(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、音響センサ等のセンサを新たに付加する測定設備を少なくし、又、センサの設置位置による影響を受けにくく、伝熱管内外の圧力差が小さい場合にも伝熱管の伝熱特性の劣化又は伝熱管内の流体の漏洩を検出できる伝熱管と火力発電プラント及び吸収式冷凍機の異常診断方法並びにそれらの装置を提供することにある。【解決手段】  本発明は、伝熱管の伝熱特性を物理式で模擬してプロセス値の計測値から非計測の状態量を推定する状態推定機能と、該状態推定機能で推定した状態量の値を正常状態における推定値と比較して伝熱特性の劣化又はその中を流れる流体の漏洩の異常を検出する異常判定機能とを有する構成によって吸収式冷凍機の異常診断を行うものである。【選択図】  図４
2005233609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸湿性化合物を有する水溶液を加熱し水蒸気を発生させる再生器、前記水蒸気を冷却水により凝縮させる凝縮器、該凝縮器より出た水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器より出た水を高濃度の吸湿性化合物を含む水溶液に吸収させる吸収器及び該吸収器より出た前記水溶液を前記再生器に戻す際に熱交換させる熱交換器とを備えた吸収式冷凍機の異常診断方法において、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算する工程と、該計算によって求められた前記温度と、実際の前記温度との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を計算する工程とを有することを特徴とする吸収式冷凍機の異常診断方法。
【請求項２】
吸湿性化合物を有する水溶液を加熱し水蒸気を発生させる再生器、前記水蒸気を冷却水により凝縮させる凝縮器、該凝縮器より出た水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器より出た水を高濃度の吸湿性化合物を含む水溶液に吸収させる吸収器及び該吸収器より出た前記水溶液を前記再生器に戻す際に熱交換させる熱交換器とを備えた吸収式冷凍機の異常診断方法において、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算する工程と、該計算によって求められた前記温度と、実際の前記温度との差が少なくなるように前記伝熱モデルに設定した伝熱特性パラメータを調整する工程と、該調整された伝熱モデルで計算した前記温度と実際の前記温度との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を計算する工程とを有することを特徴とする吸収式冷凍機の異常診断方法。
【請求項３】
吸湿性化合物を有する水溶液を加熱し水蒸気を発生させる再生器、前記水蒸気を冷却水により凝縮させる凝縮器、該凝縮器より出た水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器より出た水を高濃度の吸湿性化合物を含む水溶液に吸収させる吸収器及び該吸収器より出た前記水溶液を前記再生器に戻す際に熱交換させる熱交換器とを備えた吸収式冷凍機の異常診断方法において、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算する工程と、該計算によって求められた前記温度と実際の前記温度との差が少なくなるよう前記伝熱モデルに設定した伝熱特性パラメータを調整する工程と、前記伝熱モデルに基づいて前記実際の温度を入力して計算した伝熱特性パラメータ計算値と前記調整された前記伝熱モデルの前記伝熱特性パラメータ設定値との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を検出する工程とを有することを特徴とする吸収式冷凍機の異常診断方法。
【請求項４】
吸湿性化合物を有する水溶液を加熱し水蒸気を発生させる再生器、前記水蒸気を冷却水により凝縮させる凝縮器、該凝縮器より出た水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器より出た水を高濃度の前記吸湿性化合物を含む水溶液に吸収させる吸収器及び該吸収器より出た前記水溶液を前記再生器に戻す際に熱交換させる熱交換器とを備えた吸収式冷凍機の異常診断装置において、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算によって求める温度計算手段と、前記計算によって求められた前記温度と実際に測定された前記温度との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を計算する異常計算手段とを有することを特徴とする吸収式冷凍機の異常診断装置。
