JP6980034B2 - 装置寿命評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラント機器の機種ごとの装置寿命を評価するための装置寿命評価方法、装置寿命評価装置、および装置寿命評価プログラムに関する。

工業製品の品質や信頼性などを評価する方法の１つとして、製品寿命を評価する方法が挙げられる。製品寿命、すなわち、ある製品が稼働を開始してから故障に至るまでの実働期間として期待される期間がわかれば、たとえば、製品の使用者が保守計画を立案する際に活用したり、製品の供給者が製品の性能を評価する指標として活用したりすることができる。

製品寿命を評価する方法として、たとえば日本国特開２００８−２３４５７２号公報（特許文献１）は、小売店を通した販売が行われる製品について、製品の購入日から故障日までの日数を製品寿命とし、メーカーが保有する製造データおよびクレームデータに基づいて製品の稼働台数および寿命を推定する技術を開示している。この技術では、消費者向け製品において稼働開始時を特定することが難しいという課題を、クレーム受付拠点に収集される購入日情報に基づいて稼働開始時を推定するという方法により解決している。

また、日本国特開２００９−２６６０２９号公報（特許文献２）は、機器の故障において原因となる故障部品が特定されない場合であっても、そのようなケースを含む交換作業の情報に基づいて、故障確率算出に用いられる生存曲線を生成する技術を開示している。この技術では、従来の技術では生存曲線を生成するためには故障原因となった部品を特定する必要があったところ、その必要性を排除することに成功している。

日本国特開２００８−２３４５７２号公報 日本国特開２００９−２６６０２９号公報

ここで、特許文献１の技術は、故障が生じた時点でクレーム受付拠点に連絡されることを前提としているため、機器が異常状態に陥ったときに初めて情報が収集されるものである。同様に特許文献２の技術も、故障が生じた機器に対して行われるメンテナンス作業の記録に基づいて生存曲線を生成するものであり、やはり機器が異常状態に陥ったときに初めて情報が収集されるものだといえる。そのため、装置寿命を評価するために収集される情報の質および量が不十分な場合があった。

一方、プラントにおいて用いられるプラント機器（たとえば、蒸気プラントにおいて用いられる蒸気トラップ）については、専門性を有する管理者や供給者などにより定期的に検査が行われることが一般的である。すなわちプラント機器は、故障が生じているか否かに関わらず検査が行われるため、異常状態の機器のみならず正常状態の機器に関する情報も入手することができるという特徴がある。

そこで、プラント機器について行われる検査を活用し、精度の高い装置寿命の評価方法を実現することが求められる。

本発明に係る装置寿命評価方法は、プラント機器の機種ごとの装置寿命を評価する装置寿命評価方法であって、評価対象機種の複数のプラント機器であってプラントにおいて稼働しているものの検査を行い、当該検査の結果に基づいて、前記複数のプラント機器のそれぞれについて、当該プラント機器の稼働状態が正常状態であるか異常状態であるかの診断を行う診断工程と、前記複数のプラント機器のそれぞれについて、当該プラント機器が前記プラントにおいて稼働を開始した時である稼動始期に関する稼働始期情報、前記診断工程において当該プラント機器に対して前記検査が行われた時である検査時期に関する検査時期情報、および、前記診断工程において診断された前記稼働状態に関する稼働状態情報、を記憶装置に蓄積する蓄積工程と、前記蓄積工程において蓄積された前記稼働始期情報、前記検査時期情報、および、前記稼働状態情報に基づいて、前記評価対象機種の装置寿命を演算する演算工程と、を有し、前記診断工程は、複数回実行され、複数回実行される前記診断工程どうしの間隔は、あらかじめ定められた診断周期以内であることを特徴とする。

これらの構成によれば、プラント機器について行われる検査を活用し、精度の高い装置寿命の評価方法を実現することができる。また、定期的に検査および診断が行われるため、収集される情報の質および量が向上し、より精度の高い装置寿命を演算しやすい。

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前述の装置寿命評価方法により、複数の評価対象機種のそれぞれについて装置寿命を演算する装置寿命評価工程と、前記装置寿命評価工程において演算された当該複数の評価対象機種のそれぞれの装置寿命を比較する比較工程と、を含むことが好ましい。

