(57)【要約】【課題】採掘ガスの状態量の変動を考慮して圧縮機の寿命を評価することができる採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システムを提供する。【解決手段】採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知装置は、前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出するためのセンサと、前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するためのエロージョン進行度算出部と、前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価部と、備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知装置であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出するためのセンサと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するためのエロージョン進行度算出部と、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価部と、
を備えることを特徴とする採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
【請求項２】
前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
【請求項３】
前記エロージョン進行度算出部は、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
【請求項４】
前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替えるように構成された運転状態切替部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
【請求項５】
前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
【請求項６】
前記運転状態切替部は、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転状態における運転条件を決定するように構成されたことを特徴とする請求項４又は５に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
【請求項７】
採掘ガスを昇圧するための圧縮機と、
請求項１乃至６の何れか一項に記載の寿命評価装置と、を備えることを特徴とする採掘ガス圧縮システム。
【請求項８】
採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知方法であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出する状態量検出ステップと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するエロージョン進行度算出ステップと、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価ステップと、
を備えることを特徴とする採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
【請求項９】
前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項７に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
【請求項１０】
前記エロージョン進行度算出ステップでは、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出することを特徴とする請求項８又は９に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
【請求項１１】
前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替える運転状態切替ステップをさらに備えることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
【請求項１２】
前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
【請求項１３】
前記運転状態切替ステップでは、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転状態における運転条件を決定することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
石油や天然ガス等の海底資源の採掘において、採掘された資源に含まれる気体成分を昇圧させて陸上設備や海上の浮体式設備に圧送するために圧縮機が用いられる。
例えば、非特許文献１には、海底のガス井から気液混合状態で採掘される天然ガスを海底にて気液分離して気体成分と液体成分に分離した後、気体成分を圧縮機で昇圧させて、陸上設備に送ることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ／Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２０１４, ｐ．１８−２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、圧縮機の仕様は、圧縮機の運転範囲（使用条件）を考慮して決定されている。具体的には、圧縮機に流入するガスの種類、流速、圧縮機回転数等に関する所定の使用条件を想定し、設計寿命に応じて圧縮機の仕様が決定される。
