(57)【要約】ガスタービン発電設備１のガスタービンに装着したセンサ１０からのプロセス情報及び前記ガスタービンの運転情報を取り込む運転監視装置１１と、前記運転監視装置１１に取り込んだガスタービンの前記各情報を通信する通信装置１２，１４と、通信装置１２，１４を通じて得られた前記各情報から複数の劣化損傷モード毎に個々の等価運転時間を算出して前記個々の等価運転時間を加算して全等価運転時間を算出する解析サーバ１６と、前記解析サーバ１６とＷＷＷブラウザ２０またはＷＷＷサーバ１９とを用いてクライアント・サーバ・システム化された設備管理装置１５とを備え、ガスタービンに係わる前記各情報をガスタービンの運転中に通信装置１２，１４を経由して解析サーバ１６に取り込んで複数の劣化損傷モードの等価運転時間から迅速且つ精度の高い損傷状態の解析結果を得ることが出来る上に、解析結果を迅速且つ容易にクライアント・サーバ・システムを通じて遠隔地の者がＷＷＷブラウザ２０で閲覧できるという利便性を提供できる。
2002103177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を前記運転中に算出し、前記算出された等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいて前記ガスタービンの状態を診断するガスタービンの状態診断方法。
【請求項２】
請求項１において、前記等価運転時間を劣化損傷モード毎に算出した個々の等価運転時間を加算することにより算出するガスタービンの状態診断方法。
【請求項３】
請求項２において、前記劣化損傷モードにモードの一つとして熱疲労損傷が含まれ、前記熱疲労損傷に関する等価運転時間を起動停止回数に対応した等価運転時間と付加変動回数に対応した等価運転時間とトリップ回数に対応した等価運転時間のいずれか複数の等価運転時間の和として算出するガスタービンの状態診断方法。
【請求項４】
請求項３において、劣化損傷モード毎の等価運転時間を設計基準における損傷率に対する現時点の情報から求められた損傷率の割合に実運転時間又は回数を時間に換算する係数を掛け合わせて算出するガスタービンの状態診断方法。
【請求項５】
請求項４において、算出した現時点の等価運転時間から先の管理基準に到達するまでの余寿命を予測するガスタービンの状態診断方法。
【請求項６】
請求項４において、算出した現時点の等価運転時間から先の管理基準に到達するまでの最大と最小の余寿命を予測するガスタービンの状態診断方法。
【請求項７】
ガスタービンに装着したセンサと、前記センサで検出したプロセス情報と運転情報から複数の劣化損傷モード毎に診断個所の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出する手段と、前記複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を加算して全等価運転時間を算出する手段と、算出された前記全等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する手段と、前記診断する手段による診断結果を表示する手段とを備えたガスタービンの状態診断装置。
【請求項８】
請求項７において、複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を設計基準における損傷率に対する現時点の情報から求められた損傷率の割合に実運転時間又は回数を時間に換算する係数を掛け合わせて算出する手段を備えているガスタービンの状態診断装置。
【請求項９】
請求項８において、前記診断個所の等価運転時間から管理基準に到達するまでの余寿命を予測する手段を備えているガスタービンの状態診断装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記診断個所の等価運転時間から管理基準に到達するまでの最大と最小の余寿命を予測する手段を備えているガスタービンの状態診断装置。
【請求項１１】
ガスタービンに装着したセンサからのプロセス情報及び前記ガスタービンの運転情報を取り込む運転監視装置と、前記運転監視装置に取り込んだガスタービンの前記各情報を通信する通信装置と、前記通信装置を通じて得られた前記ガスタービンの各情報から複数の劣化損傷モード毎に診断個所の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出して前記複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を加算して全等価運転時間を算出し、算出された前記全等価運転時間及びあらかじめ決めれている管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する解析サーバと、前記解析サーバとＷＷＷブラウザまたはＷＷＷサーバを有する設備管理装置とを備えているガスタービンの状態診断装置。
【請求項１２】
請求項１１において、運転監視装置は解析サーバによる解析結果を通信装置を介して受信した内容を表示する手段を備えているガスタービンの状態診断装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ガスタービンの損傷状態を診断する技術の分野に属する。
背景技術
ガスタービンを用いた発電設備及び／又は熱供給設備としては、ガスタービン発電プラント，ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて発電を行うコンバインド発電プラント，ガスタービンを用いて発電し、その際に生ずる熱を温水や暖房などに利用するコジェネレーション・プラントが知られている。
これらのプラントでは、使用している機器及び装置の総計が数万点にもおよぶ。これらのプラントを構成している装置及び機器は、経年的に劣化を生じ故障に至る恐れもある。このため、プラントの健全性を維持し、安定した電力及び熱供給を行うために、プラントを構成している装置や機器の故障が発生してから補修をする事後保全が採用されることがある。
しかしながら、プラントを構成している装置及び機器の現在の運転状態及び損傷状態が把握され、余寿命が予測されるならば、計画的な点検と補修による予防保全といった、事前対策が望ましいことは言うまでもない。
その予防保全に関する公知例として、以下に示すものが存在する。特開平２−２９４５２５号公報に開示された技術では、タービンの運転状態量より高温部品の温度，応力，ひずみ，ひずみエネルギを推定した上で、運転時間，起動停止回数等の運転データを用いて運転毎に損傷量を確認している。しかし、この公知例は、損傷は「き裂」のみ考慮している。その上、定常運転中における負荷変動は考慮されていない。
特開平１０−１９６４０３号公報に開示された技術では、プラント設備に装填されている現在状態とプラント実績データを入力して、各々の機器／部品について運転時間あるいは起動停止回数，運転負荷状態などを加味した等価運転時間を算出して損傷量を確認している。しかし、この公知例では一回の起動停止後に初めて等価運転時間が算出可能でありリアルタイムで等価運転時間の算出はしない。そのため、定常運転中における負荷変動の影響を考慮出来ない上に運転中リアルタイムでの損傷・寿命診断が不可能である。
