータ異常時の機器状
態，他のプロセス値，状態確認方法，運転方法のうち一
つの情報とを受け取り、各プロセス量の計測値とそれぞ
れに対応するノミナルモデルの演算値との偏差量または
偏差量の時間的変化量を表す特徴量を演算する演算手段
と、少なくとも２つの特徴量間の関係を評価指標として
発電プラント内のアクチュエータの状態を診断する診断
手段と、特徴量の大きさに基づきアクチュエータの劣化
の程度を定量的に評価する評価手段と、過去に異常と診
断した場合の特徴量または実際に異常になった際の特徴
量とそれらに対応する発電事業者からの提供情報を記憶
しておく記憶手段と、特徴量に類似する過去の特徴量を
検索し発電事業者に診断結果と診断結果が異常の場合に
検索機能で特徴量が類似する事象に対応する発電事業者
からの提供情報とを発電事業者に提供する送信手段と、
その代価を発電事業者から受け取る課金手段とからなる
発電プラントの監視・診断サービスシステムを提案す
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、図１ないし図９を参照し
て、本発明による発電プラントの診断方法および診断シ
ステムの実施形態を説明する。

【００２４】

【実施形態１】図１は、本発明による発電プラントの診
断方法および診断システムを火力発電プラントに適用し
た実施形態１の系統構成を示す図である。

【００２５】本実施形態１の発電プラントは、発電設備
１００と、その運転制御装置３００と、本発明による診
断システム２００とからなる。

【００２６】発電設備１００のボイラ１５０では、燃料
調節弁１６２を介してバーナ１６０に燃料を供給し、空
気調節弁１６１を介してバーナ１６０に空気を供給し、
燃焼させる。一方、給水ポンプ１４０により給水調節弁
１４１を介して供給し、熱交換器１５２で蒸発させる。
さらに、後段の熱交換器１５３および過熱器１５４で昇
温し、過熱状態となった蒸気をタービン加減弁１２１を
介して高圧タービン１３０に導き、高圧タービン１３０
を回転させる。高圧タービンを通過した蒸気を再熱器１
５６で再び昇温し、低圧タービン１２０に導き、低圧タ
ービン１２０を回転させる。高圧タービン１３０および
低圧タービン１２０により発電機１１０を回転させ、電
力を発生させる。なお、高圧タービン１３０入口の蒸気
を主蒸気といい、低圧タービン１２０入口の蒸気を再熱
蒸気という。

【００２７】主蒸気温度を制御する目的で、給水ポンプ
１４０から供給された給水の一部をスプレ調節弁１４２
を介して過熱器１５４の前段に混合する。

【００２８】火力発電プラント１には、上記機器の他に
も、タービン駆動後の蒸気を冷却水１２６により冷却す
る復水器１２５や、燃焼ガス中の有害物質を除去する排
ガス処理装置１７０などの機器もある。排ガス処理装置
１７０を通ったガスは、煙突１７５から大気へ放出され
る。

【００２９】発電設備１００の運転状態は、発電機出力
計測器１１１，主蒸気温度(過熱器出口蒸気温度)測定器
１２２，過熱器入口蒸気温度測定器１２７，主蒸気圧力
測定器１２３，再熱蒸気温度測定器１２４などのデータ
測定装置で計測され、運転制御装置３００に伝送され
る。

【００３０】発電設備１００には、その他にも、タービ
ン回転数などの制御に必要な種々のプロセス量を計測す
る装置が取り付けられており、それらによる計測値も運
転制御装置３００に伝送される。ここでは、それらの詳
細な説明は省略する。

【００３１】運転制御装置３００は、これらのプロセス
データに基づいて、発電設備の運転状態を把握し、望ま
しい状態になるように、燃料流量調節弁１６２，空気流
量調節弁１６１，タービン加減弁１２１，給水調節弁１
４１，スプレ調節弁１４２などのアクチュエータを操作
している。

