(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ機械を分析するための方法およびシステムを提供する。【解決手段】システムは、ターボ機械に対する逸脱要求を開始するように構成された要求開始システムを含む。システムは、逸脱要求を受け取り、逸脱要求に基づき商業的評価を導出するように構成された商業的スクリーニングシステムをさらに含む。システムは、この逸脱要求に基づき技術的評価プロファイルを導出するように構成された技術的評価システムも含む。システムは、それに加えて、商業的評価および技術的評価プロファイルに基づきメンテナンス活動を導出するように構成された要求受入システムを含み、技術的評価プロファイルは、ターボ機械の技術的分析を含む。【選択図】図１
2013140580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
ターボ機械に対する逸脱要求を開始するように構成された要求開始システムと、
前記逸脱要求を受け取り、前記逸脱要求に基づき商業的評価プロファイルを導出するように構成された商業的スクリーニングシステムと、
前記逸脱要求に基づき技術的評価プロファイルを導出するように構成された技術的評価システムであって、前記技術的評価プロファイルは、ターボ機械の技術的分析を含む、技術的評価システムと、
前記商業的評価プロファイルおよび前記技術的評価プロファイルに基づきメンテナンス活動を導出するように構成された要求受入システムとを備えるシステム。
【請求項２】
前記技術的評価プロファイルに基づき前記メンテナンス活動を追跡するように構成されている現場実行システムを備える請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記メンテナンス活動は、条件に基づくメンテナンス間隔（ＣＢＭ−Ｉ）を含み、前記現場実行システムは、ＣＢＭ−Ｉの妥当性確認を行うためのデータを収集するように構成される請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記逸脱要求は、条件に基づくメンテナンス停止（ＣＢＭ−Ｏ）からの逸脱、条件に基づくメンテナンス間隔ＣＢＭ−Ｉからの逸脱、またはこれらの組み合わせを含む請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記要求開始システムは、現在のメンテナンススケジュールを使用して前記逸脱要求を開始するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記商業的スクリーニングシステムは、費用便益分析モデル、経済モデル、またはこれらの組み合わせを備える請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記技術的評価システムは、統計分析モデル、目視検査モデル、物理学に基づくモデル、またはこれらの組み合わせを備える請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記受入システムは、規制モデル、契約モデル、またはこれらの組み合わせを備える請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記ターボ機械は、タービン、圧縮機、ポンプ、またはこれらの組み合わせを備える請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記ターボ機械は、タービン発電機システムを備える請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
方法であって、
ターボ機械に対するメンテナンス変更要求を開始することと、
前記メンテナンス変更要求に基づき商業的スクリーニングを実行することと、
前記商業的スクリーニングにより前記メンテナンス変更要求が商業的に実施可能であると判定された場合に技術的スクリーニングを実行することと、
前記技術的スクリーニングにより前記メンテナンス変更要求が技術的に実施可能であると判定された場合に技術的リスク評価を実行することと、
技術的推奨事項を提供することと、
前記技術的推奨事項に基づきメンテナンス活動を導出することと、前記技術的リスク評価により前記メンテナンス変更要求のリスクが許容範囲にあると判定された場合に前記メンテナンス活動を実施することとを含む方法。
【請求項１２】
前記メンテナンス活動を実行することは、メンテナンス間隔を延長することと、前記メンテナンス間隔の妥当性を確認するための妥当性確認データを収集することとを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記商業的スクリーニングを実行することは、費用に基づく分析、経済分析、またはこれらの組み合わせを実行することを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記技術的スクリーニングを実行することは、前記ターボ機械を目視検査すること、前記ターボ機械の統計分析を実行すること、または前記ターボ機械の物理学に基づく分析を実行することのうちの少なくとも１つを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記技術的リスク評価を実行することは、前記ターボ機械の性能劣化のリスクを評価することを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記メンテナンス活動を導出することは、規制モデルまたは契約モデルのうちの少なくとも一方を分析することを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
非一時的な機械可読媒体であって、
ターボ機械に関係するメンテナンス変更要求を開始するように構成されている命令と、
商業的報告書を作成するために前記メンテナンス変更要求の商業的スクリーニングを行うように構成される命令と、
