CN108350752B - 涡轮机分析装置及分析方法、以及计算机可读取记录介质 - Google Patents
涡轮机分析装置及分析方法、以及计算机可读取记录介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108350752B CN108350752B CN201680062564.5A CN201680062564A CN108350752B CN 108350752 B CN108350752 B CN 108350752B CN 201680062564 A CN201680062564 A CN 201680062564A CN 108350752 B CN108350752 B CN 108350752B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- turbine
- load
- time
- unit
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
- F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/005—Selecting particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/36—Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/80—Diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/81—Modelling or simulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/82—Forecasts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
在本申请的涡轮机分析装置中,状态量取得部取得包含涡轮机的温度的所述涡轮机的状态量。负荷确定部基于状态量,来确定涡轮机的负荷的历史记录。负荷‑时间计算部基于涡轮机的设计寿命和负荷确定部所确定的负荷的历史记录,来计算涡轮机的负荷与以该负荷运转涡轮机的情况下的能运转时间的关系。
Description
技术领域
本发明涉及一种涡轮机分析装置、涡轮机分析方法以及程序。
本申请基于2015年10月28日在日本申请的日本特愿2015-211899号主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
专利文献1公开了以下技术:在燃气轮机高温零件的轮换计划中,在高温零件的剩余寿命不足下一次预定运转期间的情况下,通过变更自主检查定时的时期来使高温零件报废时的剩余寿命最小化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-195056号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,并不限于设备的运转计划中的负荷与实际施加于设备的负荷一致。例如,在设备的运转计划中计划了部分负荷下的运转,另一方面,有时会因紧急电力需求的增加而临时使设备以基本负荷运转。该情况下,根据专利文献1所公开的技术,高温零件可能会在定期检查的定时之前达到寿命。因此,希望根据负荷来适当地管理涡轮机的寿命。
本发明的目的在于,提供一种根据负荷来适当地管理涡轮机的寿命的涡轮机分析装置、涡轮机分析方法以及程序。
技术方案
根据本发明的第一方案,涡轮机分析装置具备:状态量取得部,取得包含涡轮机的温度的所述涡轮机的状态量;负荷确定部,基于所述状态量,来确定所述涡轮机的负荷的历史记录;以及负荷-时间计算部,基于所述涡轮机的设计寿命和所述负荷确定部所确定的负荷的历史记录,来计算所述涡轮机的负荷与以该负荷运转所述涡轮机的情况下的能运转时间的关系。
