JP2015508928A - プラントのグループの条件モニタリングのための方法およびシステム - Google Patents

プラントのグループの条件モニタリングのための方法およびシステム Download PDF

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Abstract

ローカルモニタリングおよび診断システムを使用してプロセスプラント内の機械およびシステムをモニタするためのシステム（１００）および方法を提供する。システムは、プラント構成部品またはシステムの物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの少なくとも１つならびにリアルタイムデータ入力に対するリアルタイムデータ出力の関係式として表された少なくとも１つのルールを含むルールセットを記憶するように構成されたデータベース（２０６）を含む。システムは、プラントユニット制御パネルからプラント構成部品データを受信し、プラント構成部品またはシステムに関係する物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの少なくとも１つを使用して仮想センサ出力を生成し、記憶のためにプラントデータベースへおよび解析的図式を生成するためのデータ可視化システムへプラント構成部品データおよび生成した仮想センサ出力を送信し、ほぼリアルタイムでプラント構成部品またはシステムの運転条件または性能条件を、物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルルールセットのうちの少なくとも１つを使用して決定するように構成されたサーバグレードコンピュータをやはり含む。【選択図】図２

Description

本発明の分野は、一般に機械的／電気的装置の運転、モニタリングおよび診断に関し、より具体的には、プラント装置のグループを局所的にモニタするためおよび遠く離れた一団の（ａ ｆｌｅｅｔ ｏｆ）プラント装置を選択的にモニタするためのシステムおよび方法に関する。
大量の数の機械を運転する少なくともいくつかの知られた産業用プラントは、ローカル制御システムを使用してそのような機械の運転状態をモニタしかつ診断する。ローカル制御システムは、また、検知したプロセスパラメータの値をデータ記憶、解析、およびトラブルシューティングのためにオフサイトモニタリングセンタへ伝達することができる。典型的には、伝達されたデータは、ヒストリアンからの比較的古いデータであるおよび／またはプラントからフリートモニタリングセンタへ一方向に伝達される。プラントの所有者が購入した装置についての装置製造業者の専門的知識を活用するために、フィールドサービスエンジニアは、ほぼリアルタイムデータ収集を観測するためおよび既存のコントローラを調節するためにプラントサイトを訪問することを要求されることがある。プラント訪問は、費用がかかり、多大な労力を必要とし、急に対処することが困難である。
米国特許出願公開第２００９／１４９９７２号明細書
一実施形態では、プラント用のローカルモニタリングおよび診断システムは、ユーザインターフェースおよびブラウザを含むクライアントシステムと、ルールセットを記憶するように構成されたプラントデータベースとを含み、ルールセットは、プラント構成部品またはシステムの物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの少なくとも１つならびにリアルタイムデータ入力に対するリアルタイムデータ出力の関係式として表された少なくとも１つのルールを含む。関係式は、プラント設備資産または相互に関係する資産のグループに特有である。プラントデータベースは、プラントに関係する条件モニタリングシステムからイベントデータを受信するようにさらに構成され、条件モニタリングシステムは、装置および選択したプロセスのリアルタイム最適化、条件モニタリング、ならびにイベントデータを生成するためのイベント診断のためにプラント装置データを解析するように構成される。システムは、クライアントシステムおよびデータベースに通信可能につなげられるように構成されたサーバグレートコンピュータをやはり含み、サーバグレードコンピュータは、プラント構成部品の付近に設置されたセンサに通信可能につなげられたプラントユニット制御パネルからプラント構成部品データを受信し、物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの少なくとも１つ、ならびにプラント構成部品またはシステムに関係する関係式を使用して仮想センサ出力を生成し、記憶のためにプラントデータベースへおよびクライアントシステムのユーザによる要求通りに解析的図式を生成するためのデータ可視化システムへプラント構成部品データおよび生成した仮想センサ出力を送信し、ほぼリアルタイムでプラント構成部品またはシステムの運転条件または性能条件を、物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルルールセットのうちの少なくとも１つを使用して決定し、選択したプラント構成部品またはシステムを表し、ユーザによって選択された可視化表現を出力するようにさらに構成され、可視化表現がプラント構成部品またはシステムを図示する図式および選択したプラント構成部品またはシステムに関する受信したデータおよび生成したデータの値を定めるテキスト情報を含む。
別の一実施形態では、プロセスプラント内の機械およびシステムをモニタする方法は、ローカルモニタリングおよび診断システムを使用し、ローカルモニタリングおよび診断システムは、少なくとも１つのルールセットのデータベースを含み、ルールセットは、機械、システム、およびこれらの組合せのうちの少なくとも１つの少なくとも一部の物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの少なくとも１つとして表された少なくとも１つのルールを含む。本方法は、プラント内の機械およびシステムのうちの少なくとも１つの少なくとも一部の運転に関するプロセスパラメータを、ローカルモニタリングおよび診断システムに通信可能につなげられたセンサから受信するステップと、プラント内の機械およびシステムのうちの少なくとも１つの少なくとも一部の運転に関するプロセスパラメータについての仮想センサ値を、ローカルモニタリングおよび診断システムによって決定するステップと、受信したシステムプロセスパラメータ値および仮想センサ値を含むプラント内の機械およびシステムのうちの少なくとも１つの少なくとも一部の図式表示の階層化した可視化表現を、ローカルモニタリングおよび診断システムによって生成するステップであって、可視化表現の各階層が、前の階層よりもさらに詳細に表示された図式表示を含む、生成するステップとを含む。
さらに別の一実施形態では、一団のプラント用のモニタリングおよび診断システムは、各プラントに関係するクライアントシステムであって、各クライアントシステムがユーザインターフェースおよびブラウザを備える、クライアントシステムと、各プラントに関係するプラントデータベースであって、各プラントデータベースが、そのプラントのところに設置された構成部品に関するルールセットを記憶するように構成され、ルールセットが、プラント構成部品またはシステムの物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの少なくとも１つ、ならびにリアルタイムデータ入力に対するリアルタイムデータ出力の関係式のうちの少なくとも１つとして表された少なくとも１つのルールを含み、関係式が、プラント設備資産または相互に関係する資産のグループに特有であり、プラントデータベースが、プラントに関係する条件モニタリングシステムからイベントデータを受信するようにさらに構成され、条件モニタリングシステムが、装置および選択したプロセスのリアルタイム最適化、条件モニタリング、ならびにイベントデータを生成するためのイベント診断のためにプラント装置データを解析するように構成される、プラントデータベースとを含む。モニタリングおよび診断システムは、一団のプラントから遠く離れて設置されたフリートデータベースであって、フリートデータベースが、フリート内の選択可能な数のプラントからプラント性能データおよび運転データを受信するように構成され、プラント性能データおよび運転データが、履歴プラントデータおよびほぼリアルタイムプラントデータを含む、フリートデータベースと、クライアントシステムおよびデータベースに通信可能につなげられるように構成されたサーバグレートコンピュータであって、サーバグレードコンピュータが、プラント構成部品の付近に設置されたセンサに通信可能につなげられたプラントユニット制御パネルからプラント構成部品データを受信し、物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの少なくとも１つならびにプラント構成部品またはシステムに関係する関係式を使用して仮想センサ出力を生成し、記憶のためにプラントデータベースへおよびクライアントシステムのユーザによる要求通りに解析的図式を生成するためのデータ可視化システムへプラント構成部品データおよび生成した仮想センサ出力を送信し、ほぼリアルタイムでプラント構成部品またはシステムの運転条件または性能条件を、物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルルールセットのうちの少なくとも１つを使用して決定し、選択したプラント構成部品またはシステムを表すユーザによって選択された可視化表現を出力することであって、可視化表現がプラント構成部品またはシステムを図示する図式ならびに選択したプラント構成部品またはシステムに関する受信したデータおよび生成したデータの値を定めるテキスト情報を含む、可視化表現を出力するようにさらに構成される、サーバグレードコンピュータとをやはり含む。