【０００５】
しかしながら、採掘ガス圧縮システムの場合、採掘ガスの特性が変化し得るため、圧縮機の運転範囲が不確定である。例えば、採掘ガス中の異物の粒径および硬度が、運転時間の経過とともに変化することが考えられる。このため、採掘ガス圧縮システムの場合、圧縮機の寿命が設計寿命よりも短くなってしまう可能性がある。
【０００６】
採掘ガス圧縮システムは、海洋向けプラントに適用されることが多い。海洋向けプラントでは圧縮機が故障しても、代替機の準備に時間を要し、その間プラントの運転停止を余儀なくされる。特に、採掘現場が海底に存在する場合、圧縮機の取外し、据付け作業に多大な時間を要するため、プラントの運転停止期間がさらに延びてしまう。
【０００７】
この点、非特許文献１には、採掘ガス圧縮システムにおける圧縮機の寿命評価手法について記載がない。
【０００８】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態の目的は、採掘ガスの状態量の変動を考慮して圧縮機の寿命を評価することができる採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置は、
採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知装置であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出するためのセンサと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するためのエロージョン進行度算出部と、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価部と、
を備える。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、採掘ガスの状態量に基づいて算出した圧縮機のエロージョン進行度を考慮して圧縮機の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガスの状態量が変化しても、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
なお、こうして得られた圧縮機の寿命評価結果を用いれば、圧縮機のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含む。
【００１２】
上記（２）の構成によれば、採掘ガス中の異物の粒径、濃度、硬度等の採掘ガスの状態量を考慮して、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記エロージョン進行度算出部は、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出するように構成される。
【００１４】
上記（３）の構成によれば、採掘ガスの状態量だけでなく、圧縮機に流入する採掘ガスの流速を考慮することで、圧縮機の寿命評価をより適切に行うことができる。
【００１５】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置が、
前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替えるように構成された運転状態切替部をさらに備える。
【００１６】
上記（４）の構成によれば、定格運転状態と延命運転状態との間で圧縮機の運転状態を切り替えるようにしたので、圧縮機の寿命評価結果に基づいて、圧縮機の寿命を制御することができる。
【００１７】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さい。
【００１８】
圧縮機のエロージョン進行速度は、採掘ガスの流速のＮ乗（Ｎ＞１）に比例するから、圧縮機の回転数（即ち採掘ガスの流速）に対する感度が大きい。
この点、上記（４）の構成によれば、延命運転状態において、圧縮機の回転数を定格運転状態よりも小さくすることで、圧縮機のエロージョン進行速度を効果的に抑制し、圧縮機の寿命を効果的に延ばすことができる。
【００１９】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）又は（５）の構成において、
前記運転状態切替部は、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転状態における運転条件を決定するように構成される。
【００２０】
上記（６）の構成によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機の寿命を延ばして、圧縮機の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
【００２１】
（７）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る採掘ガス圧縮システムは、
採掘ガスを昇圧するための圧縮機と、
上記（１）乃至（６）の何れかの寿命評価装置と、を備える。
【００２２】
上記（７）の構成によれば、上記（１）乃至（６）の何れかの寿命評価装置を備えるので、上述したように、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができ、採掘ガス圧縮システムを効率的に稼働させることができる。
