(57)【要約】【課題】バルブの異常予兆を検知する装置を提供する。【解決手段】異常検知装置は、流体がバルブを通過するときに検知された振動データの振動特性を分析する分析部と、分析部が分析した振動特性と、バルブの開度および流体の流量および流体の性情に応じたバルブの正常時における振動特性と、に基づいてバルブの異常予兆を検知する判定部と、を備える。【選択図】図３
2020204503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体がバルブを通過するときに検知された振動データの振動特性を分析する分析部と、
前記分析部が分析した前記振動特性と、前記バルブの開度、前記流体の流量および前記流体の性情に応じた前記バルブの正常時における振動特性と、に基づいて前記バルブの異常予兆を検知する判定部と、
を備える異常検知装置。
【請求項２】
前記バルブが、蒸気タービンの主弁の場合、前記判定部は、前記蒸気タービンの運転状況に対応する前記バルブの正常時における振動特性に基づいて、前記バルブの異常予兆を検知する、
請求項１に記載の異常検知装置。
【請求項３】
前記振動特性は、前記振動データを周波数分析して得られるスペクトルのピーク周波数である、
請求項１から請求項２の何れか１項に記載の異常検知装置。
【請求項４】
前記振動特性は、前記振動データを周波数分析して得られるスペクトルのピークの減衰比である、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の異常検知装置。
【請求項５】
前記振動特性は、前記振動データを周波数分析して得られるスペクトルのピーク値である、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の異常検知装置。
【請求項６】
前記振動特性は、前記振動データの時系列の波形である、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の異常検知装置。
【請求項７】
前記流体の性情は、前記流体の温度である、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の異常検知装置。
【請求項８】
前記バルブは弁棒を備え、前記振動データは当該弁棒の振動である、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の異常検知装置。
【請求項９】
前記弁棒または前記弁棒と一体的に構成された部材に取り付けられた振動を検知するセンサ、
をさらに備える請求項８に記載の異常検知装置。
【請求項１０】
前記判定部が異常予兆を検知すると、前記バルブに固着の予兆があることを通知する出力部、
をさらに備える請求項１から請求項９の何れか１項に記載の異常検知装置。
【請求項１１】
流体がバルブを通過するときに検知された振動データの振動特性を分析するステップと、
前記分析するステップで分析した前記振動特性と、前記バルブの開度、前記流体の流量および前記流体の性情に応じた前記バルブの正常時における振動特性と、に基づいて前記バルブの異常予兆を検知するステップと、
を有する異常検知方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
流体がバルブを通過するときに検知された振動データの振動特性を分析するステップと、
前記分析するステップで分析した前記振動特性と、前記バルブの開度、前記流体の流量および前記流体の性情に応じた前記バルブの正常時における振動特性と、に基づいて前記バルブの異常予兆を検知するステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常検知装置、異常検知方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンを長期間運転すると、スケール等の付着物により加減弁が固着し、全閉できなくなることがある。加減弁は密閉空間であるため、蒸気タービンプラントの運転中に付着物の堆積状況を点検することは難しい。そのため、異常の発生を早期に発見できず、異常発生後にプラントの強制停止などの処置を迫られることがある。
例えば、特許文献１には、磁気センサによりバルブの開閉状態を検知し、バルブが閉状態から開状態になるまでの時間に基づいて、バルブの異常予兆を検知する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−５５６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、プラントでは、プラントを稼働しつつバルブの不具合を早期に検知する方法が求められている。なお、特許文献１に記載の方法では、磁気センサが用いられているが、プラントの運転環境は高温となるため不適である。