【請求項５】
吸湿性化合物を有する水溶液を加熱し水蒸気を発生させる再生器、前記水蒸気を冷却水により凝縮させる凝縮器、該凝縮器より出た水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器より出た水を高濃度の吸湿性化合物を含む水溶液に吸収させる吸収器及び該吸収器より出た前記水溶液を前記再生器に戻す際に熱交換させる熱交換器とを備えた吸収式冷凍機の異常診断装置において、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算する温度計算手段と、前記計算によって求められた前記温度と実際に測定された前記温度との差が少なくなるように前記伝熱モデルに設定した伝熱特性パラメータを計算するパラメータ計算手段と、該計算されたパラメータを用い前記伝熱モデルで計算した前記温度と実際の前記温度との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を計算する異常計算手段とを有することを特徴とする吸収式冷凍機の異常診断装置。
【請求項６】
吸湿性化合物を有する水溶液を加熱し水蒸気を発生させる再生器、前記水蒸気を冷却水により凝縮させる凝縮器、該凝縮器より出た水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器より出た水を高濃度の吸湿性化合物を含む水溶液に吸収させる吸収器及び該吸収器より出た前記水溶液を前記再生器に戻す際に熱交換させる熱交換器とを備えた吸収式冷凍機の異常診断装置において、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算する温度計算手段と、前記計算によって求められた前記温度と実際の前記温度との差が少なくなるよう前記伝熱モデルに設定した伝熱特性パラメータを調整する調整手段と、前記伝熱モデルに基づいて前記実際の温度を入力して計算した伝熱特性パラメータ計算値と前記調整された前記伝熱モデルの前記伝熱特性パラメータ設定値との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を計算する異常計算手段とを有することを特徴とする吸収式冷凍機の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱特性の劣化又はその中を流れる流体の漏洩の異常を検出する新規な吸収式冷凍機の異常診断方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の検出方法としては、伝熱管製作時に管に水圧をかけたり、水中に沈めた管に空気圧をかけたりして水または気泡の発生を目視により検査する方法が一般的であった。
【０００３】
しかし、この方法では製作時の初期不良は発見できるが、使用中の経年劣化等による管の損傷等は発見することができなかった。また、検査に長い時間を要するため、作業効率が低いという問題点があった。そこで、特許文献１では、機器の運転中に漏洩を検出する方法として、複数の音響センサを伝熱管付近に取付けて、漏洩時の音響信号の変化から漏洩発生を検出する方法が述べられている。又、特許文献２及び３には、ガスパイプラインにおける圧力降下モデルの未定係数を圧力径の測定値に基づいて最小になるように定め、その係数が予め定められた値以上になった時、漏洩を判断する方法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４８２７４号公報
【特許文献２】特開平１−１０９２３６号公報
【特許文献３】特開平１−２０１１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の従来技術には音響センサの取付け位置によっては音響信号が必ずしも正確に受信できない場合があった。また、複数の熱交換器を有する機器またはプラントに適用するためには、それぞれの熱交換器に対して音響センサを新たに設置する必要がある。
【０００６】
また、上記従来技術で述べられているように、対象機器がボイラのように高圧の流体（蒸気）を取り扱う場合には、音響センサによる漏洩検出が可能である。しかし、伝熱管内外の圧力差が小さい場合では、漏洩の有無を音響（振動）データの変化としてとらえることが困難な場合が多い。更に、ガスパイプラインの漏洩検出においては、温度等の特定の条件での漏洩検出については示されていない。
