(57)【要約】      （修正有）【課題】ボイラ運転データと部品寿命設定値に基づいて部品寿命を判定しているボイラ監視システムにおいて、部品寿命の判定精度をより高める。【解決手段】ボイラ２とボイラ監視装置３からなり、ボイラを構成する部品毎に設定した寿命設定値とボイラの運転データから算出した寿命判定値を比較することで対象部品の寿命を判定するようにしているボイラ監視システムにおいて、ボイラの運転データである燃焼時間は、高燃焼や低燃焼などの燃焼位置毎に算出し、対象部品毎に定めた燃焼位置毎の重み付けを行っている係数を設定しておき、燃焼位置毎の燃焼時間に燃焼位置によって重み付けを行った係数を掛け合わせたものの和を対象製品の寿命判定値として算出し、算出した寿命判定値と寿命設定値を比較することで対象部品の寿命を判定する。【選択図】図１
2019207036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラとボイラから情報を収集してボイラの運転を監視するボイラ監視装置からなるボイラ監視システムであって、ボイラを構成する部品毎に寿命設定値を入力した寿命設定値データベースと、ボイラの燃焼時間などからなるボイラの運転データの積算値を記憶して、運転データから部品毎の寿命判定値を算出する寿命判定値の算出装置を持ち、算出した寿命判定値と前記寿命設定値を比較することで対象部品の寿命を判定するようにしているボイラ監視システムにおいて、ボイラの運転データである燃焼時間は、高燃焼や低燃焼などの燃焼位置毎に算出し、対象部品毎に定めた燃焼位置毎の重み付けを行っている係数を設定しておき、燃焼位置毎の燃焼時間に燃焼位置によって重み付けを行った係数を掛け合わせたものの和を対象製品の寿命判定値として算出し、算出した寿命判定値と前記寿命設定値を比較することで対象部品の寿命を判定するようにしていることを特徴とするボイラ監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載のボイラ監視システムにおいて、ボイラの燃焼時間と点火回数のように異なる複数要素からなるボイラの運転データの積算値を記憶して、複数要素の係数を設定するようにしており、対象部品の寿命を判定する際には、燃焼位置毎の燃焼時間に燃焼位置によって重み付けを行った係数を掛け合わせたものに加えて点火回数のように種類の異なる運転データに係数を掛け合わせたものの和を対象製品の寿命判定値として算出し、算出した寿命判定値と前記寿命設定値を比較することで対象部品の寿命を判定するようにしていることを特徴とするボイラ監視システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のボイラ監視システムにおいて、ボイラ監視装置はボイラとは通信手段を介した遠隔地である監視用拠点に設置し、前記寿命設定値データベースと寿命判定値の算出装置は監視用拠点のボイラ監視装置に設けていることを特徴とするボイラ監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラとボイラ監視装置の間を通信手段で接続しておき、ボイラ監視装置でボイラでの運転データを収集してボイラを構成している部品の寿命を判定するようにしているボイラ監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−４２４０５号公報に記載があるように、ボイラとボイラ監視装置の間を通信手段によって接続しており、ボイラ監視装置にはボイラを構成する部品の寿命を設定した寿命データベースを構築し、ボイラでの運転状態の情報をボイラからボイラ監視装置へ送ることで、ボイラ監視装置においてボイラ構成部品の寿命を判定することが行われている。収集するボイラ運転状態のデータとしては、燃焼時間、点火回数、給水回数といったものがあり、毎日のデータを積算した積算燃焼時間が設定時間に達した場合や積算点火回数が設定回数に達した場合に対象部品が寿命であると判定するようにしている。ボイラの稼働データからボイラ構成部品の寿命を判定し、実際に異常が発生する前に部品交換を行うことで異常を事前に回避することができ、異常が発生した場合でも異常箇所の特定を早めることができる。