特開平１０−２９３０４９号公報に開示された技術では、ガスタービンの定期検査等の点検毎に実機劣化損傷検査装置でガスタービンの劣化損傷状態を検査し、その劣化損傷状態を余寿命診断装置で評価し、点検時以降のガスタービン部品の劣化損傷状態を予測する。そのために、この公知例では点検毎に劣化損傷状態を検査するものであるから、運転中リアルタイムに、或いは運転毎に劣化損傷診断を行うものではない。
特開平１１−３１１３号公報に開示された技術では、遠隔地で機器の劣化診断を行い、複数の機器の劣化を効率的に診断・管理することが開示されている。その公知例では機器の劣化診断方法に関して具体的な提案を行っていない。
特開平７−６５０８１号公報に開示された技術では、部品の累積使用時間を基準にして部品交換時期とその管理を行うことを開示している。しかし、この公知例は部品交換の基準を累積使用時間としているので、通常、累積使用時間のみでは実際の部品寿命を表現することはできず、起動停止回数を考慮したほうが実際の部品寿命を精度良く表すことが出来る。
特開平８−４４４２１号公報に開示された技術では、損傷量の管理に際し、起動停止回数を主要因としたき裂を基準として行い、構造部材の劣化損傷量計測手段と運転履歴記録手段とデータ管理手段などを用いて機器の保守管理支援を行うことは開示しているが、予想運転条件に基づく計算で損傷の進行を予測する劣化診断を行っているので、運転中の実状態に合わせて損傷の進行状態を知るものではなく、実際の部品寿命の状態を精度良く表すことが出来ない可能性が有る。
発明の開示
本発明の目的は、ガスタービンの状態診断の精度を向上することである。
本発明の目的を達成するための方法は、ガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を前記運転中に算出し、前記算出された等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいて前記ガスタービンの状態を診断する方法であり、この方法によれば、運転中のガスタービンに係わるプロセス情報や運転情報を解析のデータに取り込んで迅速且つ精度の高い劣化損傷状態の解析結果を得る方法が提供できる。
本発明の目的を達成するための装置は、ガスタービンに装着したセンサと、前記センサで検出したプロセス情報と運転情報から複数の劣化損傷モード毎に診断個所の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出する手段と、前記複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を加算して全等価運転時間を算出する手段と、算出された前記全等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する手段と、前記診断する手段による診断結果を表示する手段とを備えたガスタービンの状態診断装置であり、この装置によれば、ガスタービンに係わるプロセス情報や運転情報をガスタービンの運転中において解析のデータに取り込んで複数の劣化損傷モードの等価運転時間から迅速且つ精度の高い損傷状態の解析結果を得る装置が提供できる。
また、本発明の目的を達成するための他の装置は、ガスタービンに装着したセンサからのプロセス情報及び前記ガスタービンの運転情報を取り込む運転監視装置と、前記運転監視装置に取り込んだガスタービンの前記各情報を通信する通信装置と、前記通信装置を通じて得られた前記ガスタービンの各情報から複数の劣化損傷モード毎に診断個所の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出して前記複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を加算して全等価運転時間を算出し、算出された前記全等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する解析サーバと、前記解析サーバとＷＷＷブラウザまたはＷＷＷサーバを有する設備管理装置とを備えているガスタービンの状態診断装置であり、この装置によれば、ガスタービンに係わるプロセス情報や運転情報をガスタービンの運転中において解析のデータに取り込んで複数の劣化損傷モードの等価運転時間から迅速且つ精度の高い損傷状態の解析結果を得ることが出来る上に、解析結果を迅速且つ容易にＷＷＷブラウザまたはＷＷＷサーバを用いて遠隔地の者が取得できるという利便性を提供できる。
発明を実施するための最良の形態
ガスタービンを用いた発電設備及び／又は熱供給設備としては、ガスタービン発電プラント、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて発電を行うコンバインド発電プラント、ガスタービンを用いて発電し、その際に生ずる熱を温水や暖房などに利用するコジェネレーション・プラントが知られている。
以下に示す本発明の実施例では、ガスタービンを用いた発電設備（ガスタービン発電設備）を示す。
その発電設備に採用されるガスタービンは、燃焼器３を備え、その燃焼器３は、燃料ノズルから吐出された燃料と圧縮機２からの空気とを予混合する予混合器と、予混合器からの予混合流体を燃焼させて燃焼ガスを生成する領域を囲う円筒形のライナと、これに続くタービン４への流路の役目をする尾筒（トランジションピース）を備え、これらは外筒とこれに接続されたケーシング内に格納されている。
このガスタービンは、ガスタービン燃焼器内の燃焼ガスをタービン４内の静翼と動翼に当てて動翼を回転させることにより発電機５を回転させる回転駆動力を得るようにしている。
そのため、ガスタービン発電設備の中では、ガスタービンに高温部品が集中して存在することになる。その部品は、第９図の対象部品の欄に示した燃焼器ライナ，燃焼器トランジションピース，タービン４内の静翼と動翼という機器である。
第１図のガスタービン発電設備１はガスタービン圧縮機２と燃焼器３とタービン４から構成されるガスタービンと、ガスタービンにより駆動される発電機５などから構成される。さらに、発電設備がガスタービンを主機としたコンバインド発電プラントの場合、排熱回収ボイラ６と蒸気タービン７と蒸気タービンにより駆動される発電機８と復水器９などが付加される。
これらの主要機器、すなわち、圧縮機２，燃焼器３，タービン４，発電機５，８，排熱回収ボイラ６，蒸気タービン７，復水器９やその他の機器にはその状態を監視するために各種のセンサ１０が取り付けられている。これらのセンサ１０はケーブルにより運転監視装置１１に接続され、プロセス情報は運転監視装置１１で処理または保管される。
運転監視装置１１は、センサ１０で検出したプロセス情報とガスタービン発電設備やガスタービンの運転制御装置から受けた運転情報を、運転監視装置側通信機器１２，通信回線１３，機器管理装置側通信機器１４を通じて機器管理装置１５に送る。運転監視装置１１と運転監視装置側通信機器１２は同一の電子計算機（コンピュータ）であってもよい。また、機器管理装置側通信機器１４は機器管理装置１５の内部にあってもよい。
通信回線１３としては公衆電話回線などの専用回線，インターネット回線，衛星回線などを用いる。通信回線１３にインターネット回線を用いた場合、データのセキュリティを考慮し、運転監視装置側通信機器１２，機器管理装置側通信機器１４にはインターネット用ファイヤーウォールを接続する。