図１〜図１０は、本明細書において説明する方法およびシステムの例示的な実施形態を示す。
本発明の例示的な実施形態による遠隔モニタリングおよび診断システムの模式的ブロック図である。 分散型制御システム（ＤＣＳ）などの、ローカル産業用プラントモニタリングおよび診断システムのネットワークアーキテクチャの例示的な実施形態のブロック図である。 図１に示したＬＭＤＳで使用することができる例示的なルールセットのブロック図である。 本発明の例示的な実施形態によるＬＭＤＳのデータフローブロック図である。 ＬＭＤＳまたは遠隔モニタリングおよび診断センタからモニタすることができる一団の構成部品のうちの構成部品の状態および性能をモニタする方法の流れ図である。 プラントサイトならびに遠隔モニタリングおよび診断センタに通信可能につなげられたＬＭＤＳの模式的ブロック図である。 ネットワーク接続を介してＬＭＤＳまたは遠隔モニタリングおよび診断システムを通して見ることができる階層１表示の画面キャプチャの図である。 図７に示した階層１表示からモニタリングタブを選択した後で見ることができる階層２表示の画面キャプチャの図である。 図７に示した階層１表示または図８に示した階層２表示から性能タブを選択した後で見ることができる階層３表示の画面キャプチャの図である。 本発明の例示的な実施形態による振動ピックアップを描く階層４表示の画面キャプチャの図である。
下記の詳細な説明は、例としてそして限定としてではなく、本発明の実施形態を例示する。本発明が工業用途、商業用途、および住宅用途におけるプラントモニタリングおよび診断システムを管理する解析的かつ方法論的実施形態に対する一般的な用途を有することが、予期される。
本明細書において使用するように、単数形で説明されそして「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」という語に続く要素またはステップは、除外することを明確に述べない限り複数の要素またはステップを除外するように理解されるべきではない。さらにその上、本発明の「一実施形態」への言及は、説明した特徴をやはり組み込んだ追加の実施形態の存在を除外するように解釈されるものではない。
本開示の実施形態は、限定しないが、インターネットなどのネットワークを介して、石油およびガスターボ機械装置の性能および運転状態に関する情報を遠く離れてアクセスするための協調的な解決策を記述し、このネットワークは、使用することが容易であり、そしてコストおよびリスクを抑制しつつ装置性能を向上する先端可視化構成につなげられた組込み型先端相手先商標製品製造会社（ＯＥＭ）アルゴリズムおよびルールセットを有するインテリジェントローカルモニタリングおよび診断システム（ＬＭＤＳ）である。
ＬＭＤＳは、ユニットの遮断を回避することに役立ち、問題が発生する前に問題を特定することによって異常な性能劣化を判断し、調整されたシステムチューニングを介して最適化を可能にする。ＬＭＤＳは、ユニット制御パネルから運転データ、アラーム、およびイベント情報を収集し、ローカルデータベースは、中央ヒストリアンおよび構造化照会言語（ＳＱＬ）データベース内にこの情報を記憶し、所定の装置サービス指向アーキテクチャ（ＳＯＡ）データモデルを介してインターネットブラウザを経由してリッチグラフィックフォーマットにこれを表示する。
ログインで、ユーザには、各サイトにおいて接続されたすべてのラインアップまたはトレインについての運転状態概要を表示する階層１サイトレベルフリート表示を提示する。主製造主要業績指標（ＫＰＩ）、例えば、実行ステータス、次の計画された操業停止、ならびにアウトプットフロー利用可能性および信頼性計算の短時間の「現在の」チャートを表示する。模写画像のラインアップ色は、各ユニットのところに存在する最も厳格なアラームステータスを描き、操業停止または運転開始の失敗を意味する高いアラームまたは重大なアラームに対する赤、中間アラームに対するオレンジ、低いアラームに対する黄色、および良好な運転を示す緑を表現する。例示的な実施形態では、モニタリングタブは、ガスタービンおよび圧縮機についての現在のＫＰＩのリストを含むヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）階層２ラインアップ表示を与える。様々な実施形態では、モニタリングタブは、限定しないが、蒸気タービンおよび発電機、またはガスタービンおよび発電機などの他の装置についての現在のＫＰＩのリストを含むＨＭＩ階層２ラインアップ表示を与える。機械のステータスを、カラーディスプレイならびに列挙したＫＰＩで示す。ユーザがさらに詳細のためにドリルダウンすることが可能である画面上の多くの領域がある。ガスタービン上をクリックすることは、そのガスタービンの階層３機械表示を与える。
各圧縮機または任意の被駆動装置用の別の選択可能な階層３表示がやはりある。階層３表示から、ユーザは、様々なプローブおよび測定についてより詳細にドリルダウンするために任意の数のハイパーリンクを利用することが可能である。振動ボタンをクリックすると、階層４表示または構成部品表示を明示する。階層４表示は、振動センサピックアップを描き、ここからユーザは、これら自体の振動プローブの振動値、軸方向値または半径方向値を含むより一層の詳細事項へと掘り下げることが可能である。さらに、性能ＫＰＩは、性能タブ上に表示される。性能ＫＰＩは、タービンおよび圧縮機の両者についての熱力学的性能を含む。圧縮機に関して、これは流量および速度を含む。ユーザは、例えば、遠心式圧縮機の動作エンベロープ内のポリトロープ効率を描く熱力学的性能測定値のライブ表示または１分毎に１回の表示を含むより掘り下げた解析のための個々のＫＰＩを選択することが可能である。ライブ表示では、青のドットは、期待されるレベルを表示するが、緑は実際を示す。解析タブは、検索可能なＫＰＩウィンドウと組み合わせたときに、専門的解析およびトラブルシューティングを容易にする高度なチャート作成ツールを可能にするＬＭＤＳの機能のひとつである。ユーザは、特定のＫＰＩを見出し、１つのチャート上のまたは横並びのチャート内の複数のＫＰＩから傾向を見て、データ解析のための期間をカスタマイズし、そして特定の期間へとズームするためにスライダを使用することが可能である。これらの解析に満足すると、ユーザは、プリテキストコメントを追加し、顧客へまたは検討用に同僚へ送るためにｐｄｆとして解析結果を保存し、そして将来にわたって任意の時に直ぐに呼び出すためにお気に入りとして解析結果を保存することによってＬＭＤＳを個人専用にすることが可能である。
アラームおよびイベントウィンドウは、現在および過去のアラームに関する情報を提供するもう１つのツールである。ここでは、ユーザは、アラームをグループ分けすること、特定のアラームについて検索またはフィルタリングすること、忠告を表示すること、アラームトリガタグを迅速に傾向分析することによってアラーム情報を解析すること、アラーム履歴にコメントを付加すること、そしてアラームを確認することおよびクリアすることを含む任意の数のタスクを実行することが可能である。診断エンジニアにとって、アラームウィンドウを、トレイン上で実行する必要がある任意の診断作業のための開始点とすることが可能である。
情報タブは、ユーザがモニタしようとする様々な構成部品を識別することに役立つ日付を付けた装置名プレートを有することを可能にする。情報タブは、限定しないが、サービス情報、完成図、部品表（ＢＯＭ）、および現場報告データなどの特定の設備資産に関係する情報をやはり含む。オンラインヘルプ機能は、完全に検索可能であり、システムの任意の側面にユーザを向けることが可能である。
図１は、本発明の例示的な実施形態による遠隔モニタリングおよび診断システム１００の模式的ブロック図である。例示的な実施形態では、システム１００は、遠隔モニタリングおよび診断センタ１０２を含む。遠隔モニタリングおよび診断センタ１０２は、オペレーティングエンティティなどの別々のビジネスエンティティによって購入され運転される複数の装置のＯＥＭなどのエンティティによって管理される。例示的な実施形態では、ＯＥＭおよびオペレーティングエンティティは、支援協定に加入し、これによってＯＥＭは、購入された装置に関するサービスをオペレーティングエンティティに提供する。オペレーティングエンティティは、１つのサイトまたは複数のサイトにおいて購入した装置を所有し、運転することができる。その上、ＯＥＭは、各々がそれ自体の１つのサイトまたは複数のサイトを運営する複数のオペレーティングエンティティとの支援協定に加入することができる。複数のサイトはそれぞれ、同一の個々の装置または装置のトレインなどの装置の複数の同一のセットを含むことができる。加えて、装置の少なくともいくつかは、あるサイトに特有であるまたはすべてのサイトに特有であってもよい。