根据本发明的第二方案,在第一方案的涡轮机分析装置中,所述负荷确定部基于所述状态量,来确定表示所述涡轮机的温度历史记录的温度历史记录变量,所述负荷-时间计算部基于所述涡轮机的设计寿命和所述温度历史记录变量,来计算所述涡轮机的负荷与以该负荷运转所述涡轮机的情况下的能运转时间的关系。
根据本发明的第三方案,第一方案或第二方案的涡轮机分析装置还具备:时间确定部,确定应该继续所述涡轮机的运转的时间,所述负荷-时间计算部计算在所述时间确定部所确定的时间期间能继续所述涡轮机的运转的负荷。
根据本发明的第四方案,第三方案的涡轮机分析装置还具备:能否运转判定部,在所述涡轮机以规定的负荷进行运转的情况下,判定能否继续运转至规定的检查时期,所述时间确定部将从当前至所述检查时期为止的时间确定为应该继续所述涡轮机的运转的时间,在所述能否运转判定部判定为无法继续运转的情况下,所述负荷-时间计算部计算在所述时间确定部所确定的时间期间能继续所述涡轮机的运转的负荷。
根据本发明的第五方案,第三方案或第四方案的涡轮机分析装置还具备:发电量预测部,预测多个所述涡轮机应该发出的电量;以及运转计划生成部,基于所述负荷-时间计算部所计算出的所述负荷和所述发电量预测部所预测出的电量,来生成所述多个涡轮机的运转计划。
根据本发明的第六方案,第一方案或第二方案的涡轮机分析装置还具备:负荷输入部,受理使所述涡轮机运转的负荷的输入,所述负荷-时间计算部计算所述涡轮机在所输入的所述负荷下的能运转时间。
根据本发明的第七方案,涡轮机分析方法具有以下步骤:取得包含涡轮机的温度的所述涡轮机的状态量的步骤;基于所述状态量,来确定所述涡轮机的负荷的历史记录的步骤;以及基于所述涡轮机的设计寿命和所确定的所述负荷的历史记录,来计算所述涡轮机的负荷与以该负荷运转所述涡轮机的情况下的能运转时间的关系的步骤。
根据本发明的第八方案,程序使计算机作为以下的部分来发挥功能:状态量取得部,取得包含涡轮机的温度的所述涡轮机的状态量;负荷确定部,基于所述状态量,来确定所述涡轮机的负荷的历史记录;以及负荷-时间计算部,基于所述涡轮机的设计寿命和所述负荷确定部所确定的负荷的历史记录,来计算所述涡轮机的负荷与以该负荷运转所述涡轮机的情况下的能运转时间的关系。
有益效果
根据上述方案中的至少一个方案,涡轮机分析装置基于涡轮机的负荷的历史记录,来计算涡轮机的负荷与能运转时间的关系。由此,涡轮机分析装置能根据负荷来适当地管理涡轮机的寿命。
附图说明
图1是表示第一实施方式的计划装置的构成的概略框图。
图2是表示按第一实施方式的涡轮机分析装置的收集周期的动作的流程图。
图3是表示通过第一实施方式的涡轮机分析装置进行的运转计划的生成处理的流程图。
图4是表示第二实施方式的涡轮机分析装置的构成的概略框图。
图5是表示通过第二实施方式的涡轮机分析装置进行的能运转时间的提示处理的流程图。
图6是表示第二实施方式的涡轮机分析装置所输出的能运转时间的提示画面的第一例的图。
图7是表示第二实施方式的涡轮机分析装置所输出的能运转时间的提示画面的第二例的图。
图8是表示至少一个实施方式的计算机的构成的概略框图。
具体实施方式
<第一实施方式>
以下,一边参照附图一边对第一实施方式进行详细说明。
图1是表示第一实施方式的计划装置的构成的概略框图。
第一实施方式的涡轮机分析装置1生成多个涡轮机的运转计划。
第一实施方式的运转计划是表示各涡轮机的运转所涉及的负荷的信息。
第一实施方式的涡轮机分析装置1具备:数据收集部101、热平衡计算部102、负荷确定部103、剩余寿命存储部104、剩余寿命计算部105、检查时期存储部106、时间确定部107、能运转时间计算部108、能否运转判定部109、负荷计算部110、发电量预测部111、运转计划生成部112、以及输出部113。
