(57)【要約】【課題】発電用エンジンのエンジン負荷と筒内最大圧力との相関から異常燃焼の予兆を捉えて、燃焼制御部品の劣化を推定して、負荷調整による異常燃焼の未然防止や、異常燃焼発生時の迅速な対応を可能とすることを課題とする。【解決手段】筒内圧力検出器３８により検出された筒内圧力検出値から所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを作成し、過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求め、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する。【選択図】図１
2009203882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内圧力検出器により検出された筒内圧力検出値に基づいてシリンダ内の異常燃焼を予知する発電機用エンジンの燃焼診断方法において、
前記筒内圧力検出値から所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを作成し、過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求め、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定することを特徴とする発電機用エンジンの燃焼診断方法。
【請求項２】
前記発生率は、各気筒毎に、一定時間内の総爆発回数に対する前記閾値直線を超えた回数に基づいて算出されることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の発電機用エンジンの燃焼診断方法。
【請求項３】
前記回帰直線は、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定されるとともに、上側の閾値直線を超える発生率によってノッキング率を算出し、該ノッキング率の大きさによってノッキングの発生傾向を判定することを特徴とする請求項２記載の発電機用エンジンの燃焼診断方法。
【請求項４】
前記回帰直線は、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定されるとともに、下側の閾値直線を下回る発生率によって失火率を算出し、該失火率の大きさによって失火の発生傾向を判定することを特徴とする請求項２記載の発電機用エンジンの燃焼診断方法。
【請求項５】
筒内圧力検出器により検出された筒内圧力検出値に基づいてシリンダ内の異常燃焼を予知する発電機用エンジンの燃焼診断装置において、
前記筒内圧力検出値から所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを作成する最大圧データ作成手段と、
過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求める回帰直線設定手段と、
該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定する閾値直線設定手段と、
該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する燃焼状態判定手段とを備えていることを特徴とする発電機用エンジンの燃焼診断装置。
【請求項６】
前記回帰直線設定手段は横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に回帰直線を求めるとともに、前記燃焼状態判定手段は回帰直線の上側に設定される閾値直線を超える発生率によってノッキング率を算出するノッキング率算出手段を有し、該ノッキング率算出手段によって算出されたノッキング率の大きさによってノッキングの発生傾向を判定することを特徴とする請求項５記載の発電機用エンジンの燃焼診断装置。
【請求項７】
前記回帰直線設定手段は横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に回帰直線を求めるとともに、前記燃焼状態判定手段は回帰直線の下側に設定される閾値直線を下回る発生率によって失火率を算出する失火率算出手段を有し、該失火率算出手段によって算出された失火率の大きさによって失火の発生傾向を判定することを特徴とする請求項５記載の発電機用エンジンの燃焼診断装置。
【請求項８】