【００２３】
（８）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法は、
採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知方法であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出する状態量検出ステップと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するエロージョン進行度算出ステップと、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価ステップと、
を備える。
【００２４】
上記（８）の方法によれば、採掘ガスの状態量に基づいて算出した圧縮機のエロージョン進行度を考慮して圧縮機の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガスの状態量が変化しても、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
なお、こうして得られた圧縮機の寿命評価結果を用いれば、圧縮機のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
【００２５】
（９）幾つかの実施形態では、上記（７）の方法において、
前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含む。
【００２６】
上記（９）の方法によれば、採掘ガス中の異物の粒径、濃度、硬度等の採掘ガスの状態量を考慮して、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
【００２７】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）の方法において、
前記エロージョン進行度算出ステップでは、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出する。
【００２８】
上記（１０）の方法によれば、採掘ガスの状態量だけでなく、圧縮機に流入する採掘ガスの流速を考慮することで、圧縮機の寿命評価をより適切に行うことができる。
【００２９】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１０）の何れかの方法において、
前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替える運転状態切替ステップをさらに備える。
【００３０】
上記（１１）の方法によれば、定格運転状態と延命運転状態との間で圧縮機の運転状態を切り替えるようにしたので、圧縮機の寿命評価結果に基づいて、圧縮機の寿命を制御することができる。
【００３１】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）の方法において、
前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さい。
【００３２】
上記（１２）の方法によれば、延命運転状態において、圧縮機の回転数を定格運転状態よりも小さくすることで、圧縮機のエロージョン進行速度を効果的に抑制し、圧縮機の寿命を効果的に延ばすことができる。
【００３３】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１１）又は（１２）の方法において、
前記運転状態切替ステップでは、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転条件を決定する。
【００３４】
上記（１３）の方法によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機の寿命を延ばして、圧縮機の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、採掘ガスの状態量に基づいて算出した圧縮機のエロージョン進行度を考慮して圧縮機の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガスの状態量が変化しても、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一実施形態に係る採掘ガス圧縮システムの概略構成を示す図である。
【図２】エロージョン進行度の一例を示すグラフであり、設計寿命と実際の寿命を説明するための図である。
【図３】エロージョン進行度の一例を示すグラフであり、推定寿命を説明するための図である。
【図４】定格運転状態および延命運転状態を説明するためのグラフである。
【図５】一実施形態に係る採掘ガス圧縮システムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３８】
最初に、図１を参照して、一実施形態に係る採掘ガス圧縮システム１の概略構成について説明する。
図１に示すように、採掘ガス圧縮システム１は、主として、地下や海底に存在するガス田又は油田で採掘された資源に含まれる採掘ガス５４を圧縮（昇圧）して、例えば外部の処理設備や貯蔵設備等に圧送するためのシステムである。図１に示す構成例では、採掘ガス圧縮システム１は海洋向けプラントに適用され、海底５１のガス田５２から採掘された採掘ガス５４を圧縮対象としており、海底５１に圧縮機４が設置された構成を例示している。