数据收集部101实时地从顾客所拥有的发电设备收集涡轮机的运转数据。具体而言,数据收集部101按规定的收集周期(例如5分钟),从设于涡轮机的传感器收集运转数据。收集周期为不丧失监视的即时性的程度的短周期。作为运转数据的例子,可以列举出流量、压力、温度、振动以及其他状态量。数据收集部101是取得涡轮机的状态量的状态量取得部的一例。
热平衡计算部102基于数据收集部101所收集到的运转数据,来计算涡轮机的热平衡。热平衡是指装配于涡轮机的各零件各自的温度、压力、焓、流量、以及其他状态量。热平衡计算部102通过基于运转数据的模拟来计算热平衡。作为用于热平衡计算的模拟方法的例子,可以列举出FEM(Finite Element Method:有限元法)以及CFD(Computational FluidDynamics:计算流体力学)。热平衡计算部102是取得涡轮机的状态量的状态量取得部的一例。
负荷确定部103基于热平衡计算部102所计算出的热平衡,来计算表示最近的收集周期中的各零件的劣化量的LMP(Larson-Miller Parameter:拉森-米勒参数)值Lc。LMP值Lc是通过如下所示的算式(1)求出的参数。
[算式1]
Lc=Tc(10gtc+C) ···(1)
Tc表示零件的热力学温度。热力学温度与摄氏温度加上273.15的值等价。零件的温度根据热平衡计算部102所计算出的热平衡来确定。tc表示涡轮机在温度Tc下的运转时间。就是说,时间tc等于数据收集部101的收集周期。C是由零件的材料决定的常数。例如可以是:在零件的材料为低碳钢或铬钼钢的情况下,常数C是20。此外,例如可以是:在零件的材料为不锈钢的情况下,常数C是15。
如此,LMP值为根据零件的温度和运转时间来确定的参数。
就是说,LMP值是与零件的温度历史记录有关的温度历史记录变量的一例。能通过LMP值来表示蠕变变形的程度的状态。此外,LMP值是施加于零件的负荷的历史记录的一例。
剩余寿命存储部104存储涡轮机的各零件的剩余寿命。剩余寿命存储部104所存储的零件的剩余寿命通过涡轮机在以额定温度运转的情况下直至此零件达到寿命为止的时间来表示。剩余寿命存储部104存储此零件的设计寿命来作为零件的剩余寿命的初始值。
剩余寿命计算部105基于负荷确定部103所计算出的LMP值和剩余寿命存储部104所存储的零件的剩余寿命以及额定温度,来计算涡轮机的各零件的剩余寿命。
具体而言,剩余寿命计算部105通过将负荷确定部103所计算出的LMP值Lc和额定温度Ts代入以下的算式(2),来计算换算成以额定温度下的运转的消耗寿命ts。然后,剩余寿命计算部105通过从剩余寿命存储部104所存储的剩余寿命中减去所计算出的消耗寿命来计算剩余寿命。
[算式2]
检查时期存储部106存储涡轮机的检查时期。
时间确定部107基于检查时期存储部所存储的检查时期,来确定从当前直至检查时期为止的时间。从当前直至检查时期为止的时间是应该继续涡轮机的运转的时间的一例。
能运转时间计算部108基于剩余寿命存储部104所存储的剩余寿命,来计算涡轮机在依据当前的运转计划的运转下的能运转时间。能运转时间计算部108是对涡轮机的负荷与涡轮机以该负荷运转的情况下的能运转时间的关系进行计算的负荷-时间计算部的一例。具体而言,能运转时间计算部108通过将剩余寿命存储部104所存储的剩余寿命tl和额定温度Ts代入如下所示的算式(3),来计算各零件的LMP值Ll。
[算式3]
Ll=Ts(logtl+C) ···(3)
接着,能运转时间计算部108通过将所计算出的LMP值Ll和对应于运转计划所表示的负荷的温度Tp代入如下所示的算式(4),来计算能运转时间tp。
[算式4]
能否运转判定部109基于能运转时间计算部108所计算出的能运转时间和时间确定部107所确定的时间,来判定在时间确定部107所确定的时间期间能否继续涡轮机在运转计划所表示的负荷下的运转。