技術的報告書を作成するために前記メンテナンス変更要求の技術的分析を行うように構成される命令と、
メンテナンス活動を行うために前記商業的報告書および前記技術的報告書を受け入れるように構成される命令とを含む非一時的な機械可読媒体。
【請求項１８】
前記メンテナンス活動に基づきメンテナンス実行報告書を生成するように構成されている命令を含む請求項１７記載の非一時的な機械可読媒体。
【請求項１９】
前記商業的報告書を生成するように構成されている前記命令は、費用に基づく分析、経済分析、またはこれらの組み合わせを生成するように構成されている命令を含む請求項１７記載の非一時的な機械可読媒体。
【請求項２０】
前記メンテナンス変更の技術的分析を行うように構成されている前記命令は、物理学に基づくモデル、統計モデル、またはこれらの組み合わせを適用するように構成されている命令を含む請求項１７記載の非一時的な機械可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にターボ機械に関するものであり、より具体的には、ターボ機械のメンテナンスのための方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械は、タービン、圧縮機、またはポンプなどの装置を備えるものとしてよい。ターボ機械が動作しているときに、効率および性能が時間の経過とともに変化することがある。性能のこのような変化は、摩耗またはコンポーネントの損傷などのさまざまな要因による場合がある。いくつかのターボ機械のコンポーネントの交換を含むメンテナンスをターボ機械に実施して、効率および運転性能を回復することができる。しかし、メンテナンスの実施は非効率的である場合があり、またかなりの費用を要する場合もある。
【発明の概要】
【０００３】
以下で、最初に請求されている発明の範囲に相応するいくつかの実施形態について概要を述べる。これらの実施形態は、請求されている発明の範囲を制限することを意図しておらず、むしろ、これらの実施形態は、本発明の可能な形態についての概要を述べることのみを意図している。実際、本発明は、以下に述べた実施形態に類似している、または異なると思われるさまざまな形態をも包含しうる。
【０００４】
一実施形態では、システムは、ターボ機械に対する逸脱要求（departure request）を開始するように構成された要求開始システム（request initiation system）を含む。システムは、逸脱要求を受け取り、逸脱要求に基づき商業的評価を導出するように構成された商業的スクリーニングシステム（commercial screening system）をさらに含む。システムは、逸脱要求に基づき技術的評価プロファイルを導出するように構成された技術的評価システムも含み、技術的評価プロファイルは、ターボ機械の技術的分析を含む。システムは、それに加えて、商業的評価プロファイルおよび技術的評価プロファイルに基づきメンテナンス活動を導出するように構成された要求受入システム（request acceptance system）を含む。
【０００５】
第２の実施形態では、方法は、ターボ機械に対するメンテナンス変更要求を開始することを含む。この方法は、メンテナンス変更要求に基づき商業的スクリーニングを実行することと、商業的スクリーニングによりメンテナンス変更要求が商業的に実施可能であると判定された場合に技術的スクリーニングを実行することとをさらに含む。この方法は、技術的スクリーニングによりメンテナンス変更要求が技術的に実施可能であると判定された場合に技術的リスク評価を実行することをさらに含む。この方法は、それに加えて、技術的推奨事項を提供することと、技術的推奨事項に基づきメンテナンス活動を導出することと、技術的リスク評価によりメンテナンス変更要求のリスクが許容範囲にあると判定された場合にメンテナンス活動を実施することとを含む。
【０００６】
第３の実施形態では、非一時的な機械可読媒体は、ターボ機械に関係するメンテナンス変更要求を開始するように構成された命令を含む。これらの命令は、商業的報告書を作成するためにメンテナンス変更要求の商業的スクリーニングを行うようにさらに構成される。これらの命令は、それに加えて、技術的報告書を作成するためにメンテナンス変更要求の技術的分析を行い、メンテナンス活動を行うために商業的報告書および技術的報告書を受け入れるように構成される。
【０００７】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して同様の文字は同時の部分を表す付属の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むと、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】センサーデータベースを備える、ターボ機械、例えば、タービンシステムの一実施形態のブロック図である。
【図２】図１のターボ機械に対する操作を拡張する際に有用なプロセスの流れ図である。
【図３】図２のプロセスを実装するのに適しているシステムの一実施形態のブロック図である。
【図４】図１のターボ機械に対する使用およびメンテナンススケジュールの一実施形態のタイムライン図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の１つまたは複数の特定の実施形態について、以下で説明する。これらの実施形態の説明を簡潔にするために、本明細書では、実際の実装のすべての特徴について説明しない場合がある。このような実際の実装のいずれの開発においても、工学的または設計的な計画のあらゆる場合と同様に、実装毎に異なる可能性のある、システムに関係した制約条件およびビジネスに関係した制約条件への準拠など、開発者の具体的目標を達成するために、多くの実装特有の決定を下さなければならないことは理解されるであろう。さらに、このような開発努力は、複雑で、時間がかかる作業になり得るが、それでも本開示の利益を受ける当業者にとっては決まり切った設計、加工、および製造業務であることが理解されるであろう。