なお、図示しないが他の構成例では、採掘ガス圧縮システム１は、湖底や川底等の他の水底から採掘されたガスを圧縮対象としてもよいし、圧縮機４が海上や湖上等の水上、または陸上に設置された構成としてもよい。あるいは、採掘ガス圧縮システム１は、地下から採掘されたガスを圧縮対象としてもよい。
【００３９】
一実施形態において、採掘ガス圧縮システム１は、気液分離器８と、気液分離器８に接続された圧縮機４と、圧縮機４を駆動するためのモータ５と、を備える。
【００４０】
気液分離器８は、海底５１に存在するガス田５２から採掘された液分含有ガス（採掘ガス）５３から、液状成分を分離する構成となっている。通常、海底５１に埋蔵されたガスは、液状成分を含有した状態で採掘されることが多く、その場合、気液分離器８において液分含有ガス５３から液状成分を分離し、気体成分のみを含む液分分離ガス（採掘ガス）５４を圧縮機４に送るようになっている。なお、液分含有ガス５３の性状によっては、気液分離器８を設置しない構成としてもよい。
【００４１】
圧縮機４は、モータ５の出力軸６に接続され、モータ５によって駆動されて流体を昇圧させるように構成される。圧縮機４とモータ５とは、単一のケーシング３の内部に圧縮機４及びモータ５が収容されたモータ一体型圧縮機２を構成していてもよい。図示されるように海底５１に圧縮機４が設置される場合、モータ一体型圧縮機２を採用すれば、ケーシング３を気密構造とすることで圧縮機４およびモータ５を海水による腐食から容易に保護できる。あるいは図示しないが、洋上のプラットフォーム１１上に圧縮機４が設置される場合、モータ一体型圧縮機２を採用すれば、圧縮機４およびモータ５の小型化が可能であるため、スペースの限られたプラットフォーム１１における省スペース化が図れる。
【００４２】
上述の採掘ガス圧縮システム１では、海底５１のガス田５２から採掘された液分含有ガス（採掘ガス）５３は気液分離器８に導入され、気液分離器８において気体成分と液状成分とに分離される。
気液分離器８により液状成分が分離された液分分離ガス（採掘ガス）５４は、気液分離器８に接続された圧縮機４に導入されて、圧縮機４によって昇圧される。なお、気液分離器８により分離された採掘ガス５３の液状成分は、他の処理ラインに送られるため図示を省略している。
圧縮機４から排出された圧縮ガス５５は、採掘ガス圧縮システム１の外部に送られる。例えば、図示されるように、圧縮ガス５５は、海面５０に浮かぶプラットフォーム１１上に載置されたタンクに一旦貯留された後、タンカー１２によって輸送される。
【００４３】
ところで、通常、圧縮機４の仕様は、圧縮機４の運転範囲（使用条件）を考慮して決定されている。具体的には、圧縮機４に流入するガスの種類、流速、圧縮機回転数等に関する所定の使用条件を想定し、設計寿命に応じて圧縮機４の仕様が決定される。
しかしながら、上記構成を有する採掘ガス圧縮システム１の場合、採掘ガス５４の特性が変化し得るため、圧縮機４の運転範囲（使用条件）が不確定であり、圧縮機４の寿命が設計寿命よりも短くなってしまう可能性がある。特に、図１に示すような海洋向けプラントに適用される場合、圧縮機４が故障しても、代替機の準備に時間を要し、その間プラントの運転停止を余儀なくされる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、寿命評価装置２０によって圧縮機４の寿命を評価するようになっている。
一実施形態に係る寿命評価装置２０は、採掘ガス５４の状態量を検出するためのセンサ２１と、センサ２１の検出値を用いて、圧縮機４の寿命を評価するための演算を行うように構成された演算処理装置２２と、を備える。
【００４５】
以下、寿命評価装置２０の各部位の具体的な構成例について説明する。
センサ２１は、圧縮機４に流入する採掘ガス５４の状態量を検出するように構成されている。具体的には、センサ２１は、気液分離器８と圧縮機４との間を接続するガスラインに設けられ、液状成分分離後の採掘ガス５４の状態量を検出するようになっている。
ここで、採掘ガス５４の状態量は、採掘ガス５４中の異物の粒径、該異物の採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含んでいてもよい。
【００４６】
演算処理装置２２は、エロージョン進行度算出部２３と、寿命評価部２４と、記憶部２６と、を含む。
寿命評価装置２０は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
【００４７】
エロージョン進行度算出部２３は、採掘ガス５４の状態量に基づいて圧縮機４のエロージョン進行度を算出するように構成される。上述したように、採掘ガス５４の状態量は、採掘ガス５４中の異物の粒径、該異物の採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含んでいてもよい。また、エロージョン進行度算出部２３は、採掘ガス５４の状態量に加えて、採掘ガス５４の流速に基づいて、エロージョン進行度を算出するように構成されてもよい。
【００４８】
寿命評価部２４は、圧縮機４のエロージョン進行度に基づいて、圧縮機４の寿命を評価するように構成される。
記憶部２６は、例えばセンサ２１で検出された採掘ガス５４の状態量等の各種のデータを記憶するように構成されている。
【００４９】
例えば、エロージョン進行度算出部２３は、以下の式（１）に基づいて各々の時間におけるエロージョン進行速度Ｗを算出し、このエロージョン進行速度Ｗに基づいて任意の時点までのエロージョンの累積であるエロージョン進行度Ｅを算出する。
Ｗ＝Ｋ・ＵＮ・ｄＭ・ＨＬ          …（１）