第１図においてガスタービンを構成する機器に取り付けられたセンサ１０でガスタービンの機器の状況を示す情報、例えば、温度については排ガス温度ａ１，吐出空気温度ａ３，入口空気温度ａ７，圧力については吐出空気圧力ａ４，入口空気圧力ａ８，振動については軸受振動ａ１２，軸振動ａ１３などといった温度，圧力，振動に係わるプロセス情報が計測される。これら得られたプロセス情報は運転監視装置１１に送られる。
運転監視装置１１は、運転中のガスタービン発電設備１が正常な状態にあるか否かを常に判定する。運転中のガスタービンの正常と異常の判定は、通常運転中のガスタービンの異常判定に用いる方法で良い。例えば、排ガスの温度，振動の許容値を基準とする異常判定法を用いれば良い。
ガスタービン発電設備１が正常な状態にあれば、センサ１０により選られた情報や運転情報は運転監視装置１１に接続されたデータ保管装置に格納され、さらにその一部のデータは１回／１日程度の頻度で機器管理装置１５に送信される。
特に、ガスタービンの機器の中で、重要な機器の損傷に大きく関わる情報（温度及び圧力）は、運転監視装置１１から機器管理装置１５に１回／１秒程度の頻度で送信される。ガスタービン発電設備が何らかの異常な状態にある場合、発電設備側の通信装置１２，通信回線１３及び機器管理装置側の通信装置１４を通じてセンサ１０により得られた全てのデータは機器管理装置１５に１回／１秒程度の頻度で送信される。なお、これらのデータ転送頻度は必ずしもここで挙げた頻度である必要はなく、ガスタービン機器の情報送信の重要性，緊急性，経済性，通信回線の安定性、その他の状況に応じて任意の転送速度を用いれば良い。
機器管理装置１５は複数台の電子計算機により構成されるが、ここでは一例として第１図を挙げる。機器管理装置１５は、解析サーバ１６，ＷＷＷサーバ１９，ＷＷＷブラウザ２０，２１とＬＡＮ２２などで構成される。
ここでＷＷＷとは、ワールド・ワイド・ウエブのことである。またＬＡＮとはローカル・エリア・ネットワークのことである。機器管理装置１５はクライアントサーバシステムを形成している。クライアントサーバシステムとは、複数の電子計算機により構成され、その機能がサーバ機能とクライアント機能に分かれているネットワークシステムのことである。この明細書においては、ＷＷＷサーバと言った場合には、それは一般にＷＷＷを動かすための装置（コンピュータ又は電子計算機と称せられる装置）とソフトウエア（プログラム）により構成される。これは「解析サーバ」と言った場合にも同様で、解析のプログラムとサーバとしてのプログラムがセットされたコンピュータと解する。
解析サーバ１６内には損傷に関するデータベース１７と損傷に関する知識ベース１８がある。第１図では、機器管理装置１５は解析サーバ１６，ＷＷＷサーバ１９，ＷＷＷブラウザ２０，２１の４台の電子計算機で構成しているが、接続する電子計算機の数は必要に応じて増減して良い。解析サーバ１６，ＷＷＷサーバ１９，ＷＷＷブラウザ２０，２１の設置場所は一個所にする必要はなく、例えば研究部所，保守保全（計画）部署，設計部署などに分散して設置してもよい。いずれの電子計算機も画面による表示装置とキーボードなどの手動入力手段を備えている。
ガスタービン発電設備１の状態の正常，異常にかかわらず、運転監視装置１１から送信された各種のプロセス情報，運転情報は機器管理装置１５内にある解析サーバ１６に送られ、解析サーバ１６内にあるデータベース１７に保管される。プロセス情報は、起動停止回数ｂ１，トリップ回数ｂ２，発電出力ｂ５など、運転の結果として計測される状態量であり、一般にセンサなどでモニタリングされるが制御はされない。例外は燃料流量ａ６，入口可変翼角度ａ１０である。それに対して、運転情報は運転者が決める要素であり、一般には運転制御盤から計測される値であり、主に運転監視装置１１に収集される。このように運転情報は基本的にガスタービンを運転する制御盤から得られる。通常、その制御盤には運転制御信号（起動や停止や燃料流量指令）情報があり、それらを監視するモニタがある。第１図の運転監視装置１１にはその制御盤の監視モニタ装置も含めてあるので運転監視装置１１は運転情報を収集することが出来る。
ガスタービン発電設備１に装着したセンサ１０からのプロセス情報及び運転監視装置１１からの運転情報及び解析サーバ１６内で解析，処理された各種の情報は、機器管理装置１５内の電子計算機で閲覧，検索，処理が可能とすることができる。例えば、研究部所では解析サーバ１６内で解析されたデータを元に、機器の診断結果の評価を行うことができる。さらに保守保全（計画）部署では、解析サーバ１６内で解析されたデータを元に、対象とする機器の保守保全計画を立案することができる。さらに設計部署では、解析サーバ１６内で解析されたデータを、機器の設計開発支援などに用いることができる。
解析サーバ１６は運転監視装置１１からの情報を受け取ると、解析サーバ１６内の演算処理部はデータベース１７にアクセスし、機器の現在までの運転情報を呼び出す。また、解析サーバ１６は、現在の運転情報とセンサ１０の情報を用いてガスタービン発電設備１を構成する機器の損傷と寿命診断を行う。
本実施例の診断対象は一つのガスタービン発電設備に限ったことではなく、他のガスタービン発電設備２３にも拡張可能である。これらの発電設備は通信回線１３を用いて機器管理装置１５に接続される。通常、機器管理装置１５では、すべての監視対象のガスタービン発電設備２３から均等にデータを受け取る。しかしながら、あるガスタービン発電設備の診断の緊急度が増加した場合、そのガスタービン発電設備からのデータを優先的に受け取る。
第２図に本実施例での損傷診断及び寿命診断における各情報の大まかな流れを示す。第２図において、ガスタービン発電設備１側の運転監視装置１１からステップｓ３でプロセス情報が機器管理装置１５の解析サーバ１６側に提供され、解析サーバ１６は高温部品に関してステップｓ４で示す温度や応力やひずみを演算してステップｓ５で示す高温部品（材料）の損傷率の変化を求め、ステップｓ６で運転監視装置１１から解析サーバ１６側に提供され運転情報をステップｓ７で取り込んでクリープや熱疲労の損傷程度を運転情報と損傷率の変化を利用して演算してその高温部品（材料）の等価運転時間をステップｓ８で演算する。解析サーバ１６から運転監視装置１１へステップｓ９において損傷の情報が送信されてガスタービンの運用者側に損傷の情報を提供する。ステップｓ１０において、運転計画情報をガスタービンの運用者側で作成して運転監視装置１１に入力すると、その運転計画情報が解析サーバ１６側に送信されてその情報に基づく余寿命をステップｓ１１において解析サーバ１６が算出する。最後にステップｓ１２において余寿命の情報を解析サーバ１６から運転監視装置１１に送信されてガスタービンの運用者側に提供される。なおステップｓ９及びステップｓ１２で、損傷及び余寿命の情報は必ずしもガスタービンの運用者に提供しなくても良い。
このように、各ステップｓ４，ｓ５，ｓ７，ｓ８，ｓ１１の処理は機器管理装置１５内の解析サーバ１６で行われる。これらの処理は設備診断者の指示により意図的または自動で行われる。各ステップｓ３，ｓ６，ｓ９，ｓ１０，ｓ１２はガスタービン発電設備１の運転監視装置１１内で処理される情報である。ステップｓ９，ｓ１２は設備診断者が解析サーバ１６内で得る情報であり、さらにガスタービンの運用者にも提供される。ステップｓ１０はガスタービンの運用者が運転計画情報を決定し、入力することで解析サーバ１６へ提供できる情報である。各ステップｓ９，ｓ１２の各情報に基づきガスタービンの運用者は運転計画，メンテナンス計画の策定が可能となる。