例示的な実施形態では、第１のサイト１０４は、１つまたは複数のプロセス解析装置１０６、装置モニタリングシステム１０８、装置ローカル制御センタ１１０、および／またはモニタリングおよびアラームパネル１１２を含み、各々がそれぞれの装置の制御および運転を実行するためにそれぞれの装置センサおよび制御装置と情報交換するように構成される。１つまたは複数のプロセス解析装置１０６、装置モニタリングシステム１０８、装置ローカル制御センタ１１０、および／またはモニタリングおよびアラームパネル１１２は、ネットワーク１１６を介してインテリジェントモニタリングおよび診断システム１１４に通信可能につなげられる。インテリジェントモニタリングおよび診断（ＩＭＡＤ）システム１１４は、他のオンサイトシステム（図１には図示せず）および、限定しないが、遠隔モニタリングおよび診断センタ１０２などのオフサイトシステムと通信するようにさらに構成される。様々な実施形態では、ＩＭＡＤ１１４は、例えば、専用ネットワーク１１８、ワイアレスリンク１２０、およびインターネット１２２を使用して遠隔モニタリングおよび診断センタ１０２と通信するように構成される。
複数の他のサイトの各々、例えば、第２のサイト１２４およびｎ番目のサイト１２６を、第１のサイト１０４と実質的に同じにすることができるが、第１のサイト１０４と正確に同じであっても同じでなくてもよい。
図２は、分散型制御システム（ＤＣＳ）２０１などのローカル産業用プラントモニタリングおよび診断システムのネットワークアーキテクチャ２００の例示的な実施形態のブロック図である。産業用プラントは、ガスタービン、遠心式圧縮機、歯車装置、発電機、ポンプ、モータ、扇風機、ならびに相互接続配管を介して流れ連通で連結され、かつ１つまたは複数の遠隔入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュールならびに相互接続ケーブルおよび／またはワイアレス通信を介してＤＣＳ２０１と信号通信でつなげられたプロセスモニタリングセンサなどの複数のプラント装置を含むことができる。例示的な実施形態では、産業用プラントは、ネットワークバックボーン２０３を含むＤＣＳ２０１を含む。ネットワークバックボーン２０３を、例えば、撚り線対ケーブル、シールド同軸ケーブル、または光ファイバケーブルから製作された配線で接続したデータ通信パスとすることができる、または少なくとも部分的にワイアレスとすることができる。ＤＣＳ２０１は、産業用プラントサイトのところまたは遠隔地のところに設置され、ネットワークバックボーン２０３を介してプラント装置に通信可能につなげられたプロセッサ２０５をやはり含むことができる。任意の数の機械を、ネットワークバックボーン２０３に動作上で接続することができることが理解される。機械の一部分を、ネットワークバックボーン２０３に配線で接続することができ、機械の別の一部分を、ＤＣＳ２０１に通信可能につなげられたワイアレス基地局２０７を介してバックボーン２０３にワイアレスにつなげることができる。産業用プラントから遠く離れて設置されるが、産業用プラント内の１つまたは複数のシステムに依然として相互接続された装置またはセンサとのように、ＤＣＳ２０１の実効通信範囲を拡張するために、ワイアレス基地局２０７を使用することができる。
ＤＣＳ２０１を、複数の装置に関係する運転パラメータを受信し表示するように、そして自動制御信号を発生し、産業用プラントの装置の運転を制御するためのマニュアル制御入力を受信するように構成することができる。例示的な実施形態では、ＤＣＳ２０１は、ＤＣＳ２０１において受信したデータを解析するためにプロセッサ２０５を制御するように構成されたソフトウェアコードセグメントを含むことができ、データは産業用プラント機械のオンラインモニタリングおよび診断を可能にする。データを、ガスタービン、遠心式圧縮機、ポンプおよびモータを含む各機械、関係するプロセスセンサ、ならびに、例えば、振動センサ、地震センサ、温度センサ、圧力センサ、電流センサ、電圧センサ、周囲温度センサ、および周囲湿度センサを含むローカル環境センサから収集することができる。データを、ローカル診断モジュールもしくは遠隔入力／出力モジュールによって事前処理することができる、または生の形式でＤＣＳ２０１へ送信することができる。
ローカルモニタリングおよび診断システム（ＬＭＤＳ）２１３を、ネットワークバックボーン２０３を介してＤＣＳ２０１および他の制御システム２０９ならびにデータソースと通信する、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの別のアドオンハードウェアデバイスとすることができる。ＬＭＤＳ２１３をやはり、ＤＣＳ２０１および／または１つもしくは複数の他の制御システム２０９上で実行されるソフトウェアプログラムセグメントに具体化することができる。したがって、ＬＭＤＳ２１３は、分散型方式で動作することができ、その結果、ソフトウェアプログラムセグメントの一部分が、同時にいくつかのプロセッサ上で実行される。それはそうとして、ＬＭＤＳ２１３を、ＤＣＳ２０１および他の制御システム２０９の動作へと完全に統合することができる。ＬＭＤＳ２１３は、ＤＣＳ２０１、データソース、および他の制御システム２０９によって受信されるデータを解析し、産業用プラントの全体的な表示を使用して機械および／または機械を利用するプロセスの操業上の運転状態を判断する。
例示的な実施形態では、ネットワークアーキテクチャ２００は、サーバグレードコンピュータ２０２および１つまたは複数のクライアントシステム２０４を含む。サーバグレードコンピュータ２０２は、データベースサーバ２０６、アプリケーションサーバ２０８、ウェブサーバ２１０、ファックスサーバ２１２、ディレクトリサーバ２１４、およびメールサーバ２１６をさらに含む。サーバ２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、および２１６の各々を、サーバグレードコンピュータ２０２上で実行されるソフトウェアで具体化することができる、または、サーバ２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、および２１６の任意の組合せを、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）（図示せず）につなげられた別のサーバグレードコンピュータ上で単独でまたは組合せで具体化することができる。データストレージユニット２２０は、サーバグレードコンピュータ２０２につなげられる。加えて、システム管理者のワークステーション、ユーザワークステーション、および／または監督者のワークステーションなどのワークステーション２２２が、ネットワークバックボーン２０３につなげられる。あるいは、ワークステーション２２２は、インターネットリンク２２６を使用してネットワークバックボーン２０３につなげられる、またはワイアレス基地局２０７を介してなどのワイアレス接続を介して接続される。
各ワークステーション２２２を、ウェブブラウザを有するパーソナルコンピュータとすることができる。ワークステーションのところで実行される機能を、典型的にそれぞれのワークステーション２２２のところで実行されるように図示するが、このような機能を、ネットワークバックボーン２０３につなげられた多くのパーソナルコンピュータのうちの１つのところで実行することが可能である。ワークステーション２２２は、ネットワークバックボーン２０３へのアクセスを行う構成員によって実行することが可能な様々なタイプの機能の理解を容易にするためにだけ別々の例示的な機能に関係付けられるように説明される。
サーバグレードコンピュータ２０２は、従業員２２８を含む様々な構成員に、およびサードパーティに、例えば、サービスプロバイダ２３０に通信可能につなげられるように構成される。例示的な実施形態における通信は、インターネットを使用して実行されるように図示されるが、いずれかの他のワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）タイプの通信を、他の実施形態では利用することが可能である、すなわち、システムおよびプロセスは、インターネットを使用して実行されることに限定されない。
例示的な実施形態では、ワークステーション２３２を有するいずれかの認可された構成員は、ＬＭＤＳ２１３にアクセスすることが可能である。クライアントシステムのうちの少なくとも１つは、遠隔地に設置されたマネージャワークステーション２３４を含むことができる。ワークステーション２２２は、ウェブブラウザを有するパーソナルコンピュータ上で具体化されてもよい。また、ワークステーション２２２は、サーバグレードコンピュータ２０２と通信するように構成される。さらにその上、ファックスサーバ２１２は、電話リンク（図示せず）を使用してクライアントシステム２３６を含む遠く離れて設置されたクライアントシステムと通信する。ファックスサーバ２１２は、同様に他のクライアントシステム２２８、２３０、および２３４と通信するように構成される。