ここで、Ｗは圧縮機４のエロージョン進行速度（エロージョン量）である。すなわち、Ｗは、単位時間当たりのエロージョン進行度Ｅを示す。また、Ｕは圧縮機４を流れる採掘ガス５４の流速であり、ｄは採掘ガス５４に含まれる異物の平均粒径であり、Ｈは採掘ガス５４に含まれる異物の硬度であり、Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎは、定数である。なお、Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎは、圧縮機４を含む系によって定まる値である。
【００５０】
図２は、エロージョン進行度の一例を示すグラフであり、設計寿命と実際の寿命を説明するための図である。
このグラフにおいて、直線１０１は、設計時に想定した条件下において推定されたエロージョン進行度Ｅを示している。すなわち、採掘ガス５４の状態量が一定であると仮定した場合、上記式（１）により算出されたエロージョン進行速度Ｗはいずれの時間においても一定であり、よって、各々の時間におけるエロージョン進行度Ｅ（エロージョン進行速度Ｗ）を累積した値が直線１０１となっている。
一方、曲線１０２は、圧縮機４の実際の運転において算出されたエロージョン進行度Ｅを示している。すなわち、圧縮機４の実際の運転においては状態量が時間経過によって変化するため、各々の時間において上記式（１）により算出されたエロージョン進行速度Ｗは異なる。そのため、上記式（１）により算出された各時間のエロージョン進行速度Ｗを累積したエロージョン進行度Ｅは、通常、直線状ではなく曲線１０２となる。
【００５１】
ここで、圧縮機４の寿命を、エロージョン進行度Ｅが圧縮機４の使用限界に相当するＷＬに到達するまでの時間と定義した場合、直線１０１がエロージョン進行度ＷＬに到達する時間ＴＬｄが設計寿命となり、曲線１０２がエロージョン進行度ＷＬに到達する時間ＴＬｍが実際の寿命となる。図２に示されるグラフでは、設計寿命ＴＬｄよりも実際の寿命ＴＬｍの方が短い。このような場合、設計寿命ＴＬｄまで圧縮機４を定格運転した場合、不具合が発生する可能性がある。そのため、実際の寿命ＴＬｍに到達する前に、設計寿命ＴＬｄよりも実際の寿命ＴＬｍにより近い寿命を推定することが求められる。あるいは、設計寿命ＴＬｄよりも実際の寿命ＴＬｍの方が大幅に長い場合、定期点検の時期を遅らせることでメンテナンスコストを削減することができる。
【００５２】
そこで、寿命評価部２４は、圧縮機４のエロージョン進行度Ｅに基づいて、圧縮機４の寿命を評価するようになっている。
図３は、エロージョン進行度の一例を示すグラフであり、推定寿命を説明するための図である。例えば、図３に示されるように、寿命評価部２４は、現在の時間Ｔ１における曲線１０２の接線Ｌを算出し、この接線Ｌの傾きが直線１０１よりも大きい場合には、接線Ｌがエロージョン進行度ＷＬに到達する時間を推定寿命ＴＬ１とする。接線Ｌが直線１０１よりも小さい場合には、設計寿命ＴＬｄを推定寿命として扱ってもよい。
なお、エロージョン進行度Ｅに基づく寿命推定については、上記方法に限定されるものではない。
【００５３】
上記構成によれば、採掘ガス５４の状態量に基づいて算出した圧縮機４のエロージョン進行度を考慮して圧縮機４の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガス５４の状態量が変化しても、圧縮機４の寿命評価を適切に行うことができる。
なお、こうして得られた圧縮機４の寿命評価結果を用いれば、圧縮機４のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
また、採掘ガス５４の状態量として、採掘ガス５４中の異物の粒径、該異物の採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを用いるようにすれば、採掘ガス５４中の異物の粒径、濃度、硬度等の採掘ガス５４の状態量を考慮して、圧縮機４の寿命評価を適切に行うことができる。
さらに、エロージョン進行度算出部２３において、採掘ガス５４の状態量だけでなく、圧縮機４に流入する採掘ガスの流速を考慮することで、圧縮機４の寿命評価をより適切に行うことができる。
【００５４】
演算処理装置２２は、運転状態切替部２５をさらに含んでいてもよい。
運転状態切替部２５は、寿命評価部２４による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも圧縮機４におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で圧縮機４の運転状態を切り替えるように構成される。
【００５５】
ここで、延命運転状態は、圧縮機４の回転数が定格運転状態よりも小さくてもよい。
図４は、定格運転状態および延命運転状態を説明するためのグラフである。同図は、圧縮機４の各運転状態におけるエロージョン進行度Ｅと採掘ガス５４の流速の関係を示している。なお、実線が定格運転状態を示し、一点鎖線が延命運転状態を示している。
【００５６】
圧縮機４のエロージョン進行速度Ｗは、上記式（１）に示すように、採掘ガス５４の流速のＮ乗（Ｎ＞１）に比例するから、圧縮機４の回転数（即ち採掘ガスの流速）に対する感度が大きい。
そこで、延命運転状態において、圧縮機４の回転数を定格運転状態よりも小さくすることで、圧縮機４のエロージョン進行速度を効果的に抑制し、圧縮機４の寿命を効果的に延ばすことができる。例えば、圧縮機４の回転数を１／２にすると、エロージョン進行速度は１／２となり、摩耗の少ない延命運転状態が実現できる。
あるいは、延命運転状態として、回転数とは別の運転条件を変更してもよい。例えば、圧縮機４の前段に、異物を除去するためのフィルタ（不図示）が設けられている場合、延命運転状態では、定格運転状態で使用しているフィルタよりもろ過性能の高いフィルタを使用し、採掘ガス５４中に含まれる粒子の粒径を小さくする。