発電用エンジンの筒内圧力検出値および発電負荷データが蓄積されると共に、所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを蓄積して解析データファイルを作成する遠隔端末コンピュータと、該遠隔端末コンピュータから転送される前記解析データファイルを格納する燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断データベースサーバから過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データを読み出し、該データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求め、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する燃焼診断装置と、該燃焼診断装置の診断結果を格納するＷＥＢサーバと、該ＷＥＢサーバから前記診断結果を提供するクライアントコンピュータとによって構成され、前記遠隔端末コンピュータと、前記燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断装置と、前記ＷＥＢサーバと、前記クライアントコンピュータとがネットワークを介して接続されていることを特徴とする発電機用エンジンの燃焼診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンおよびディーゼルエンジンを含む発電用エンジンにおける燃焼診断方法、燃焼診断装置および燃焼診断システムに関するものであって、特に、シリンダ内における筒内圧力と発電負荷との関係の経年的な変化から異常燃焼の予兆を捉えて燃焼制御部品の劣化を推定可能にする発明である。
【背景技術】
【０００２】
発電用のガスエンジン、ディーゼルエンジンにおいては、安定的な電力供給のために、燃焼室内における高温部分または堆積未燃カーボン、剥離カーボン等の表面着火による過早着火及び混合気濃度の不均一等による端ガスの自発火、ノッキングの発生を確実に検知して速やかに対応処置を行うとともに、燃焼室内の最大圧力すなわち筒内最大圧力の過大な上昇や異常な低下を確実に検知して、速やかに対応処置を施すことによってエンジンの耐久性、性能の安定性を維持することが要求される。
【０００３】
このようなエンジンの燃焼室内における燃焼状態を検知、診断する診断装置として、特許文献１（特開２００５−９４５７号公報）等の技術が提案されている。
特許文献１においては、ガスエンジンの燃焼室内における筒内圧力検出値およびエンジンクランク角検出値に基づき、クランク角の上死点における圧縮圧力（Ｐｒ）と基準圧力（Ｐｂ）との差圧ΔＰｒと、圧縮行程中の基準筒内圧力（Ｐ０）と基準圧力（Ｐｂ）との差圧ΔＰｒとの圧縮圧力比（ΔＰｒ／ΔＰ０）、および筒内圧力（Ｐ）のクランク角（θ）に対する筒内圧力変化率（ΔＰ／Δθ）を用いて、過早着火、ノッキング、失火等の発生の有無を判定する技術が示されている。そして、ノッキング、失火を検知すると即に、減筒運転、負荷下げの燃焼制御が実施される。
【０００４】
すなわち、前記特許文献１に示される技術は、燃焼室内での安定燃焼を維持するために、爆発燃焼したときの燃焼状態が異常か否かを判断するための異常燃焼の検出方法およびその異常燃焼発生時の対応技術であり、１回の爆発毎の燃焼状態を判断するものであり、燃焼状態の経年変化から将来的な異常燃焼を事前に予知することまでは示されていないものである。
【０００５】
一方、ガスエンジンの燃焼系のトラブルを初期の段階で確実に検出して故障が発生するまでの時間を予測して、適切な補修作業を対応可能にした技術として、特許文献２（特許第３５３９７５９号公報
）が提案されている。
かかる特許文献２には、ガス・コージェネレーションシステムで使用されるガスエンジンにおいて、排気圧力を所定の間隔でサンプリングして、各シリンダの排気圧力平均値を算出し、各シリンダの排気圧力平均値の標準偏差を異常有無判定しきい値と比較して故障の有無を判定するとともに、該標準偏差の変化からエンジンが故障に至るまでの予知時間を算出して、故障に至る以前にガスエンジンに必要十分な部品交換等の修理を施すことを可能にしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９４５７号公報
【特許文献２】特許第３５３９７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記特許文献２においては、各シリンダの排気平均圧力から算出した標準偏差の変化を見て、将来の故障に至るまでの時間を予測するものであるが、発電出力によってはエンジン負荷が変化すため、その影響によって排気圧力も変動するので、排気圧力の変化状態から故障の判定および予測をすることは、燃焼異常による排気圧力の変化か、発電負荷の変化による排気圧力の変化かの判断が十分できず、適切な故障判断が行われにくい問題を有している。
【０００８】