下記により詳細に説明するように、ＬＭＤＳ２１３のコンピュータ処理するモデリングおよび解析ツールを、サーバ２０２内に記憶することができ、クライアントシステム２０４のいずれか１つのところの要求者によってアクセスすることが可能である。一実施形態では、クライアントシステム２０４は、ウェブブラウザを含むコンピュータであり、その結果、サーバグレードコンピュータ２０２は、インターネットを使用してクライアントシステム２０４にアクセスすることができる。クライアントシステム２０４は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などのネットワーク、ダイアルイン接続、ケーブルモデム、およびスペシャル高速ＩＳＤＮ回線を含む多くのインターフェースを介してインターネットに相互接続される。クライアントシステム２０４は、インターネットに相互接続することができる任意のデバイスであってもよく、ウェブベースの電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、または他のウェブベースの接続可能な装置を含む。データベースサーバ２０６は、下記により詳細に説明するように、産業用プラント１０に関する情報を含むデータベース２４０に接続される。一実施形態では、集中方式のデータベース２４０を、サーバグレードコンピュータ２０２上に記憶し、クライアントシステム２０４のうちの１つを介してサーバグレードコンピュータ２０２へログオンすることによってクライアントシステム２０４の１つのところで利用可能なユーザによりアクセスすることが可能である。代替の一実施形態では、データベース２４０を、サーバグレードコンピュータ２０２から遠く離れて記憶することができ、非集中方式とすることができる。
他の産業用プラントシステムは、ネットワークバックボーン２０３への独立した接続を介してサーバグレードコンピュータ２０２および／またはクライアントシステム２０４にアクセス可能であるデータを提供することができる。対話型電子技術マニュアルサーバ２４２は、各機械の構成に関係する機械データに関する要求のサービスを提供する。このようなデータは、ポンプ曲線、モータ馬力定格、絶縁階級、およびフレームサイズなどの運転能力、寸法、回転子バーまたは羽根車ブレードの数などの設計パラメータ、ならびに機械への現場変更、検査前および検査後のアライメント測定値、および機械を元々の設計状態へと戻さない機械に実施した修理などの機械保守履歴を含むことができる。
携帯型振動モニタ２４４を、直接、またはワークステーション２２２もしくはクライアントシステム２０４内に含まれるポートなどのコンピュータ入力ポートを介してＬＡＮに間欠的につなげることができる。典型的には、振動データは、ルート内で収集され、定期的に、例えば、月毎にまたは他の周期で機械の所定のリストからデータを収集する。振動データを、トラブルシューティング、保守、およびコミッショニング活動と協働してやはり収集することができる。さらに、振動データを、リアルタイムまたはほぼリアルタイムベースで継続的に収集することができる。このようなデータは、ＬＭＤＳ２１３のアルゴリズム用の新たなベースラインを与えることができる。プロセスデータを、同様に、ルートベースで、またはトラブルシューティング、保守、およびコミッショニング活動中に収集することができる。その上、いくつかのプロセスデータを、リアルタイムまたはほぼリアルタイムベースで継続的に収集することができる。ある種のプロセスパラメータは、恒久的には機器に取り付けられないことがあり、プロセスパラメータデータを収集するために、携帯型プロセスデータ収集装置２４５を使用することができ、プロセスパラメータデータを、ワークステーション２２２を介してＤＣＳ２０１へダウンロードすることが可能であり、その結果、ＬＭＤＳ２１３にアクセス可能である。プロセス流体成分分析装置および汚染放出分析装置などの他のプロセスパラメータデータを、複数のオンラインモニタ２４６を介してＤＣＳ２０１に提供することができる。
様々な機械に供給された電力または産業用プラントを有する発電機によって発電された電力を、各機械に関係付けられたモータ保護リレー２４８によってモニタすることができる。典型的には、このようなリレー２４８は、モータ制御センタ（ＭＣＣ）内のまたは機械に供給する開閉装置２５０内のモニタされる装置から遠く離れて設置される。保護リレー２４８に加えて、開閉装置２５０は、スーパーバイザリ制御およびデータ取得システム（ＳＣＡＤＡ）をやはり含むことができ、ＳＣＡＤＡは、産業用プラントのところに、例えば、変電所内に設置された電源装置または給電システム（図示せず）装置を、または遠隔送信ラインブレーカおよびラインパラメータをＬＭＤＳ２１３に提供する。
図３は、ＬＭＤＳ２１３（図１に示す）で使用することができる例示的なルールセット２８０のブロック図である。ルールセット２８０を、１つまたは複数のカスタムルールと、カスタムルールの振る舞いおよび状態を規定する一連のプロパティとの組合せとすることができる。ルールおよびプロパティを、ＸＭＬストリングのフォーマットに束ね、記憶することができ、ＸＭＬストリングを、ファイルに記憶するときに２５文字英数字キーに基づいて暗号化することができる。ルールセット２８０は、１つまたは複数の入力２８２および１つまたは複数の出力２８４を含むモジュラナレッジセル（ｍｏｄｕｌａｒ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｃｅｌｌ）である。入力２８２を、ＬＭＤＳ２１３内の特定の場所からルールセット２８０へとデータを導くソフトウェアポートとすることができる。例えば、ポンプ機外取り付け振動センサからの入力を、ＤＣＳ２０１内のハードウェア入力終端部に送信することができる。ＤＣＳ２０１は、終端部上で信号を受信するためにその終端部において信号をサンプリングすることができる。信号を、次に処理し、ＤＣＳ２０１にはアクセス可能であるおよび／または不可欠であるメモリ内の場所に記憶することができる。ルールセット２８０の第１の入力２８６を、メモリ内の場所の内容が入力としてルールセット２８０には利用可能であるように、メモリ内の場所にマッピングすることができる。同様に、出力２８８を、メモリ内の場所がルールセット２８０の出力２８８を含むように、ＤＣＳ２０１にはアクセス可能であるメモリ内の別の場所にまたは別のメモリにマッピングすることができる。
例示的な実施形態では、ルールセット２８０は、例えば、ガス再注入プラント、液体天然ガス（ＬＮＧ）プラント、発電プラント、製錬所、および化学処理施設などの産業用プラント内で動作する装置に関係する特定の問題のモニタリングおよび診断に関する１つまたは複数のルールを含む。ルールセット２８０を産業用プラントで使用されるという観点から説明するが、ルールセット２８０を、任意の知識を取り込むように適切に構成することができ、任意の分野において解決策を決定するために使用することができる。例えば、ルールセット２８０は、経済行動、財務活動、気象現象、および設計プロセスに属する知識を含むことができる。ルールセット２８０を次に、これらの分野における問題に対する解決策を決定するために使用することができる。ルールセット２８０は、１つまたは複数の情報源からの知識を含み、その結果、知識は、ルールセット２８０が適用される任意のシステムへ送信される。入力２８２および出力２８４の明細な記述がルールセット２８０をＬＭＤＳ２１３に適用することを可能にするように、知識は、出力２８４を入力２８２に関係付けるルールの形式で取り込まれる。ルールセット２８０は、特定のプラント設備資産に特有なルールだけを含むことができ、ルールセット２８０を、その特定のプラント設備資産に関係する１つだけの可能性のある問題に向けることができる。例えば、ルールセット２８０は、モータまたはモータ／ポンプ組合せに適用可能なルールだけを含むことができる。ルールセット２８０は、振動データを使用してモータ／ポンプ組合せの運転状態を判断するルールを含むだけであってもよい。ルールセット２８０は、振動解析技術に加えて、例えば、モータ／ポンプ組合せについての性能計算ツールおよび／または財務計算ツールをやはり含むことができる一組の診断ツールを使用してモータ／ポンプ組合せの運転状態を判断するルールをやはり含むことができる。
動作では、ルールセット２８０は、入力２８２と出力２８４との間の関係をユーザに入力要求するソフトウェア開発ツール内に作られる。入力２８２は、例えば、ディジタル信号、アナログ信号、波形、処理した信号、マニュアルで入力したパラメータおよび／または構成パラメータ、ならびに他のルールセットからの出力を表すデータを受け取ることができる。ルールセット２８０内のルールは、論理ルール、数値アルゴリズム、波形および信号処理技術のアプリケーション、エキスパートシステムおよび人工知能アルゴリズム、統計ツール、ならびに出力２８４を入力２８２に関係付けることができる任意の他の表現を含むことができる。各出力２８４を受け取るために確保され構成されたメモリ内のそれぞれの場所に、出力２８４をマッピングすることができる。ＬＭＤＳ２１３およびＤＣＳ２０１は次に、ＬＭＤＳ２１３およびＤＣＳ２０１が実行するようにプログラミングされた任意のモニタリングおよび／または制御機能を実現するためにメモリ内の場所を使用することができる。ルールセット２８０のルールは、ＬＭＤＳ２１３およびＤＣＳ２０１とは独立に動作するが、直接または介在するデバイスを介して間接的に、入力２８２を、ルールセット２８０に与えることができ、出力２８４を、ルールセット２８０に与えることができる。