【０００７】
本発明の目的は、音響センサ等のセンサを新たに付加する測定設備を少なくし、又、センサの設置位置による影響を受けにくく、伝熱管内外の圧力差が小さい場合にも伝熱管の伝熱特性の劣化又は伝熱管内の流体の漏洩を検出できる吸収式冷凍機の異常を検出する異常診断方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の吸収式冷凍機の異常診断方法は、伝熱管の伝熱特性を物理式で模擬してプロセス値の計測値から非計測の状態量を推定する状態推定機能と、該状態推定機能で推定した状態量の値を正常状態における推定値と比較して伝熱特性の劣化又はその中を流れる流体の漏洩の異常を検出する異常判定機能から構成されることを特徴とし、又、以下の要件を有するものである。
【０００９】
(a)非定常時を含めた伝熱特性を物理式で模擬した伝熱モデルにより計算した流体温度計算値と、それに対応する計測値（流体温度）との差が少なくなるように少なくともモデルに設定している伝熱特性パラメータを調整する。
（ｂ）調整済みのモデルで計算した流体温度計算値とそれに対応する計測値（流体温度）との差を指標として伝熱管の伝熱特性の劣化又は流体の漏洩を検出する。（ｃ）モデルに基づいて計測値を入力して計算した伝熱特性パラメータ計算値と調整済みモデルの伝熱特性パラメータ設定値との差を指標として伝熱管の伝熱特性の劣化又は流体の漏洩を検出する。そして、上述の（ｂ）及び（ｃ）は（ａ）に対して単独で構成される。
【００１０】
本発明の吸収式冷凍機の異常診断方法は、伝熱特性を用いて模擬した伝熱モデルにより流体温度を計算する温度計算演算手段と、前記計算で求められた流体温度と実際に測定された流体温度との差を指標として伝熱管の伝熱特性の劣化又は流体の漏洩を演算する漏洩演算手段とを有することを特徴とする伝熱管の異常診断装置にあり、更に上述のパラメータ調整手段を有するものである。
【００１１】
本発明は、吸湿性化合物を有する水溶液を加熱し水蒸気を発生させる再生器、前記水蒸気を冷却水により凝縮させる凝縮器、前記水蒸気を冷却する低温再生器、前記凝縮器より出た水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器より出た水を高濃度の吸湿性化合物を含む水溶液に吸収させる吸収器及び該吸収器より出た前記水溶液を前記高温再生器に戻す際に熱交換させる熱交換器とを備えた吸収式冷凍機の異常診断方法において、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を用いて模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算する工程と、該計算によって求められた前記温度と、実際の前記温度との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を計算する工程とを有すること、又、吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算する工程と、該計算によって求められた前記温度と実際の前記温度との差が少なくなるよう前記伝熱モデルに設定した伝熱特性パラメータを調整する工程と、前記伝熱モデルに基づいて前記実際の温度を入力して計算した伝熱特性パラメータ計算値と前記調整された前記伝熱モデルの前記伝熱特性パラメータ設定値との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を検出する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
又、本発明は、吸湿性化合物を有する水溶液を加熱し水蒸気を発生させる再生器、前記水蒸気を冷却水により凝縮させる凝縮器、該凝縮器より出た水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器より出た水を高濃度の前記吸湿性化合物を含む水溶液に吸収させる吸収器及び該吸収器より出た前記水溶液を前記再生器に戻す際に熱交換させる熱交換器とを備えた吸収式冷凍機の異常診断装置において、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算によって求める温度計算手段と、前記計算によって求められた前記温度と実際に測定された前記温度との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を計算する異常計算手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