【０００３】
ただし、燃焼時間や点火回数のみでは寿命を正しく判定できないことがあった。ボイラでは燃焼位置として、高燃焼・中燃焼・低燃焼などの設定を行っておき、負荷に応じて燃焼位置を変更することが行われている。この場合、高燃焼と低燃焼の比であるターンダウンは７：１となることもあり、燃焼位置には幅があるため、燃焼時間は同じであっても燃焼位置の割合によって部品の劣化度合いが異なることがある。そして燃焼時間に加えて点火回数の増加で部品の劣化度合いが増加するような場合、燃焼時間や点火回数を単独で積算して寿命を判定していると誤差が大きくなることがあった。そのため、部品寿命の判定精度をより高めることが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４２４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ボイラ運転データと部品ごとの寿命設定値に基づいて部品寿命を判定しているボイラ監視システムにおいて、部品寿命の判定精度をより高めることのできるボイラ監視システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、ボイラとボイラから情報を収集してボイラの運転を監視するボイラ監視装置からなるボイラ監視システムであって、ボイラを構成する部品毎に寿命設定値を入力した寿命設定値データベースと、ボイラの燃焼時間などからなるボイラの運転データの積算値を記憶して、運転データから部品毎の寿命判定値を算出する寿命判定値の算出装置を持ち、算出した寿命判定値と前記寿命設定値を比較することで対象部品の寿命を判定するようにしているボイラ監視システムにおいて、ボイラの運転データである燃焼時間は、高燃焼や低燃焼などの燃焼位置毎に算出するとともに、燃焼位置毎の重み付けを行っている係数を設定しておき、燃焼位置毎の燃焼時間に燃焼位置によって重み付けを行った係数を掛け合わせたものの和を対象製品の寿命判定値として算出し、算出した寿命判定値と前記寿命設定値を比較することで対象部品の寿命を判定するようにしていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記のボイラ監視システムにおいて、ボイラの燃焼時間と点火回数のように異なる複数要素からなるボイラの運転データの積算値を記憶して、複数要素の係数をそれぞれ設定するようにしており、対象部品の寿命を判定する際には、燃焼位置毎の燃焼時間に燃焼位置によって重み付けを行った係数を掛け合わせたものに加えて点火回数のように種類の異なる運転データに係数を掛け合わせたものの和を対象製品の寿命判定値として算出し、算出した寿命判定値と前記寿命設定値を比較することで対象部品の寿命を判定するようにしていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記のボイラ監視システムにおいて、ボイラ監視装置はボイラとは通信手段を介した遠隔地である監視用拠点に設置し、前記寿命設定値データベースと寿命判定値の算出装置は監視用拠点のボイラ監視装置に設けていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を実施することで、ボイラを構成している部品の寿命をより正確に判断することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例でのボイラ監視システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は一実施例におけるボイラとボイラ監視装置などからなるボイラ監視システムの説明図である。