ルールセット２８０の作成中には、その分野のヒューマン専門家は、１つまたは複数のルールをプログラミングすることによって開発ツールを使用して特定の設備資産に特有な分野の知識を明かす。ルールは、ルールのコーディングが必要ないように出力２８４と入力２８２との間の関係の表現を生成することによって作成される。図式解法を使用して、例えば、開発ツール内に構築されたグラフィカルユーザインターフェース上でドラッグアンドドロップを使用して、オペランドをオペランドのライブラリから選択することができる。あるオペランドの図式表示を、画面ディスプレイ（図示せず）のライブラリ部分から選択することができ、ルール作成部分へとドラッグアンドドロップすることができる。入力２８２とオペランドとの間の関係は、論理ディスプレイ方式に配置され、特定のオペランドおよび選択した入力２８２の特定のものに基づき適切であるときには、ユーザに、定数などの値を入力要求する。専門家の知識を取り込むために必要なだけの数のルールが作成される。したがって、ルールセット２８０は、診断および／もしくはモニタリングルールの強固なセットまたは顧客要件およびルールセット２８０の特定の分野における最先端技術に基づく診断および／またはモニタリングルールの相対的により強固でないセットを含むことができる。開発ツールは、開発中にルールセット２８０を試験するためのリソースを与え、入力２８２の様々な組合せおよび値が出力２８４における期待される出力値を生成することを確実にする。ルールセット２８０内に取り込んだ知識または知的財産を保護するために、暗号化キーの保有者以外によって、変更されないように、開発暗号化コードを使用してルールセット２８０をロックすることができる。例えば、ルールセット２８０の作成者は、ルールセット２８０のエンドユーザをロックアウトするために暗号化キーを保持することができ、作成者は、エンドユーザに、またはエンドユーザにその後サービスを提供することができるサードパーティに、暗号化キーを売ることができる、またはある期間のあいだ暗号化キーの使用許可を与えることができる。
開発した後で、ルールセット２８０は、配信モードに入ることができ、そこでは、ルールセット２８０を、送信可能な形式、例えば、電子メール、ＣＤ−ＲＯＭ、インターネットサイトへのリンク、またはコンピュータ可読ファイルの送信のためにいずれかの他の手段を介して顧客へ送信することができるＸＭＬファイルへと変換する。エンドユーザが、例えば、配信暗号化キーを購入することによって作成者によって認可されない限り、ルールセット２８０の使用を拒むことができる配信暗号化コードで、ルールセット２８０を暗号化することができる。コンピュータ可読ファイルを送信することができるいずれかの手段を介してエンドユーザによって、ルールセット２８０を受信することができる。ＬＭＤＳ２１３の一部を形成するソフトウェアプラットフォームとすることができるルールセットマネージャは、ルールセット２８０の配信可能な形式を受信することができ、これをＬＭＤＳ２１３によって使用可能なフォーマットへと変換することができる。グラフィカルユーザインターフェースは、エンドユーザがオブジェクトとして１つまたは複数のルールセット２８０を巧みに扱うことを可能にする。入力２８２およびメモリ内の対応する場所が正しくマッピングされ、出力２８４およびメモリ内の対応する場所が正しくマッピングされるように、ルールセット２８０を適用することができる。最初に適用したときに、ルールセット２８０をトライアルモードに置くことができ、そこでは、ルールセット２８０により検出することができる異常な振る舞いの通知が配信されないまたは制限つきで配信されることを除いて、ルールセット２８０は、作成されたままで動作する。トライアルモード中には、ルールセット２８０が動作環境内で正しく動作することを確実にするために、品質認定を実行することができる。品質認定が終了すると、ルールセット２８０がルールセット２８０内のルールの全機能を用いてＬＭＤＳ２１３上で動作するコミッションへと、ルールセット２８０を置くことができる。別の一実施形態では、ルールセット２８０は、トライアルモードおよびライブモードの２つのモードだけを有するライフサイクルを含む。トライアルモードでは、生成されたイベントまたは送信された通知がないことを除いて、ルールは正常に実行され、ライブモードは、コミッションに置かれることに実質的に同じである。
例示的な実施形態では、ルールセットは、下記のうちの１つまたは複数を含むことができる：
ガスタービン利用可能性ルールセット：
１． ホイールスペース温度
２． 排気温度チェック
３． 排気温度広がり
４． 欠陥のあるコムロケータ
５． ＤＬＮ伝達
６． 炎検出器モニタリング
７． 潤滑油温度
８． 流入口フィルタ
９． 圧縮機圧力比
１０． 伝達装置問題を検出するためのＩＢＶ／ＩＧＶ／ＩＢＨ／ＧＣＶ／ＦＰＧルール
ガスタービン性能ルールセット：
１． 軸方向圧縮機効率
２． 軸方向圧縮機流
３． 出力電力低下
４． 発熱率低下
５． 部分負荷燃料消費量
遠心式圧縮機利用可能性ルールセット：
一次シールガスシステム利用可能性ルールセット：
１． ガスフィルタ内のごみ
２． ＰＤＶ機能不全（ＤＥ）
３． ＰＤＶ機能不全（ＮＤＥ）
４． 二次シールＰＤＶ機能不全
５． 三次シールＰＶ機能不全
６． アンプリフロー（ａｍｐｌｉｆｌｏｗ）ガスケット故障
７． パネル付近の局所的漏れ
８． ヒータ故障
ドライガスシールカートリッジ利用可能性ルールセット：
９． コアレッサ故障
１０． 一次シールカートリッジ損傷ＤＥ
１１． 一次シールカートリッジ損傷ＮＤＥ
１２． 二次シールカートリッジ損傷ＤＥ
１３． 二次シールカートリッジ損傷ＮＤＥ
１４． 炭化水素凝縮
１５． 二次ベント（局所的）を経由してシールガス流出
１６． 解放に固定された一次シールＤＥ
１７． 解放に固定された一次シールＮＤＥ
１８． クリアランスを大きくした端部シールＤＥ
１９． クリアランスを大きくした端部シールＮＤＥ
２０． 解放に固定された二次シールＤＥ
２１． 解放に固定された二次シールＮＤＥ
一次ベントシステム
２２． 低フレア圧力
２３． 高フレア圧力
分離ガスシステム利用可能性
２４． 三次シール故障（油移動）
窒素供給システム
２５． 窒素供給システムの故障
遠心式圧縮機性能ルールセット：
１． 実際の性能
２． 期待される性能
３． 効率低下アラーム
４． 揚程係数デルタ
５． 流量係数デルタ
６． 吸引条件
一実施形態では、ホイールスペース温度ルールセットは、ガスタービンエンジンの運転条件に関係する期待されるホイールスペース温度を計算するように構成される。ホイールスペース温度ルールセットの利点は、期待されるホイールスペース温度についての上限および下限を予測するために、様々なＧＴ成分および圧縮機性能をリンクさせる予測され調節可能なしきい値である。
燃焼器スワール角ルールセットは、可能性のある故障燃焼器の場所を特定するために、変化する負荷において測定した代表排気ガス温度と燃焼器ソース位置との間の角度を求めるように構成される。
排気温度広がりルールセットは、各燃焼モードでおよび変化する負荷で排気温度プロファイル内のホットスポット／コールドスポットを正確に特定し、広がり異常を正確に同定しこれを燃焼モードおよび負荷にリンクさせるために、所定のしきい値を介して排気温度異常を同定するように構成される。
二次炎検出器モニタリングルールセットは、故障したセンサに起因する過失を回避するために、アナログ信号およびディジタル信号をモニタすることに基づいて故障した炎検出器を予測するように構成される。
軸方向圧縮機効率ルールセットは、定常状態条件において軸方向圧縮機効率をオンラインで計算し、時間経過にともなう劣化をモニタするように構成される。
軸方向圧縮機流効率ルールセットは、ＩＳＯ条件および１００％速度に補正した軸方向圧縮機流効率をオンラインで計算し、時間経過にともなう劣化をモニタするように構成される。
ガスタービン出力電力低下ルールセットは、出力電力の低下を回避するために、ガスタービンエンジン性能マップを使用して初期基準値と比較して、ＩＳＯ条件および１００％速度に補正した実際の出力電力を計算するように構成される。
ガスタービン発熱率低下ルールセットは、過剰な発熱率を回避するために、ガスタービンエンジン性能マップを使用して初期基準値と比較して、ＩＳＯ条件および１００％速度に補正した実際の発熱率を計算するように構成される。
図４は、本発明の例示的な実施形態によるＬＭＤＳ２１３のデータフローブロック図である。例示的な実施形態では、ＬＭＤＳ２１３は、複数のモジュールを含む。第１の利用可能性および診断モジュール４０２は、履歴データおよびほぼリアルタイムデータを受信し、例えば、限定しないが、アラーム管理、診断／予知ルール、利用可能性／信頼性解析、およびトラブルシューティングを使用してリアルタイムデータ解析を実行するように構成される。性能モジュール４０４は、履歴データおよびほぼリアルタイムデータ受信し、性能モニタリング、性能および操作性最適化可能性、プラント性能最適化、およびフリート統計／比較を実行するように構成される。ＬＭＤＳ２１３は、例えば、遠隔モニタリングおよび診断センタ１０２などのフリートセンタから、ドライ低排出（ＤＬＥ）およびドライ低ＮＯx（ＤＬＮ）遠隔チューニング運転、遠隔トラブルシューティングを容易にし、予測排出モニタリング（ＰＥＭＳ）、在庫品利用可能性および小売店利用可能性をチェックすることを容易にするように構成された運転支援モジュール４０６をやはり含む。ＬＭＤＳ２１３は、設計および完成の両方の、プラントサイト内の構成部品のうちの選択したものについての部品表（ＢＯＭ）を追跡することを容易にする機械履歴モジュール４０８をやはり含む。機械履歴モジュール４０８は、注文を追跡すること、注文を行うこと、訓練材料を追跡すること、修理および交換のための部品を追跡すること、ならびにフィールドサービスエンジニア（ＦＳＥ）報告を容易にするようにさらに構成される。ＬＭＤＳ２１３は、保守ポリシプロット、保守最適化、ならびに適用可能なＮＩＣ、サービス報告（ＳＢ）、および変換、変更＆格上げ（ＣＭ＆Ｕ）を維持するように構成された保守計画モジュール４１０をやはり含む。