の吸収式冷凍機の異常診断装置は、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算する温度計算手段と、前記計算によって求められた前記温度と実際に測定された前記温度との差が少なくなるように前記伝熱モデルに設定した伝熱特性パラメータを計算するパラメータ計算手段と、該計算されたパラメータを用い前記伝熱モデルで計算した前記温度と実際の前記温度との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を計算する異常計算手段とを有すること、又は、前記吸収式冷凍機を構成する配管の伝熱特性を模擬した伝熱モデルにより前記配管内を流れる流体の温度を計算する温度計算手段と、前記計算によって求められた前記温度と実際の前記温度との差が少なくなるよう前記伝熱モデルに設定した伝熱特性パラメータを調整する調整手段と、前記伝熱モデルに基づいて前記実際の温度を入力して計算した伝熱特性パラメータ計算値と前記調整された前記伝熱モデルの前記伝熱特性パラメータ設定値との差を指標として前記配管の伝熱特性の劣化又は前記流体の漏洩を計算する異常計算手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
以上の様に、本発明は、プラントのプロセス量の計測値からプラント構成機器の入出力特性に関る設計データ又は物理・化学的特性値を推定する設計データ推定手段を有していること、又、設計データ推定手段により決定したモデルパラメータを使用するプラントモデルと、このモデルを用いた操作量決定手段を備えており、非定常時においても伝熱性能劣化および流体漏洩が精度良く検出できるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、音響センサ等のセンサを新たに付加する測定設備を少なくし、又、センサの設置位置による影響を受けにくく、伝熱管内外の圧力差が小さい場合にも伝熱管の伝熱特性の劣化又は伝熱管内の流体の漏洩を自動的に検出できる伝熱管と火力発電プラント及び吸収式冷凍機の異常診断方法並びにそれらの装置を得ることができる。また、非定常時においても伝熱性能劣化および流体漏洩が精度良く検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本実施例は、吸収式冷凍機を対象にしたものである。吸収式冷凍機５００の動作原理を図１を用いて説明する。吸収式冷凍機５００は主に蒸発器５１０、吸収器５２０、凝縮器５３０、再生器５４０、熱交換器５５０、５５５及び流体ポンプ５６０、５６５とから構成されている。本例の冷凍機は吸収液として臭化リチウム溶液、冷媒に水を使用している。
【００１７】
再生器５４０では、冷媒である水を吸収して濃度の低下した臭化リチウム水溶液を加熱して溶液中の水分を蒸発させ溶液を濃縮する。この加熱源にタービン４０４からの高温排ガス４１０を用いるのである。タービン排ガス４１０と高濃度臭化リチウム水溶液とを熱交換させ、臭化リチウム水溶液を加熱する。再生器５４０で蒸発した水分は凝縮器５３０へ流れ、加熱により濃縮され、温度が上昇した臭化リチウム水溶液は高温熱交換器５５０、低温熱交換器５５５を通って温度を低下させ、吸収器５２０内へ散布される。
【００１８】
凝縮器５３０は、再生器５４０で発生した蒸気を冷却水７０４との熱交換により凝縮させて水（液体）に戻す。凝縮した水は蒸発器５１０内に散布される。蒸発器５１０内には、冷水管が配置されており、散布された水は冷水管から熱を奪って蒸発し、再び蒸気になる。これによって冷水管内の冷水温度が低下して、約７℃の水として空調等の冷水需要６００へ供給される。蒸発しなかった水は一旦蒸発器５１０の下部に溜まり、冷媒循環ポンプ５６５により再度蒸発器５１０の上部から容器内に散布される。
【００１９】
蒸発した蒸気は吸収器５２０内へ散布された高濃度の臭化リチウム水溶液と接触して吸収される。蒸気が吸収されるために、吸収器５２０内の圧力が低下する。従って、吸収器５２０内と連結している蒸発器５１０内の圧力も低下するので、蒸発器５１０では冷媒である水が低温で蒸発するのである。
【００２０】
臭化リチウム水溶液は温度が低いほど蒸気を吸収しやすいので、吸収器５２０内では冷却水７０４で臭化リチウム水溶液を冷却している。冷却水７０４はその後、前述したように凝縮器５３０で蒸気を凝縮させてさらに温度が上昇するので、クーリングタワー７００で冷却されて再び吸収器５２０へ戻る。吸収器５２０で濃度が低下した臭化リチウム水溶液は低温熱交換器５５５、高温熱交換器５５０によって加熱されて、再生器５４０へ戻る。吸収式冷凍機５００は以上のようなサイクルを繰り返して、冷熱を発生する。