【００１０】
本発明のさまざまな実施形態の要素を紹介するときに、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」は、これらの要素の１つまたは複数があることを意味することが意図されている。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という言い回しは、包含的であることが意図されており、列挙されている要素以外に追加の要素がありうることを意味する。
【００１１】
ガスタービン、蒸気タービン、圧縮機、またはポンプなどのターボ機械は、運転中に性能の変化またはシフトを生じることがある。例えば、タービンエンジンは、タービンエンジンに対する運転事業者もしくは管理者によって変更が加えられなくても特定の毎分回転数（ＲＰＭ）での運転からより低いＲＰＭまたはより高いＲＰＭでの運転にシフトすることがある。ターボ機械の動作変化（例えば、ＲＰＭ、温度、圧力、振動の変化）は、コンポーネントの摩耗および／または予期しないメンテナンス事象（例えば、動翼のひび割れ、シュラウドのひび割れ、可動部分および静止部分のこすれ、または漏れ）などの、いくつかの条件に起因することがある。したがって、ターボ機械のコンポーネントのうちのいくつかの交換および検査などの、メンテナンス作業は特定の期間（例えば、１ヶ月、６ヶ月、２年）に行うように予定することができる。
【００１２】
一実施形態では、役務提供事業者（service provider）とターボ機械運転事業者（turbomachinery operator）（例えば、ターボ機械所有者または賃借人）との間の契約上の合意により、メンテナンススケジュールおよび実施すべきメンテナンスの種類を指定することができる。例えば、高温部検査（ＨＧＰＩ）を、ほぼ２４，０００燃焼時間毎に、または他の所望の期間（例えば、２年毎）で行うように契約で指定することができる。別の実施形態では、契約上の合意をまったく使用することができない。この実施形態では、メンテナンスは、循環的に、またはターボ機械運転事業者によって他の方法で指定されたときに行うこともできる。ターボ機械の運転時に、予定されたメンテナンスを延期するか、またはより一般的に、延長すると都合がよい場合がある。例えば、発電所では、予期しない事象が発生したときに電力を増大するためにガスタービンのメンテナンスを延期することがある（例えば、姉妹発電所をオフラインにする）。延期されたメンテナンスが実行されると、コンポーネントがまだ良好な運転可能状態にあるとしても、交換するか、または修理のため送ることができる。それに加えて、役務提供事業者からの負債を負う、「実行要因（execution factor）」を評価することができる。つまり、役務提供事業者は、例えば、請け負った交換および／または修理、ならびに／あるいはメンテナンスの延期による費用を負担することが求められる場合がある。
【００１３】
一実施形態では、本明細書で説明されているシステムおよび方法は、予定されたメンテナンスを延長するために、条件に基づくメンテナンス停止（ＣＢＭ−Ｏ）技術および条件に基づくメンテナンス間隔（ＣＢＭ−Ｉ）技術を含む条件に基づくメンテナンス（ＣＢＭ）技術を適用する。本明細書で説明されているシステムおよび方法は、「実行要因」の負債を最小限度に抑えるか、またはなくしながらメンテナンスの延期を可能にすることができる。ターボ機械部品の交換および／または修理提出も、最小限度にするか、またはなくすことができ、この結果、プラント資源およびメンテナンス作業をより効率的な利用することができる。
【００１４】
費用便益分析モデル、経済モデル、またはこれらの組み合わせを含む、商業的モデルは、ターボ機械のメンテナンスの変更に関連する現在および将来の影響の商業的分析を行うために使用することができる。統計的分析モデル、目視検査モデル、物理学に基づくモデル、またはこれらの組み合わせを含む、エンジニアリングモデルを使用して、ターボ機械およびターボ機械コンポーネントの性能および動作状態の工学的分析を行うことができる。リスク評価モデルも使用することができ、これは、予定されたメンテナンスを延期し、いくつかのターボ機械のコンポーネントをそのまま稼働状態に戻すことに関連するリスクを近似的に導出することを可能にするのに適した、確率論的リスク評価モデル、リスク管理モデル、またはこれらの組み合わせを含む。メンテナンス作業の遅れの影響を分析し、そのままのコンポーネントを使用することに関連するリスクの近似的測度を求めることによって、本明細書で説明されているシステムおよび方法は、ターボ機械のより効率的な利用を可能にし、費用を低減し、メンテナンスのスケジューリングの自由度を高めることができる。
【００１５】
前記を念頭に置くと、図１に例示されているガスタービンシステム１０などの、本明細書で開示されている技術を組み込んだターボ機械の一実施形態を説明すると有益であると思われる。図示されているように、タービンシステム１０は、燃焼器１２を備えるものとしてよい。燃焼器１２は、燃焼器１２内の燃焼室内での燃焼のため、空気と混合された燃料を受け入れることができる。この燃焼により、高温の圧縮排気ガスが生成される。燃焼器１２は、排気ガスをタービン１４を通じて排気口１６へ送る。タービン１４は、回転子の一部とすることができる。排気ガスがタービン１４を通過すると、このガスの力でタービン翼がタービンシステム１０の軸にそった駆動軸１８を回転する。図示されているように、駆動軸１８は、圧縮機２０を含む、タービンシステム１０のさまざまなコンポーネントに連結される。
【００１６】