【０００５】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる異常検知装置、異常検知方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、異常検知装置は、流体がバルブを通過するときに検知された振動データの振動特性を分析する分析部と、前記分析部が分析した前記振動特性と、前記バルブの開度および前記流体の流量および前記流体の性情に応じた前記バルブの正常時における振動特性と、に基づいて前記バルブの異常予兆を検知する判定部と、を備える。
【０００７】
本発明の一態様によれば、前記バルブが、蒸気タービンの主弁の場合、前記異常検知装置の前記判定部は、前記蒸気タービンの運転状況に対応する前記バルブの正常時における振動特性に基づいて、前記バルブの異常予兆を検知する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、前記振動特性は、前記振動データを周波数分析して得られるスペクトルのピーク周波数である。
【０００９】
本発明の一態様によれば、前記振動特性は、前記振動データを周波数分析して得られるスペクトルのピークの減衰比である。
【００１０】
本発明の一態様によれば、前記振動特性は、前記振動データを周波数分析して得られるスペクトルのピーク値である。
【００１１】
本発明の一態様によれば、前記振動特性は、前記振動データの時系列の波形データである。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記流体の性情は、前記流体の温度である。
【００１３】
本発明の一態様によれば、前記バルブは弁棒を備え、前記振動データは当該弁棒の振動である。
【００１４】
本発明の一態様によれば、前記異常検知装置は、前記弁棒または前記弁棒と一体的に構成された部材に取り付けられた振動を検知するセンサ、をさらに備える。
【００１５】
本発明の一態様によれば、前記異常検知装置は、前記判定部が異常予兆を検知すると、前記バルブに固着の予兆があることを通知する出力部、をさらに備える。
【００１６】
本発明の一態様によれば、異常検知方法は、流体がバルブを通過するときに検知された振動データの振動特性を分析するステップと、前記分析するステップで分析した前記振動特性と、前記バルブの開度および前記流体の流量および前記流体の性情に応じた前記バルブの正常時における振動特性と、に基づいて前記バルブの異常予兆を検知するステップと、を有する。
【００１７】
本発明の一態様によれば、プログラムは、コンピュータに、流体がバルブを通過するときに検知された振動データの振動特性を分析するステップと、前記分析するステップで分析した前記振動特性と、前記バルブの開度および前記流体の流量および前記流体の性情に応じた前記バルブの正常時における振動特性と、に基づいて前記バルブの異常予兆を検知するステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、バルブの異常予兆検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る蒸気弁装置が適用される蒸気タービンを備えた発電プラントの概略系統図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る蒸気弁装置の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る異常検知装置のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る判定方法を説明する第１の図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る減衰比の算出方法の一例を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る判定方法を説明する第２の図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る運転状況に応じた許容範囲の一例を示す第１の図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る運転状況に応じた許容範囲の一例を示す第２の図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る異常検知処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る異常検知装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態＞