负荷计算部110基于剩余寿命存储部104所存储的剩余寿命,来计算使涡轮机能运转至时间确定部107所确定的时间的负荷。负荷计算部110是计算涡轮机的负荷与以该负荷运转涡轮机的情况下的能运转时间的关系的负荷-时间计算部的一例。具体而言,负荷计算部110通过将根据上述算式(3)所计算出的LMP值Ll和时间确定部107所确定的时间ti代入如下所示的算式(5),来计算温度Ti。接着,负荷计算部110基于所计算出的温度Ti来确定涡轮机的运转负荷。
[算式5]
发电量预测部111经由网络取得市场电量需求信息,预测管理对象的发电设备整体应该发出的电量。
运转计划生成部112基于负荷计算部110所计算出的负荷以及发电量预测部111的预测结果,来生成表示涡轮机的负荷的运转计划。具体而言,运转计划生成部112将通过能否运转判定部109判定为无法继续当前的运转计划所表示的负荷下的运转的涡轮机的直至检查时期为止的运转计划,决定为负荷计算部110所计算出的负荷下的运转。然后,运转计划生成部112生成通过能否运转判定部109判定为能继续当前的运转计划所表示的负荷下的运转的涡轮机的运转计划,以满足发电量预测部111所预测的发电量。
输出部113输出运转计划生成部112所生成的运转计划。作为运转计划的输出形式的例子,可以列举出显示在显示器显示、记录在存储介质、以及打印到纸张。
在此,对本实施方式的涡轮机分析装置1的动作进行说明。
图2是表示按第一实施方式的涡轮机分析装置的收集周期的动作的流程图。
涡轮机分析装置1按收集周期来执行如下所示的处理。
首先,数据收集部101从设于涡轮机的传感器收集涡轮机的运转数据(步骤S1)。接着,热平衡计算部102以收集到的运转数据为输入来计算涡轮机的热平衡(步骤S2)。
接着,涡轮机分析装置1逐个选择组装至涡轮机的零件,并分别对所选择的零件执行如下所示的步骤S4至步骤S6的处理(步骤S3)。
首先,负荷确定部103使用热平衡计算部102所计算出的热平衡,来计算表示所选择的零件的负荷的历史记录的LMP值(步骤S4)。接着,剩余寿命计算部105基于负荷确定部103所计算出的LMP值,来计算换算成额定温度下的运转的消耗寿命(步骤S5)。接着,剩余寿命计算部105从剩余寿命存储部104所存储的剩余寿命中减去所计算出的消耗寿命(步骤S6)。由此,剩余寿命计算部105更新剩余寿命存储部104所存储的剩余寿命。
涡轮机分析装置1能通过按收集周期来执行上述步骤S1至步骤S6的处理,而使剩余寿命存储部104所存储的各零件的剩余寿命保持在最新的状态。
在此,对通过本实施方式的涡轮机分析装置1进行的运转计划的修改处理进行说明。涡轮机分析装置1在使用者所指定的定时,或者定期地进行各发电设备的运转计划的修改。就是说,在通过依据当前所使用的运转计划来使涡轮机运转从而预测出涡轮机的零件会在检查时期之前达到寿命的情况下,涡轮机分析装置1以所有的涡轮机的零件不会在检查时期之前达到寿命的方式变更运转计划。
图3是表示通过第一实施方式的涡轮机分析装置进行的运转计划的生成处理的流程图。
当开始运转计划的修改处理时,涡轮机分析装置1逐个选择作为运转计划的修改的对象的涡轮机,并对所选择的涡轮机执行如下所示的步骤S102至步骤S106的处理(步骤S101)。
首先,能运转时间计算部108从剩余寿命存储部104读出与组装至所选择的涡轮机的各零件建立关联的剩余寿命(步骤S102)。接着,能运转时间计算部108对各零件计算依据当前的运转计划的运转下的能运转时间(步骤S103)。接着,时间确定部107从检查时期存储部106读出与所选择的涡轮机建立关联的检查时期,并确定从当前到检查时期为止的时间(步骤S104)。接着,能否运转判定部109对能运转时间计算部108所计算出的各零件的能运转时间中最短的时间和时间确定部107所确定的时间进行比较,来判定到下一次检查时期为止能否进行依据当前的运转计划的运转(步骤S105)。