図５は、ＬＭＤＳ２１３または遠隔モニタリングおよび診断センタ１０２からモニタすることができる一団の構成部品のうちの構成部品の状態および性能をモニタする方法５００の流れ図である。例示的な実施形態では、互いに直列に、並列にまたはこれらの組合せで実行することができる１つまたは複数のルールセットを使用して、方法５００を実行する。ルールセットのそれぞれの実行中に、ルールセットは、各ルールセットにおいて使用されるように構成された入力２８６に基づく複数の入力を受信する５０２。入力を、センサ、ＤＣＳ２０１、センサ制御パネル、データ取込みシステム、またはヒストリアン、または他のデータベースから直接受信することができる。入力は、各ルールセットのプログラミングに基づいて履歴データ、ほぼリアルタイムデータ、またはこれらの組合せを表すことができる。入力は、所定の限度内であるかをチェックされ５０４、限度内でなければ、プロセスパラメータのうちの１つまたは複数の広い変動をオペレータに警告するために、通知を生成する５０６。受信したままの入力が所定の限度内である場合には、計算した性能を、受信した入力を使用して決定し５０８、期待される性能を決定する５１０。実際の性能を計算し５１２、期待される性能を計算し５１４、そして性能ずれを生成するために、実際の性能と期待される性能を比較する５１６。性能ずれが所定の許容量よりも大きい場合には５１８、所定の許容可能なずれよりも大きい性能ずれを有する構成部品またはシステムに関係する顧客に状態を警告する５２０。計算した期待される性能を使用して、予測されるエンベロープを計算し５２２、計算した実際の性能にマッピングする５２４。
図６は、プラントサイト１０４および遠隔モニタリングおよび診断センタ１０２に通信可能につなげられたＬＭＤＳ２１３の模式的ブロック図である。明確にするために例示的な実施形態では、１つの機械トレイン６０２を示す。しかしながら、任意の数の機械、構成部品、トレイン、およびシステムを使用することが可能である。生のセンサデータ６０４および６０６を、遠隔モニタリングおよび診断システム６０８にならびに１つまたは複数のローカルユニット制御パネル６１０に送信する。
例示的な実施形態では、ＬＭＤＳ２１３は、クライアント／サーバベースの可視化および制御ソリューションであるエンタープライズサーバ６１２を含み、プラント運転の可視化、監督的な自動化を実行すること、および、高次レベルの解析アプリケーションに信頼できる情報を配信することを容易にする。エンタープライズサーバ６１２は、グラフィックエンジン、ダイナミック時間ハンドリングおよびアドオンの任意選択のディジタルグラフィカルレプレイ（ＤＧＲ）を含み、オペレータがプラントの環境、装置およびリソースを精細にモニタし、制御することを可能にする。
エンタープライズサーバ６１２は、リアルタイム視認性技術を管理して、工場のある種の部品、プラント全体、または遠隔モニタリングおよび診断センタ１０２からフリートを管理することを可能にする。エンタープライズサーバ６１２はやはり、過去に生じたイベントを図式的に解析するために前のイベントを呼び戻すことを可能にするディジタルグラフィカルリプレイ（ＤＧＲ）アドオン記録装置を与える。
ＯＰＣ収集装置６１４は、限定しないが、遠隔モニタリングおよび診断システム６０８などの任意のＤＡまたはＸＭＬ ＤＡサーバからＯＰＣデータを取り込む独立したデータアクセスおよびＸＭＬ ＤＡクライアントである。ＯＰＣ収集装置６１４は、他のＯＰＣ準拠製品と協働して、取り込んだＯＰＣデータを処理し、これを記憶し、解析する、またはデータベース、ファイル、もしくは交換可能モジュールへこれを転送する。
ＯＰＣ収集装置６１４は、記録保管のための一時的な記憶または処理用のデータの比較的単純な構成を可能にする製造データ取込み（ＰＤＡ）またはデータ管理タスク用の主要構成部品である。
ダイナミック可視化システム（ＤＶＳ）６１６は、プラント性能解析および比較のためのプラントデータの傾向を示すことによってプラント運転を可視化することを容易にするトレンドシステム６１８を含む。ユーザは、体系化されプラントに特有のシステムから、または現在もしくは過去の任意の指定した日付から、例えば、１時間から１年までの期間のウィンドウで傾向を示すデータについてのエミュレートしたＤＣＳ画面ディスプレイから図式的に任意のプラントタグを選択することが可能である。ＤＶＳは、任意の特定のプラントＨＭＩ画面（例えば、ＳＣＡＤＡ、ＤＣＳ画面）を表示すること、およびＨＭＩ画面をリアルタイムでライブデータとともに供給することを容易にするウォッチシステム６２０をやはり含む。ウォッチシステムは、カレンダから開始時間を選択することを可能にして、リアルタイムで、高速モードまたはスローモードで過去についてのプラント運転ライブを再生する。加えて、ウォッチシステム６２０は、すべてのプラントアラームおよびイベントを収集することが可能であり、ＳＱＬデータベースにこれらをアーカイブし、ＳＱＬデータベースは、アラームおよびイベントロギングプリンタを置き換えるために使用され、プリンタハードウェアおよびその消費材に関係する長期コスト問題および信頼性問題を取り除く。その上、ウォッチシステム６２０が選択した期間のあいだのプラントイベントを再生すると、ウォッチシステム６２０は、プラントプロセス応答、アラーム生成およびオペレータ活動を含む、プラント運転の全体の詳細表示をライブおよびリアルタイムで提供する。
ＤＶＳ６１６は、リアルタイムですべてのプラントアラームおよびイベントを収集すること、ならびにシリアルラインまたはネットワークを介してこれらをＳＱＬデータベース６２４にアーカイブすることを容易にするハードウェアおよびソフトウェアを提供するアラームシステム６２２を含み、このアラームシステムを、アラームおよびイベントロギングプリンタを置き換えるためにやはり使用し、プリンタハードウェアおよびその消費材に関係する長期コスト問題および信頼性問題を取り除く。その上、アラームシステム６２２は、プラントアラームおよびイベントを、トレンドシステム６１８、ウォッチシステム６２０、アラームシステム６２２、ならびにプラントプロセス応答、アラーム生成およびオペレータ活動を含むプラント運転をライブおよびリアルタイムで全体の詳細表示を与える他のモジュールへと統合する。
性能システム６２６は、プラントスタッフがオンラインかつリアルタイムでプラント性能、ユーティリティ使用、エネルギー効率をモニタするためにすべての主要業績指標（ＫＰＩ）を図式的に表示するリアルタイム性能監督システムである。性能システムは、より効率的に運転することが可能である領域を決定することおよび全体プロセスを最適化することを容易にする。このリアルタイム性能監督システムは、プロセス能力、効率、および利用についての見通しを与える。プラント性能またはシステム性能がその統計的な軌跡からずれると、性能システムは、解析結果および警告をやはり与える。
図７は、ＬＭＤＳ２１３またはネットワーク接続を介して遠隔モニタリングおよび診断システム６０８を通して見ることができる階層１表示７００の画面キャプチャである。この画面キャプチャは、設備資産ツリーウィンドウ７０２を使用して選択可能である各サイトのところに接続されたすべてのラインアップまたはトレインについての運転状態概要を表示している。主生産主要業績指標（ＫＰＩ）状の実行ステータス、次の計画された操業停止、ならびにアウトプットフロー利用可能性および信頼性計算における短時間の「現在の」チャートを、クイックステータスウィンドウ７０４に示す。解析ウィンドウ７０７内の模写画像７０６のラインアップ色は、各ユニットのところに存在する最も厳格なアラームステータスを描き、操業停止または運転開始の失敗を意味する高いアラームまたは重大なアラームに対する赤、中間アラームに対するオレンジ、低いアラームに対する黄色、および良好な運転を示す緑を表現する。アラームおよびイベントを、アラームおよびイベントウィンドウ７０８にログする。
図８は、（図７に示した）階層１表示７００からモニタリングタブ８０２を選択した後で見ることができる階層２表示８００の画面キャプチャである。モニタリングタブ８０２は、ガスタービン８０４および圧縮機８０６を含む機械トレイン８０３についての現在の主要業績指標（ＫＰＩ）のリストを含むＨＭＩ階層２ラインアップ表示を与える。機械トレイン８０３のステータスは、カラーディスプレイならびにリストしたＫＰＩを図示する。ユーザがさらに詳細をドリルダウンすることが可能である画面上の多くの領域がある。例えば、ガスタービン８０４上をクリックすることは、階層３機械表示を与える。