以下、本発明の各実施形態によるバルブの異常予兆方法について図１〜図１０を参照して説明する。
図１は、本発明の各実施形態に係る蒸気弁装置が適用される蒸気タービンを備えた発電プラントの概略系統図である。図２は、本発明の一実施形態に係る蒸気弁装置の概略断面図である。
発電システム３０は、高圧蒸気タービン３２、中圧蒸気タービン３３、及び低圧蒸気タービン３４からなる蒸気タービン３１と、高圧蒸気を高圧蒸気タービン３２に供給するボイラ３５と、高圧蒸気タービン３２から排出された蒸気を再加熱して、中圧蒸気タービン３３に供給する再熱器３６と、蒸気タービン３１の回転駆動力により駆動される発電機３７とから構成されている。
【００２１】
また、ボイラ３５と高圧蒸気タービン３２とを接続する配管には、主蒸気止め弁２（ＭＳＶ）と蒸気加減弁３（ＧＶ）とが設けられており、高圧蒸気タービンへの蒸気の供給を主蒸気止め弁２の全閉により阻止、又は蒸気の供給流量を蒸気加減弁３によって制御するようになっている。同様の主蒸気止め弁４０と蒸気加減弁４１が、再熱器３６と中圧蒸気タービン３３とを接続する配管にも設けられている。
本発明の実施形態に係る蒸気弁装置１は、例えば上述したような蒸気タービン３１の主蒸気止め弁２、及び蒸気加減弁３によって構成されている。図示するように蒸気弁装置１に対して異常検知装置１００が設けられている。異常検知装置１００は、主蒸気止め弁２、及び蒸気加減弁３の異常予兆を検知する。
【００２２】
図２に示すように、蒸気弁装置１は、蒸気タービンへの流入する蒸気を遮断する主蒸気止め弁２と、蒸気タービン負荷に応じて蒸気流量を制御する蒸気加減弁３とが連絡通路４を介在させて一体となって構成されている。そして、主蒸気止め弁２を全開させた後、蒸気加減弁３を開閉制御することにより、蒸気弁装置１を通過する蒸気流量の制御を行い、蒸気タービンを負荷に対応させて作動させるようにしている。
【００２３】
主蒸気止め弁２は、弁体５を内包する弁ケース６と、弁体５を摺動自在に駆動させる弁軸７と、該弁軸７を支持するブッシュ８によって構成される。また、弁ケース６は上蓋９によって上部を封止されており、弁軸７は、上蓋９の略中央を貫通している。
【００２４】
蒸気加減弁３は、連絡通路４を介して主蒸気止め弁２の下流側に配置される。蒸気加減弁３は、弁体１０を内包する弁ケース１１と、弁体１０を摺動自在に駆動させる弁軸１２と、該弁軸１２を支持するブッシュ１３によって構成される。また、弁ケース１１は上蓋１４によって上部を封止されており、弁軸１２は、上蓋１４の略中央を貫通している。
【００２５】
図１に示す発電システム３０のボイラ３５より主流蒸気入口管１５を介して流入した蒸気は、主蒸気止め弁２の上流側の第一主流蒸気通路１６内に入り、弁体５を弁座１７に対して進退させることにより制御され、弁体５が弁座１７と当接する弁体のシート面１８と弁座１７との間を流れ、連絡通路４を介して蒸気加減弁３へ送られる。
【００２６】
その後、蒸気加減弁３へ送られた蒸気は、弁体１０を弁座１９に対して進退させることにより制御され、弁体１０が弁座１９と当接する弁体のシート面２０と弁座１９との間を流れ、第二主流蒸気通路２１を介して主流蒸気出口管２２から蒸気タービンへ流れる。
【００２７】
主蒸気止め弁２は非常時・緊急時にタービンに流入する蒸気を遮断したり、運転休止時の締め切りに用いたりするものである。蒸気加減弁３は通常の起動時・停止時に穏やかに蒸気流量を増減したり負荷の変動に合わせて流量を調節したりするものである。
【００２８】
本実施形態では、主蒸気止め弁２や蒸気加減弁３の異常の予兆を検知する方法を提供する。以下では、蒸気加減弁３の異常予兆の検知方法を例に説明するが、同様の方法によって主蒸気止め弁２の異常予兆を行うことができる。また、同様の方法によって、図１に示す主蒸気止め弁４０、蒸気加減弁４１の異常予兆を行うことができる。
【００２９】
蒸気タービン３１を運転していると、例えば、蒸気加減弁３の弁軸１２にスケール（水あか）が付着し、弁体１０の摺動範囲が限られるようになる。すると、蒸気加減弁３が全閉できなくなる。
【００３０】