【００３２】ここで、望ましい状態とは、基本的には、
中央給電所からの発電量指令値と発電プラントの発電出
力値との差ができるだけ小さく、かつ、タービンの定格
回転数とタービン回転数との差ができるだけ小さい運転
状態である。その制約条件として、蒸気温度や圧力に目
標値を設定し、それらの制御偏差を許容値内にしなけれ
ばならない。

【００３３】したがって、発電量指令値(ＭＷＤ)，発電
機出力計測器１１１で計測する発電機出力(ＧＭＷ)，主
蒸気温度(過熱器出口蒸気温度)測定器１２２で計測する
主蒸気温度(ＭＳＴ)，主蒸気圧力測定器１２３で計測す
る主蒸気圧力(ＭＳＰ)などは発電プラントを制御する上
で必須の計測データであり、発電プラントが変わって
も、これらのデータは必ず計測して制御装置に取り込む
べきデータである。

【００３４】本発明は、これらの必ず計測しているデー
タを用いてアクチュエータの状態を診断することを考え
た。

【００３５】本実施形態１では、図１に示した発電プラ
ントの給水調節弁１４１の状態とタービン加減弁１２１
の状態とを診断する。

【００３６】図２は、本実施形態１の発電プラントの診
断方法の処理手順を示すフローチャートである。ステッ
プ２１０では、発電量指令値(ＭＷＤ)，発電機出力(Ｇ
ＭＷ)，主蒸気圧力(ＭＳＰ)のデータおよびその時刻(Ｔ
ＩＭE)を読込む。

【００３７】ステップ２２０では、発電プラントのノミ
ナルモデルを用いて、発電機出力(ＧＭＷ)，主蒸気圧力
(ＭＳＰ)に対応するノミナル値ＧＭＷnおよびＭＳＰnを
計算する。発電プラントのノミナルモデルは例えば、物
質収支，エネルギー収支などの物理的な関係を模擬して
構築する。

【００３８】この発電プラントのノミナルモデルは、定
期点検後などの診断対象機器が正常な状態のデータを用
いてその特性に合うように予め調整したモデルである。
モデルの調整方法については、例えば特開平１０−２１
４１１２号公報に記載されている方法を用いると、実現
できる。

【００３９】構築したプラントノミナルモデルに、運転
条件として発電量指令値(ＭＷＤ)を設定し、その時のノ
ミナル値ＧＭＷnおよびＭＳＰnを計算する。

【００４０】ステップ２３０では特徴量を計算する。ス
テップ２３０には、特徴量計算ステップ２３１と特徴
量計算ステップ２３２とがある。

【００４１】特徴量計算ステップ２３１では、ステッ
プ２１０で読込んだＧＭＷおよびＭＳＰとステップ２２
０で計算したノミナル値ＧＭＷnおよびＭＳＰnとのそれ
ぞれの偏差の時間微分値ＡおよびＢを算出する。 Ａ＝ｄ(ＧＭＷn−ＧＭＷ)／ｄｔ …(１) Ｂ＝ｄ(ＭＳＰn−ＭＳＰ)／ｄｔ …(２) で算出する。

【００４２】図３は、発電量指令値(ＭＷＤ)の変化の例
を示すタイムチャートであり、図４は、給水調節弁１４
１およびタービン加減弁１２１の劣化程度に応じて動作
速度が低下する様子を示す図である。すなわち、図４
は、給水調節弁１４１およびタービン加減弁１２１の劣
化程度に応じて動作速度が(ａ)正常状態，(ｂ)動作速度
の低下度小，(ｃ)動作速度の低下度中，(ｄ)動作速度の
低下度大の場合を示す図である。