ボイラ２は、バーナ、送風機、燃料供給装置、給水装置など多数の付帯装置を設けており、各装置の作動を制御することでボイラとしての運転を行う。ボイラには制御装置を設けておき、制御装置は検出している蒸気圧力値などに基づいて各付帯装置の作動を制御し、ボイラの運転を自動制御する。ボイラの燃焼制御が高燃焼・中燃焼・低燃焼・停止の４位置制御であった場合、現在の蒸気圧力が蒸気圧力調節範囲の下限未満であると高燃焼、下限より高いが蒸気圧力調節範囲内での比較的低い圧力時には中燃焼、蒸気圧力調節範囲内での比較的高い圧力時には低燃焼、蒸気圧力調節範囲より高くなると燃焼停止とするように燃焼位置を調節する。
【００１２】
遠隔地に点在して設置されているボイラ２を集中的に監視する場合、ボイラメーカーでは監視用拠点６を設け、監視用拠点６に設置したボイラ監視装置３によって、各ユーザーの事業所等に設置しているボイラ２の運転状態を監視することを行っている。監視用拠点６でのボイラ監視装置３とボイラ設置場所４のボイラ２の間を通信会社が提供する広域の通信回線１と通信装置５で接続しておくことで、監視用拠点６から離れた位置に点在している多数のボイラを監視用拠点６に設置しているボイラ監視装置３で集中的に監視することができる。ボイラ２では、ボイラ運転状態のデータを定期的に監視用拠点６のボイラ監視装置３へ送信し、またボイラに異常が発生した場合にも異常内容をボイラ監視装置３へ送信する。
【００１３】
監視用拠点６のボイラ監視装置３は、監視しているボイラから情報を収集し、ボイラに異常が発生した場合には、該当ボイラの使用者やメンテナンス担当者などへ異常発生の通報を行う。異常発生の通報は、メンテナンス担当者等が持つ携帯端末８あるいはパソコン７に対して電子メールで行う。異常通知メールを受信したメンテナンス担当者は、ボイラ設置場所４に出向き、異常に対する処置を行う。
【００１４】
また監視用拠点６のボイラ監視装置３では、ボイラ個別の運転データを集計し、加工することによってボイラの稼働状況を把握することができるようにしている。各ボイラから送られてきた燃焼時間や点火回数、給水回数などの運転データは、ボイラごとに積算して記憶しておき、必要に応じて積算データを呼び出して確認したり、燃焼時間、燃料消費量、蒸発量、薬注量の１週間分や１ヶ月分を集計して週報あるいは月報として出力したりすることにより、ボイラの稼働状況を把握できるようにする。
【００１５】
そしてボイラ監視装置３では集計している運転データを用い、ボイラを構成している部品の寿命を検出することができるようにもしておく。部品の寿命を予測することができれば、寿命に合わせて対象部品の交換を行うことで、ボイラに異常が発生することを予防することができる。
【００１６】
ボイラ監視装置３には、ボイラの各付帯装置を構成している部品のうち、寿命管理が必要なものについて寿命を判定するための寿命設定値を定めた寿命設定値データベースと、部品寿命の判定に使用する寿命判定値を算出するための寿命判定値算出装置を設置しておく。寿命判定値算出装置では、各ボイラの燃焼時間や点火回数、給水回数などの運転データをボイラごとに積算して記憶し、運転データから寿命判定値を算出する。寿命判定値の算出は、運転データの積算値を算出し、算出した運転データの積算値に係数を掛けることで算出する。ボイラ監視装置３では、設定しておいた寿命設定値と算出した寿命判定値を比較することで部品の寿命を判定し、寿命判定値が寿命設定値以上になると該当部品は寿命に達したとして点検時期であることを報知するなどの出力を行う。
【００１７】
部品の寿命を推測することができるようになると、ボイラに異常が発生した場合における異常原因の推測も行える。異常発生時にボイラ監視装置３は、異常内容に関連する付帯装置の寿命を判定し、寿命に達している又は間もなく寿命に達する付帯装置を異常箇所の候補として探し出す。異常発生の情報をボイラ監視装置３からメンテナンス担当者等の携帯端末８などへ送る際、異常内容とともに部品寿命から判断した異常可能性のある部品を記載する。