この構成によれば、異なる機種間の装置寿命の違いを、客観的な基準に基づいて適正に比較評価することができる。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前記演算工程において、前記評価対象機種の生存率曲線が演算され、前記生存率曲線の横軸は、前記稼動始期からの経過時間であり、前記生存率曲線の縦軸は、前記経過時間が経過した後に正常状態で稼働する前記評価対象機種のプラント機器の割合を表す生存率であり、前記評価対象機種の装置寿命は、前記生存率曲線において、前記生存率があらかじめ定められた閾値になる前記経過時間であることが好ましい。

この構成によれば、プラント機器に対する検査および診断の結果に基づいて精度の高い生存率曲線を演算することができる。また、評価目的に適した閾値を設定することで、目的に応じた装置寿命を演算することができる。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前記生存率曲線は、カプランマイヤー法により演算されることが好ましい。

この構成によれば、生存時間解析手法の分野における適用実績が豊富なカプランマイヤー法により、高精度の生存率曲線を演算することができる。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前記診断周期は１年以下であることが好ましい。

この構成によれば、１年以下の単位で装置寿命を演算することができるため、演算された装置寿命を保守計画の立案や機器性能の評価に利用しやすい。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前記プラント機器が使用される使用条件ごとに前記装置寿命を演算可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、使用条件が装置寿命に与える影響を客観的に評価しやすい。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前記プラント機器は、その内部に前記プラントで取り扱われる流体が流通するものであって、前記使用条件は、前記プラントにおける前記プラント機器の用途、および、前記プラント機器を流通する流体に係る物理量である流体物理量、の少なくとも１つを含むことが好ましい。

この構成によれば、プラント機器の用途、ならびに、プラント機器を流通する流体の温度、圧力、および流量、などが装置寿命に与える影響を客観的に評価しやすい。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前記診断工程において、前記複数のプラント機器の少なくとも一部についての検査は、検査員が当該少なくとも一部のプラント機器のそれぞれについて目視検査を行うことを含む行われることが好ましい。

この構成によれば、目視による正確な検査の結果を反映した診断に基づいて、装置寿命を演算することができる。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前記診断工程において、前記複数のプラント機器の少なくとも一部についての検査および診断は、あらかじめ当該少なくとも一部のプラント機器のそれぞれに設けられた検出器により検出された物理量である機器物理量に基づいて行われることが好ましい。

この構成によれば、あらかじめ設けられた検出器により常時行われる検査の結果を反映した診断に基づいて、装置寿命を演算することができる。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前記診断工程は、前記検出器があらかじめ定められた標準範囲を逸脱した機器物理量を検出したときに、当該検出器が設けられた前記プラント機器が、異常状態にある可能性がある要注意状態にあると診断する一次診断ステップと、前記一次診断ステップにおいて前記要注意状態にあると診断したプラント機器について、検査員が目視検査を行って、当該目視検査の結果に基づいて、当該プラント機器が正常状態であるか異常状態であるかを診断する二次診断ステップと、を有することが好ましい。

この構成によれば、検査員による目視検査を行う二次診断ステップを実行するプラント機器の数を限定することができるため、装置寿命の演算に要する工数、費用、時間などを低減しやすい。

本発明に係る装置寿命評価方法は、一態様として、前記二次診断ステップにおいて、前記プラント機器が異常状態にあると診断されたときは、前記蓄積工程において前記検査時期情報として蓄積される前記検査時期は、前記一次診断ステップが実行された時とすることが好ましい。

この構成によれば、一次診断ステップが実行された時に遡って異常が発生していたものと取り扱うため、異常が発生した時を特定する精度が向上し、演算される装置寿命の精度が向上しやすい。

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

本発明の構成例を表す概略図 本発明の構成例を表すブロック図 本発明に係る生存率曲線の例 本発明に係る機種ごとの生存率曲線の例 本発明に係る使用圧力ごとの生存率曲線の例 本発明に係る設置圧力ごとの生存率曲線の例

本発明に係る装置寿命評価方法、装置寿命評価装置、および、装置寿命評価プログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、石油化学プラントや火力発電プラントなどの、蒸気（流体の一例）を利用する蒸気プラントＰ（プラントの一例）において稼働している蒸気トラップ１（プラント機器の一例）について、本実施形態に係る装置寿命評価装置１０を用いて、本実施形態に係る装置寿命評価方法により、蒸気トラップ１の機種ごとの装置寿命を評価した例について説明する。