【００４３】正常時は、計測値ＧＭＷとＧＭＷnの間お
よびＭＳＰとＭＳＰnとの間に偏差がほとんどないの
で、図４(ａ)のように、原点付近に集中したグラフとな
る。

【００４４】図４(ｂ)→(ｃ)→(ｄ)のように、劣化程度
が大きくなるにつれて、データ点が原点から遠くまで概
ね直線状に存在するようになる。また、給水調節弁１４
１およびタービン加減弁１２１の劣化では、データ点の
集合が作り出す直線状のデータ群が横軸(Ａ軸)となす角
度が異なっていることがわかる。

【００４５】したがって、式(１)および(２)で示した特
徴量から、劣化している弁が給水調節弁１４１かまたは
タービン加減弁１２１かがわかる。また、データ点の原
点からの距離を評価すると、劣化の程度も判断できる。

【００４６】特徴量計算ステップ２３２は、この判断
を定量的化し、自動判定するための処理である。式(３)
および(４)で、 α＝√(Ａ^２＋Ｂ^２) …(３) β＝tan⁻¹(Ｂ／Ａ) …(４) それぞれのデータの原点からの距離αと、Ａ軸となす角
度βとを求める。

【００４７】図５は、所定時間間隔で原点からの距離α
が最大となる点を求めてプロットした結果を示す図であ
る。

【００４８】ステップ２４０では、状態を次のように判
定する。図５に示すように、タービン加減弁１２１およ
び給水調節弁１４１のしきい値をそれぞれα1,αa2,αa
3およびαb2,αb3として、次式 if(0≦α≦α1)then "正常" …(５) if(α1＜α)then "劣化あり" …(６) で正常かどうかを判定する。

【００４９】図６は、Ａ軸となす角度βがＸ°とＸ°＋
180°との２種類があるので、0≦β＜180という条件で
Ａ軸となす角度βをプロットした結果を示す図である。
図５に関連して、劣化ありと判定した場合、どちらの弁
が劣化したのかを、図６に示すように、しきい値β1，
β2，β3，β4を定めておき、次式 if(β＜β1)then "特定不可能" …(７) if(β1≦β≦β2)then "給水調節弁劣化" …(８) if(β3≦β≦β4)then "タービン加減弁劣化" …(９) if(β2＜β＜β3)or(β4＜β)then "両弁劣化" …(10) で劣化の程度を判定する。

【００５０】タービン加減弁１２１劣化と判定された場
合、次式 if(α1＜α≦αa2)then "特定程度(小)" …(11) if(αa2＜α≦αa3)then "特定程度(中)" …(12) if(αa3＜α)then "特定程度(大)" …(13) で劣化の程度を判定する。

【００５１】給水調節弁１４１劣化と判定された場合
は、次式 if(α1＜α≦αb2)then "特定程度(小)" …(11) if(αb2＜α≦αb3)then "特定程度(中)" …(12) if(αb3＜α)then "特定程度(大)" …(13) で劣化の程度を判定する。

【００５２】ステップ２４５では、以上の診断結果を表
示画面に表示する。

【００５３】本実施形態１の診断方法によれば、発電プ
ラントの主要プロセスデータである発電量指令値(ＭＷ
Ｄ)と発電機出力(ＧＭＷ)と主蒸気圧力(ＭＳＰ)とから
給水調節弁１４１およびタービン加減弁１２１の劣化状
態を診断できる。

【００５４】図７は、本実施形態１における診断システ
ム２００の内部構成の一例を示すブロック図である。本
実施形態１の診断システム２００は、キーボードやマウ
スなどの入力手段２５０と、入出力Ｉ／Ｆ２５２と、出
力／表示手段２５１と、データ記憶手段２５３と、演算
手段２５４とを備えている。

【００５５】診断システム２００は、発電設備１００か
ら発電設備内通信ネットワーク１０１を介して運転制御
装置３００に取り込まれたプロセスデータを、入出力Ｉ
／Ｆ２５２を介して取り込む。データ記憶手段２５３
は、プロセスデータなどを記憶し、演算手段２５４は、
ノミナル値の計算，特徴量の計算，状態判定などを実行
し、その結果を出力／表示手段２５１に出力する。