第２図で示した大まかな情報処理の流れをさらに詳細化すると、第３図のようになる。本実施例ではプロセス情報を用いて高温部品の損傷・寿命診断をするにあたり、あらかじめステップｓ１３からステップｓ１７に示す準備ステップｓ３５を実施する。その準備ステップｓ３５の処理は設備診断者が、第１図の解析サーバ１６を用いて行う。なお、これらの準備ステップｓ３５の処理は設備診断者以外が行っても良く、さらに別の解析サーバを用いてステップ１３からステップ１７に示す準備ステップｓ３５の処理を行っても良い。結果としてステップ１３からステップ１７に示す処理作業により、第１図の知識ベース１８に準備ステップｓ３５の処理して得られた関係式の情報を入力できれば良い。
準備ステップｓ３５にあっては、まずステップｓ１３において、第３図に示す材料の温度変化ΔＴと損傷率Ｄｃ，Ｄｆとの関係を示すマスター曲線を作成する。本図ではグラフの横軸を温度Ｔｍ、縦軸を損傷率Ｄｃ，Ｄｆとする。設計基準温度Ｔｍ０に関する損傷率Ｄｃ０，Ｄｆ０の変化を関数で表し、設計基準温度Ｔｍ０からの変化に応じて損傷率Ｄｃ，Ｄｆが変わる。温度変化ΔＴと損傷率Ｄｃ，Ｄｆとの関係を示すマスター曲線は、材料ごと、対象高温部品の部位ごとにそれぞれ熱疲労損傷とクリープ損傷に関して作成する。なお、別の損傷モードの評価を行う場合には、別の損傷モードに関する図を作成しておけばよい。
ステップｓ１４において、プロセス情報と対象高温部品の熱境界条件の関係式を作成する。関係式は式１の説明において述べる。
2002103177.tif 000003
Ｔｂ  ：周辺ガス温度  ［℃］
Ｔｃ  ：冷却ガス温度  ［℃］
Ｔα  ：センサ温度１  ［℃］
Ｔβ  ：センサ温度２  ［℃］
Ｃｆ  ：センサと熱境界条件関係式の係数
対象高温部品の温度Ｔｍ，応力σｍ，ひずみεｍを有限要素法により解析するにあたり、ガスタービンの構成機器に取り付けられたいくつかのプロセス情報（温度）を基に対象高温部品の熱境界条件を推定する。熱境界条件は対象高温部品の周辺ガス温度Ｔｂと対象高温部品の冷却ガス温度Ｔｃとなる。これらの温度とプロセス情報（温度Ｔα，Ｔβ）との関係式を予め式１のように作成する。なお、ここで示す関係式では対象高温部品の熱境界条件がプロセス情報の１次関数として表されているが、それ以外の関数形でも良く、さらに用いるプロセス情報を増やしても良い。
ステップｓ１５において、対象高温部品の有限要素法解析に用いる熱境界条件を算出する。ステップｓ１６において、有限要素法による熱・構造解析を行う。このときの熱境界条件は第５図に示すとおりとする。周辺ガス温度Ｔｂ，冷却ガス温度Ｔｃともそれぞれ設計条件を中心に温度を変化させる。第５図の例では周辺ガス温度が設計基準温度を基準にプラスマイナス１０℃、冷却ガス温度が設計基準温度にプラスマイナス４０℃としている。さらに、これ以外のガスタービンの運転条件として、ガスタービントリップ時の熱境界条件，ガスタービンの負荷変動時の代表的な熱境界条件，熱応力の無い場合に回転中の動翼にかかる遠心力による応力σｍ，ひずみεｍなどを求めておく。
第６図に動翼の実施例として有限要素法の解析結果を示す。ステップｓ１７において、前ステップまでの結果をもとに熱境界条件と温度Ｔｍ，応力σｍ，ひずみεｍの関係式を予め作成する。関係式は式２の説明において述べる。
2002103177.tif 000004
Ｔｍ  ：対象部品温度  ［℃］
σｍ  ：対象部品応力  ［ＭＰａ］
εｍ  ：対象部品ひずみ
ｒｉ  ：熱境界条件と温度・応力・ひずみ関係式の係数
Ｔｂ  ：周辺ガス温度  ［℃］
Ｔｃ  ：冷却ガス温度  ［℃］
ガスタービンの構成機器に取り付けられたプロセス情報（温度Ｔα，Ｔβ）から対象高温部品の温度Ｔｍ，応力σｍ，ひずみεｍを推定するにあたり、温度Ｔｍ，応力σｍ，ひずみεｍと対象高温部品の熱境界条件との関係式を予め式２のように作成する。なお、ここで示す関係式では温度Ｔｍ，応力σｍ，ひずみεｍが対象高温部品の熱境界条件の２次関数として表されているが、それ以外の関数形でも良く、さらに用いる熱境界条件を増やしても良い。
ステップｓ１３からステップｓ１７によって、プロセス情報と温度Ｔｍ，応力σｍ，ひずみεｍの関係式を作成したので、以後は有限要素法解析を行わず、クリープ損傷Ｄｃと熱疲労損傷Ｄｆを算出することができる。これらの関係式は損傷に関する情報として、第１図の知識ベース１８に保存される。この知識ベース１８は同一解析サーバ１６内にデータベース１７と共に保存される。
次に、実際の損傷診断及び寿命診断の流れを述べる。まず、ステップ２０において診断を行う部品の選択を設備診断者が解析サーバからの入力で任意のタイミングで行う。その選択された部品に関する損傷診断に必要な各種のプロセス情報や運転情報や知識データを選別して解析サーバが必要なタイミングでそれらを取り込めるようにセットする。次に運用者はステップｓ２１においてガスタービン発電設備の運転計画ＰＬを決定し入力操作を行う。このデータは解析サーバ１６に送られる。ステップｓ２２において、解析サーバ１６は同一解析サーバ１６内にデータベース１７と共に保存されている知識ベース１８からオンライン損傷診断に用いる係数Ａ，Ｂ，Ｃ，基準損傷率Ｄｃ０，Ｄｆ０のデータを読み込む。係数Ａ，Ｂ，Ｃは回数を時間に換算する係数であり、係数Ａは起動停止回数に関するもので、係数Ｂは負荷変動回数に関するもので、Ｃはトリップ回数に関するものである。
ステップｓ２３では運転監視装置１１から受け取ったガスタービン発電設備１のプロセス情報及び運転情報、ここでは、運転回数ｉ，起動停止回数ｊ，負荷変化回数ｋ，トリップ回数ｌ，実運転時間Ｈ，温度Ｔｎｍが、解析サーバに読み込まれる。
ここで第７図を参照しながら、クリープ損傷Ｄｃ−ＯＬにおける実運転時間Ｈｉと熱疲労損傷Ｄｆ−ＯＬにおける負荷変動回数の算出方法に関して述べる。クリープ損傷はある温度にあった時間に依存するので、ガスタービンの運転中にある任意の温度に実際にあった時間をクリープ損傷の実時間とする。これは設計温度でもその他の温度でも良い。
一方熱疲労損傷Ｄｆ−ＯＬに関する負荷変動は、起動停止に関する比較的大きな温度変動，運転中の負荷変動により生ずる温度変動，ガスタービンのトリップによる温度変動ごとにその回数を計測する。さらにそれ以外の負荷変動を考慮しても良い。
算出した温度Ｔｍ，応力σｍ，ひずみεｍに基づき、クリープ損傷，熱疲労損傷解析を行う。クリープ損傷と熱疲労損傷の算出には式３と式４を用いる。
2002103177.tif 000005
Ｄｃ−ＯＬ  ：クリープ損傷に関する等価運転時間  ［ｈｒ］
Ｈｉ        ：実運転時間  ［ｈｒ］
Ｄｃ        ：現在温度時のクリープ損傷率
Ｄｃ０      ：設計基準時のクリープ損傷率
Ｔｉｍ      ：運転時の対象部品温度  ［℃］
ｉ          ：運転回数