【００２１】
本例では、図１に示すようにガスタービン発電システム４５０との組合せによりコージェネレーションシステムを構成しているので、吸収式冷凍機５００の熱源はガスタービンシステム４５０からの排出ガス４１０を使用している。しかし、何らかの理由によりタービンが停止しているときには、熱源となる排出ガス４１０が受け取れないため、吸収式冷凍機５００を運転することができなくなる。そこで、吸収式冷凍機５００の再生器５４０には代替熱源となるバーナー５７０を備えている。ガスタービン発電システムは圧縮機４００で空気を吸引、圧縮して、その圧縮空気を燃焼機４０２へ送る。燃焼機４０２では燃料調節弁４０６の操作により供給される燃料を燃焼させる。燃焼ガスは膨張する過程でタービン４０４を回転させ、その回転力で発電機４０８を回して電気出力を得ている。
【００２２】
さて、吸収式冷凍機５００には、蒸発器５１０、吸収器５２０、再生器５４０、凝縮器５３０、低温熱交換器５５５、高温熱交換器５５０の熱交換器が存在する。また、冷凍機は上述したように水（冷媒）の蒸発に伴う熱移動で冷水を作るので、大気圧以下の低圧下で動作している。従って、伝熱管に穴が開いたとしても内部の真空度が下がる（内部圧力が上がって大気圧に近づく）ことになり、内部流体が噴出することはない。また、冷水５０４および冷却水７０４も送水ポンプにより多少昇圧されている程度である。従って、漏洩時の音の変化で漏洩を検出するのは困難である。また、冷水５０４および冷却水７０４は配管により冷凍機外部にある空調機やクーリングタワーなど広い範囲を流れるので、音響式の漏洩検出方法を適用する場合には長距離に渡る配管沿いに多数のセンサを設置する必要があり、実質的に適用困難である。
【００２３】
本例では、冷却水７０４の漏洩検出を例に説明する。図２に冷却水系統に関する部分を抜き出して示す。冷却水７０４は吸収器５２０から凝縮器５３０内を流れて加熱される。その後、タンク７６０を介して循環ポンプ７２０でクーリングタワー７００へ送られて冷却され、再び吸収器５２０に戻るように循環している。クーリングタワー７００は外気への放熱によって冷却するので、外部への冷却水の飛散や蒸発により、正常状態でも若干冷却水量が減少する。タンク７６０の水位がある設定値以下に低下すると補給水７７０が供給されて、冷却水の減少を補うようになっている。
【００２４】
冷却水の循環ポンプ７２０は冷凍機５００の運転と連動して運転する。循環ポンプ７２０は常に定格運転である。冷却水流量は冷却水量調節バルブ７１０で調節可能であるが、通常は調節バルブ７１０の開度は最初に設定された開度のままに保たれている。なお、中・小型の冷凍機では冷却水流量は通常計測していないのが普通であり、直接的に冷却水流量の変化を監視することはできない。冷却水に関する計測データとしては、吸収器５２０の入口における冷却水温度（TC1）、吸収既５２０の出口における冷却水温度（TC3）、凝縮器５３０出口における冷却水温度（TC2）をそれぞれ温度センサ７５０、７４０および７３０で計測している。
【００２５】
また、冷凍機５００側の情報としては、吸収器５２０出口の溶液温度（Ta）と凝縮器５３０出口の冷媒温度（Tw）がそれぞれ温度センサ５２１および５３１により計測されている。冷却水流量G1[kg/s]は循環ポンプ７２０の定格出力と調節弁７１０の開度から推定する。あるいは、冷凍機の設置時等に測定した値を用いることもできる。図２に示すように、クーリングタワー７００と吸収器５２０との間で冷却水がΔG[kg/s]だけ漏洩したとすると、吸収器５２０および凝縮器５３０内を流れる冷却水量は実際にはG1よりも少ないG2[kg/s]（G2=G1-ΔG）となる。また、冷却水管の腐食や外部からの異物の混入等によって、管内流路が閉塞しても冷却水量は減少することがあり得る。
【００２６】
この冷却水量低下に関して本発明の検出方法を以下に説明する。はじめに、従来の検出方法を説明する。従来は、冷却水出口温度に上限値を設けて、これを異常判定しきい値とする方法が用いられていた。吸収式冷凍機は出力（冷水温度）を制御するために再生器５４０への入熱量を制御するため、吸収器５２０や凝縮器５３０内の温度もそれに伴って変化する。すなわち、正常時においても冷却水出口温度は変化する（図３）。また、冷却水入口温度が変化する場合もあり、この場合も出口温度が変化する。
【００２７】
従来の方法では、正常時の冷却水出口温度の最大値を基準にして上限値を設定することになる。この場合、例えば冷却水出口温度が低い状態（図３中のＡ点）で異常が生じて温度が上昇しても上限値（異常判定しきい値）に到達しない場合は異常を検出できない。従って、異常の発見が遅くなる場合があった。