なお、蒸気プラントＰのような蒸気システム全体を重要なアセットの１つとして捉えると、本実施形態に係る装置寿命評価方法、装置寿命評価装置、および、装置寿命評価プログラムは、アセットマネジメント手法の１つとして適用可能である。

〔装置構成およびシステム構成〕
まず、本実施形態に係る装置寿命評価装置１０、および、装置寿命評価装置１０を用いて装置寿命を評価する対象とする蒸気トラップ１について説明する。図１に示すように、本実施形態においては、複数の蒸気プラントＰが存在し、各蒸気プラントＰにおいて複数の蒸気トラップ１が稼働している。

本実施形態に係る蒸気プラントＰは、タービン、コンプレッサ、熱交換器など、すなわち、蒸気から取り出した運動エネルギーにより駆動する機器、蒸気が有する熱エネルギーを消費して対象物を加熱する機器などの、蒸気が有するエネルギーを消費して稼働する蒸気利用機器、蒸気利用機器に蒸気を輸送する輸送管、蒸気利用機器から生じたドレンを排出するドレン管などの配管系、および、配管系に設けられる蒸気トラップ１、制御バルブ、ポンプ、フィルタ、セパレータなどのプロセス機器、給水タンク、脱気器、ボイラなどの蒸気供給機器、などの構成要素を有する。

これらの構成要素のそれぞれには蒸気が流通し、その蒸気の温度、圧力、流通量などの諸条件は多岐にわたる。したがって、蒸気トラップ１の使用条件は、蒸気プラントＰにおいて当該蒸気トラップ１が使用される部位、当該蒸気トラップ１が使用される目的、ならびに、蒸気プラントを流通する蒸気の温度、圧力、および流通量、などにより、蒸気トラップ１ごとに特定される。ここで、蒸気トラップ１は市場に流通する複数の機種から、使用条件に適合した機種が選択され設置される。

本実施形態に係る装置寿命評価装置１０は、可搬型検出器２と演算装置３とを有する（図２）。可搬型検出器２は、検査員が持ち運び可能に構成されており、蒸気トラップ１に関連する物理量であるトラップ物理量（機器物理量の一例）を検出可能な検出部２ａと、検査員が各種の情報を入力可能な入力部２ｂと、検査員が検査を行う際に必要な情報を表示可能な表示部２ｃとを含む。

演算装置３は、可搬型検出器２とネットワーク４を通じて通信可能に構成されており、可搬型検出器２から送信される各種の情報を受信する。演算装置３は、これらの情報を蓄積可能な記憶部３ａ（記憶装置の一例）と、当該情報に基づいて各種演算を行うことができる演算部３ｂとを含む。

〔装置寿命評価方法〕
次に、装置寿命評価装置１０を用いて行われる、本実施形態に係る装置寿命評価方法について説明する。本実施形態に係る装置寿命評価方法は、診断工程、蓄積工程、および演算工程から構成される。

（１）診断工程
診断工程は、検査員による蒸気トラップ１の検査と、当該検査員による当該蒸気トラップ１の稼働状態の診断と、を含む。具体的には、検査員は、蒸気プラントＰにおいて稼働する複数の蒸気トラップ１のそれぞれについて、可搬型検出器２の検出部２ａを用いたトラップ物理量の検出を行う。検出されたトラップ物理量は表示部２ｃに表示され、検査員は検査作業中に逐次これを確認することができる。

ここで検出されるトラップ物理量としては、振動および温度が挙げられる。検出された振動があらかじめ定められた閾値を超えている場合は、当該蒸気トラップ１において蒸気漏れが生じていることが疑われる。また、検出された温度があらかじめ定められた閾値を下回っている場合は、当該蒸気トラップ１において詰まりが生じていることが疑われる。
検査員は、これらのトラップ物理量の検出に加えて目視による検査も行う。

以上の検査におけるトラップ物理量の検出結果および目視検査の結果を総合して、検査員は、それぞれの蒸気トラップ１の稼働状態が正常状態であるか異常状態であるかの診断を行う。