【００１８】
修理時には異常が発生している可能性の高い装置から順に調べていくが、寿命の観点から異常箇所の候補を絞り込むことにより、異常発生箇所の発見が早くなり、復旧に要する時間を短縮することができる。ボイラの診断を行う前に異常発生箇所の特定が行えるのであれば、交換部品を準備して修理に向かうことができ、復旧時間は更に短縮できる。
【００１９】
ボイラ監視装置での部品寿命の判定に使用する寿命設定値は、燃焼時間や点火回数などの運転データに基づいて設定する。例えば寿命を判定する部品が水面計ガラスであれば燃焼時間、点火トランスであれば点火回数、給水電磁弁であれば給水回数に基づいて寿命値を設定することができる。寿命データの値は、対象装置が消耗品であれば交換周期を設定し、掃除や調整を行うことで回復するものであれば掃除周期や調整周期を設定しておく。なお、寿命が尽きてから寿命の判定を行うのでは手遅れであり、ばらつきも考慮しておく必要があるため、寿命データの値は実際の寿命よりも若干短い値に設定しておく。
【００２０】
寿命を判定する装置が送風機の場合、送風機の寿命は作動時間と作動回数に影響を受け、作動中に送風機の回転数を変更するものであれば回転数にも影響を受ける。燃焼位置を変更するボイラの場合、燃焼量が大きい場合には燃焼用空気供給量を増加する必要があり、送風機の回転数を高めることで燃焼用空気供給量を増加する。そのため、燃焼量が大きいほど送風機の回転数は大きくなり、送風機の劣化は進みやすくなる。さらに送風機の起動時には負荷が高まるために点火回数にも影響を受ける。送風機の寿命判定する要素は、ボイラの燃焼位置・燃焼時間・点火回数の複合的なものとなるため、燃焼時間や点火回数が設定値に達した場合に寿命とする判定方法では寿命判定で誤差が大きくなる。
【００２１】
そのためこのような場合は、燃焼位置毎の燃焼時間と点火回数を組み合わせて寿命の判定を行うこととし、高燃焼時間×高燃焼係数Ｈ１＋中燃焼時間×中燃焼係数Ｍ１＋低燃焼時間×低燃焼係数Ｌ１＋点火回数×点火回数係数として燃焼位置によって重み付けを行ったものを寿命判定値として算出するようにする。
【００２２】
送風機でもベアリングやＶベルトなど寿命を管理すべき部品が複数ある場合には、それぞれで寿命設定値と係数を定める。例えば送風機Ｖベルトの寿命判定を行う場合、高燃焼係数Ｈ１＝２、中燃焼係数Ｍ１＝１、低燃焼係数Ｌ１＝０．３、燃焼回数係数＝０．１として送風機Ｖベルト寿命設定値は５０００のように設定する。ボイラでの燃焼時間は日々変化するが、ここでは説明を簡略化するため毎日の運転データは同じとし、１日の運転時間は高燃焼１時間、中燃焼５時間、低燃焼２時間であり、点火回数が３０回／日であったとする。ボイラ監視装置３では、ボイラ運転データを積算し、積算した燃焼時間などデータに基づいて寿命判定値を算出して寿命の判定を行う。上記例の場合、４７２日経過時点での寿命判定値は、１×４７２×２＋５×４７２×１＋２×４７２×０．３＋３０×４７２×０．１＝９４４＋２３６０＋２８３．２＋１４１６＝５００３．２となり、送風機Ｖベルト寿命設定値の５０００を超過するため、４７２日経過時点でＶベルトが寿命に達したと判定する。
【００２３】
送風機でもベアリングの場合は、燃焼位置によって異なる送風機回転数は寿命に影響するが点火回数は寿命にあまり影響しないため、点火回数は含めず燃焼位置毎の燃焼時間によって寿命の判定を行うこととし、高燃焼時間×高燃焼係数Ｈ１＋中燃焼時間×中燃焼係数Ｍ１＋低燃焼時間×低燃焼係数Ｌ１として燃焼位置によって重み付けを行ったものを送風機ベアリングの寿命判定値として算出する。高燃焼係数Ｈ１＝２、中燃焼係数Ｍ１＝１、低燃焼係数Ｌ１＝０．３とした場合の送風機ベアリング寿命設定値を１００００とした場合に、１日の運転時間が高燃焼１時間、中燃焼５時間、低燃焼２時間であったとすると、１３１６日経過時点でのデータは、１×１３１６×２＋５×１３１６×１＋２×１３１６×０．３＝２６３２＋６５８０＋７８９．６＝１０００１．６となり、送風機ベアリング寿命設定値の１００００を超過するため、１３１６日経過時点で送風機ベアリングが寿命に達したと判定する。