弁軸１２にスケールが付着すると弁軸１２の振動特性が変化する。本実施形態では、弁軸１２や弁軸１２と一体的に構成されたブッシュ１３にセンサを取り付け、弁軸１２の振動を検知する。また、蒸気加減弁３は、高温高圧の流体（蒸気）が流れるため、弁内部にセンサを取付けることは困難である。取付けることができたとしても、センサが破損し、配管へ流れるとタービン翼を傷付けてしまう。そこで、蒸気加減弁３の外部に露出した部材であって、弁軸１２の振動が検知できる部分にセンサを取付ける。そして、弁軸１２の振動特性の変化に基づいて、蒸気加減弁３の異常を予測する。
【００３１】
例えば、弁軸１２には、弁軸１２の振動を検出するセンサ２３が設けられている。ブッシュ１３には、ブッシュ１３を介して弁軸１２の振動を検出するセンサ２４が設けられている。センサ２３，２４は、例えば、加速度センサ、渦電流式変位センサ、レーザー式変位センサなどである。センサ２３，２４は、異常検知装置１００と接続されている。センサ２３，２４が検知した振動データは、異常検知装置１００へ送信される。なお、これらのセンサは両方設けられている必要は無く、どちらか一方のみでもよい。センサの取り付け位置は、弁軸１２でも、弁軸１２と一体接続された部材（ブッシュ１３）でも良いが、より正確に弁軸１２の振動を検知できる位置（例えば、センサ２３）が好ましい。
以下の説明では、センサ２３が検知した振動データに基づいて、蒸気加減弁３の異常予兆を検知する場合を例に説明を行う。
【００３２】
図３は、本発明の一実施形態に係る異常検知装置のブロック図である。
図示するように異常検知装置１００は、振動データ分析部１０１と、運転データ取得部１０２と、正常時データベース１０３と、許容範囲設定部１０４と、判定部１０５と、出力部１０６とを備えている。
【００３３】
振動データ分析部１０１は、センサ２３が検知した振動データを取得し、周波数分析等を行う。例えば、振動データ分析部１０１は、振動データ分析し、周波数スペクトルを取得し、そのピーク周波数（弁軸１２の固有振動数）やそのピーク値、当該ピークの減衰比（例えば、ピーク周波数とピークの半値幅の比から計算する。）を分析する。
運転データ取得部１０２は、蒸気タービン３１に設けられた各種センサの検知した値、制御値などを取得する。例えば、運転データ取得部１０２は、蒸気加減弁３の弁開度、蒸気加減弁３を通過する蒸気の流量および温度などの情報を取得する。
【００３４】
正常時データベース１０３は、蒸気加減弁３の正常な状態における弁軸１２の振動特性およびその許容範囲を、蒸気タービン３１の運転状況ごとに記憶している。例えば、正常時データベース１０３は、弁軸１２の正常な振動特性の範囲を、蒸気加減弁３の弁開度および蒸気加減弁３を通過する蒸気の流量および温度と対応付けて記憶している。この値は、過去に実測したデータに基づくものであってもよいし、机上計算によって解析して得たものであってもよい。また、正常な振動特性の範囲は、蒸気タービン３１の運転に伴い、新たに更新されてもよい。
【００３５】
許容範囲設定部１０４は、運転データ取得部１０２が取得した運転データに基づいて、蒸気タービン３１の運転状況に応じた弁軸１２の正常な振動特性の範囲（許容範囲）を、正常時データベース１０３を参照して設定する。蒸気タービン３１の運転状況は、例えば、上記の弁開度、蒸気の流量および温度によって判断することができる。
また、許容範囲設定部１０４は、例えば、蒸気タービン３１の負荷帯や負荷の変化に基づいて許容範囲を設定してもよい。
【００３６】
判定部１０５は、振動データ分析部１０１が解析した弁軸１２の振動特性と許容範囲設定部１０４が設定した許容範囲とを比較して、振動特性が許容範囲内に収まっているかどうかを判定する。振動特性が許容範囲内に収まっている場合、判定部１０５は、蒸気加減弁３が正常であると判定し、許容範囲外の場合、蒸気加減弁３に異常の予兆があると判定する。
【００３７】
出力部１０６は、判定部１０５による判定結果を出力する。例えば、出力部１０６は、「正常」または「異常予兆あり」をオペレータが監視するモニタへ表示する。
【００３８】
図４は、本発明の一実施形態に係る判定方法を説明する第１の図である。
分析データ４０１は、弁軸１２にスケールが付着する前（正常時）にセンサ２３等が検知した振動データ（加速度の波形データ）を周波数分析した結果得られるスペクトルである。分析データ４０２は、弁軸１２にスケールが付着した後（異常時）にセンサ２３等が検知した振動データを周波数分析した結果得られるスペクトルである。あるいは、分析データ４０１、４０２は、蒸気加減弁３の物理モデルに基づいて、机上計算により得られたものであってもよい。図示するように分析データ４０１と分析データ４０２のピーク周波数は異なる。これは、スケールの付着により、弁軸１２の振動特性が変化したためである。判定部１０５は、振動データ分析部１０１が分析した分析データ４０１のピーク周波数と分析データ４０２のピーク周波数の差が所定の閾値以上の場合、蒸気加減弁３に異常予兆ありと判定する。正常時データベース１０３には、例えば、正常時のピーク周波数と、そのピーク周波数に対する許容範囲が設定されている。