このような一連の診断工程は、あらかじめ定められた診断周期ごとに、定期的に実行される。本実施形態では診断周期を１年とし、前回の診断工程の実行から１年を超えない期間以内に次の診断工程が実行される。

（２）蓄積工程
蓄積工程では、装置寿命を評価するために必要な情報の蓄積を行う。検査員は、まず、蒸気プラントＰにおいて稼働する複数の蒸気トラップ１のそれぞれについて、当該蒸気トラップ１の基本情報として、当該蒸気トラップ１を特定する識別情報（ＩＤ）、当該蒸気トラップ１の機種名、当該蒸気トラップが稼働を開始した時である稼動始期、蒸気プラントＰにおいて当該蒸気トラップ１が使用される部位、当該蒸気トラップ１が使用される目的、および、蒸気プラントを流通する蒸気に係る物理量である蒸気物理量（流体物理量の一例）を含む情報を入力部２ｂに入力する。なお、蒸気物理量とは、たとえば温度、圧力、および流通量などである。ここで、これらの基本情報の入力は、当該蒸気トラップ１についての２回目以降の蓄積工程であって前回の蓄積工程から基本情報に変更がない場合は、省略される。入力部２ｂに入力された基本情報は、ネットワーク４を介して演算装置３に送信され、記憶部３ａに蓄積される。

検査員は、次に、診断工程において診断した当該蒸気トラップ１の稼働状態に関する稼働状態情報、すなわち当該蒸気トラップ１の稼働状態が正常状態であるか異常状態であるかを入力部２ｂに入力する。入力部２ｂに入力された稼働状態情報は、当該稼働状態情報の根拠となった検査が行われた時である検査時期に関する検査時期情報とともに、ネットワーク４を介して演算装置３に送信され、記憶部３ａに蓄積される。

以上の蓄積工程において記憶部３ａに蓄積された情報の一部について、表１に例示した。表１に示すように、蒸気トラップＡ〜Ｈは機種ａであり、蒸気トラップＩ〜Ｌは機種ｂであることが記憶部３ａに蓄積されている。また、全ての蒸気トラップについて、稼動始期（年）と、２０１１年から２０１７年にわたって１年ごとに実施された診断工程における稼働状態情報とが、記憶部３ａに蓄積されている。なお、稼働状態情報の欄においてハイフン（−）で示されている箇所は、当該蒸気トラップが存在しなかった、当該蒸気トラップの診断工程が行われなかった、などの理由により、当該蒸気トラップについてその年の情報が蓄積されていないことを意味する。また、表１のうち、ＩＤがＤの箇所に係る記載は、蒸気トラップＤ１について２０１５年の診断工程において異常が発見されたため、その後同機種（機種ａ）の蒸気トラップＤ２に交換されたことを示す。

表１：蓄積工程において蓄積された情報の例

（３）演算工程
演算工程において演算部３ｂは、評価対象機種の生存率曲線を演算し、当該生存率曲線に基づいて当該評価対象機種の装置寿命を決定する。本実施形態では、カプランマイヤー法により生存率曲線が演算される。以下にその具体的な方法を説明する。なお、以降の説明では、表１の「機種ａ」を評価対象機種として説明する。

まず、表２のように、表１に示した情報を、稼動始期からの経過年数ごとに整理する。
ここで、機種ａを評価対象機種とするため、機種ｂに関する情報は演算対象から除外されている。

たとえば蒸気トラップＡは、稼動始期である２０１０年から１年後の２０１１年に正常状態であったことが確認されているので、経過年数「１年」の欄に「正常」であった旨が記憶されている。また、２０１１年が稼働始期である蒸気トラップＣは、２０１２年（稼動始期から１年後）から２０１６年（稼働始期から５年後）まで正常状態であり、２０１７年（稼働始期から６年後）に異常状態であったことが確認されているので、経過年数「１年」から「５年」の欄に「正常」であった旨と、経過年数「６年」の欄に「異常」であった旨とが記憶されている。

一方、蒸気トラップＡについて２０１２年以降の情報が蓄積されていないため、蒸気トラップＡについての経過年数２年以降の情報は不明である。また、蒸気トラップＤ２は稼動始期である２０１５年から２年しか経過していないため、経過年数３年以降の情報は不明である。これらの例のように稼働状態が不明である場合は演算対象から除外され、表２ではハイフン（−）で示している。また、稼動始期が不明であるトラップＧおよびＨは、経過年数を特定できないため、演算対象から除外されている。