【００５７】
また、運転状態切替部２５は、現時点でのエロージョン進行度およびエロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、延命運転状態における運転条件を決定するように構成されてもよい。
この構成によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機４の寿命を延ばして、圧縮機４の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
【００５８】
次に、図５を参照して、一実施形態に係る採掘ガス圧縮システム１の異常検知方法について説明する。なお、以下の説明では、適宜、図１において説明した符号を用いている。
一実施形態では、採掘ガス圧縮システム１の異常検知方法は、圧縮機４に流入する採掘ガス５４の状態量を検出する状態量検出ステップ（例えばＳ２）と、採掘ガス５４の状態量に基づいて圧縮機４のエロージョン進行度を算出するエロージョン進行度算出ステップ（例えばＳ３）と、圧縮機４のエロージョン進行度に基づいて、圧縮機４の寿命を評価するための寿命評価ステップ（例えばＳ４）と、備える。
【００５９】
具体的には、通常状態においては、ステップＳ１において圧縮機４を定格運転状態で運転し、ステップＳ２において採掘ガス５４の状態量を検出する。例えば、状態量は、採掘ガス５４中の異物の粒径、該異物の採掘ガス５４中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含む。続いて、ステップＳ３において、採掘ガス５４の状態量に基づいて圧縮機４のエロージョン進行度を算出する。また、エロージョン進行度算出ステップでは、採掘ガス５４の状態量に加えて、採掘ガスの流速に基づいて、エロージョン進行度を算出してもよい。例えば、ステップＳ３においては、上記式（１）を用いてエロージョン進行速度Ｗを算出し、このエロージョン進行速度Ｗを用いてエロージョン進行度Ｅを算出してもよい。そして、ステップＳ４において、圧縮機４のエロージョン進行度に基づいて、圧縮機４の寿命を評価する。
【００６０】
この方法によれば、採掘ガス５４の状態量に基づいて算出した圧縮機４のエロージョン進行度を考慮して圧縮機４の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガス５４の状態量が変化しても、圧縮機４の寿命評価を適切に行うことができる。
なお、こうして得られた圧縮機４の寿命評価結果を用いれば、圧縮機４のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
【００６１】
さらに、採掘ガス圧縮システム１の異常検知方法は、寿命評価ステップによる評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で圧縮機４の運転状態を切り替える運転状態切替ステップ（例えばＳ５、Ｓ６）をさらに備えてもよい。例えば、延命運転状態は、圧縮機４の回転数が定格運転状態よりも小さい運転状態とする。
この方法によれば、定格運転状態と延命運転状態との間で圧縮機４の運転状態を切り替えるようにしたので、圧縮機４の寿命評価結果に基づいて、圧縮機４の寿命を制御することができる。
【００６２】
具体的には、ステップＳ４において、現時点でのエロージョン進行度の算出値と、エロージョン進行度の許容値（例えば設計値）とを比較し、これらの偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、延命運転条件を決定する。ここで、ステップＳ５では、次回の定期検査まで使用可能か否かを判断し、次回の定期検査まで圧縮機４を使用可能と判断した場合には定格運転状態を継続し、次回の定期検査まで圧縮機４を使用不可能と判断した場合には、ステップＳ６において運転状態を切り替えて、ステップＳ７において延命運転状態にて圧縮機４の運転を継続する。
この方法によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機４の寿命を延ばして、圧縮機４の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
【００６３】
上述したように、本発明の実施形態によれば、採掘ガス５４の状態量に基づいて算出した圧縮機４のエロージョン進行度を考慮して圧縮機４の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガス５４の状態量が変化しても、圧縮機４の寿命評価を適切に行うことができる。
【００６４】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００６５】
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００６６】
１      採掘ガス圧縮システム
２      モータ一体型圧縮機
３      ケーシング
４      圧縮機
５      モータ
６      出力軸
８      気液分離器
１１    プラットフォーム
１２    タンカー
２０    寿命評価装置
２１    センサ
２２    演算処理装置
２３    エロージョン進行度算出部
２４    寿命評価部
２５    運転状態切替部
２６    記憶部
５０    海面
５１    海底
５２    ガス田
【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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