そこで、本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、発電用エンジンのエンジン負荷と筒内最大圧力との相関から異常燃焼の予兆を捉えて、燃焼制御部品の劣化を推定して、負荷調整による異常燃焼の未然防止や、異常燃焼発生時の迅速な対応を可能とする発電用エンジンの燃焼診断方法、燃焼診断装置および燃焼診断システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、第１の発明は、筒内圧力検出器により検出された筒内圧力検出値に基づいてシリンダ内の異常燃焼を予知する発電機用エンジンの燃焼診断方法において、前記筒内圧力検出値から所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを作成し、過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求め、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定することを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、筒内圧力検出器により検出された筒内圧力検出値に基づいてシリンダ内の異常燃焼を予知する発電機用エンジンの燃焼診断装置において、前記筒内圧力検出値から所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを作成する最大圧データ作成手段と、過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求める回帰直線設定手段と、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定する閾値直線設定手段と、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する燃焼状態判定手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
かかる燃焼診断方法および該方法を実施するための診断装置の発明によれば、発電負荷と筒内最大圧力との相関関係を用いて判定するため、筒内圧力の変化が異常燃焼によるものか、発電負荷によるものかの判別ができ、燃焼の異常を的確に判定できる。
また、過去一定日数分のデータから算出した回帰直線を基準に設定した閾値直線を基に、その閾値直線を外れる筒内圧力の発生頻度から燃焼状態の経年変化を見ることができるため、長期的な燃焼状態の変化を確実且つ容易に見ることができる。
【００１２】
従って、爆発燃焼毎の燃焼状態の判定結果による対策方法に比べて、本発明においては、長期的な燃焼状態の悪化傾向を見て事前に異常発生の予兆が判定できるようになるため、燃焼異常時に減筒運転や危急停止をしないようにして、発電負荷の低減等の事前処理によってエンジンの状態を安定化して、計画外の停止を未然に防ぐことができる。
【００１３】
また、好ましくは前記発生率は、各気筒毎に、一定時間内の総爆発回数に対する前記閾値直線を超えた回数に基づいて算出されるとよく、かかる構成によれば、発生率を簡単且つ確実算出できる。
【００１４】
そして、さらに、診断方法の発明において、好ましくは、前記回帰直線は、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定されるとともに、上側の閾値直線を超える発生率によってノッキング率を算出し、該ノッキング率の大きさによってノッキングの発生傾向を判定するとよく、また、該診断方法を実施するための診断装置の発明において、好ましくは、前記回帰直線設定手段は横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に回帰直線を求めるとともに、前記燃焼状態判定手段は回帰直線の上側に設定される閾値直線を超える発生率によってノッキング率を算出するノッキング率算出手段を有し、該ノッキング率算出手段によって算出されたノッキング率の大きさによってノッキングの発生傾向を判定するとよい。
【００１５】
かかる方法発明および装置発明によれば、回帰直線の上側に設定された閾値直線によってノッキングの発生傾向を判定するため、ノッキングの発生状態の経年変化を確実且つ容易に見ることができる。
【００１６】
また、診断方法の発明において、好ましくは、前記回帰直線は、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定されるとともに、下側の閾値直線を下回る発生率によって失火率を算出し、該失火率の大きさによって失火の発生傾向を判定するとよく、また、該診断方法を実施するための診断装置の発明において、好ましくは、前記回帰直線設定手段は横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に回帰直線を求めるとともに、前記燃焼状態判定手段は回帰直線の下側に設定される閾値直線を下回る発生率によって失火率を算出する失火率算出手段を有し、該失火率算出手段によって算出された失火率の大きさによって失火の発生傾向を判定するとよい。
【００１７】