ガスタービンに取り付けられたセンサにより計測されたプロセス情報（温度Ｔα，Ｔβ）と運転情報から構成機器のクリープ損傷に関する等価運転時間Ｄｃ−ＯＬを算出するにあたり、式３を用いる。式３ではオンライン等価運転時間ＬＯＬのうちクリープ損傷に支配される部分は運転時間Ｈｉと設計基準時のクリープ損傷率Ｄｃ０と温度変化によるクリープ損傷率Ｄｃの変化率によって表される。
2002103177.tif 000006
Ｄｆ−ＯＬ  ：熱疲労損傷に関する等価運転時間  ［ｈｒ］
Ａ          ：起動停止回数−等価運転時間換算係数
ｊ          ：起動停止回数
Ｄｆ        ：現在温度時の熱疲労損傷率
Ｄｆ０      ：設計基準時の熱疲労損傷率
Ｂ          ：負荷変動回数−等価運転時間換算係数
ｋ          ：負荷変動回数
Ｃ          ：トリップ回数−等価運転時間換算係数
ｌ          ：トリップ回数
Ｔｎｍ      ：温度  ［℃］
ガスタービンに取り付けられたセンサにより計測されたプロセス情報（温度Ｔα，Ｔβ）と運転情報から構成機器の熱疲労損傷に関する等価運転時間Ｄｆ−ＯＬを算出するにあたり、式４を用いる。式４ではオンライン等価運転時間ＬＯＬのうち熱疲労損傷に支配される部分は設計基準時の熱疲労損傷率Ｄｆ−ＯＬと温度変化による熱疲労損傷率Ｄｆの変化率によって表される。式中３つの項はそれぞれ、起動停止に関する熱疲労，運転中の巨視的な負荷変動に関する熱疲労，トリップ停止時の熱疲労である。熱疲労損傷の評価に際して、必ずしもこれらすべての項を用いる必要はなく、別の項を付加してもよい。
これらの情報を用いて、ステップｓ２５においてオンライン等価運転時間ＬＯＬが式５により算出される。
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ＬＯＬ  ：オンライン等価運転時間    ［ｈｒ］
ガスタービンに取り付けられたセンサにより計測されたプロセス情報（温度Ｔα，Ｔβ）と運転情報から構成機器の等価運転時間ＬＯＬを算出するにあたり、式５を用いる。ここでは、構成機器の等価運転時間ＬＯＬは式３に示すクリープ損傷Ｄｃ−ＯＬと式４に示す熱疲労損傷Ｄｆ−ＯＬの線形和で表されるものとする。これらの式は知識ベースから読み込む。
ステップｓ２６において、現在の等価運転時間が既に対象部品の交換寿命を過ぎていないか判断される。この判断は、機器の定検・交換予定（管理基準）Ｌｓｔを予め決めておいて、管理基準Ｌｓｔと現在の等価運転時間を比較して解析サーバにより自動的に判断する。算出されたオンライン等価運転時間ＬＯＬが個々の機器の管理基準Ｌｓｔより小さい場合、ステップｓ２７において残寿命ＲＬ（余寿命）の計算が行われる。算出されたオンライン等価運転時間ＬＯＬがその部品の管理基準Ｌｓｔより大きい場合には、残寿命ＲＬの計算は行われず、ステップｓ２８に進む。このとき、残寿命ＲＬ（余寿命）の計算には
▲１▼    これまでのデータの回帰分析による方法
▲２▼    設計基準の運転パターンを基準とした方法
▲３▼    評価時点の変化率（微分値）による方法
が考えられる。なお、これ以外の残寿命の予測方法でも良い。
例えば、▲１▼ではこれまでの運転開始からの運転データを多項式関数による近似を行い、その関数を用いて以後の等価運転時間の変化を外挿する。また、▲２▼では設計条件で運転が続いたとすると、設計値との温度偏差はなくなるので、通常の等価運転時間と同様の勾配の直線となる。更に▲３▼によれば、現在から数回以前までの運転データの変化率を勾配とし、直線により外挿する。これらの▲１▼，▲２▼，▲３▼及び他の方法により推定した等価運転時間の変化と予め決めておいた定検・交換予定（管理基準）との交点と、現在の損傷診断の位置から、最大／最小の余寿命を決定することができる。第１０図における斜線で示した部分はこのように決定することができる。
ステップｓ２７において、▲１▼−▲３▼の方法を用いて最大予測寿命ＲＬｍａｘと最小予測寿命ＲＬｍｉｎとを算出する。ステップ２９においてその結果が表示される。
第１０図にオンライン損傷診断及び寿命予測のグラフ図を示す。図は横軸が機器の実運転時間、縦軸がオンライン等価運転時間である。本発明の遠隔診断システムによれば、図に示すように、現在の損傷診断結果がリアルタイムで示され、さらに図中の斜線部に示すように、寿命の予測値と予測範囲が定量的に示される。
機器管理装置１５により診断されたオンライン等価運転時間ＬＯＬの結果及び予測寿命ＲＬｍａｘ及びＲＬｍｉｎの結果は、機器管理装置１５内の全てのＷＷＷサーバまたはＷＷＷブラウザで閲覧できるほか、ガスタービン発電設備１の運転監視装置１１でも閲覧が可能である。これにより、保守保全者はガスタービン発電設備の運転状態をいち早く知ることができる。一方、運用者は運転監視装置１１のＷＷＷブラウザ機能を用いて、現在のガスタービン発電設備１と構成する機器の寿命を知ることができる。また、運用者はガスタービン機器の運転方法及び保守保全計画の検討及び立案を行うことができる。
ステップｓ２８またはステップ２９において、運用者や保守保全者はオンライン等価運転時間ＬＯＬの結果及び予測寿命ＲＬｍａｘ及びＲＬｍｉｎの結果を見て機器の運転の継続を行うかどうかを入力する。ステップ３０において、運用者や保守保全者は運転計画Ｒを入力し、ステップ３１において運転を終了すると判断した場合にはステップ３２で設備の運転を停止する。一方で運転を継続する場合には再びステップｓ２１に戻る。
第８図に本発明のガスタービンの診断システムに適用可能なプロセス情報，運転情報，メンテナンス情報を示す。プロセス情報としては、排ガス温度ａ１，ホイールスペース温度ａ２，吐出空気温度ａ３，吐出空気圧力ａ４，燃焼器保炎器温度ａ５，燃料流量ａ６，入口空気温度ａ７，入口空気圧力ａ８，入口空気湿度ａ９，入口可変翼角度ａ１０，回転数ａ１１，軸受振動ａ１２，軸振動ａ１３，軸受メタル温度ａ１４，圧縮機各段圧力ａ１５，圧縮機各段の空気温度ａ１６，圧縮機各段の圧力変動ａ１７，吸い込み空気のＮａセンサａ１８，圧縮機翼ひずみａ１９，圧縮機翼温度ａ２０，タービン翼ひずみａ２１，タービン翼温度ａ２２，燃焼器ひずみａ２３，燃焼器温度ａ２４，ケーシング温度ａ２５，ケーシングひずみａ２６，ケーシング加速度ａ２７，ケーシング変位ａ２８，排ガス成分ａ２９，燃料成分ａ３０がある。運転情報としては起動停止回数ｂ１，燃焼時間ｂ２，トリップ回数ｂ３，負荷変動回数ｂ４，発電出力ｂ５，発電効率ｂ６，圧縮機効率ｂ７，実運転時間ｂ８がある。
メンテナンス情報としてはき裂長さｃ１，き裂数ｃ２，減肉重量ｃ３，減肉体積ｃ４，減肉面積ｃ５，減肉数ｃ６，コーティング剥離面積ｃ７，コーティング剥離数ｃ８，腐食面積ｃ９，腐食数ｃ１０，定期検査日ｃ１１，定期検査回数ｃ１２，圧縮機水洗浄回数ｃ１３，圧縮機水洗浄日ｃ１４，圧縮機水洗浄水ｐＨｃ１５などがある。
これらの情報はガスタービンの損傷状態の変化により何らかの影響を受ける情報であるが、高温部品の損傷診断及び寿命診断に際し必ずしもこれらの情報を全て用いる必要はなく、主要な情報を選択して用いれば良い。またこの他の情報を用いても良い。