在能否运转判定部109判定为对于所选择的涡轮机,到下一次检查时期为止能进行依据当前的运转计划的运转的情况下(步骤S105:是),涡轮机分析装置1返回步骤S101,选择下一个涡轮机。另一方面,在能否运转判定部109判定为对于所选择的涡轮机,到下一次检查时期为止不能进行依据当前的运转计划的运转的情况下(步骤S105:否),负荷计算部110对各零件计算在时间确定部107所确定的时间期间能运转所选择的涡轮机的最大负荷(步骤S106)。
当涡轮机分析装置1对所有的涡轮机执行步骤S102至步骤S106的处理时,运转计划生成部112对所有的涡轮机判定到下一次检查时期为止能否进行依据当前的运转计划的运转(步骤S107)。就是说,运转计划生成部112判定步骤S105中的由能否运转判定部109得出的判定结果是否全部为是。在所有的涡轮机到下一次检查时期为止都能进行依据当前的运转计划的运转的情况下(步骤S107:是),无需变更运转计划,因此,涡轮机分析装置1不生成新的运转计划而结束处理。
另一方面,在存在到下一次检查时期为止不能进行依据当前的运转计划的运转的涡轮机的情况下(步骤S107:否),运转计划生成部112对不能进行依据运转计划的运转的涡轮机,生成到检查期间为止的期间以负荷计算部110所计算出的负荷进行运转的运转计划(步骤S108)。发电量预测部111经由网络取得市场电量需求信息,预测管理对象的发电设备应该发出的电量(步骤S109)。接着,运转计划生成部112生成检查对象的涡轮机的运转计划,以满足所预测的电量(步骤S110)。具体而言,运转计划生成部112计算在步骤S105中判定为能进行依据运转计划的运转的涡轮机的发电量分担,以满足发电量预测部111所预测的发电量。
然后,输出部113输出运转计划生成部112所生成的运转计划(步骤S111)。
如此,本实施方式的涡轮机分析装置1基于涡轮机的负荷的历史记录和涡轮机的设计寿命,来计算涡轮机的负荷与以该负荷运转涡轮机的情况下的能运转时间的关系。具体而言,能运转时间计算部108计算当前的运转计划所表示的负荷下的涡轮机的能运转时间。此外,负荷计算部110计算在时间确定部107所确定的时间期间能继续涡轮机的运转的负荷。
由此,涡轮机分析装置1能根据负荷适当地管理涡轮机的寿命。
此外,在涡轮机以当前的运转计划所表示的负荷无法继续运转至检查时期的情况下,本实施方式的涡轮机分析装置1计算到检查时期为止的期间能继续涡轮机的运转的负荷。由此,在高温零件可能在检查时期之前达到寿命的情况下,涡轮机分析装置1能以零件不会在检查时期之前达到寿命的方式变更运转计划。
此外,本实施方式的涡轮机分析装置1基于多个涡轮机应该发出的电量的预测,来生成多个涡轮机的运转计划。由此,即使涡轮机分析装置1以一部分的涡轮机的运转计划不会达到寿命的方式进行了变更,也能变更剩余涡轮机的运转计划,以便整体的发电量满足所预测的电量。
<第二实施方式>
以下,参照附图对第二实施方式进行详细说明。
在第一实施方式中,由涡轮机分析装置1来决定各涡轮机的运转负荷。与之相对,在第二实施方式中,由涡轮机的所有者来设定各涡轮机的运转负荷。第二实施方式的涡轮机分析装置1计算并提示涡轮机在由所有者所输入的运转负荷下的能运转时间。
图4是表示第二实施方式的涡轮机分析装置的构成的概略框图。
第二实施方式的涡轮机分析装置1不具备第一实施方式的构成中的检查时期存储部106、时间确定部107、能否运转判定部109、负荷计算部110、发电量预测部111、以及运转计划生成部112。另一方面,第二实施方式的涡轮机分析装置1除了第一实施方式的构成还具备负荷输入部114。
负荷输入部114从所有者受理涡轮机的运转负荷的输入。
能运转时间计算部108基于剩余寿命存储部104所存储的剩余寿命,来计算以输入至负荷输入部114的运转负荷运转涡轮机的情况下的能运转时间。
输出部113输出能运转时间计算部108所计算出的能运转时间。
图5是表示通过第二实施方式的涡轮机分析装置进行的能运转时间的提示处理的流程图。