表２：稼動始期からの経過年数ごとに整理された情報の例

次に、表３のように、表２に整理した情報に基づいて、１年ごとの経過年数区間ごとに稼働している蒸気トラップの数量（稼働数）と稼働している蒸気トラップのうち正常状態にあるものの数量（正常数）とを集計し、正常状態にあるものの割合（正常率）を算出する。たとえば、表２において経過年数「２年」の欄には、６台の蒸気トラップについて「正常」であった旨が記憶されているので、設置後年数「１〜２年」について、稼働数は「６」であり、正常数は「６」であり、正常率は「１００％」である。同様に、設置年数「４〜５年」について、稼働数は「４」であり、正常数は「３」であり、正常率は「７５％」である。

表３：設置後年数ごとの稼働数、正常数、および正常率を集計した例

さらに、表３に示したような設置後年数ごとの正常率を積算して、経過年数ごとの生存率を算出する。たとえば、経過年数３年の時点における生存率は、１００％（０〜１年の正常率）×１００％（１〜２年の正常率）×８０％（２〜３年の正常率）＝８０％と算出される。同様の算出を各経過年数について行い、横軸を経過年数（稼動始期からの経過時間の一例）とし、縦軸を各経過年数における生存率としてプロットすることで、生存率曲線が得られる（図３）。

最後に、生存率曲線において、生存率があらかじめ定められた閾値になる経過年数を、評価対象機種である機種ａの装置寿命と決定する。たとえば閾値を７０％とすると、図３において、経過年数４年時点で生存率８０％、経過年数５年時点で生存率６０％であるので、経過年数４．５年超の時に生存率が７０％になると推定される。したがって、機種ａの装置寿命は４．５年と決定される。

なお上記では、説明を簡単にするため７点の情報に基づく集計例を示したが、集計対象とする蒸気トラップの数量は限定されない。実際の実施形態においては、統計学的に有意な統計結果を得るべく、十分に多い数量の蒸気トラップについて集計することが好ましいことは、当業者が当然に理解することであろう。

なお、蓄積工程で記憶部３ａに蓄積され、演算工程で演算対象とされる情報は、特定の蒸気プラントＰにおいて稼働する蒸気トラップ１に係る情報だけではなく、複数の蒸気プラントＰにおいて稼働する蒸気トラップ１に係る情報を含む。これは、本実施形態に係る装置寿命評価方法においては、特定の蒸気プラントＰにおける蒸気トラップ１の寿命を評価することだけではなく、製造元から市場に流出する蒸気トラップ１の製品としての一般的な寿命を評価することをも目的とするためである。なお、統計学的に有意なサンプル数量を得やすくする目的からも、複数の蒸気プラントＰにおいて稼働する蒸気トラップ１を対象とすることは有利である。

（４）装置寿命評価工程
装置寿命評価工程においては、複数の評価対象機種に対して上記の診断工程、蓄積工程、および演算工程が実行され、それぞれの評価対象機種について装置寿命および生存率曲線が演算される。本実施形態では、上記に説明したように「機種ａ」の装置寿命および生存率曲線を演算したほか、「機種ｂ」および「機種ｃ（表１に不掲示）」についても装置寿命および生存率曲線の演算を行った場合を例として説明する。

（５）比較工程
比較工程において、演算部３ｂは、複数の評価対象機種のそれぞれの装置寿命および生存率曲線を比較する。本実施形態では、装置寿命評価工程において演算された機種ａ〜ｃの生存率曲線を、１つのグラフに重ねてプロットすることにより、機種ａ〜ｃの装置寿命および生存率曲線を比較する（図４）。

図４に例示した機種ａ〜ｃの生存率曲線に基づくと、機種ａの装置寿命が前述の通り４．５年であるのに対し、機種ｂの装置寿命は４．３年であり、機種ｃの装置寿命は２．０年であることがわかる。また、機種ｂは装置寿命の数値としては機種ａより性能がわずかに劣るに留まるが、経過年数が５年を超えた場合の生存率は機種ａに大きく劣ることがわかる。