【００２８】
これに対して本発明では、以下の方法で冷却水量低下を検出する。図４に本実施の形態における基本構成を示す。図４は吸収器５２０について記述したものであり、以下の説明も主として吸収器について述べるが、同様に凝縮器５３０についても適用可能である。吸収器モデル８００は吸収器５２０の伝熱特性を式（１）〜（３）でモデル化している。
【００２９】
2005233609.tif 000003
【００３０】
ここで、Vは伝熱管内容積[m3]、ρは冷却水密度[m3/kg]、Gは冷却水流量[kg/s]、Hは冷却水エンタルピ[kJ/kg]、Aは伝熱面積[m2]、αは熱伝達率[kW/m2・K]、Tは温度[℃]、Cは伝熱管比熱[kJ/kg・K]、Mは伝熱管質量[kg]、tは時間[s]であり、添え字iは入口位置、oは出口位置、mは伝熱管、fは冷却水側、rは伝熱管外側、eは伝熱管外部をそれぞれ表している。また、式（３）は冷却水の平均温度の算出式であり、εは平均係数（0≦ε≦1）である。吸収器５２０については、G=G1、Ti=TC1、To=TC3、Te=Taであり、凝縮器５３０については、G=G1、Ti=TC3、To=TC2、Te=Twとなる。A、V、C、Mはそれぞれの熱交換器の設計値を使用し、Hは温度Tの関数として求めることができる。
【００３１】
熱伝達率αは直接計測できない状態パラメータである。熱伝達率推定機能８０２はモデル式（１）〜（３）に基づいて式（４）及び（５）により熱伝達率αを推定する。なお、伝熱管の内面側と外面側の2つの熱伝達率αｆ、αｒがあるが、ここではαｆは既知としてある値を設定して、αｒを推定する。
【００３２】
2005233609.tif 000004
【００３３】
予め、吸収器モデル８００の特性を実機特性に合わせておく必要がある。モデルの特性調整はモデル調整機能８０２で行う。モデル調整機能８０２の機能について説明する。正常状態において、冷却水流量G1、冷却水入口温度TC1、吸収器内溶液温度Teの実測値を吸収器モデル８００に入力して冷却水出口温度TC3calを計算する。TC3calと冷却水出口温度実測値TC3の差を計算し、両者の差が小さくなる方向に吸収器モデル８００の熱伝達率設定値αｒまたはαｆの値を変化させて再び冷却水出口温度TC3calを計算し、実測値TC3とを比較する。TC3calとTC3との差が許容値ΔTC3以下になるまでこの操作を繰返す。
【００３４】
図５に、冷却水量が何らかの原因で減少した場合を想定して、冷却水量G1を意図的に変化させた場合の吸収器熱伝達率の推定結果を示す。式（４）および（５）を用いて熱伝達率αｒを推定する場合には、当然ながら冷却水量G1の変化はないものとして推定した。本例では、モデル式（１）、（２）における熱伝達率αｆ、αｒは運転状態によらず定数として設定したので、図５中破線で示した熱伝達率のモデル設定値は一定である。ただし、本発明はモデルの熱伝達率設定方法には依存せず、設定値は必ずしも一定値である必要はない。例えば、冷却水量の関数として熱伝達率を設定してもよい。
【００３５】
推定値は冷却水量が一定の時間0〜t1まではモデル設定値にほぼ一致している。時刻t1で冷却水量をG1からG2へ減少させると、熱伝達率の推定値はαｒ1からαｒ2へ増加する。時刻t2から冷却水量をG1に戻すと、推定値もαｒ1に付近まで低下する。従って、冷却水量が正常（G1）ならば、熱伝達率αｒの推定値はモデル設定値とある誤差範囲内で一致するが、冷却水量が減少する（G2）と、推定値とモデル設定値との偏差が大きくなる。
判定機能８０３では以下に示す方法で、冷却水量低下を判定する。正常時のモデル設定値に対する推定値の標準偏差をσとして、推定値とモデル設定値との偏差が標準偏差σのｎ倍（例えばn=3）よりも大きくなったら冷却水量異常と判断する。図５では時刻t3で冷却水量を異常と判定する。
【００３６】
異常判定方法はこれ以外の方法でも良く、例えば、推定値とモデル設定値との偏差量がある基準値（例えば3σ）よりも大きくなり、かつ、その状態がある時間以上継続した時点で異常と判定するようにしても良い。このようにすると、センサ信号に対するノイズや、計測器の誤差などによって一時的に偏差が大きくなり基準値を超える状態が生じても異常と判定することがなくなり、異常検出の信頼性が向上する。また、ノイズや計測誤差に対応するために、計測値をそのまま使わず、時間平均等の平滑化処理後のデータを使用したり、推定値を平滑化処理して異常判定に用いてもよい。
【００３７】