駆動軸１８は、例えば、同軸に揃えられうる１つまたは複数の軸を含みうる。駆動軸１８は、タービン１４を圧縮機２０に連結する軸を備え、回転子を形成することができる。圧縮機２０は、駆動軸１８に結合された動翼を備えることができる。そのため、タービン１４内のタービン動翼が回転すると、タービン１４を圧縮機２０に連結する軸が圧縮機２０内の動翼を回転させる。これにより、圧縮機２０内の空気が圧縮される。圧縮機２０内の動翼の回転により、流入する空気２２が圧縮される。圧縮空気が、燃焼器１２内に供給され、燃料と混合されて、より高い効率の燃焼を行うことが可能になる。軸１８は負荷にも連結することができ、これは車両、もしくは発電所内の発電機または航空機のプロペラなどの静止した負荷であってもよい。
【００１７】
タービンシステム１０は、タービンシステム１０の動作および性能に関係する複数のエンジンパラメータを監視するように構成された、複数のセンサーをも備えることができる。これらのセンサーは、例えば、入口センサー３０および出口センサー３２があり、これらは、例えば、それぞれタービン１４および圧縮機２０の入口および出口部分に隣接する位置にある。入口センサー３０および出口センサー３２は、例えば、周囲温度および周囲圧力などの環境条件、さらには、排気ガス温度、回転速度、エンジン温度、エンジン圧力、ガス温度、エンジン燃料流量、排気ガス流量、振動、騒音、回転しているコンポーネントと静止しているコンポーネントとの間のクリアランス、圧縮機の排気圧力、燃焼ダイナミックス、汚染（例えば、酸化窒素［ＮＯｘ］排出、硫黄酸化物［ＳＯｘ］排出、酸化炭素［ＣＯｘ］、および微粒子数）、ならびにタービン排気圧などの、タービンシステム１０の動作および性能に関係する複数のエンジンパラメータを測定することができる。さらに、センサー３０および３２は、バルブ位置、および可変の幾何学的形状の構成要素（例えば、空気入口）の幾何学的位置などのアクチュエータ情報を測定することもできる。
【００１８】
複数のセンサー３０および３２は、タービンシステム１０のさまざまな動作段階（例えば、始動、運転停止、または定常動作状態）に関係するエンジンパラメータを監視するようにも構成されうる。複数のセンサー３０および３２によって得られた測定結果は、センサーデータベース（ＤＢ）３８に通信可能に結合されうる、モジュール線３４および３６を介して送信することができる。例えば、モジュール線３４を使用して、圧縮機２０から測定結果を送信することができ、モジュール線３６を使用して、タービン１４から測定結果を送信することができる。燃焼器１２センサー、排気口１６センサー、吸気口２２センサー、および負荷２４センサーを含む、他のセンサーも使用できることは理解されるであろう。また、ガスタービンシステム１０は、ターボ機械の例示的な一実施形態にすぎず、他のガスタービンシステムは、例えば、複数のタービン、複数の軸、およびシステム１０のコンポーネントの他の配置構成を含みうることも理解されるであろう。あるいは、ターボ機械は、ガスタービンシステム１０でなくてもよく、蒸気タービン、水力タービン、または風力タービンとすることもできる。
【００１９】
上で述べたように、ガスタービンシステム１０は、コンポーネントの摩耗および／または予期しない事象（例えば、動翼のひび割れ、圧縮機１２の失火、タービン１４の汚れ、不平衡の軸、または流体の漏れ）に起因する性能の変化を受ける可能性がある。したがって、タービンシステム１０および関連するコンポーネントの運転性能を維持し、寿命を延ばすのに適した、予定されたメンテナンス間隔を定めるとよい。しかし、特定の予定されたメンテナンス活動を延期するか、または他の何らかの形で延長することが有益な場合もある。例えば、景気は、結果的に、エネルギー需要および価格が高くなることで継続的運転につながりうる。同様に、姉妹発電所が運転不能に陥る環境をもたらす天気事象が発生しうる。そのため、収益性を高め、顧客のニーズに応えるためにいくつかのメンテナンススケジュールおよび／または動作限界を超えることが望ましい場合もある。例えば、タービンシステム１０をタービンシステム１０のメーカー推奨値に比べて、長い期間、長い燃焼時間、および／または始動回数を増やして（例えば、コールドスタート、ホットスタート）動作させることが望ましい場合がある。有利には、図２に関して以下でさらに詳しく説明されているプロセスなどの、プロセスを使用することで、タービンシステム１０は、動作信頼性および性能を維持しながら、メンテナンススケジュールおよび動作限界を超えることが可能である。
【００２０】
図２は、図１のタービンシステム１０などの、ターボ機械のメンテナンススケジュールおよび／または動作限界を超えたときの影響を分析するのに適したプロセス４０の一実施形態の流れ図である。さらに、プロセス４０を使用すると、他の方法では交換されるか、または修理作業のため修理設備に送られていた可能性のあるターボ機械１０のコンポーネントを継続的に使用できるためターボ機械１０を効率的に利用することが可能になる。それに加えて、プロセス４０を使用することで、ターボ機械１０の継続的運転が燃焼時間、始動回数、ならびに動作温度、圧力、流量、および／またはクリアランス（例えば、回転するコンポーネントと固定されているコンポーネントとの間の距離）を含む他の動作測定基準に対するメーカー推奨値を超えることがあっても、ターボ機械１０の継続的運転を信頼できる仕方で行うことが可能になる。プロセス４０は、図３で説明されているシステムなどの、コンピュータもしくはコンピュータシステムの揮発性もしくは不揮発性のメモリなどの、非一時的な有形のコンピュータ可読媒体上に格納された実行可能コード命令として実装されうる。
【００２１】
図示されている実施形態では、プロセス４０は、例えば、メンテナンス変更要求を開始することによって、開始することができる（ブロック４２）。一実施形態では、メンテナンス変更要求は、高温部検査（ＨＧＰＩ）、燃焼検査（ＣＩ）、開放部検査（ＭＩ）、または他の予定されたメンテナンス活動などの予定されたメンテナンス活動からの逸脱を説明する逸脱記録または要求４４（例えば、役務遅延要求）とすることができる。この実施形態では、契約履行管理者（ＣＰＭ）などのターボ機械１０の所有者／賃借人の間の連絡要員が、逸脱記録４４を開始することができる。逸脱記録４４は、延期するメンテナンスの種類（例えば、ＨＧＰＩ、ＣＩ、ＭＩ）、所望の延期間隔（例えば、日、時、週、月単位）、逸脱限界（例えば、追加の燃焼時間、追加の始動回数、追加の燃料使用量、追加の発電量、所望の温度、所望の圧力、所望の流量、所望のクリアランス）、ターボ機械１０の現在の状態（例えば、運転状態）、ターボ機械１０に対するメンテナンス記録、延期の理由（複数可）などを含むものとしてよい。次いで、逸脱記録４４の商業的スクリーニングを行うことができる（決定４６）。