かかる方法発明および装置発明によれば、回帰直線の下側に設定された閾値直線によって失火の発生傾向を判定するため、失火の発生状態の経年変化を確実且つ容易に見ることができる。
【００１８】
また、第３の発明は、発電用エンジンの筒内圧力検出値および発電負荷データが蓄積されると共に、所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを蓄積して解析データファイルを作成する遠隔端末コンピュータと、該遠隔端末コンピュータから転送される前記解析データファイルを格納する燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断データベースサーバから過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データを読み出し、該データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求め、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する燃焼診断装置と、該燃焼診断装置の診断結果を格納するＷＥＢサーバと、該ＷＥＢサーバから前記診断結果を提供するクライアントコンピュータとによって構成され、前記遠隔端末コンピュータと、前記燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断装置と、前記ＷＥＢサーバと、前記クライアントコンピュータとがネットワークを介して接続されていることを特徴とする。
【００１９】
かかる発明によれば、前記遠隔端末コンピュータと、前記燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断装置と、前記ＷＥＢサーバと、前記クライアントコンピュータとがネットワークを介して接続されているため、燃焼診断装置内において異常燃焼の予兆を判定するための発生率の基準値を予め設定しておくことで、異常燃焼の予兆の判定を自動化することができる。
【００２０】
すなわち、遠隔地に設置された発電プラントのエンジンから自動的にサンプリングされる筒内圧力検出値および発電負荷データが蓄積されると共に、所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを、該遠隔地に設置された端末コンピュータに蓄積して解析データファイルを作成する。その解析データファイルを、ネットワークを介して端末コンピュータから管理センター等に設置されている燃焼診断データベースサーバに送信する。
そして、燃焼診断装置では、その燃焼診断データベースサーバから解析データファイル内の必要なデータを抽出して異常燃焼の予兆を判定する。
そして、その判定結果を燃焼診断データベースサーバに格納するとともに、ＷＥＢサーバに転送して格納し、該ＷＥＢサーバから診断結果をクライアントからの要求または定期的な発信によってクライアントコンピュータに対してネットワークを介して判定結果および警報をクライアントコンピュータに提供して、判定結果および警報をクライアントが確認して適切な対応をとることができる。
【００２１】
このように、判定結果出力および警報出力まで自動化できるため、定期的に異常燃焼状態の判定結果を発電プラントの管理者等が確認でき、燃焼状態の悪化傾向に対して適切な対応をとることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、発電用エンジンのエンジン負荷と筒内最大圧力との相関から異常燃焼の予兆を捉えて、燃焼制御部品の劣化を推定して、負荷調整による異常燃焼の未然防止や、異常燃焼発生時の迅速な対応を可能とする発電用エンジンの燃焼診断方法、燃焼診断装置および燃焼診断システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載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特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２４】
図１は本発明の実施形態に係る発電用ガスエンジン２の燃焼診断装置３の全体構成を示す構成図である。
図１において、ガスエンジン２は多シリンダ、例えば１２〜１８シリンダＶ型の４サイクルガスエンジであり、シリンダ４内に往復摺動自在に嵌合されたピストン６、該ピストン６の往復動をコネクチングロッド８を介して回転に変換するクランク軸１０を備えている。
また、前記ガスエンジン２は、ピストン６の上面とシリンダ４の内面との間に区画形成される燃焼室１２、該燃焼室１２に接続される給気ポート１４及び給気管１６、該給気ポート１４を開閉する給気弁１８を備え、さらに前記燃焼室１２に接続される排気ポート２０、該排気ポート２０を開閉する排気弁２２を備えている。
【００２５】