図９は、（図７に示した）階層１表示７００または（図８に示した）階層２表示８００から性能タブ９０２を選択した後で見ることができる階層３表示９００の画面キャプチャである。階層３表示９００にリストしたすべてのＫＰＩは、ガスタービン８０４だけに関係する。各圧縮機についてのおよび他のモニタした各構成部品についての別の階層３表示（図示せず）がやはりある。ここから、ユーザは、様々なプローブおよび測定についてのより詳細をドリルダウンするために任意の数のハイパーリンクを利用することが可能である。性能ＫＰＩを、性能タブ９０２上の熱力学性能ウィンドウ９０４内に表示する。これらのＫＰＩは、タービンおよび圧縮機の両者についての熱力学性能を含む。圧縮機に関して、これは、例えば、流量および速度を含む。ユーザは、例えば、遠心式圧縮機の動作エンベロープ内のポリトロープ効率を描く熱力学的性能測定値のライブ表示または１分毎に１回の表示を含むより掘り下げた解析のために個々のＫＰＩを選択することが可能である。振動をクリックすることは、階層４表示または構成部品表示を明示する。
図１０は、本発明の例示的な実施形態による振動ピックアップを描く階層４表示１０００の画面キャプチャである。ここから、ユーザは、振動プローブの振動値、軸方向値、または半径方向値を含むより一層の詳細事項へと掘り下げることが可能である。
解析タブは、ＬＭＤＳの特徴であり、検索可能なＫＰＩウィンドウと組み合わせたときに、専門家解析およびトラブルシューティングの際に支援する高度なチャート作成ツールを特徴づける構成である。ユーザは、特定のＫＰＩを見出し、１つのチャート上のまたは横並びのチャート内の複数のＫＰＩからの傾向を見て、データ解析のための期間をカスタマイズし、そして特定の期間へとズームするためにスライダを使用することが可能である。これらの解析に満足すると、ユーザは、プリテキストコメントを追加し、顧客へまたは検討用に同僚へ送るためにｐｄｆとして解析結果を保存し、将来任意の時に直ぐに呼び出すためにお気に入りとして解析結果を保存することが可能である。
プロセッサという用語は、本明細書において使用するように、中央処理ユニット、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、および本明細書において説明した機能を実行することが可能な任意の他の回路またはプロセッサを呼ぶ。
本明細書において使用したように、「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は、互換性があり、プロセッサによって実行するために、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、および不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含むメモリ内に記憶した任意のコンピュータプログラムを含む。上記のメモリタイプは、例示のみであり、したがってコンピュータプログラムの記憶のために使用可能なメモリのタイプに関して限定しない。
前述の明細書に基づいて認識されるように、本開示の上述の実施形態を、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはこれらの任意の組合せもしくはサブセットを含むコンピュータプログラミング技術またはエンジニアリング技術を使用して実装することができ、ここでは、技術的な効果は、装置供給者、ＯＥＭ、またはサービスプロバイダからの選択可能なローカルまたは遠隔モニタリングおよび診断システム用である。遠隔モニタリングおよび診断サービスを実行するセンタは、プラントサイトにおけるローカルモニタリングおよび診断システムに選択的に通信可能につなげられる。遠隔モニタリングおよび診断サービスセンタは、ソフトウェアモジュールをダウンロードする許可が与えられると、ローカルモニタリングおよび診断システムと通信することができ、ローカルモニタリングおよび診断システム上で既に実行しているモジュールにアップデートする、または遠隔診断サービスを提供する。コンピュータ可読コード手段を有するいずれかのこのような結果として得られるプログラムを、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体内に具体化するまたは与えることができ、これによって検討した本開示の実施形態にしたがったコンピュータプログラム製品、すなわち、製造物品を作る。コンピュータ可読媒体を、例えば、限定しないが、固定（ハード）ドライブ、ディスケット、光ディスク、磁気テープ、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）などの半導体メモリ、および／またはインターネットもしくは他の通信ネットワークもしくはリンクなどの任意の送信／受信媒体とすることができる。１つの媒体から直接コードを実行することによって、１つの媒体から別の媒体にコードをコピーすることによって、またはネットワークによりコードを送信することによって、コンピュータコードを含む製造物品を作るおよび／または使用することができる。
ローカルモニタリングおよび診断システムを使用してプロセスプラント内の機械およびシステムをモニタする方法およびシステムの上述の実施形態は、ローカルシステムからまたは遠隔フリートシステムから世界の遠く離れた地域内に分散した一団の機械の中の機械をモニタするためのコスト効率が良くかつ信頼できる手段を提供する。より具体的には、本明細書において説明した方法およびシステムは、ＯＥＭ施設から遠く離れて設置された機械にリアルタイムＯＥＭ解決策を適用することを容易にする。加えて、上述の方法およびシステムは、ローカルモニタリングおよび診断システム内で使用する複数の複雑な物理に基づくルールセットの保守を容易にする。結果として、本明細書において説明した方法およびシステムは、コスト効率が良くかつ信頼できる方式で１つのプラントまたは一団のプラントの運転を自動的にモニタすることおよび診断することを容易にする。
この明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するため、ならびに任意のデバイスまたはシステムを作成することおよび使用すること、および任意の組み込んだ方法を実行することを含む本発明を当業者が実施することを可能にするために例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者なら思い付く別の例を含むことができる。このような別の例が特許請求の範囲の文面から逸脱しない構造的要素を有する場合、またはこのような別の例が特許請求の範囲の文面とは実質的でない差異しか有さない等価な構造的要素を含む場合には、このような別の例は、特許請求の範囲の範囲内であるものとする。
１００ 遠隔モニタリングおよび診断システム（ＬＭＤＳ）
１０２ 遠隔モニタリングおよび診断センタ
１０４ 第１のサイト
１０６ プロセス解析装置
１０８ 装置モニタリングシステム
１１０ 装置ローカル制御センタ
１１２ モニタリングおよびアラームパネル
１１４ インテリジェントモニタリングおよび診断（ＩＭＡＤ）システム
１１６ ネットワーク
１１８ 専用ネットワーク
１２０ ワイアレスリンク
１２２ インターネット
１２４ 第２のサイト
１２６ ｎ番目のサイト
２００ ネットワークアーキテクチャ
２０１ 分散型制御システム（ＤＣＳ）
２０２ サーバグレードコンピュータ
２０３ ネットワークバックボーン
２０４ クライアントシステム
２０５ プロセッサ
２０６ データベースサーバ
２０７ ワイアレス基地局
２０８ アプリケーションサーバ
２０９ 他の制御システム
２１０ ウェブサーバ
２１２ ファックスサーバ
２１３ ローカルモニタリングおよび診断システム（ＬＭＤＳ）
２１４ ディレクトリサーバ
２１６ メールサーバ
２２０ データストレージユニット
２２２ ワークステーション
２２６ インターネットリンク
２２８ クライアントシステム
２３０ サービスプロバイダ
２３２ ワークステーション
２３４ マネージャワークステーション
２３６ クライアントシステム
２４０ データベース
２４２ 対話型電子技術マニュアルサーバ
２４４ 携帯型振動モニタ
２４５ 携帯型プロセスデータ収集装置
２４６ オンラインモニタ
２４８ モータ保護リレー
２５０ 開閉装置
２８０ ルールセット
２８２ 入力
２８４ 出力
２８６ 入力
２８８ 出力
４０２ 第１の利用可能性および診断モジュール
４０４ 性能モジュール
４０６ 運転支援モジュール
４０８ 機械履歴モジュール
４１０ 保守計画モジュール
５００ 方法
６０４ 生のセンサデータ
６０６ 生のセンサデータ
６０８ 遠隔モニタリングおよび診断システム
６１０ ローカルユニット制御パネル
６１２ エンタープライズサーバ
６１４ ＯＰＣ収集装置
６１６ ダイナミック可視化システム（ＤＶＳ）
６１８ トレンドシステム
６２０ ウォッチシステム
６２２ アラームシステム
６２４ 構造化照会言語（ＳＱＬ）データベース
６２６ 性能システム
７００ 階層１表示
７０２ 設備資産ツリーウィンドウ
７０４ クイックステータスウィンドウ
７０６ 模写画像
７０７ 解析ウィンドウ
７０８ イベントウィンドウ
８００ 階層２表示
８０２ モニタリングタブ
８０３ 機械トレイン
８０４ ガスタービン
８０６ 圧縮機
９００ 階層３表示
９０２ 性能タブ
９０４ 熱力学性能ウィンドウ
１０００ 階層４表示

Claims (10)

  1. プラント用のローカルモニタリングおよび診断システム（１００）であって、
    ユーザインターフェースおよびブラウザを備えるクライアントシステム（１０２）と、