图6是表示第二实施方式的涡轮机分析装置所输出的能运转时间的提示画面的第一例的图。
当从涡轮机的所有者受理能运转时间的提示的请求时,涡轮机分析装置1开始能运转时间的提示处理。能运转时间计算部108从剩余寿命存储部104读出能运转时间的提示对象的涡轮机的剩余寿命(步骤S201)。
接着,如图6所示,输出部113基于能运转时间计算部108所读出的剩余寿命,将提示100%负荷时的能运转时间的提示画面D1作为初始画面输出至显示器(步骤S202)。提示画面D1是包含能运转时间条D110和负荷条D120的画面。能运转时间条D110是通过其长度来表示能运转时间的指示器。涡轮机的能运转时间越长,能运转时间条D110的长度越长。另一方面,涡轮机的能运转时间越短,能运转时间条D110的长度越短。负荷条D120是受理涡轮机的运转负荷的输入的滑动条。负荷条D120包含滑块D121和轨道D122。能通过在轨道D122上拖放滑块D121来选择任意的负荷。轨道D122表示滑块D121的可动范围。
负荷输入部114通过从所有者受理负荷条D120的滑块D121的操作来受理负荷的输入(步骤S203)。接着,能运转时间计算部108基于在步骤S201中所读出的剩余寿命,来计算以输入至负荷输入部114的负荷使涡轮机运转的情况下的能运转时间(步骤S204)。
具体而言,通过将步骤S201中所读出的剩余寿命tl和额定温度Ts代入上述算式(3)来计算LMP值Ll,并通过将所计算出的LMP值Ll和对应于输入至负荷输入部114的负荷的温度Tp代入上述算式(4)来计算能运转时间tp。
图7是表示第二实施方式的涡轮机分析装置所输出的能运转时间的提示画面的第二例的图。
接着,如图7所示,输出部113将提示能运转时间计算部108所计算出的能运转时间的提示画面D1输出至显示器(步骤S205)。如图7所示,在向负荷输入部114输入小于100%的运转负荷时,能运转时间条D110的长度比在步骤S202中所提示的长度更长。此时,能运转时间条D110以不同的方案(例如颜色、花纹等)来显示与步骤S202中所提示的能运转时间相比增加的部分。例如,在100%负荷下的能运转时间如图6所示为12000EOH(等价运转时间:Equivalent Operating Hours),80%负荷下的能运转时间如图7所示为14000EOH的情况下,以不同的方案来显示相当于2000EOH的能运转时间条D110中增加的部分。由此,所有者能获知由负荷的变更引起的能运转时间的增加量。
接着,负荷输入部114判定是否还存在来自使用者的运转负荷的输入(步骤S206)。在向负荷输入部114输入了运转负荷的情况下(步骤S206:是),涡轮机分析装置1向步骤S204返回处理,重新计算能运转时间。另一方面,在未向负荷输入部114输入运转负荷的情况下(步骤S206:否),涡轮机分析装置1结束处理。
如此,本实施方式的涡轮机分析装置1受理涡轮机的负荷的输入,并计算以该负荷运转涡轮机的情况下的能运转时间。由此,涡轮机分析装置1能向所有者提示变更了涡轮机的负荷后的情况下的能运转时间。
以上,虽然参照附图对一实施方式进行了详细说明,但具体的构成并不限于上述构成,也可以进行各种设计变更等。
例如,在上述实施方式中,涡轮机分析装置1通过使用作为表示涡轮机所涉及的温度历史记录的温度历史记录变量的LMP,来判定零件是否因蠕变变形而达到寿命,但并不限于此。例如,在另一实施方式中,也可以使用其他温度历史记录变量来判定零件是否达到寿命。例如,可以是:另一实施方式的涡轮机分析装置1通过使用表示温度与循环数的关系的温度历史记录变量,来判定零件是否因低周疲劳而达到寿命。此外,也可以是:另一实施方式的涡轮机分析装置1使用多个温度历史记录变量,来判定零件是否基于蠕变变形以及低周疲劳等多个劣化原因而达到寿命。
此外,也可以是:另一实施方式的涡轮机分析装置1使用涡轮机的入口温度(T1T)、负荷率、发电量或通过其他状态量所确定的负荷的历史记录,来计算消耗寿命。