第９図に本発明のガスタービンの診断システムで損傷診断及び寿命診断を行う高温部品とそれらの劣化損傷モード、さらにそれらの損傷診断及び寿命診断の際に用いるプロセス情報と運転情報の一実施例を示す。対象となるのは燃焼器ライナｄ１，燃焼器トランジションピースｄ２，タービン静翼ｄ３，タービン動翼ｄ４である。燃焼器ライナｄ１では、熱疲労ｅ１，クリープ変形ｅ２，酸化・腐食ｅ３といった損傷が問題となる。燃焼器トランジションピースｄ２では熱疲労ｅ４，クリープ変形ｅ５，タービン静翼ｄ３では、熱疲労ｅ１，クリープ変形ｅ２，酸化・腐食ｅ３，タービン動翼ｄ４では、熱疲労ｅ１，クリープ変形ｅ２，酸化・腐食ｅ３の劣化損傷モードが問題となる。
熱疲労損傷には部品の温度変化量とその回数が関係するので、例えば燃焼器ライナｄ１の熱疲労損傷ｅ１の診断に用いる運転情報・プロセス情報としては、起動停止・負荷変動・トリップの回数ｂ１，ｂ３，ｂ４，排ガス温度ａ１，吐出空気温度ａ３，燃焼器保炎器温度ａ５がある。クリープ変形ｅ２による損傷には絶対温度とその温度にあった時間が関係するので、損傷診断に用いる運転情報・プロセス情報としては、実運転時間ｂ８，排ガス温度ａ１，吐出空気温度ａ３，燃焼器保炎器温度ａ５がある。
同様にして、他の高温部品，動翼，静翼に関しても損傷診断が可能であり、その際には第８図に挙げたセンサ・運転・メンテナンス情報を用いればよい。なお、運転・センサ・メンテナンス情報として必ずしもここに挙げた全ての情報を用いる必要はなく、さらに他の情報を付加しても良い。
第１１図にガスタービン損傷診断結果のウエブ画面の出力例を示す。画面内には機器名，機器コード，運転開始日、運用者名などの情報が表示される。図に示すように、現在の損傷率ＬＯＬと現在に至るまでの損傷率の変化過程がグラフで示され、機器の寿命の予測値と予測範囲が定量的に表示される。
この後、さらに寿命の診断を行うために、第１１図の画面では、寿命を算出する際に用いる運転モードが選択できる。ここでは、代表的なＷＳＳ（一週間の運転），ＤＳＳ（一日の運転），非常用／ピークロード用，ユーザ定義モード，マニュアル定義モードなどが選択可能である。
運用者は、これらのモードを選択する（ウエブ画面上でクリックする）ことで、機器の寿命の評価を行うことが出来る。ユーザ定義モードでは、ユーザが希望の運転モードを登録しておく。さらにマニュアルモードでは、その都度、様々な運転モードを入力し、それに応じた寿命予測を行うことが出来る。
さらに、画面内のボタンをクリックすることで保守保全サービスセンタへの連絡も可能となっている。なお画面の内容は、ガスタービン発電設備の現在の損傷状態を示す情報と運用者の運転計画を入力可能な画面内容であれば、必ずしも上記に記述した内容である必要はない。なお画面の内容は、ガスタービン発電設備の運用者，保守保全者ともに閲覧可能である。
第１２図にガスタービン寿命診断のウエブ画面の出力例を示す。第１２図では第１１図で選択した運転モードに従い算出された寿命ＲＬの最大値ＲＬｍａｘと最小値ＲＬｍｉｎの予想値がグラフと数字の両方示される。さらに第１２図の画面では、設備の運転継続，設備の運転中止，補修部品の注文，見積りの請求，サービスセンタとの相談を、ウエブ画面上で選択できる。
なお画面の内容は、ガスタービン発電設備における現在の余寿命の表示とそれに基づく設備運用者の運転計画が入力できるものであれば、必ずしも上記に記述した内容である必要はない。なお画面の内容は、ガスタービン発電設備の運用者，保守保全者ともに閲覧可能である。
第１３図に部品別損傷診断のウエブ画面の出力例を示す。第１３図では、縦方向には部品管理コードが割り当てられ、横方向には個々の部品の情報、例えば、部品名称，前回交換日，次回交換予定日，現在の損傷率，予測残寿命，その他の特記事項などが記入される。さらに該当する部品名を選択する（ウエブ画面上でクリックする）ことで、損傷情報の詳細や損傷の画像を見ることができる。なお、画面の内容は、ガスタービン発電設備の運用者，保守保全者ともに閲覧可能でも良いし、保守保全者のみが閲覧可能にしても良い。
第１４図に機器管理装置側のＷＷＷサーバ／ブラウザの画面出力例を示す。この画面では、保守保全者が関係するすべての発電設備に関する情報が閲覧可能である。例えば、現在運転中の設備，現在停止中の設備，計画中の設備などである。これにより対象機器の管理・閲覧が可能である。
例えば、機器ごとの情報としては対象機器の管理コード，顧客名，機種名，運転開始日，現在の状況，次回メンテナンス予定，その他の情報である。さらに、ここの機器ごとに部品情報を呼び出すことが可能である。また、同画面を用いて損傷診断，寿命診断，過去の損傷事例の検索，補修部品の在庫，補修部品の製造状況などを管理・閲覧できる。これらのことは、該当する項目を選択する（ウエブ画面上でクリックする）ことでサイトが移動し実行される。なお、この画面の内容は、機器の保守保全者以外の第三者に開示はしない。
以上のように、本システムでは、運用者はＷＷＷブラウザの画面上で、機器の運転状態，損傷の診断結果，寿命の予測値を知ることができ、さらに設備の運転，停止及び部品の注文等をＷＷＷブラウザの画面上で行うことができる。
このことから、第一の実施の形態によれば、ガスタービン発電設備の運用者は、運転中の損傷状態及び寿命の予測値を知ることが出来る。さらに、運転計画及び保守保全計画を選択できる余地があることから、保守保全コストの削減，ガスタービン発電設備の信頼性の向上，機器運用の自由度を高める可能性を得る。
一方、保守保全者は、機器管理装置１５内のＷＷＷサーバまたはＷＷＷブラウザを用いて、ガスタービン発電設備１の損傷状態及び寿命の予測値をリアルタイムで知ることが出来る。さらに、運転監視装置７に入力されたガスタービン発電設備１の運用者の保守保全希望をいち早く知ることができる。これらのことから、保守保全者は運用者からの保守保全の要求にすばやく応じることができる。
ここで述べた遠隔監視システムは、ＷＷＷサーバやＷＷＷブラウザにより構成されていることから、ガスタービン発電設備の運用者と保守保全者間，保守保全者相互間の情報交換の時間が大幅に削減される。
以上述べたように、本発明によれば、ガスタービン発電設備の損傷状態及び寿命の診断をガスタービン運転中におけるプロセス情報からのリアルタイムデータを導入して実際の損傷状態を反映しているので、その診断の精度が高い上、リアルタイムで可能となり、これらの情報を運用者及び保守保全者がいち早く共有することが可能となる。このことから、保守保全計画の立案，決定及び発注などに時間が削減され、ガスタービン発電設備の運用コスト削減が可能である。
なお、ここでいう設備の保守保全者とは、ガスタービン発電設備を設置した者，ガスタービン発電設備の受注者，設備管理装置を設置した者及びこれらの管理者，運用者，責任者などをいう。
本発明が対象とするのはガスタービン発電設備に限ったことではなく、ガスタービンを用いたコンバインド発電プラント，コジェネレーション・プラントにも適用可能である。
産業上の利用可能性
ガスタービン発電プラント，ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて発電を行うコンバインド発電プラント，ガスタービンを用いて発電し、その際に生ずる熱を温水や暖房などに利用するコジェネレーション・プラントの構成機器の現在の損傷状態を把握する技術分野に利用可能性が存在している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例によるガスタービン発電設備の遠隔診断システムの構成のブロック図である。