【００３９】
また、図示するように分析データ４０１と分析データ４０２を分析して求まるピークの減衰比は異なる。減衰比の差もスケールの付着による弁軸１２の振動特性の変化が原因と考えられる。判定部１０５は、振動データ分析部１０１が分析した分析データ４０１の減衰比と分析データ４０２の減衰比の差が所定の閾値以上の場合、蒸気加減弁３に異常予兆ありと判定する。正常時データベース１０３には、例えば、正常時の減衰比とその減衰比に対する許容範囲が設定されている。
【００４０】
ここで、図５にピークの減衰比の算出方法の一例を示す。図５に示すようにピークの減衰比は、対象のスペクトルピークの両側で、ピーク値に対して、ピーク値×（１÷（２の平方根））の大きさとなる位置におけるスペクトル幅を半値幅Δｆとし、ピーク周波数をｆとすると以下の式で求めることができる。
減衰比  ＝  Δｆ÷２ｆ
なお、減衰比は、この方法に限らず、他の公知の方法によって算出してもよい。
【００４１】
図４に戻る。図示するように分析データ４０１と分析データ４０２のピーク値は異なる。ピーク値の差もスケールの付着による弁軸１２の振動特性の変化が原因と考えられる。判定部１０５は、振動データ分析部１０１が分析した分析データ４０１のピーク値と分析データ４０２のピーク値の差が所定の閾値以上の場合、蒸気加減弁３に異常予兆ありと判定する。正常時データベース１０３には、例えば、正常時のピーク値とそのピーク値に対する許容範囲が設定されている。
【００４２】
図６は、本発明の一実施形態に係る判定方法を説明する第２の図である。
振動データ６０１は、弁軸１２にスケールが付着する前（正常時）のセンサ２３等が検知した振動データ（加速度の時系列変化）である。振動データ６０２は、弁軸１２にスケールが付着した後（異常時）にセンサ２３等が検知した振動データである。あるいは、振動データ６０１、６０２は、蒸気加減弁３の物理モデルに基づいて、机上計算により得られたものであってもよい。判定部１０５は、振動データ６０１と振動データ６０２の波形（振幅や周波数）を比較して、振動データ６０２が正常か否かを判定してもよい。あるいは、判定部１０５は、振動データ６０１と振動データ６０２の相関係数を演算して、振動データ６０２が正常か否かを判定してもよい。
【００４３】
図７は、本発明の一実施形態に係る運転状況に応じた許容範囲の一例を示す第１の図である。
例えば、蒸気タービン３１が一定の負荷で運転しているような場合、運転データ取得部１０２が取得する弁開度、流量、温度などの情報も一定である。許容範囲設定部１０４は、正常時データベース１０３を参照して、一定の弁開度、流量、温度の組み合せに対応する周波数分析データの許容範囲を取得する。図７に示す閾値７０１と閾値７０２は、それぞれ許容範囲設定部１０４が設定した許容範囲の上限値と下限値である。図７の黒丸点は、振動データ分析部１０１が分析した周波数分析データである。判定部１０５は、振動データ分析部１０１が分析した周波数分析データが、許容範囲内に収まっていれば、蒸気加減弁３へのスケールの堆積は進行しておらず正常な状態であると判定する。一方、周波数分析データが、許容範囲外となると蒸気加減弁３へのスケールの堆積が進行しつつある（異常予兆あり）と判定する。判定部１０５が、異常と判定する基準は、任意に設定することができる。例えば、判定部１０５は、連続して所定回数以上、周波数分析データが許容範囲外となると、異常の予兆があると判定してもよいし、所定期間に所定回数以上、周波数分析データが許容範囲外となると、異常の予兆があると判定してもよい。
【００４４】
また、例えば、正常時データベース１０３には、蒸気タービン３１の負荷の大きさと対応付けて許容範囲が設定されていてもよい。許容範囲設定部１０４は、運転データ取得部１０２が取得した蒸気タービン３１の負荷に基づいて、正常時データベース１０３から閾値７０１と閾値７０２を取得してもよい。
【００４５】
図８は、本発明の一実施形態に係る運転状況に応じた許容範囲の一例を示す第２の図である。
蒸気タービン３１の負荷が変動している場合、運転データ取得部１０２が取得する弁開度、流量、温度などの情報も変動する。例えば、負荷が増大すると、蒸気加減弁３の開度や蒸気の流量も増大し、温度も変化する。開度や流量、温度に変化があると弁軸１２の振動特性（ピーク周波数、減衰比、ピーク値）が変化する。その為、開度等の変化に応じた閾値に基づいて、振動データ分析部１０１が分析した振動特性のデータが正常か異常かを判定しなければならない。