【００５６】本実施形態１によれば、弁の実開度発信装
置などを必要とせず、蒸気タービンを備える発電プラン
トならば必ず計測しているデータからアクチュエータの
状態を判定できる。したがって、既設の発電プラントに
ついても、新たに特殊なセンサなどを付加することな
く、診断可能である。

【００５７】本実施形態１によってアクチュエータの状
態を診断すれば、劣化の程度を定量的に評価できるの
で、必要以上の頻度で部品交換をする必要がなくなり、
適切な時期にメンテナンスできる。

【００５８】なお、本発明の特徴は、アクチュエータの
性能劣化をアクチュエータの応答特性と発電プラントの
主要プロセスデータとの関係に着目して診断することに
あるので、本実施形態１の特徴量の算出方法，発電プラ
ントのモデル化方法，劣化程度の判定方法としては、ア
クチュエータの応答特性と発電プラントの主要プロセス
データとの関係に基づくのであれば、上記と異なる方法
を採用してもよい。

【００５９】一方、スプレ調節弁１４２を診断する際に
は、特徴量を計算するプロセス量として蒸気温度を使用
する。その場合も、特徴量の計算方法や状態の判定方法
は、上記発電機出力，主蒸気圧力の場合と同様である。

【００６０】また、判断の材料となる計測値の種類は、
２種類に限らず、３種類以上の計測値の相互関係に基づ
いて、アクチュエータの性能劣化の程度を判断してもよ
い。

【００６１】

【実施形態２】図８は、本発明による発電プラントの診
断方法および診断システムを火力発電プラントに適用し
た実施形態２の系統構成を示す図である。

【００６２】本実施形態２が上記実施形態１と異なる点
は、運転支援会社５００が本発明による診断方法および
診断システムを備え、複数の発電プラント４１０，４２
０，４３０のアクチュエータを診断し、診断結果および
運転支援情報などを発電事業者４００に提供し、発電事
業者４００から代価を受け取る方式になっていることで
ある。

【００６３】本実施形態２において、運転支援会社５０
０と発電事業者４００が所有する発電プラント４１０，
４２０，４３０とは、通信ネットワーク４４０を介して
データや情報を授受できるようになっている。そのため
に、発電プラント側には入出力装置３１０を設け、運転
支援会社５００側には入出力Ｉ／Ｆ２５２に外部との通
信機能を持たせてある。通信ネットワーク４４０は、電
話回線などの公衆回線でも、光ケーブルなどの専用回線
でもよい。すなわち、本発明は、通信手段や方法により
限定されない。

【００６４】また、診断システム２００の診断方法は、
実施形態１に示した診断方法と同じである。

【００６５】運転支援会社５００が発電事業者４００か
ら受け取る情報は、少なくとも発電プラントまたは発電
ユニット毎のプロセスデータ計測値，発電量指令値，事
後調査結果を含めてアクチュエータ異常時の情報などで
ある。運転支援会社５００には、監視員５１０がおり、
実施形態１に示した診断方法による結果に基づいて、発
電設備１００の状態を監視している。

【００６６】運転支援会社５００内の診断システム２０
０による診断結果は、監視員５１０に表示されるととも
に、発電プラント側でも要求に応じて見られるようにな
っている。また、診断結果が正常でない場合、結果は発
電プラント側に自動表示される。

【００６７】診断の結果、異常(劣化)が発生した場合、
または、発電プラントの運転員から異常兆候検出などの
連絡があった場合、監視員５１０の判断で、該当する発
電プラントに調査員５２０を派遣する。調査員５２０
は、現場で対象機器の状態を調査し、その結果を発電プ
ラントの運転員および運転支援会社５００の監視員５１
０に連絡する。調査員５２０は、調査結果を入力手段２
５０から診断システムに入力し、その内容を記憶手段２
５３に記録する。