【００２４】
また、寿命を判定する装置が給水ポンプの場合、給水ポンプの寿命は給水ポンプ作動時間や給水回数に影響を受ける。しかし、給水時間はボイラの運転監視に必ずしも必要な項目ではないことより、給水時間の計測は行われていないことがある。給水時間を算出している場合には給水時間に基づいて給水ポンプの寿命を判定するが、給水時間を算出していない場合には別の指標を用いて寿命の判定を行うことを検討する。ここではボイラの燃焼時間と給水回数から寿命の判定値を定める。ボイラの燃焼量が大きくなるほどボイラへの給水量が大きくなって給水ポンプの作動時間は長くなるため、給水ポンプの寿命判定は、燃焼位置毎の燃焼時間と給水回数によって寿命の判定を行うこととし、高燃焼時間×高燃焼係数Ｈ２＋中燃焼時間×中燃焼係数Ｍ２＋低燃焼時間×低燃焼係数Ｌ２＋給水回数×給水回数係数のように燃焼位置によって重み付けを行ったものを給水ポンプの寿命判定値として算出する。
【００２５】
例えば給水ポンプの寿命判定を行う場合、高燃焼係数Ｈ２＝６、中燃焼係数Ｍ２＝３、低燃焼係数Ｌ２＝１、給水回数係数＝０．１として寿命設定値を１０００００のように設定する。１日の運転時間が高燃焼１時間、中燃焼５時間、低燃焼２時間であり、給水回数が２００回／日であったとすると、積算した燃焼時間などデータに基づいて給水ポンプ寿命判定値を算出して寿命の判定を行う。上記例の場合、２３２６日経過時点でのデータは、１×２３２６×６＋５×２３２６×３＋２×２３２６×１＋２００×２３２６×０．１＝１３９５６＋３４８９０＋４６５２＋４６５２０＝１０００１８となり、給水ポンプ寿命設定値の１０００００を超過するため、２３２６日経過時点で給水ポンプが寿命に達したと判定する。
【００２６】
係数と寿命判定値は寿命を判定する部品毎に設定する必要があるが、寿命の判定自体はプログラムで自動に行うことができる。部品が寿命に達したことの報知が行われると、対象ボイラの担当者は、寿命となった装置の交換などを行う。寿命となった装置は、その時点では正常に作動していても、そのまま使用し続けていれば、いずれはその部分に異常が発生し、ボイラを異常停止する可能性が高くなる。装置の寿命を診断し、実際に異常が発生する前に寿命となった装置の交換・調整などを行うことで、ボイラの異常停止を防ぐことができる。
【００２７】
寿命判定値が寿命設定値に達して寿命到達の出力を行うと、寿命判定値は一旦リセットして再度積算していく。部品の寿命判定は当該ボイラを使用している間は何度も行う必要があり、寿命判定値をリセットすることで、次の寿命判定を行うことができる。寿命判定を監視用拠点にて行っている場合、寿命判定値のリセットは監視用拠点の業務とすることができる。部品の寿命判定を個々のボイラで行うようにしていた場合には、寿命判定値のリセットも個々のボイラ設置場所で行う必要があるが、寿命判定値のリセットの作業はまれにしか行われないことより、他の作業に紛れてリセットをし忘れることが考えられる。多数のボイラを監視している監視用拠点での業務としておくと、寿命判定値のリセットはルーチン化されるためより確実に行われることになる。また、監視用拠点で運転データの蓄積を行っておく場合、運転データのバックアップは容易に取ることができる。ボイラ側のみで運転データを保存していた場合、ボイラのコントロール基板に異常が発生するなどして運転データが消えてしまうことがあるが、監視用拠点で運転データを保存しておいた場合にはより信頼性の高いシステムとすることができる。
【００２８】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  通信回線  
２  ボイラ      
３  ボイラ監視装置
４  ボイラ設置場所
５  通信装置
６  監視用拠点
７  パソコン
８  携帯端末
【図１】
2019207036.tif 000003