此外,在上述实施方式中,涡轮机分析装置1基于构成涡轮机的各零件的剩余寿命,来计算涡轮机整体的能运转时间,但并不限于此。例如,也可以是:另一实施方式的涡轮机分析装置1不进行按零件的剩余寿命的计算,而基于涡轮机整体的设计寿命直接计算涡轮机整体的剩余寿命。
此外,在上述实施方式中,负荷确定部103基于在热平衡计算部102所计算出的热平衡来进行计算,但并不限于此。例如,在另一实施方式中,负荷确定部103也可以基于数据收集部101所收集到的运转数据来进行计算。在该情况下,涡轮机分析装置1也可以不具备热平衡计算部102。
图8是表示至少一个实施方式的计算机的构成的概略框图。
计算机900具备:CPU901、主存储装置902、辅助存储装置903、以及接口904。
上述涡轮机分析装置1安装于计算机900。然后,上述各处理部的动作以程序的形式存储于辅助存储装置903。CPU901从辅助存储装置903读出程序并在主存储装置902扩展,根据该程序来执行上述处理。此外,CPU901根据程序而在主存储装置902确保上述各存储部所对应的存储区域。
需要说明的是,在至少一个实施方式中,辅助存储装置903是非易失性有形介质的一例。作为非易失性有形介质的其他例子,可以列举出经由接口904连接的磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、以及半导体存储器等。此外,在该程序由通信线路传送至计算机900的情况下,接收到传送的计算机900可以将该程序在主存储装置902中展开并执行上述处理。
此外,该程序也可以是用于实现前述功能的一部分的程序。
而且,该程序也可以是通过与已经存储于辅助存储装置903的其他程序组合来实现前述功能的所谓差分文件(差分程序)。
工业上的可利用性
涡轮机分析装置基于涡轮机的负荷的历史记录,来计算涡轮机的负荷与能运转时间的关系。由此,涡轮机分析装置能根据负荷来适当地管理涡轮机的寿命。
符号说明
1 涡轮机分析装置
101 数据收集部
102 热平衡计算部
103 负荷确定部
104 剩余寿命存储部
105 剩余寿命计算部
106 检查时期存储部
107 时间确定部
108 能运转时间计算部
109 能否运转判定部
110 负荷计算部
111 发电量预测部
112 运转计划生成部
113 输出部
114 负荷输入部
900 计算机
901 CPU
902 主存储装置
903 辅助存储装置
904 接口
Claims (9)
1.一种涡轮机分析装置,具备:
状态量取得部,取得包含涡轮机的温度的所述涡轮机的状态量;
负荷确定部,基于所述状态量,来确定表示所述涡轮机所涉及的温度历史记录的温度历史记录变量;
剩余寿命计算部,基于所述涡轮机的温度和所述负荷确定部所确定的温度历史记录变量,来计算消耗寿命,并从所述涡轮机的设计寿命减去所述消耗寿命来计算所述涡轮机的剩余寿命;以及
负荷-时间计算部,根据所述剩余寿命,来导出所述涡轮机的负荷与以所述负荷运转所述涡轮机的情况下的能运转时间的关系。
2.根据权利要求1所述的涡轮机分析装置,其中,
所述温度历史记录变量根据所述涡轮机的温度和运转时间而被确定,或者根据温度与循环数的关系而被确定。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮机分析装置,其中,
还具备:时间确定部,确定应该继续所述涡轮机的运转的时间,
所述负荷-时间计算部计算在所述时间确定部所确定的时间期间能继续所述涡轮机的运转的负荷。
4.根据权利要求3所述的涡轮机分析装置,其中,
还具备:能否运转判定部,在所述涡轮机以规定的负荷运转的情况下,判定能否继续运转至规定的检查时期,
所述时间确定部将从当前至所述检查时期为止的时间确定为应该继续所述涡轮机的运转的时间,