以上の各工程により評価対象機種の装置寿命を演算して比較することで、機種間の装置寿命を客観的に比較することができる。これによって、蒸気トラップ１の需要者においては、蒸気プラントＰに導入する蒸気トラップ１の機種を選定するにあたり、それぞれの機種の装置寿命に基づく更新計画を加味した比較が可能になるため、導入コスト、維持コスト、および更新コストを総合的に考慮した機種選定を行うことができる。また、蒸気トラップ１の供給者においては、自社の新旧製品間あるいは自社製品と他社製品との間の装置寿命の違いを客観的に比較することができ、製品性能の評価、製品設計の妥当性の検証、製造品質の評価および管理、などの場面で活用できる。

〔上記の実施形態の変形例〕
（１）使用条件ごとの装置寿命の評価
上記の実施形態では、それぞれの蒸気トラップ１が使用される使用条件の違いを加味せず、一様に集計対象とした例について説明した。この実施形態は、主として蒸気トラップ１の製品設計や製品供給体制に起因する、いわば製品自体の性能としての装置寿命を評価することに適している。一方、同様の評価手法を、蒸気トラップ１が使用される条件の違いが装置寿命に与える影響を評価する手法として応用することができる。

図５は、特定の評価対象機種の蒸気トラップを、流通する蒸気の圧力（以下、使用圧力という。）がそれぞれ、０．５ＭＰａ以下のもの、０．５〜１．０ＭＰａ以下のもの、および、１．０〜１．５ＭＰａ以下のもの、に分類し、それぞれの分類ごとに生存率曲線を演算した例である。図５の生存率曲線に基づいて使用圧力ごとの装置寿命を算出すると、使用圧力が０．５ＭＰａのとき９．０年、使用圧力が０．５〜１．０ＭＰａのとき７．３年、使用圧力が１．０〜１．５ＭＰａのとき４．８年となる。このように、使用圧力ごとの生存率曲線および装置寿命を演算することで、使用圧力が装置寿命に与える影響の大きさを評価したり、当該使用圧力に対して機種の選定が適切であるか否かを評価したりすることができる。なお、圧力のほか、流通する蒸気の温度や流量などによって、すなわち任意の蒸気物理量によって、蒸気トラップを分類してもよい。

図６は、特定の評価対象機種の蒸気トラップを、トラッピング不良がない設置状態の場合と、排出能力が設置場所に適合していない（排出能力選定ミス）、機種が設置場所に適合していない（型式選定ミス）、および正しい取付姿勢で設置されていない（取付姿勢不適）の各トラッピング不良がある設置状態の場合と、に分類し、それぞれの分類ごとに生存率曲線を演算した例である。図５の生存率曲線に基づいて設置状態ごとの装置寿命を算出すると、トラッピング不良がない設置状態の場合は９．０年、排出能力選定ミスの場合は０．８年、型式選定ミスの場合は５．７年、取付姿勢不適の場合は７．２年となる。このように、設置状態ごとの生存率曲線および装置寿命を演算することで、トラッピング不良が装置寿命に与える影響をトラッピング不良の種類ごとに評価したり、トラッピング不良を解消する優先順位を決定したりすることができる。

このような使用条件ごとの集計は、上記に例示したほかに、たとえば、蒸気プラントＰにおいて蒸気トラップ１が使用される部位（トラップの用途）ごとに行ってもよい。たとえば、蒸気トラップが主管に設置されている場合、鉄製のトレースに設置されている場合、銅製のトレースに設置されている場合、などのそれぞれについて生存率曲線および装置寿命を演算すれば、蒸気トラップ１が設置される部位によって装置寿命が異なることを客観的に評価できる。

（２）蒸気トラップにあらかじめ設けた検出器を用いる装置寿命の評価
上記の実施形態では、評価対象とする蒸気トラップ１のそれぞれについて、検査員が現地に赴いて検査および診断を行うことを前提とした例について説明した。この実施形態では、トラップ物理量の検出結果のみではなく、検査員の目視による検査結果も考慮して、蒸気トラップ１が正常状態にあるか異常状態にあるかを診断するようにしている。これは、トラップ物理量の検出結果は、評価対象の蒸気トラップ１の周辺に設置された機器の運転状況や検査を行った時の天候などに左右されうるものであり、蒸気トラップ１が正常状態にあってもトラップ物理量の検出結果が平時と異なる場合があることから、トラップ物理量の検出結果のみに基づいて蒸気トラップ１が正常状態にあるか異常状態にあるかを判断することは難しいためである。