前記給気管１６の途中にはガスミキサー２４が設置され、燃料ガス管２６からガス量調整弁２８を通して供給された燃料ガスと図示しない過給機から供給された圧縮空気（過給機を備えない場合は無過給空気）とを該ガスミキサー２４で混合し、この予混合ガスを前記給気ポート１４及び給気弁１８を通して燃焼室１２に供給するようになっている。
着火装置３０は、図示しない副室内に軽油等のパイロット燃料３２を噴射ノズル３４により噴射して着火燃焼させ、この燃焼火炎を前記燃焼室１２に噴出するパイロット噴射装置で構成されている。
【００２６】
燃料制御装置３６はガス量調整弁２８の開度または開時間を制御すると共に、前記噴射ノズル３４へのパイロット燃料の供給を制御してガスエンジン２の運転を制御している。
また、各シリンダ４の筒内圧力が筒内圧力検出器３８で計測され、燃焼診断装置３に入力される。
また、前記燃焼診断装置３にはクランク角検出器４２によって検出されたガスエンジン２のクランク角の検出値が入力され、さらに、このガスエンジン２のエンジン負荷である発電機４４の発電出力（発電負荷という）が発電出力センサ４６から燃焼診断装置３に入力されている。
そして、燃焼診断装置３は、最大圧データ作成手段４８と、回帰直線設定手段５０と、閾値直線設定手段５２と、燃焼状態判定手段５４と、判定結果出力手段５６とを備えて構成され、判定結果出力手段５６によって表示・警報部５８に判定結果や警報が出力される。
【００２７】
次に、図２に示すフローチャート基づいて燃焼診断装置３による異常燃焼の予知制御について説明する。
まず、ステップＳ１でスタートすると、ステップＳ２では、筒内圧力検出器３８からの筒内圧力データおよび発電出力センサ４６からの発電負荷データが爆発サイクル毎に蓄積されると共に、例えば、５分間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データが蓄積された解析データファイルを作成する。
この負荷筒内最大圧力データは、最大圧データ作成手段４８によって、前記爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データから、５分間の平均発電負荷と、５分間における筒内最大圧力とのデータとを関連付けて、気筒毎のデータとして作成される。
【００２８】
次に、ステップＳ３では、過去一定日数分、例えば過去１週間分の前記負荷筒内最大圧力データを抽出し、ステップＳ４で、全気筒における前記負荷筒内最大圧力データから、全気筒の平均負荷と平均筒内最大圧力とを算出し、ステップＳ５で、該全気筒の平均負荷と平均筒内最大圧力のデータから、最小２乗法を用いて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線Ｋを求める。この回帰直線Ｋは、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定される。
このステップＳ３〜ステップＳ５の一連の処理は、回帰直線設定手段５０によって行われる。
【００２９】
次に、ステップＳ６では、閾値直線設定手段５２によって、前記設定した回帰直線Ｋに対して、該回帰直線Ｋを中心に上下側に標準偏差に基づく閾値直線を設定する。横軸の発電負荷に対して縦軸の筒内圧力の高低側に、例えば±３Ｍｐａ（３σ、σ：標準偏差  ）の偏差をもって上側閾値直線Ｓ１と、下側閾値直線Ｓ２とを算出して設定する。そして、この上側閾値直線Ｓ１を超える筒内最大圧力が発生している場合にはノッキングが発生していると、また下側閾値直線Ｓ２を下回る筒内最大圧力が発生している場合には失火が発生していると判定する。
【００３０】
次に、ステップＳ７では、その閾値直線Ｓ１を超える回数、Ｓ２を下回る回数を集計する。
例えば、１０日前の１日分の解析データファイルに蓄積されている、所定気筒における爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データを、回帰直線Ｋと、上側閾値直線Ｓ１とが設定された座標系内にプロットした状態を図３（ａ１）に示す。この例は回帰直線Ｋより上側に片寄ったデータをプロットした場合を示す。
また、図３（ａ２）は、回帰直線Ｋと、下側閾値直線Ｓ２とが設定された座標系内に、爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データをプロットした状態を示す。この例は回帰直線Ｋより下側に片寄ったデータをプロットした場合を示す。
【００３１】
同様に、図３（ｂ１）（ｂ２）は、５日前の１日分の解析データファイルに蓄積されている、所定気筒における爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データをプロットした状態を示し、図３（ｃ１）（ｃ２）は、２日前の解析データファイルに蓄積されている、所定気筒における爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データをプロットした状態を示す。この図３（ａ）〜（ｃ）に示された所定気筒の燃焼状態は、１０日前よりも２日前においてはノッキングがＸ領域に示すように閾値を多数超えて悪化傾向にあり、さらに失火がＹ領域に示すように閾値を多数下回り悪化傾向にあることを例示している。