【００２２】
商業的スクリーニングの際に、メンテナンスの再スケジューリングの影響もしくは効果のビジネス分析を、例えば、顧客価値性能管理者（customer value performance manager）（ＣＶＰＭ）または運転管理者が行うものとしてよい。商業的スクリーニング（決定４６）は、費用に基づく分析、経済分析、またはこれらの組み合わせなどのビジネスモデルを使用して、逸脱記録の影響を導出することを含みうる。費用に基づく分析では、逸脱記録の費用に関する影響を調べることができる。例えば、仕入先の配送、部品調達、在庫管理、および同様の作業を予定変更することに関連するロジスティック費用を考慮することができる。同様に、活動、人材確保、および証明要件を予定変更することに関連する人件費も算出することができる。燃料供給費用、許認可に関する費用（例えば、州および連邦の規制を順守するための）、継続的運転の排出費用、資本コスト（例えば、使用量が増えることによる資本償却）を含む、他の費用を導出することができる。
【００２３】
経済分析は、逸脱の導出された費用に関連する収益を比較するのに適した投資収益率（ＲＯＩ）分析を含むことができる。例えば、電力の販売の収益、電力の価格上昇、電力需要の増大、競争市場のシェア確保、営業権、および同様のものを含む、継続的運転によって発生した利益を使用して、逸脱要求４４に関連するＲＯＩを導出することができる。逸脱要求４４の商業的評価を行うことによって、プロセス４０では、要求４４の効果のビジネスに対する包括的な影響をもたらすことができる。逸脱要求４４が、商業的に実施可能であるとみなされた場合、技術的スクリーニング（決定４８）を実行することができる。さもなければ、妥当性確認および閉鎖プロセス（ブロック５０）が、逸脱記録４４を締め切り、その閉鎖の背後にある理由をＣＰＭおよび所有者／賃借人に通知することができる。
【００２４】
技術的スクリーニング（決定４８）では、エンジニアリングチームがターボ機械１０を検査して、逸脱時に信頼可能な動作をすることを確認する必要がある場合がある。例えば、とりわけ、燃焼器１２、タービン１４、排気システム１６、圧縮機２０、負荷２４などのターボ機械１０のさまざまなコンポーネントについて、ターボ機械１０が継続的運転に適していることを保証するために技術的スクリーニングを行うことができる（決定４８）。同様に、ターボ機械１０の構成検査を、技術的スクリーニング（決定４８）の際に実施することができ、これは、継続的運転のためにターボ機械１０のコンポーネントの特定の構成または配置構成の適切さを判定する際に役立つ。技術的スクリーニングを行うことによって（決定４８）、プロセス４０は、ターボ機械１０のより信頼性の高い、安全な運転を可能にすることができる。技術的スクリーニング（決定４８）で、ターボ機械が逸脱に関わっていないことが判明した場合、妥当性確認および閉鎖プロセス（ブロック５０）が、逸脱要求４４を閉鎖し、その閉鎖の背後にある理由を当事者（例えば、ＣＰＭおよび所有者／賃借人）に通知するものとしてよい。さもなければ、技術的スクリーニング（決定４８）で、継続的運転の技術的実施可能性を承認することができる。
【００２５】
次いで、プロセス４０は、技術的リスク評価または分析を実行することができる（決定５２）。有利には、技術的リスク評価（決定５２）は、運転の信頼性を保証するためにいくつかの範囲を超えてターボ機械１０を運転するリスクを導出することを含むものとしてよい。例えば、ターボ機械１０のコンポーネントは、ＣＢＭ−Ｉ分析またはワークフローを適用した後にＣＢＭ−Ｏ分析またはワークフローを適用することによって確実に動作させることができる。つまり、ＣＢＭ−ＩおよびＣＢＭ−Ｏは、図４に関して以下でさらに詳しく説明されているように、ターボ機械１０のコンポーネントのうちのどのコンポーネントが望む通りの性能をいぜんとして発揮し、延長された使用期間の完了後も交換する、または修理のために送る必要がないかの判定を行う、いくつかの工学的分析またはワークフローを含むものとしてよい。ターボ機械１０のコンポーネントの使用を最大化する機構を備えることによって、ターボ機械１０の耐用期間中の使用を最適化することができ、不要な交換および／または修理によって費用が発生することを最小限度に抑えるか、またはなくすことができる。それに加えて、交換および／または修理に関連する「実行要因」の費用もそれに応じて縮小もしくはなくすことができる。
【００２６】
次いで、プロセス４０は、技術的リスク評価（決定５２）の活動を説明し、実行された分析、結果、および逸脱要求４４に関連するリスクの記録書類を作成するのに有用である技術的リスク評価要約５４を生成することができる。技術的リスク評価（決定５２）で、ターボ機械１０の運転を延長する許容できないリスクが導出された場合、妥当性確認および閉鎖プロセス（ブロック５０）が、逸脱要求４４を閉鎖し、その閉鎖の背後にある理由を当事者（例えば、ＣＰＭおよび所有者／賃借人）に通知することができる。さもなければ、技術的リスク評価（決定５２）で、継続的運転の技術的リスクを承認することができる。
【００２７】