【００６８】図９は、調査結果に基づく入力データの内
容および記憶手段２５３に記録される情報の内容の一例
を示す図である。診断システム２００でアクチュエータ
の異常(劣化)が検出された場合、記憶手段２５３に記録
された過去の事例情報から、実施形態１の式(３)，(４)
で表される特徴量と類似した事例を検索し、その時の事
後調査結果を運転ガイダンス(参考事例)として、発電プ
ラントの運転員に提示する。

【００６９】運転ガイダンスの内容は、劣化部位，劣化
程度，劣化原因，発見状況，他プロセスデータへの影
響，確認方法，対処方法(運転方法)，復旧時間，復旧対
策である。

【００７０】本発明においては、式(３)，(４)のように
異常事象の特徴量を定量化しているので、類似事例の迅
速な検索が可能になる。したがって、運転員は、アクチ
ュエータの異常を早期発見できるのみならず、過去の事
例に基づいて対処方法などのガイダンスを受けられるの
で、適切かつ迅速な処置が可能となる。

【００７１】過去の類似事例は、類似度が高い順に複数
個提示してもよい。発電事業者４００は、運転支援会社
５００からこれらの情報提供サービスを受けて、その代
価を運転支援会社５００に支払う。

【００７２】本実施形態２においては、運転支援会社５
００が、発電プラントの監視業務のみを実行する場合を
説明したが、運転員に代わり、発電プラントの運転その
ものを実行してもよい。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、弁の実開度発信装置な
どを必要とせず、蒸気タービンを備える発電プラントな
らば必ず計測しているデータからアクチュエータの状態
を判定できる。したがって、既設の発電プラントについ
ても、新たに特殊なセンサなどを付加することなく、診
断可能である。

【００７４】また、本発明によりアクチュエータの状態
を診断すると、劣化程度を定量的に評価できるので、必
要以上の頻度で部品交換をする必要がなくなり、適切な
時期にメンテナンスできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による発電プラントの診断方法および診
断システムを火力発電プラントに適用した実施形態１の
系統構成を示す図である。

【図２】本実施形態１の発電プラントの診断方法の処理
手順を示すフローチャートである。

【図３】発電量指令値(ＭＷＤ)の変化の例を示すタイム
チャートである。

【図４】給水調節弁１４１およびタービン加減弁１２１
の劣化程度に応じて動作速度が(ａ)正常状態，(ｂ)動作
速度の低下度小，(ｃ)動作速度の低下度中，(ｄ)動作速
度の低下度大の場合を示す図である。

【図５】所定時間間隔で原点からの距離αが最大となる
点を求めてプロットした結果を示す図である。

【図６】Ａ軸となす角度βがＸ°とＸ°＋180°との２
種類あるので、0≦β＜180という条件でＡ軸となす角度
βをプロットした結果を示す図である。

【図７】本実施形態１における診断システム２００の内
部構成の一例を示すブロック図である。

【図８】本発明による発電プラントの診断方法および診
断システムを火力発電プラントに適用した実施形態２の
系統構成を示す図である。

【図９】調査結果に基づく入力データの内容および記憶
手段２５３に記録される情報の内容の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１００ 発電設備 １０１ 発電設備内通信ネットワーク １１０ 発電機 １１１ 発電機出力計測器 １２０ 低圧タービン １２１ タービン加減弁 １２２ 主蒸気温度(過熱器出口蒸気温度)測定器 １２３ 主蒸気圧力測定器 １２４ 再熱蒸気温度測定器 １２５ 復水器 １２６ 冷却水 １２７ 過熱器入口蒸気温度測定器 １３０ 高圧タービン １４０ 給水ポンプ １４１ 給水調節弁 １４２ スプレ調節弁 １５０ ボイラ １５２ 熱交換器 １５３ 熱交換器 １５４ 過熱器 １６０ バーナ １６１ 空気調節弁 １６２ 燃料調節弁 １７０ 排ガス処理装置 ２００ 診断システム ２１０ データ読込みステップ ２２０ ノミナル値計算ステップ ２３０ 特徴量計算ステップ ２４０ 状態判定ステップ ２４５ 診断結果提示ステップ ２５０ 入力手段 ２５１ 出力／表示手段 ２５２ 入出力Ｉ／Ｆ ２５３ データ記憶手段 ２５４ 演算手段 ３００ 運転制御装置 ３１０ 入出力装置 ４００ 発電事業者 ４１０ 発電プラント ４２０ 発電プラント ４３０ 発電プラント ４４０ 通信ネットワーク ５００ 運転支援会社 ５１０ 監視員 ５２０ 調査員