そこで、本発明に係る装置寿命評価方法において、可搬型検出器２の検出部２ａを用いたトラップ物理量の検出に替えて、あらかじめ蒸気トラップ１に設けられた常設検出器を用いてトラップ物理量を検出するように構成してもよい。この構成においては、常設検出器によるトラップ物理量の常時監視を行い、当該常時監視において常設検出器があらかじめ定められた標準範囲を逸脱したトラップ物理量を検出したときに、当該常設検出器が設けられた蒸気トラップ１が要注意状態にあると診断する。ここで要注意状態とは、蒸気トラップ１が異常状態にある可能性があることを意味する。以上の常時監視と要注意状態の診断とを含むステップを、一次診断ステップという。

続いて、検査員は、一次診断ステップにおいて要注意状態にあると診断した特定の蒸気トラップ１についてのみ、目視検査を行う。なお、目視検査と同時に、可搬型検出器２を用いたトラップ物理量の検出を改めて行ってもよい。このように、少なくとも目視検査を含む検査員による検査を行い、その結果に基づいて、当該蒸気トラップ１が正常状態にあるか異常状態にあるかを最終的に診断する。以上の検査員による目視検査と、稼働状態の最終的な診断とを含むステップを、二次診断ステップという。

このように二段階の診断ステップを設けることで、目視検査を行う必要のある蒸気トラップ１の数量を減らし、検査員の検査工数を削減することができる。

また、二次診断ステップにおいて蒸気トラップ１が異常状態にあると診断したときに、一次診断ステップにおいて常設検出器があらかじめ定められた標準範囲を逸脱したトラップ物理量を検出した時を、蓄積工程において入力部２ｂに入力する検査時期情報としてもよい。このように構成すると、当該蒸気トラップ１が実際に異常状態に陥った時と、二次診断ステップにより当該蒸気トラップ１が異常状態にあるとの診断が確定した時とのタイムラグを解消することができ、より精度の高い装置寿命の演算が可能になる。

なお、必ずしも蒸気プラントＰの全ての蒸気トラップ１に常設検出器を設ける必要はなく、常設検出器を用いる診断工程と、可搬型検出器２を用いる診断工程とを適宜組み合わせてもよい。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る装置寿命評価方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。また、以下のそれぞれの実施形態は、本発明に係る装置寿命評価方法のその他の実施形態として説明するが、同様の実施形態を本発明に係る装置寿命評価装置および装置寿命評価プログラムにも実装しうる。

上記の実施形態では、評価対象とするプラント機器が蒸気トラップ１である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、評価対象とするプラント機器は、タービン、コンプレッサ、発電機、熱交換器、輸送管、ドレン管、制御バルブ、ポンプ、フィルタ、セパレータ、給水タンク、脱気器、ボイラ、リボイラなどであってもよい。

上記の実施形態では、生存率曲線がカプランマイヤー法により演算される例について説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、生存率曲線は、ワイブル分布、指数分布、対数正規分布、ガンマ分布、対数ロジスティック分布などの公知の分布を仮定した、生存時間解析手法によって演算されてもよい。

上記の実施形態では、診断周期が１年である例について説明した。しかし、診断周期は任意の期間でよい。診断周期が短い場合は演算される装置寿命の精度が向上する傾向にあり、診断周期が長い場合は検査および診断に要する工数および費用を低減できる傾向にある。したがって、診断周期は、要求される装置寿命の精度と費やすことのできる工数および費用とに鑑みて適宜決定されるべきである。ここで、診断周期が１年以内であれば、多くのプラント機器に対して十分高い精度の装置寿命を演算できるため、好ましい。

上記の実施形態では、生存率が７０％になる経過年数を、評価対象機種の装置寿命とする構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、装置寿命を決定するためにあらかじめ定められた閾値は、評価対象とするプラント機器の構造、材料、および使用条件、ならびに当該プラント機器の使用者または供給者が要求する条件、などに応じて任意の値を用いることができる。