次いで、プロセス４０は、ターボ機械１０に対する推奨される一連の行動方針を詳しく記述する技術的推奨を行うことができる（決定５６）。例えば、技術的推奨（決定５６）は、延長された運転の推奨事項のリスト（例えば、推奨される燃焼時間数までの運転、推奨されるコールドスタート回数までの運転、推奨される温度までの運転、推奨される圧力までの運転、推奨される種類の燃料の使用、推奨される流量での運転）を含むことができる。技術的推奨（決定５６）で、ターボ機械１０の運転の延長を却下した場合、妥当性確認および閉鎖プロセス（ブロック５０）が、逸脱要求４４を閉鎖し、推奨の却下の背後にある理由を当事者（例えば、ＣＰＭおよび所有者／賃借人）に通知することができる。さもなければ、次いでプロセス４０において、上位の管理者または取締役が新規に延長されたターボ機械１０の運転を受理する（決定５８）ことが可能であるものとしてよい。
【００２８】
一実施形態では、取締役の受理（決定５８）は、上位の（例えば、取締役レベルの）管理者がプロセス４０の追加監視を行うために前述の決定（４６、４８、５２、および５６）のすべてを評価することを含むことができる。それに加えて、取締役の受理（決定５８）は、ターボ機械１０の運転に関係する州および連邦の規制を含む、現在および／または将来の規制を分析することを含みうる（例えば、職業安全衛生管理局（ＯＳＨＡ）の規制、微粒子排出規制、化学物質排出規制）。取締役の受理（決定５８）で、メンテナンス活動からの提案された逸脱が却下された場合、妥当性確認および閉鎖プロセス（ブロック５０）が、逸脱要求４４を閉鎖し、取締役の却下の背後にある理由を当事者（例えば、ＣＰＭおよび所有者／賃借人）に通知することができる。ターボ機械１０の運転の提案された逸脱が受理された場合、プロセス４０は、提案された逸脱を実行し、追跡する（ブロック６０）ことができる。
【００２９】
実行および実行追跡（ブロック６０）は、技術的推奨活動（決定５６）からの出力である推奨を実行することを含みうる。実行および実行追跡（ブロック６０）は、延長されたターボ機械１０の運転中にターボ機械１０の活動および性能を追跡するか、または他の何らかの方法でログにとることをさらに含みうる。例えば、図１に示されているセンサーＤＢ  ３８は、実行活動中にデータを格納するために使用することができる。同様に、電子ログ、ペーパーログ、および他の記録を、ターボ機械１０の運転延長および性能についてつけておくことができる。例えば、ターボ機械１０が所望の動作パラメータ（例えば、燃焼時間数、始動回数、温度、圧力、流量、クリアランス）の範囲内にあることを保証するために、実行および実行追跡（ブロック６０）時につけた記録を分析することができる。この方法で、技術的推奨事項を実行し、その実行を追跡するか、または監視することができる（ブロック６０）。次いで、プロセス４０は、延長されたターボ機械１０の運転の妥当性を確認し、閉鎖する（ブロック５０）ことができる。ターボ機械１０の運転を延長するのに役立つプロセス４０を行うことによって、ターボ機械１０は、費用節減を高めてより最適に使用することができる。
【００３０】
図３は、図２に示されているプロセス４０を実装または実行するために使用されうるシステム６２の一実施形態のブロック図である。図示されている実施形態では、現在のスケジュール６４を要求開始システム６６に入力することができる。現在のスケジュール６４は、ＨＧＩ、ＣＩ、および／またはＭＩ活動など、図１に示されているターボ機械１０に対する計画されたメンテナンス活動を含みうる。上で述べたように、ターボ機械１０の特定の運転を延長するのが望ましい場合がある。したがって、逸脱要求４４を要求開始システムによって作成し、所望のスケジュール延長（例えば、メンテナンスの延期）および／または運転延長（例えば、追加された燃焼時間、始動回数、温度、圧力、流量、クリアランス）を詳細に記述することができる。例えば、使用者（例えば、契約に関する役務の使用者、取引に関する役務の使用者）は、所望のスケジュールの延長情報および運転延長情報を要求開始システム６６に入力し、逸脱要求４４を生成することができる。
【００３１】
次いで、商業的スクリーニングシステム６８を使用することによって、逸脱要求４４の商業的スクリーニングを行うことができる。商業的スクリーニングシステム６８は、例えば、費用に基づく分析モデル７０および経済モデル７２を備えることができる。図２に関して上で述べたように、費用に基づく分析および経済分析を使用して、逸脱要求４４の商業的実施可能性を判定することができる。したがって、費用に基づく分析モデル７０および経済モデル７２をそれぞれ費用に基づく分析および経済分析に使用することができる。一実施形態では、モデル７０および７２は、ターボ機械１０の運転延長の利益または収益を導出された費用と比較するＲＯＩを導出するのに適した、費用に基づく計算、経済計算、および同様の計算を用いる表計算ソフトおよび／または紙の集計表を含むものとしてよい。この方法で、商業的評価報告書７４を商業的スクリーニングシステム６８によって作成し、費用に基づく分析および経済分析の詳細を説明することができる。
【００３２】
それに加えて、技術的評価システム７６を使用すると、ターボ機械１０の技術的分析を実行することが可能になる。図示されている実施形態では、技術的評価システム７６は、統計モデル７８、物理学に基づくモデル８０、および目視検査システム８２を備える。ユニットおよびフリート特有の履歴（unit and fleet specific history）７７、ピアレビュー（peer review）７９、過去運転プロファイル（past operation profile）８１、および／または将来予測モード８３に基づく入力も使用することができる。ピアレビュー７９は、設計チーム、修理チーム、商品付帯サービスチーム、条件に基づくメンテナンスのチーム、および／または信頼性チームからの専門家および／または代表者とのレビューを含む。ピアレビュー７９は、技術評価実施時に「見直し」を組み込むことができる。過去運転プロファイル８１は、コールドスタート、ウォームスタート、トリップ、シャットダウン、および同様のものに対するタービンシステム動作プロファイルまたはグラフを含む、過去運転に関係するデータを含むことができる。将来予測モード８３は、例えば、将来、タービン１４で使用することを意図されている動作モードを含むことができる。例えば、始動に基づく動作モード、燃焼時間の動作モード、またはこれらの組み合わせを使用してタービン１４を作動させることが望ましい場合がある。統計モデル７８は、過去の観察結果（例えば、ユニットおよびフリート特有の履歴７７、過去運転プロファイル８１）に基づき、将来のターボ機械１０の状態を予測するために使用することができる、線形回帰モデル、非線形回帰モデル、データマイニングモデル、またはこれらの組み合わせなどのサブモデルを含むことができる。例えば、動翼のひび割れ、燃焼器１２の失火、軸１８のこすれ、およびタービン１４の状態は、センサーＤＢ  ３８または他のデータによって得られた観察結果に基づき予測することができる。