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｂ 23/02 Ｇ０５Ｂ 23/02 Ｔ ３０１ ３０１Ｖ ３０２ ３０２Ｖ (72)発明者 斎藤 忠良 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 Ｆターム(参考） 3G071 AB01 BA25 DA05 EA02 FA01 FA02 FA03 GA06 JA02 JA06 5H223 AA02 BB01 CC01 CC08 DD03 DD07 DD09 EE05 FF02 FF05 FF08

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気タービン発電プラントの発電機出
   力，蒸気圧力，蒸気温度の計測値のうち少なくとも２つ
   の計測値間の関係を評価指標として前記発電プラント内
   のアクチュエータの状態を診断する発電プラントの診断
   方法。
2. 【請求項２】 蒸気タービン発電プラントの発電機出
   力，蒸気圧力，蒸気温度の計測値それぞれの時間的変化
   量を表す特徴量を演算し、前記特徴量間の関係を評価指
   標として前記発電プラント内のアクチュエータの状態を
   診断する発電プラントの診断方法。
3. 【請求項３】 蒸気タービン発電プラントの発電機出
   力，蒸気圧力，蒸気温度の時間的変化特性を模擬するノ
   ミナルモデルを構築し、各プロセス量の計測値とそれぞ
   れに対応する前記ノミナルモデルの演算値との偏差量ま
   たは前記偏差量の時間的変化量を表す特徴量を演算し、
   少なくとも２つの前記特徴量間の関係を評価指標として
   前記発電プラント内のアクチュエータの状態を診断する
   発電プラントの診断方法。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の発電プラント
   の診断方法において、 前記特徴量の大きさに基づき前記アクチュエータの劣化
   程度を定量的に評価することを特徴とする発電プラント
   の診断方法。
5. 【請求項５】 蒸気タービン発電プラントを所有または
   運営する発電事業者から前記発電プラントの発電機出
   力，蒸気圧力，蒸気温度の計測値のうち少なくとも２つ
   の計測データを受け取り、 前記請求項１ないし４のいずれか一項に記載の発電プラ
   ントの診断方法を用いて前記発電プラントのアクチュエ
   ータの状態を診断し、 少なくともアクチュエータの状態診断結果を前記発電事
   業者に提供し、 その代価を前記発電事業者から受け取る発電プラントの
   監視・診断サービス方法。
6. 【請求項６】 蒸気タービン発電プラントを所有または
   運営する発電事業者から前記発電プラントの発電機出
   力，蒸気圧力，蒸気温度の計測値のうち少なくとも２つ
   の計測データと、少なくともアクチュエータ異常時の機
   器状態，他のプロセス値，状態確認方法，運転方法のう
   ち一つの情報とを受け取り、 前記請求項１ないし４のいずれか一項に記載の発電プラ
   ントの診断方法を用いて前記発電プラントのアクチュエ
   ータの状態を診断し、 過去に異常と診断した場合の前記特徴量または実際に異
   常になった際の前記特徴量とそれらに対応する前記発電
   事業者からの前記提供情報を記憶しておき、 前記特徴量に類似する過去の特徴量を検索し、 前記発電事業者に診断結果と診断結果が異常の場合に前
   記検索機能で特徴量が類似する事象に対応する前記発電
   事業者からの前記提供情報とを前記発電事業者に提供
   し、 その代価を前記発電事業者から受け取る発電プラントの
   監視・診断サービス方法。