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、たとえば蒸気プラントにおいて稼働する蒸気トラップの装置寿命の評価に利用することができる。

Ｐ ：蒸気プラント
１０ ：装置寿命評価装置
１ ：蒸気トラップ
２ ：可搬型検出器
２ａ ：検出部
２ｂ ：入力部
２ｃ ：表示部
３ ：演算装置
３ａ ：記憶部
３ｂ ：演算部
４ ：ネットワーク

Claims (11)

1. プラント機器の機種ごとの装置寿命を評価する装置寿命評価方法であって、
   評価対象機種の複数のプラント機器であってプラントにおいて稼働しているものの検査を行い、当該検査の結果に基づいて、前記複数のプラント機器のそれぞれについて、当該プラント機器の稼働状態が正常状態であるか異常状態であるかの診断を行う診断工程と、
   前記複数のプラント機器のそれぞれについて、当該プラント機器が前記プラントにおいて稼働を開始した時である稼動始期に関する稼働始期情報、前記診断工程において当該プラント機器に対して前記検査が行われた時である検査時期に関する検査時期情報、および、前記診断工程において診断された前記稼働状態に関する稼働状態情報、を記憶装置に蓄積する蓄積工程と、
   前記蓄積工程において蓄積された前記稼働始期情報、前記検査時期情報、および、前記稼働状態情報に基づいて、前記評価対象機種の装置寿命を演算する演算工程と、を有し、
   前記診断工程は、複数回実行され、複数回実行される前記診断工程どうしの間隔は、あらかじめ定められた診断周期以内である装置寿命評価方法。
2. 請求項１に記載の装置寿命評価方法により、複数の評価対象機種のそれぞれについて装置寿命を演算する装置寿命評価工程と、
   前記装置寿命評価工程において演算された当該複数の評価対象機種のそれぞれの装置寿命を比較する比較工程と、を含む装置寿命評価方法。
3. 前記演算工程において、前記評価対象機種の生存率曲線が演算され、
   前記生存率曲線の横軸は、前記稼動始期からの経過時間であり、
   前記生存率曲線の縦軸は、前記経過時間が経過した後に正常状態で稼働する前記評価対象機種のプラント機器の割合を表す生存率であり、
   前記評価対象機種の装置寿命は、前記生存率曲線において、前記生存率があらかじめ定められた閾値になる前記経過時間である請求項１または２に記載の装置寿命評価方法。
4. 前記生存率曲線は、カプランマイヤー法により演算される請求項３に記載の装置寿命評価方法。
5. 前記診断周期は１年以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置寿命評価方法。
6. 前記プラント機器が使用される使用条件ごとに前記装置寿命を演算可能に構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置寿命評価方法。
7. 前記プラント機器は、その内部に前記プラントで取り扱われる流体が流通するものであって、
   前記使用条件は、前記プラントにおける前記プラント機器の用途、および、前記プラント機器を流通する流体に係る物理量である流体物理量、の少なくとも１つを含む請求項６に記載の装置寿命評価方法。
8. 前記診断工程において、前記複数のプラント機器の少なくとも一部についての検査は、検査員が当該少なくとも一部のプラント機器のそれぞれについて目視検査を行うことを含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置寿命評価方法。
9. 前記診断工程において、前記複数のプラント機器の少なくとも一部についての検査および診断は、あらかじめ当該少なくとも一部のプラント機器のそれぞれに設けられた検出器により検出された物理量である機器物理量に基づいて行われる請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置寿命評価方法。
10. 前記診断工程は、
    前記検出器があらかじめ定められた標準範囲を逸脱した機器物理量を検出したときに、当該検出器が設けられた前記プラント機器が、異常状態にある可能性がある要注意状態にあると診断する一次診断ステップと、
    前記一次診断ステップにおいて前記要注意状態にあると診断したプラント機器について、検査員が目視検査を行って、当該目視検査の結果に基づいて、当該プラント機器が正常状態であるか異常状態であるかを診断する二次診断ステップと、を有する請求項９に記載の装置寿命評価方法。
11. 前記二次診断ステップにおいて、前記プラント機器が異常状態にあると診断されたときは、前記蓄積工程において前記検査時期情報として蓄積される前記検査時期は、前記一次診断ステップが実行された時とする請求項１０に記載の装置寿命評価方法。

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