【００３２】
ステップＳ８では、閾値を超える回数を集計する際に１時間単位の回数を集約し、ステップＳ９では、その集約した回数の結果を１日における時間単位でのカウント数として１時間毎にプロットしてトレンドグラフを作成して、表示・警報部５８に表示する。
このトレンドグラフの作成のときに、上側（高圧側）の閾値直線を超えた回数を示す高圧側のトレンドグラフと、下側（低圧側）の閾値直線を下回った回数を示すトレンドグラフとに分けて別々にプロットしてトレンドグラフを作成する。
【００３３】
図４（ａ）は高圧側のトレンドグラフの一例を示している。このトレンドグラフは、横軸に時間経過を表し、縦軸に１時間単位での発生カウント数を示しており、左から右に向うに従って現在の状況を表示するようになっている。そして、最新結果が１日ごとに右側追加されるように表示され、その追加に伴って表示内容が左に順次送られ、結果的には常に６日前までの発生回数状況の履歴が１画面で見ることができるようになっている。
【００３４】
また、低圧側の下側閾値直線Ｓ２に対する発生回数も同様に図４（ｂ）に示す。この図４（ｂ）の例では、下側閾値直線Ｓ２に対するカウント数が多く、失火傾向が示されているトレンドグラフである。
なお、このようなトレンドグラフが画面表示されることによって、画面を見て発電プラントの管理者や、ライアントが異常燃焼の予兆をチェックできる。
【００３５】
ステップＳ９で表示・警報部５８へ画面表示されたトレンドグラフから異常燃焼の予兆を判定するには、かなりの熟練を要する。そのため、トレンドグラフの描画を行うとともに、次のステップＳ１０〜Ｓ１２において、自動的に異常燃焼の予兆を判定する。
まず、ステップ１０で、ノッキング比率、失火比率を、（閾値直線Ｓ１、Ｓ２を超えた回数／一定時間内の爆発回数）によって計算する。この一定時間内の爆発回数は、例えば１時間内の爆発回数とするとよい。このように一定時間内の総爆発回数に対する閾値を超えた燃焼回数によって発生率を算出するので、簡単且つ確実にノッキング比率、失火比率を算出できる。
【００３６】
そしてステップＳ１１で前記計算結果の比率が閾値以上か否かを判断し、閾値以上でない場合には、ステップＳ１３で終了し、閾値以上の場合には、ステップＳ１２で警報を発するとともに、対策処置が出力される。
なお、ステップＳ１１、１２（図２のＰの部分）における判定、警報出力について、算出されたノッキング比率、失火比率の大きさが、予め設定された閾値に対して次のような場合分けした対策処置を設定してもよい。
【００３７】
比率が、０＜Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜１とする。
（１）比率＜Ａの場合には、
警報は発せず、継続運転の指示を出力する。
（２）Ａ＜比率＜Ｂの場合には、
警報を発すると共に、ノッキング時においては、比率の値に従って、該当シリンダへのガス供給量の低減の指示を出力する。また、失火時においては、比率の値に従って、該当シリンダへのガス供給量の増加の指示を出力する。
（３）Ｂ＜比率＜Ｃの場合には、
警報を発すると共に、ノッキング時、失火時ともに、比率の値に従って、発電負荷をさげる指示を出力する。
（４）Ｃ＜比率の場合には、
警報を発すると共に、ノッキング時、失火時ともに、該当するシリンダの燃焼を停止して、減筒運転の指示を出力する。
【００３８】
このように、ノッキング比率、失火比率の値に応じた処理項目を設定することで、燃焼状態に応じた適切な処置の指示、および警報が出力される。
ステップＳ７、Ｓ８の集計処理、ステップＳ１０のノッキング比率、失火比率の計算、ステップＳ１１の前記比率に基づく燃焼状態の判定は、燃焼状態判定手段５４によって行われるようになっている。また、ステップＳ９のトレンドグラフの描画や、Ｓ１２の警報、対策処置の出力については判定結果出力手段５６によって行われ、表示・警報部５８へ出力されるようになっている。
【００３９】
以上のように、回帰直線Ｋの上側に設定された閾値直線Ｓ１によってノッキングの発生頻度、即ち発生傾向を判定するため、ノッキングの発生状態の経年変化を確実且つ容易に見ることができる。また、回帰直線Ｋの下側に設定された閾値直線Ｓ２によって失火の発生頻度、即ち発生傾向を判定するため、失火の発生状態の経年変化を確実且つ容易に見ることができる。そして、異常燃焼の傾向を技術者の経験や感による判定ではなく、確実に捉えることができ、燃焼状態の経年変化から燃焼制御部品の劣化を推定できる。
【００４０】
さらに、閾値直線Ｓ１、Ｓ２に基づいて算出されるノッキング比率、失火比率の大きさに応じて、適切な対策処理および警報が出力されるので、トレンドグラフから異常燃焼の傾向を読み取るための熟練も必要とせずに、エンジン状態を安定化する対策処置をとることができるため、計画外の減筒運転やエンジン停止を未然に防ぐことができる。