    ルールセットを記憶するように構成されたプラントデータベースであり、前記ルールセットがプラント構成部品またはシステムのモデルおよびリアルタイムデータ入力に対するリアルタイムデータ出力の関係式のうちの少なくとも１つとして表された少なくとも１つのルールを含み、前記関係式がプラント設備資産または相互に関係する資産のグループに特有であり、前記プラントデータベースが前記プラントに関係する条件モニタリングシステムからイベントデータを受信するようにさらに構成され、前記条件モニタリングシステムが、装置および選択したプロセスのリアルタイム最適化、条件モニタリング、ならびに前記イベントデータを生成するためのイベント診断のためにプラント装置データを解析するように構成される、プラントデータベースと、
    前記クライアントシステムおよび前記データベースに通信可能につなげられるように構成されたサーバグレートコンピュータであり、
    前記プラント構成部品の付近に設置されたセンサに通信可能につなげられたプラントユニット制御パネルからプラント構成部品データを受信し、
    物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの前記少なくとも１つならびに前記プラント構成部品またはシステムに関係する前記関係式を使用して仮想センサ出力を生成し、
    記憶のために前記プラントデータベースへおよび前記クライアントシステムのユーザによる要求通りに解析的図式を生成するためのデータ可視化システムへ前記プラント構成部品データおよび生成した仮想センサ出力を送信し、
    ほぼリアルタイムで前記プラント構成部品またはシステムの運転条件または性能条件を、物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルルールセットのうちの前記少なくとも１つを使用して決定し、
    前記選択したプラント構成部品またはシステムを表すユーザによって選択された可視化表現を出力することであり、前記可視化表現が前記プラント構成部品またはシステムを図示する図式ならびに前記選択したプラント構成部品またはシステムに関する受信したデータおよび生成したデータの値を定めるテキスト情報を含む、可視化表現を出力する
    ようにさらに構成された、サーバグレードコンピュータと
    を備える、ローカルモニタリングおよび診断システム。
  2. 前記モデルが、前記プラント構成部品またはシステムの物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のローカルモニタリングおよび診断システム。
  3. 前記サーバグレードコンピュータが、前記ルールセットに関係する構成部品の相手先商標製品製造会社（ＯＥＭ）によってまたはサードパーティエンティティによって生成されたルールセットを受信するように構成される、請求項１または２記載のローカルモニタリングおよび診断システム。
  4. 遠隔通信システムをさらに備え、前記サーバグレードコンピュータが、前記遠隔通信システムを使用してフリート管理センタに通信可能につなげられるように構成され、前記サーバシステムが、前記プラントから遠く離れて位置する主題専門家から受信した要求に応じて前記プラント構成部品またはシステムのうちの少なくとも１つの運転に関係する前記データベース内に記憶した情報を送信し、前記送信した情報に基づいて前記ルールセットのうちの１つまたは複数への変更を受信するようにさらに構成される、請求項１乃至３のいずれか１項記載のローカルモニタリングおよび診断システム。
  5. ローカルモニタリングおよび診断システムを使用してプロセスプラント内の機械およびシステムをモニタする方法であって、前記ローカルモニタリングおよび診断システムが少なくとも１つのルールセットのデータベースを含み、前記ルールセットが機械、システム、およびこれらの組合せのうちの少なくとも１つの少なくとも一部のモデルとして表現された少なくとも１つのルールを含み、
    前記プラント内の機械およびシステムのうちの少なくとも１つの前記少なくとも一部の運転に関するプロセスパラメータ値を、前記ローカルモニタリングおよび診断システムに通信可能につなげられたセンサから受信するステップと、
    前記プラント内の機械およびシステムのうちの少なくとも１つの前記少なくとも一部の前記運転に関するプロセスパラメータについての仮想センサ値を、前記ローカルモニタリングおよび診断システムによって決定するステップと、
    前記モニタした機械またはシステムの運転に関する運転性能値および診断値を生成するために、前記少なくとも１つのルールに前記受信したシステムプロセスパラメータ値および前記決定した仮想センサ値を適用するステップと、
    前記受信したシステムプロセスパラメータ値および仮想センサ値を含む前記プラント内の前記モニタした機械またはシステムの図式表示の階層化した可視化表現を、前記ローカルモニタリングおよび診断システムによって生成するステップであり、可視化表現の各階層が前の階層よりもさらに詳細に表された図式表示を含む、生成するステップと
    を含む方法。
  6. 前記モデルが、前記プラント構成部品またはシステムの物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの少なくとも１つを含む、請求項５記載の方法。
  7. 前記ローカルモニタリングおよび診断システムがオフサイトエンティティと通信することを防止するステップをさらに含む、請求項５または６記載の方法。
  8. 一団のプラントに関するモニタリングおよび診断システムであって、
    各プラントに関係するクライアントシステムであり、各前記クライアントシステムがユーザインターフェースおよびブラウザを備える、クライアントシステムと、
    各プラントに関係するプラントデータベースであり、各プラントデータベースがそのプラントのところに設置された構成部品に関するルールセットを記憶するように構成され、前記ルールセットがプラント構成部品またはシステムのモデルおよびリアルタイムデータ入力に対するリアルタイムデータ出力の関係式のうちの少なくとも１つとして表された少なくとも１つのルールを含み、前記関係式がプラント設備資産または相互に関係する資産のグループに特有であり、前記プラントデータベースが前記プラントに関係する条件モニタリングシステムからイベントデータを受信するようにさらに構成され、前記条件モニタリングシステムが、装置および選択したプロセスのリアルタイム最適化、条件モニタリング、ならびに前記イベントデータを生成するためのイベント診断用のプラント装置データを解析するように構成される、プラントデータベースと、
    前記一団のプラントから遠く離れて設置されたフリートデータベースであり、前記フリートデータベースが前記一団内の選択可能な数のプラントからプラント性能データおよび運転データを受信するように構成され、前記プラント性能データおよび運転データが履歴プラントデータおよびほぼリアルタイムプラントデータを含む、フリートデータベースと、
    前記クライアントシステムおよび前記データベースに通信可能につなげられるように構成されたサーバグレートコンピュータであり、
    前記プラント構成部品の付近に設置されたセンサに通信可能につなげられたプラントユニット制御パネルからプラント構成部品データを受信し、
    物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの前記少なくとも１つならびに前記プラント構成部品またはシステムに関係する前記関係式のうちの前記少なくとも１つを使用して仮想センサ出力を生成し、
    記憶のために前記プラントデータベースへおよび前記クライアントシステムのユーザによる要求通りに解析的図式を生成するためのデータ可視化システムへ前記プラント構成部品データおよび生成した仮想センサ出力を送信し、
    ほぼリアルタイムで前記プラント構成部品またはシステムの運転条件または性能条件を、前記物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルルールセットのうちの前記少なくとも１つを使用して決定し、
    前記選択したプラント構成部品またはシステムを表すユーザによって選択された可視化表現を出力することであり、前記可視化表現が前記プラント構成部品またはシステムを図示する図式ならびに前記選択したプラント構成部品またはシステムに関する受信したデータおよび生成したデータの値を定めるテキスト情報を含む、可視化表現を出力する
    ようにさらに構成された、サーバグレードコンピュータと
    を備える、モニタリングおよび診断システム。
  9. 前記プラント構成部品またはシステムの物理に基づくモデル、データ主導型モデル、および経験的モデルのうちの前記少なくとも１つが、前記プラント構成部品またはシステムの相手先商標製品製造会社の所有権データを含む、請求項８記載のモニタリングおよび診断システム。
  10. 前記サーバグレードコンピュータが、前記ルールセットに関係する構成部品の相手先商標製品製造会社（ＯＥＭ）によってまたはサードパーティエンティティによって生成されたルールセットを受信するように構成される、請求項８または９記載のモニタリングおよび診断システム。
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