第２図は、第１図の実施例におけるガスタービンの高温部品損傷診断及び寿命診断の概略的処理フロー図である。
第３図は、第１図の実施例におけるガスタービンの高温部品損傷診断及び寿命診断の詳細処理フロー図である。
第４図は、ガスタービンの診断個所に用いられている材料の損傷に関するマスター曲線を表すグラフ図である。
第５図は、有限要素法解析の解析条件を示す。
第６図は、有限要素法解析例示図である。
第７図は、実運転時間と温度変動の計測領域を示す図である。
第８図は、本発明の実施例で高温部品損傷診断及び寿命診断システムに適用可能なプロセス情報・運転情報・メンテナンス情報を示す。
第９図は、本発明の実施例に適用するプロセス情報・運転情報を示す。
第１０図は、本発明の実施例におけるガスタービンの高温部品損傷診断及び寿命予測のグラフ図である。
第１１図は、本発明の実施例におけるガスタービンの高温部品損傷診断及び寿命診断のウエブ画面出力例示図である。
第１２図は、本発明の実施例におけるガスタービンの高温部品損傷診断及び寿命診断のウエブ画面出力例示図である。
第１３図は、本発明の実施例におけるガスタービンの部品別損傷診断及び寿命診断のウエブ画面出力例示図である。
第１４図は、本発明の実施例における機器管理側ＷＷＷサーバ／ブラウザの画面出力例示図である。
【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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【図８】
2002103177.tif 000015
【図９】
2002103177.tif 000016
【図１０】
2002103177.tif 000017
【図１１】
2002103177.tif 000018
【図１２】
2002103177.tif 000019
【図１３】
2002103177.tif 000020
【図１４】
2002103177.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成14年2月12日(2002.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出し、前記算出された等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいて前記ガスタービンの状態を診断するガスタービンの状態診断方法。
【請求項２】
請求項１において、前記等価運転時間を劣化損傷モード毎に算出した個々の等価運転時間を加算することにより算出するガスタービンの状態診断方法。
【請求項３】
請求項２において、前記劣化損傷モードにモードの一つとして熱疲労損傷が含まれ、前記熱疲労損傷に関する等価運転時間を起動停止回数に対応した等価運転時間と付加変動回数に対応した等価運転時間とトリップ回数に対応した等価運転時間のいずれか複数の等価運転時間の和として算出するガスタービンの状態診断方法。
【請求項４】
請求項３において、劣化損傷モード毎の等価運転時間を設計基準における損傷率に対する現時点の情報から求められた損傷率の割合に実運転時間又は回数を時間に換算する係数を掛け合わせて算出するガスタービンの状態診断方法。
【請求項５】
請求項４において、算出した現時点の等価運転時間から先の管理基準に到達するまでの余寿命を予測するガスタービンの状態診断方法。
【請求項６】
請求項４において、算出した現時点の等価運転時間から先の管理基準に到達するまでの最大と最小の余寿命を予測するガスタービンの状態診断方法。
【請求項７】
ガスタービンに装着したセンサと、前記センサで検出したプロセス情報と運転情報から複数の劣化損傷モード毎に診断個所の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出する手段と、前記複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を加算して全等価運転時間を算出する手段と、算出された前記全等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する手段と、前記診断する手段による診断結果を表示する手段とを備えたガスタービンの状態診断装置。
【請求項８】
請求項７において、複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を設計基準における損傷率に対する現時点の情報から求められた損傷率の割合に実運転時間又は回数を時間に換算する係数を掛け合わせて算出する手段を備えているガスタービンの状態診断装置。
【請求項９】
請求項８において、前記診断個所の等価運転時間から管理基準に到達するまでの余寿命を予測する手段を備えているガスタービンの状態診断装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記診断個所の等価運転時間から管理基準に到達するまでの最大と最小の余寿命を予測する手段を備えているガスタービンの状態診断装置。
【請求項１１】
ガスタービンに装着したセンサからのプロセス情報及び前記ガスタービンの運転情報を取り込む運転監視装置と、前記運転監視装置に取り込んだガスタービンの前記各情報を通信する通信装置と、前記通信装置を通じて得られた前記ガスタービンの各情報から複数の劣化損傷モード毎に診断個所の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出して前記複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を加算して全等価運転時間を算出し、算出された前記全等価運転時間及びあらかじめ決めれている管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する解析サーバと、前記解析サーバとＷＷＷブラウザまたはＷＷＷサーバを有する設備管理装置とを備えているガスタービンの状態診断装置。
【請求項１２】
請求項１１において、運転監視装置は解析サーバによる解析結果を通信装置を介して受信した内容を表示する手段を備えているガスタービンの状態診断装置。
【請求項１３】
ガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品のクリープ損傷に関する第１等価運転時間を求め、
前記運転情報と前記プロセス情報とを用いて前記部品の熱疲労損傷に関する第２等価運転時間を求め、
前記第１等価運転時間及び前記第２等価運転時間に基づいて得られた第３等価運転時間を求め、
前記第３等価運転時間及び管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断するガスタービンの状態診断方法。
【請求項１４】
ガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間をある劣化損傷モード及び他の劣化損傷モードに対して算出し、前記算出された等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいて前記ガスタービンの状態を診断するガスタービンの状態診断方法。
【請求項１５】
ガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品のクリープ損傷に関する第１等価運転時間を求める手段と、
前記運転情報と前記プロセス情報とを用いて前記部品の熱疲労損傷に関する第２等価運転時間を求める手段と、
前記第１等価運転時間及び前記第２等価運転時間に基づいて第３等価運転時間を求める手段と、
前記第３等価運転時間及び管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する手段とを備えたガスタービンの状態診断装置。
【請求項１６】
ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報と前記ガスタービンの運転情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間をある劣化損傷モード及び他の劣化損傷モードに対して算出する手段と、前記算出する手段で算出された等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいて前記ガスタービンの状態を診断する手段とを備えたガスタービンの状態診断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
起動停止回数を考慮したほうが実際の部品寿命を精度良く表すことが出来る。
特開平８−４４４２１号公報に開示された技術では、損傷量の管理に際し、起動停止回数を主要因としたき裂を基準として行い、構造部材の劣化損傷量計測手段と運転履歴記録手段とデータ管理手段などを用いて機器の保守管理支援を行うことは開示しているが、予想運転条件に基づく計算で損傷の進行を予測する劣化診断を行っているので、運転中の実状態に合わせて損傷の進行状態を知るものではなく、実際の部品寿命の状態を精度良く表すことが出来ない可能性が有る。
発明の開示
本発明の目的は、ガスタービンの状態診断の精度を向上することである。
本発明の目的を達成するための基本的な方法として、ガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品のクリープ損傷に関する第１等価運転時間を求め、前記運転情報と前記プロセス情報とを用いて前記部品の熱疲労損傷に関する第２等価運転時間を求め、前記第１等価運転時間及び前記第２等価運転時間に基づいて得られた第３等価運転時間を求め、前記第３等価運転時間及び管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断するガスタービンの状態診断方法、及びガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間をある劣化損傷モード及び他の劣化損傷モードに対


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
して算出し、前記算出された等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいて前記ガスタービンの状態を診断するガスタービンの状態診断方法、及びガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出し、前記算出された等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいて前記ガスタービンの状態を診断する方法が提案できる。これらの方法によれば、運転中のガスタービンに係わるプロセス情報や運転情報を解析のデータに取り込んで迅速且つ精度の高い劣化損傷状態の解析結果を得る方法が提供できる。
本発明の目的を達成するための基本的な装置としては、ガスタービンの運転情報と前記ガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品のクリープ損傷に関する第１等価運転時間を求める手段と、前記運転情報と前記プロセス情報とを用いて前記部品の熱疲労損傷に関する第２等価運転時間を求める手段と、前記第１等価運転時間及び前記第２等価運転時間に基づいて第３等価運転時間を求める手段と、前記第３等価運転時間及び管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する手段とを備えたガスタービンの状態診断装置、及びガスタービンに装着したセンサによって前記ガスタービンの運転中に計測されたプロセス情報と前記ガスタービンの運転情報とを用いて前記ガスタービンを構成する部品の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間をある劣化損傷モード及び他の劣化損傷モードに対して算出する手段と、前記算出する手段で算出された等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいて前記ガスタービンの状態を診断する手段とを備えたガスタービンの状態診断装置、及びガスタービンに装着したセンサと、前記センサで検出したプロセス情報と運転情報から複数の劣化損傷モード毎に診断個所の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出する手段と、前記複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を加算して全等価運転時間を算出する手段と、算出された前記全等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する手段と、前記診断する手段による診断結果を表示する手段とを備えたガスタービンの状態診断装置が提案でき、いずれの診断装置でも、ガスタービンに係わるプロセス情報や運転情報を解析のデータに取り込んで複数の劣化損傷モードの等価運転時間から迅速且つ精度の高い損傷状態の解析結果を得る装置が提供できる。
また、本発明の目的を達成するための他の装置は、ガスタービンに装着したセンサからのプロセス情報及び前記ガスタービンの運転情報を取り込む運転監視装置と、前記運転監視装置に取り込んだガスタービンの前記各情報を通信する通信装置と、前記通信装置を通じて得られた前記ガスタービンの各情報から複数の劣化損傷モード毎に診断個所の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出して前記複数の劣化損傷モード毎の等価運転時間を加算して全等価運転時間を算出し、算出された前記全等価運転時間及びあらかじめ決められている管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断する解析サーバと、前記解析サーバとＷＷＷブラウザまたはＷＷＷサーバを有する設備管理装置とを備えているガスタービンの状態診断装置であり、この装置によれば、ガスタービンに係わるプロセス情報や運転情報をガスタービンの運転中において解析のデータに取り込んで複数の劣化損傷モードの等価運転時間から迅速且つ精度の高い損傷状態の解析結果を得ることが出来る上に、解析結果を迅速且つ容易にＷＷＷブラウザまたはＷＷＷサーバを用いて遠隔地の者が取得できるという利便性を提供できる。




【国際調査報告】
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