【００３３】
物理学に基づくモデル８０は、始動条件および物理学に基づく計算に基づいて将来の状態を予測するのに適した熱力学モデルを含みうる。例えば、ターボ機械１０のコンポーネントの始動温度を入力し、時刻ｔにおける温度を導出することができる。同様に、圧力、流量、燃料使用量、材料変形、材料応力、および同様の特性を導出することができる。熱力学モデルは、低サイクル疲労（ＬＣＦ）寿命予測モデル、計算流体力学（ＣＦＤ）モデル、有限要素解析（ＦＥＡ）モデル、パラメトリックソリッドモデル、非パラメトリックソリッドモデル、３次元−２次元ＦＥＡマッピングモデル、またはこれらの組み合わせを含むことができる。将来予測モード８３（例えば、始動動作モード、シャットダウン動作モード）である。
【００３４】
目視検査システム８２は、ターボ機械１０を観察し、発見した問題を報告する際に有用な強化ボアスコープ検査（ＥＢＩ）、ボアスコープ検査（ＢＩ）、および肉眼検査を含みうる。例えば、ボアスコープをターボ機械１０のいくつかのセクションおよび／またはコンポーネント（例えば、負荷２４、吸入口２２、圧縮機２０、燃焼器１２、タービン１４、排気口１６）内に導入し、これを使用して、摩耗および裂け、ひび割れ、潤滑状態、仕上げもしくはコーティングの状態、部品のアライメント、クリアランス、および同様のものを観察することができる。次いで、目視検査システム８２を使用することで、ターボ機械１０の現在の状態および能力の目視評価を行うことができる。
【００３５】
次いで、技術的評価システム７６によって技術的分析および／または技術的スクリーニング活動の結果を説明する技術的評価プロファイル８４を作成することができる。次いで、商業的評価プロファイル７４および技術的評価プロファイル８４を受入システム８６への入力として用意することができる。受入システム８６を使用すると、逸脱要求４４を許可することのリスクと利益との比較などの、受入活動が可能になる。例えば、経済モデル８８を使用することで、費用を逸脱要求４４に関連する利益と比較することによってＲＯＩを決定することができる。それに加えて、規制モデル９０を使用することで、規制の枠組みを定めるのに有用な、排気ガス規制限界、業界最良慣行、および作業場指針を含む規制指針を策定することができる。次いで、規制の枠組みを、受入システム８６によって使用可能にされる受入決定を下すための別の手段として使用することができる。
【００３６】
次いで、受入システム８６は、メンテナンス活動９２に備えることができる。一実施形態では、逸脱要求４４が受け入れられた場合、メンテナンス活動９２は、例えば、図４に関して以下でさらに詳しく説明されているような、いくつかのＣＢＭ−ＩおよびＣＢＭ−Ｏ活動をいくつかの推奨間隔で実行することを含む、ターボ機械１０の運転延長に関係するメンテナンス推奨を含むものとしてよい。逸脱要求４４が受け入れられない場合、メンテナンス活動９２は、最初に予定されていたメンテナンス活動を含むことができる。次いで、メンテナンス活動９２および技術的評価プロファイル８４を現場実行システム９４に入力することができる。次いで、現場実行システム９４は、逸脱要求４４およびメンテナンス活動９２を実行するか、または他の何らかの方法で実施することができる。それに加えて、現場実行システム９４は、逸脱要求４４およびメンテナンス活動９２の実施を監視し、ログにとり、図３のブロック５０およびブロック６０に関して上で説明されているような実行、実行追跡、妥当性確認、および閉鎖を行うことができる。逸脱要求４４の商用的スクリーニング、技術的評価、受入、および実行を使用可能にすることによって、システム６２は、信頼性を維持するか、または改善しながら、ターボ機械１０に対する動作時間を増やし、動作限界を高めることができる。
【００３７】
図４は、使用およびメンテナンススケジュール１００の一実施形態の時間次元９８を有するタイムライン図である。図示されている実施形態では、図１に示されているターボ機械１０は、例えば、ＨＧＰＩ活動１０２がほぼＴ１燃焼時間毎に発生するように予定することができ、これは要素１０４で表される。したがって、最初のスケジュール時間１０６は、ＨＧＰＩ活動１０２が正常に行われるときを表す。同様に、使用およびメンテナンススケジュール１００は、要素１１０で表されているように、ほぼＴ２燃焼時間毎に発生するように予定されたＣＩ活動１０８を含む。図示されている実施形態では、ＣＩ活動１０８は、最初のスケジュール時間１０６で発生するようにも予定される。図示されている間隔Ｔ１およびＴ２は、燃焼時間として示されているが、他の間隔は、始動回数、または燃焼時間と始動回数の組み合わせを含みうることに留意されたい。同様に、間隔Ｔ１およびＴ２は、最初の同じスケジュール時間１０６を共有する必要はないことに留意されたい。図示されている燃焼時間間隔Ｔ１およびＴ２は、同じであっても、互いに異なっていてもよく、約１週間から４週間まで、１ヶ月から１年まで、１ヶ月から２年まで、１年から５年までの範囲とすることができる。
【００３８】