7. 【請求項７】 蒸気タービン発電設備とその運転制御装
   置とを含む発電プラントに設置されているアクチュエー
   タの状態を診断する発電プラントの診断システムにおい
   て、 前記蒸気タービン発電設備の発電機出力，蒸気圧力，蒸
   気温度の時間的変化特性を模擬するノミナルモデルと、 各プロセス量の計測値とそれぞれに対応する前記ノミナ
   ルモデルの演算値との偏差量または前記偏差量の時間的
   変化量を表す特徴量を演算する演算手段と、 少なくとも２つの前記特徴量間の関係を評価指標として
   前記発電プラント内のアクチュエータの状態を診断する
   診断手段と、 前記特徴量の大きさに基づき前記アクチュエータの劣化
   の程度を定量的に評価する評価手段とからなることを特
   徴とする発電プラントの診断システム。
8. 【請求項８】 蒸気タービン発電設備とその運転制御装
   置とを含む発電プラントに設置されているアクチュエー
   タの状態を診断する発電プラントの診断システムにおい
   て、 前記蒸気タービン発電設備の発電機出力，蒸気圧力，蒸
   気温度の時間的変化特性を模擬するノミナルモデルと、 蒸気タービン発電プラントを所有または運営する発電事
   業者から前記発電プラントの発電機出力，蒸気圧力，蒸
   気温度の計測値のうち少なくとも２つの計測データを受
   け取り、各プロセス量の計測値とそれぞれに対応する前
   記ノミナルモデルの演算値との偏差量または前記偏差量
   の時間的変化量を表す特徴量を演算する演算手段と、 少なくとも２つの前記特徴量間の関係を評価指標として
   前記発電プラント内のアクチュエータの状態を診断する
   診断手段と、 前記特徴量の大きさに基づき前記アクチュエータの劣化
   の程度を定量的に評価する評価手段と、 少なくともアクチュエータの状態診断結果を前記発電事
   業者に提供する送信手段と、 その代価を前記発電事業者から受け取る課金手段とから
   なる発電プラントの監視・診断サービスシステム。
9. 【請求項９】 蒸気タービン発電設備とその運転制御装
   置とを含む発電プラントに設置されているアクチュエー
   タの状態を診断する発電プラントの診断システムにおい
   て、 前記蒸気タービン発電設備の発電機出力，蒸気圧力，蒸
   気温度の時間的変化特性を模擬するノミナルモデルと、 蒸気タービン発電プラントを所有または運営する発電事
   業者から前記発電プラントの発電機出力，蒸気圧力，蒸
   気温度の計測値のうち少なくとも２つの計測データと少
   なくともアクチュエータ異常時の機器状態，他のプロセ
   ス値，状態確認方法，運転方法のうち一つの情報とを受
   け取り、各プロセス量の計測値とそれぞれに対応する前
   記ノミナルモデルの演算値との偏差量または前記偏差量
   の時間的変化量を表す特徴量を演算する演算手段と、 少なくとも２つの前記特徴量間の関係を評価指標として
   前記発電プラント内のアクチュエータの状態を診断する
   診断手段と、 前記特徴量の大きさに基づき前記アクチュエータの劣化
   の程度を定量的に評価する評価手段と、 過去に異常と診断した場合の前記特徴量または実際に異
   常になった際の前記特徴量とそれらに対応する前記発電
   事業者からの前記提供情報を記憶しておく記憶手段と、 前記特徴量に類似する過去の特徴量を検索し前記発電事
   業者に診断結果と診断結果が異常の場合に前記検索機能
   で特徴量が類似する事象に対応する前記発電事業者から
   の前記提供情報とを前記発電事業者に提供する送信手段
   と、 その代価を前記発電事業者から受け取る課金手段とから
   なる発電プラントの監視・診断サービスシステム。