【００４６】
例えば、許容範囲設定部１０４は、運転データ取得部１０２から最新の弁開度等の情報を時々刻々と取得し、その都度、正常時データベース１０３を参照して、その時々の弁開度、流量、温度の組み合せに対応する周波数分析データの許容範囲を取得する。図８に示す閾値８０１と閾値８０２は、それぞれ、許容範囲設定部１０４が設定した運転状況の変動に応じた許容範囲の上限値と下限値である。図７の場合と同様に、判定部１０５は、振動データ分析部１０１が分析した周波数分析データが、許容範囲内に収まっていれば、蒸気加減弁３は正常な状態であると判定し、許容範囲外となると蒸気加減弁３には異常の予兆がみられると判定する。
【００４７】
なお、運転データ取得部１０２は、弁開度等のほかに、蒸気タービン３１の負荷の大きさや変化量を表す制御値を取得してもよい。また、正常時データベース１０３には、例えば、負荷を所定時間かけてＸ１〜Ｘ２まで変化させるときの弁軸１２の正常な振動特性の許容範囲（例えば、図８のＢ区間の許容範囲）が予め登録されていてもよい。そして、許容範囲設定部１０４は、運転データ取得部１０２が取得した制御値に基づいて、蒸気タービン３１の負荷が所定時間をかけてＸ１〜Ｘ２まで変化すると判断し、正常時データベース１０３からそのような運転状況に応じた許容範囲を取得する。このような処理により、あらかじめ蒸気タービン３１の運転状況の変動が予測できるような場合、時々刻々と弁開度、流量、温度に基づいて許容範囲を設定する必要がなく、所定時間先までの許容範囲を設定することができる。
【００４８】
次に図９を用いて異常予兆処理の流れについて説明する。
図９は、本発明の一実施形態に係る異常検知処理の一例を示すフローチャートである。
以下の処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し行われる。
まず、運転データ取得部１０２が、蒸気加減弁３の弁開度、蒸気加減弁３を通過する蒸気の流量および温度を取得する（ステップＳ１０１）。運転データ取得部１０２は、これらの情報を許容範囲設定部１０４へ出力する。次に許容範囲設定部１０４は、正常時データベース１０３を参照して、運転データ取得部１０２が取得した弁開度および流量および温度に対応する弁軸１２の振動特性の正常な範囲を取得し、この範囲を許容範囲として設定する（ステップＳ１０２）。設定された許容範囲は、蒸気タービン３１の運転状況に応じたピーク周波数の許容範囲、ピークの減衰比の許容範囲、ピーク値の許容範囲のうちの少なくとも１つである。許容範囲設定部１０４は、許容範囲の設定値を判定部１０５へ出力する。
【００４９】
ステップＳ１０１と並行して、振動データ分析部１０１は、センサ２３から振動データを取得する（ステップＳ１０３）。次に振動データ分析部１０１は、取得した振動データから振動特性を演算する（ステップＳ１０４）。例えば、振動データ分析部１０１は、振動データを周波数分析して、ピーク周波数、ピークの減衰比、ピーク値のうちの少なくとも１つを演算する。振動データ分析部１０１は、演算後の振動特性を判定部１０５へ出力する。
【００５０】
次に判定部１０５が、振動データ分析部１０１が演算した振動特性が、設定された許容範囲内かどうかを判定する（ステップＳ１０５）。判定部１０５は、振動特性が許容範囲内であれば、正常と判定し（ステップＳ１０６）、振動特性が許容範囲外であれば、異常予兆ありと判定する（ステップＳ１０７）。
【００５１】
例えば、判定部１０５は、振動データ分析部１０１が演算したピーク周波数がピーク周波数の許容範囲内であれば正常と判定する。また、判定部１０５は、振動データ分析部１０１が演算したピークの減衰比がピークの減衰比の許容範囲内であれば正常と判定する。また、判定部１０５は、振動データ分析部１０１が演算したピーク値がピーク値の許容範囲内であれば正常と判定する。あるいは、ピーク周波数、ピークの減衰比の両方を用いて判定する場合、判定部１０５は、演算されたピーク周波数およびピークの減衰比の何れかが許容範囲内であれば正常と判定し、両方が許容範囲外となると異常予兆ありと判定してもよい。また、例えば、ピーク周波数、ピークの減衰比、ピーク値の全てを用いて判定する場合、判定部１０５は、演算されたピーク周波数、ピークの減衰比、ピーク値のうちの２つ以上が許容範囲内であれば正常と判定し、２つ以上が許容範囲外となると異常予兆ありと判定してもよい。
【００５２】