上で述べたように、最初のスケジュール１０６の時間を超えてターボ機械１０の運転を延長するのが望ましい場合がある。したがって、図４の図示されている実施形態は、ＣＢＭ−Ｉ（要素１１１）を使用すると、動作間隔１１２を延長することが可能になることを示している。ＣＢＭ−Ｉ（要素１１１）において、ＣＢＭ技術を含む検査を適用することができる。例えば、システムの現在の状態は、図１に示されているセンサーＤＢ  ３８、目視検査、および同様のものを使用して観察することができる。次いで、現在の状態を所望の状態と比較して性能の逸脱を見つけることができる。目視検査は、ターボ機械１０がオンラインであるか、または動作している間に実行される検査を含むことができる。実際、一実施形態では、ターボ機械１０は、検査中に電力を供給している場合がある。固定されたスケジュールによって駆動されるのではなく検査および／またはデータによって要求されたときにメンテナンスを実行することによって、ＣＢＭ−Ｉ（要素１１１）は、ターボ機械１０の信頼性の高い、効率的な動作を可能にしながら動作間隔１１２を延長することができる。
【００３９】
延長された動作間隔１１０の終わりに（例えば、時刻１１４に）、ターボ機械１０のオーバーホールが行われる。例えば、オーバーホールでは、いくつかのコンポーネント（例えば、タービン１４のキャップ、タービン１４のライナー、配管、バルブ）を交換することができ、その一方で、他のコンポーネントを再調整のため整備工場に送ることができる。しかし、これらのターボ機械１０のコンポーネントのうちのいくつかは、それでも、信頼できる動作をすることができる。コンポーネントのオーバーホール（例えば、再調整のためコンポーネントを交換するか、または送り出す）を行うのではなくこれらのコンポーネントのうちの一部を利用し続けるようにするとより効率的であり、また費用も少なくて済む。したがって、ＣＢＭ−Ｏ  １１６の活動は、ＣＢＭ−Ｉ使用可能間隔１１２の後に、予定することができる。ＣＢＭ−Ｏ  １１６において、ターボ機械１０を、例えば、図２および３に関して上で説明されている技術的分析技法（例えば、統計モデル７８、物理学に基づくモデル８０、目視検査８２）を使用して、どの部品に対して実際に交換もしくは再調整を行うと都合がよいかの推測を導くことによって、完全に分析することができる。実際、ロジスティック効率などの重要な効率は、メンテナンスを望ましくない摩耗および裂けがあると観察され、および／または予測されるターボ機械１０のコンポーネントのみに施すことができるＣＢＭ−Ｏ  １１６法を適用することによって得られる。したがって、ＣＢＭ−Ｏ  １１６の技術的分析法を適用すると、その結果、使用間隔１１８が延長される可能性がある。延長された使用間隔１１８において、他の方法では交換されるか、または再調整されたであろうターボ機械１０のコンポーネントを信頼性を保ちながら使用することができる。実際、ターボ機械１０のコンポーネントを使用状態に保ち、ターボ機械１０のコンポーネントを取り外したり、送り出したりしないことに関係する重要な効率を得ることができる。ＣＢＭ−Ｏの後の間隔１１８を延長することによって、使用するターボ機械１０の延命、費用の低減、より効率的なメンテナンス活動が可能になる。
【００４０】
本発明の技術的効果として、ガスまたは蒸気タービンシステム、ポンプ、または圧縮機などのターボ機械の運転寿命を改善することができるという点が挙げられる。ターボ機械の運転を継続し、および／または特定の推奨限界（例えば、燃焼時間、始動回数）を確実に、効率的に広げることに関連するリスクの技術的分析、さらには商業的分析を含むプロセスおよびシステムが実現される。ロジスティックの効率は、継続的運転を可能にし、現在のコンポーネントの限界を広げることによって達成されうる。このようにして、コンポーネントに対して、交換または再調整を行う必要がなくなることになる。さらに、「実行要因」費用を含む、交換または再調整に関連する費用も実質的に縮小もしくはなくすことができる。
【００４１】
本明細書では、いくつかの例を使用して、最良の態様を含む発明を開示し、これにより、当業者は、デバイスまたはシステムを製作し、使用すること、および組み込まれている方法を実行することも含めて本発明を実施することができる。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって定められ、当業者であれば思い付く他の例を含むものとしてよい。このような他の例は、これらの例が請求項の文言と異ならない構造要素を有している場合、またはこれらの例が請求項の文言との違いがわずかである同等の構造要素を含む場合に、請求項の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００４２】
１０  タービンシステム
１２  燃焼器
１４  タービン
１６  排気口
１８  駆動軸
２０  圧縮機
２２  吸気口
２４  負荷
３０  入口センサー
３２  出口センサー
３４  モジュール線
３６  モジュール線
３８  センサーＤＢ
４０  プロセス
４４  逸脱記録または要求
６４  現在のスケジュール
６６  要求開始システム
６８  商業的スクリーニングシステム
７０  費用に基づく分析モデル
７２  経済モデル
７６  技術的評価システム
７７  ユニットおよびフリート特有の履歴
７８  統計モデル
７９  ピアレビュー
８０  物理学に基づくモデル
８１  過去運転プロファイル
８２  目視検査システム
８３  将来予測モード
８４  技術的評価プロファイル
８６  受入システム
８８  経済モデル
９２  メンテナンス活動
９４  現場実行システム
９８  時間次元
１００  メンテナンススケジュール
１０２  ＨＧＰＩ活動
１０４  要素
１０６  スケジュール時間
１０８  ＣＩ活動
１１０  要素
１１１  要素
１１２  動作間隔
１１６  ＣＢＭ−Ｏ
１１８  使用間隔
【図１】
2013140580.tif 000003
【図２】
2013140580.tif 000004
【図３】
2013140580.tif 000005
【図４】
2013140580.tif 000006
【外国語明細書】
2013140580000001.pdf