【００４１】
次に、燃焼診断装置３が設置される発電プラントでの発電機用エンジンの燃焼診断システムについて、図５を参照して説明する。
発電用のガスエンジン２の筒内圧力検出値および発電負荷データが蓄積されると共に、例えば、５分間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データが蓄積された解析データファイルを、発電用のガスエンジン２が設置された遠隔地の遠隔端末コンピュータ６０において作成して、該遠隔端末コンピュータ６０に格納される。
【００４２】
遠隔端末コンピュータ６０から燃焼診断データベースサーバ６２が設置された管理センターにネットワークを介して、前記解析データファイルが転送されて格納される。そして、管理センターに設置された燃焼診断装置３が前記燃焼診断データベースサーバ６２から過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データを読み出し、該データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求める。
【００４３】
そして、燃焼診断装置３においては、既に説明したように回帰直線Ｋを中心に上下側に標準偏差に基づく閾値直線Ｓ１、Ｓ２を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する。
該燃焼診断装置３の診断結果を燃焼診断データベースサーバのデータベース６４に格納するとともに、ＷＥＢサーバ６６に転送して格納し、該ＷＥＢサーバ６６から診断結果をクライアントからの要求または定期的な発信によってクライアントコンピュータ６８にネットワークを介して判定結果および警報を提供するように構成されている。
【００４４】
燃焼診断装置３では、定周期、例えば１時間毎に、失火、ノッキングを自動監視するように、その都度、図２で説明した一連の燃焼診断フローが処理されて、１時間毎に、燃焼状態の判定結果、およびそれに伴う警報が出力されるようになっている。
【００４５】
このように、遠隔端末コンピュータ６０と、燃焼診断データベースサーバ６２と、燃焼診断装置３と、ＷＥＢサーバ６６と、クライアントコンピュータ６８とがネットワークを介して接続されているため、燃焼診断装置３内において異常燃焼の予兆を判定するための発生率の基準値を予め設定しておくことで、定期的に判定結果の提供を自動化することができる。
そして、定期的に異常燃焼状態の判定結果を発電プラントの管理者等が確認でき、燃焼状態の悪化傾向に対して適切な対応をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、発電用エンジンのエンジン負荷と筒内最大圧力との相関から異常燃焼の予兆を捉えて、燃焼制御部品の劣化を推定して、負荷調整による異常燃焼の未然防止や、異常燃焼発生時の迅速な対応を可能とするので、燃焼診断装置および燃焼診断システムへの適用に際して有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る発電用ガスエンジンの燃焼診断装置の全体構成図である。
【図２】燃焼診断装置の燃焼状態の判定制御フロー図である。
【図３】回帰直線、上側閾値直線、下側閾値直線、燃焼状態のプロットを示す説明図であり、（ａ１、ａ２）は１０日前の状態を示し、（ｂ１、ｂ２）は５日前状態を示し、（ｃ１、ｃ２）は２日前の状態を示す。
【図４】閾値直線を超えたカウント数の傾向を示したトレンドグラフであり、（ａ）は、上側閾値直線を超えた発生傾向を示し、（ｂ）は下側閾値直線を下回った発生傾向を示す。
【図５】発電プラントでの発電機用エンジンの燃焼診断システムを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
２            ガスエンジン
３            燃焼診断装置
１０          クランク軸
３８          筒内圧力検出器
４４          発電機
４６          発電出力センサ
４８          最大圧データ作成手段
５０          回帰直線設定手段
５２          閾値直線設定手段
５４          燃焼状態判定手段
５６          判定結果出力手段
５８          表示・警報部
６０          遠隔端末コンピュータ
６２          燃焼診断データベースサーバ
６６          ＷＥＢサーバ
６８          クライアントコンピュータ
【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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