判定部１０５は判定結果を出力部１０６へ出力する。出力部１０６は、判定結果を監視員等に通知する（ステップＳ１０８）。例えば、出力部１０６は、モニタに「正常」、「異常予兆あり」、「弁棒固着の予兆あり」等のテキストを表示する。また、あるいは、出力部１０６は、判定結果を電子メール等で関係者に送信してもよい。
【００５３】
本実施形態では、バルブ内部にスケール等の付着物が堆積し、流体が通過する隙間が小さくなる現象を、バルブが有する構造物（流体の流れによって振動し、スケールが付着する構造物）の振動特性の変化によって検知する。
【００５４】
具体的には、流体（蒸気）がバルブ（蒸気加減弁３）を通過するときに検知された振動データ（弁軸１２の振動データ）を周波数分析して振動特性（ピーク周波数、ピークの減衰比、ピーク値）を得る。そして、この振動特性を、バルブの正常状態における振動特性の許容範囲と照らし合わせることにより異常予兆検知を行う。
これにより、例えば、弁棒（弁軸１２）の固着を予測することができる。また、定期点検など、運転停止をする予定がある時に異常検知されたバルブの点検や保守などを予め計画しておくことができる。
【００５５】
なお、正常状態における振動特性の許容範囲は、異常予兆の時期（どれぐらい前もって検知するか）やどれぐらいの誤差を許容するか等により、任意に設定することができる。例えば、正常時と異常時とでピーク周波数の差が１０Ｈｚの場合、正常時からの逸脱許容範囲を±５Ｈｚと設定することができる。
【００５６】
また、開度、流体の流量や性情が変化することにより、流体がバルブを通過する際に流体がバルブに与える力が変化し、バルブの構造物の振動特性が変化する。従って、振動特性の閾値は、バルブの開度および流体の流量および流体の性情と対応付けて登録されている。これにより、状況に応じた閾値による判定が可能となり、異常予兆の精度を高めることができる。なお、流体の性情とは、例えば、流体の温度、粘度、圧力などである。
【００５７】
また、対象バルブが蒸気タービン３１の蒸気加減弁３の場合、正常時の振動特性を、例えば、蒸気タービン３１の運転状況（低負荷運転時、高負荷運転時、負荷変動時など）に応じて用意しておき、蒸気タービン３１の運転状況に応じた閾値により、異常予兆の検知を行ってもよい。
【００５８】
図１０は、本発明の一実施形態に係る異常検知装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。
上述の異常検知装置１００は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
【００５９】
異常検知装置１００の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各機能部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。また、異常検知装置１００は、複数のコンピュータ９００によって構成されていても良い。
【００６０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
なお、主蒸気止め弁２、蒸気加減弁３、主蒸気止め弁４０、蒸気加減弁４１は蒸気タービンの主弁の一例である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・蒸気弁装置、２・・・主蒸気止め弁、３・・・蒸気加減弁、４・・・連絡通路、５・・・弁体、６・・・弁ケース、７・・・弁軸、８・・・ブッシュ、９・・・上蓋、１０・・・弁体、１１・・・弁ケース、１２・・・弁軸、１３・・・ブッシュ、１４・・・上蓋、１５・・・主流蒸気入口管、１６・・・第一主流蒸気通路、１７・・・弁座、１８・・・シート面、１９・・・弁座、２０・・・シート面、２１・・・第二主流蒸気通路、２２・・・主流蒸気出口管、２３・・・センサ、２４・・・センサ、３０・・・発電システム、３１・・・蒸気タービン、３２・・・高圧蒸気タービン、３３・・・中圧蒸気タービン、３４・・・低圧蒸気タービン、３５・・・ボイラ、３６・・・再熱器、３７・・・発電機、４０・・・主蒸気止め弁、４１・・・蒸気加減弁、１００・・・異常検知装置、１０１・・・振動データ分析部、１０２・・・運転データ取得部、１０３・・・正常時データベース、１０４・・・許容範囲設定部、１０５・・・判定部、１０６・・・出力部、９００・・・コンピュータ、９０１・・・ＣＰＵ、９０２・・・主記憶装置、９０３・・・補助記憶装置、９０４・・・入出力インタフェース、９０５・・・通信インタフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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