前述したように、冷却水は吸収器５２０と凝縮器５３０を流れている。冷却水が吸収器５２０より前で漏洩した場合には、吸収器５２０および凝縮器５３０を流れる冷却水は両者ともに減少するが、吸収器５２０と凝縮器５３０の間で漏洩した場合は吸収器５２０には影響がなく、凝縮器５３０だけに影響がでる。従って、上述の方法で吸収器５２０と凝縮器５３０について状態を監視しいていれば、漏洩した場所を特定することもできる。
【００３８】
しかし、冷凍機によっては、吸収器５２０と凝縮器５３０の間の冷却水温度TC3は計測していない場合がある。この場合、吸収器５２０にとっては冷却水の入口温度TC1は得られるが出口温度TC3が得られず、凝縮器５３０にとっては、冷却水の出口温度TC2は得られるが、入口温度TC3が得られないために、吸収器５２０と凝縮器５３０の両者とも、前述の方法では異常を検出することができない。そこで、TC3を計測していない場合の検出システムの構成を図６に示す。前述の図４に示した構成と異なる点は、吸収器５２０の冷却水出口温度を吸収器モデル８００で計算し、その計算値TC3calを凝縮器モデル８０４へ入力して、熱伝達率の推定および異常判定は凝縮器モデル８０４に対してのみ実施する点である。
【００３９】
この場合の冷却水量低下の検出方法を以下に説明する。まず、式（１）〜（３）で示す吸収器モデル８００を用いて、冷却水流量G1（ただし、冷却水漏洩等により実際にはG1より少ない場合があり得る）、吸収器内溶液温度Te、冷却水入口温度TC1の実測値から吸収器５２０の冷却水出口温度TC3calを計算する。凝縮器５３０については前述の方法で、熱伝達率αｒを推定して冷却水量低下が起きているか否かを判定する。この時、凝縮器５３０に対する冷却水入口温度は吸収器モデルで計算したTC3calを用いる。
【００４０】
凝縮器モデル８０４は予め正常時のデータを用いて凝縮器５３０出口の冷却水温度の実測値TC2と計算値TC2calとの誤差が許容値ΔTC2以下になるように凝縮器モデル８０４の熱伝達率値を調整しておく。従って、正常時は吸収器モデル８００で計算したTC3calを用いて凝縮器の熱伝達率を推定すれば、その推定値と凝縮器モデル８０４の設定値との偏差がある誤差範囲内に入っている。冷却水の漏洩が起きると、凝縮器の熱伝達率推定値とモデル設定値との差異が大きくなって漏洩を検出することができる。判定機能８０３は前述の機能と同じである。この場合、TC3を測定していないので、冷却水の漏洩個所を吸収器５２０の前か、吸収器５２０以降であるかを特定することはできないが、冷却水の漏洩が生じていることは検出することができる。
【００４１】
以上のように、本発明によれば、既設の計測情報を活用して冷却水の漏洩検知が可能である。また、本発明は伝熱管の熱伝達率を推定しているので、この推定値を監視していれば、伝熱面への異物の付着や伝熱面の腐食等によって伝熱性能が低下したことを定量的に把握することが可能である。
【００４２】
図７に熱伝達率推定値の監視例を示す。図７の上段は２時の比較的短い時間範囲での推定値を１分間隔で表示している。また、下段には３ヶ月間の推移を１日毎の平均値として表示している。伝熱管の亀裂により急激な漏洩が生じた場合などは、上段のモニタグラフで確認できる。また、伝熱面の汚れ等による伝熱性能劣化は、徐々に進行する場合が多いので、下段のモニタグラフで確認する。図７に示した例では、下段のグラフにより徐々に伝熱性能が低下していることがわかる。
【００４３】
このように本発明によれば、伝熱性能の低下や、漏洩発生を的確に評価できるので、真に必要な時のみ、機器の清掃や点検を実施することができる。そのため、過度な点検整備等の不必要な作業を低減することができる。これによって、設備の所有者または保守・管理者ともに、保守費用を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】吸収冷凍機とガスタービン発電のコージェネシステム図。
【図２】吸収冷凍機の冷却水系を表す構成図。
【図３】冷却水出口温度の時間変化を表す図。
【図４】吸収冷凍機の冷却水系診断の構成図。
【図５】冷却水量減少時の熱伝達率推定結果を表す図。
【図６】吸収冷凍機の異常診断の構成図。
【図７】熱伝達率推定値の変化を表す図。
【符号の説明】
【００４５】
５００…吸収式冷凍機、５１０…蒸発器、５２０…吸収器、５３０…縮器、５４０…再生器、５５０、５５５…熱交換器、５６０、５６５…流体ポンプ、８００…吸収器モデル、８０１…モデル調整機能、８０２…熱伝達率推定機能、８０３…判定機能。
【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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