在所述能否运转判定部判定为无法继续运转的情况下,所述负荷-时间计算部计算在所述时间确定部所确定的时间期间能继续所述涡轮机的运转的负荷。
5.根据权利要求3所述的涡轮机分析装置,其中,还具备:
发电量预测部,预测多个所述涡轮机应该发出的电量;以及
运转计划生成部,基于所述负荷-时间计算部所计算出的所述负荷和所述发电量预测部所预测出的电量,来生成多个所述涡轮机的运转计划。
6.根据权利要求4所述的涡轮机分析装置,其中,还具备:
发电量预测部,预测多个所述涡轮机应该发出的电量;以及
运转计划生成部,基于所述负荷-时间计算部所计算出的所述负荷和所述发电量预测部所预测出的电量,来生成多个所述涡轮机的运转计划。
7.根据权利要求1或2所述的涡轮机分析装置,其中,
还具备:负荷输入部,受理使所述涡轮机运转的负荷的输入,
所述负荷-时间计算部计算所述涡轮机在所输入的所述负荷下的能运转时间。
8.一种涡轮机分析方法,具有以下步骤:
取得包含涡轮机的温度的所述涡轮机的状态量的步骤;
基于所述状态量,来确定表示所述涡轮机所涉及的温度历史记录的温度历史记录变量的步骤;
基于所述涡轮机的温度和确定温度历史记录变量的步骤中所确定的温度历史记录变量,来计算消耗寿命的步骤;
从所述涡轮机的设计寿命减去所述消耗寿命来计算所述涡轮机的剩余寿命的步骤;以及
根据所述剩余寿命,来导出所述涡轮机的负荷与以所述负荷运转所述涡轮机的情况下的能运转时间的关系的步骤。
9.一种计算机可读取记录介质,其记录有程序,所述程序用于使计算机作为以下部分来发挥功能:
状态量取得部,取得包含涡轮机的温度的所述涡轮机的状态量;
负荷确定部,基于所述状态量,来确定表示所述涡轮机所涉及的温度历史记录的温度历史记录变量;
剩余寿命计算部,基于所述涡轮机的温度和所述负荷确定部所确定的温度历史记录变量,来计算消耗寿命,并从所述涡轮机的设计寿命减去所述消耗寿命来计算所述涡轮机的剩余寿命;以及
负荷-时间计算部,根据所述剩余寿命,来导出所述涡轮机的负荷与以所述负荷运转所述涡轮机的情况下的能运转时间的关系。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015211899A JP6792939B2 (ja) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | タービン分析装置、タービン分析方法およびプログラム |
JP2015-211899 | 2015-10-28 | ||
PCT/JP2016/081559 WO2017073554A1 (ja) | 2015-10-28 | 2016-10-25 | タービン分析装置、タービン分析方法およびプログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108350752A CN108350752A (zh) | 2018-07-31 |
CN108350752B true CN108350752B (zh) | 2020-09-22 |
Family
ID=58631469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201680062564.5A Active CN108350752B (zh) | 2015-10-28 | 2016-10-25 | 涡轮机分析装置及分析方法、以及计算机可读取记录介质 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10883427B2 (zh) |
JP (1) | JP6792939B2 (zh) |
KR (1) | KR20180059875A (zh) |
CN (1) | CN108350752B (zh) |
DE (1) | DE112016004953T5 (zh) |
MX (1) | MX2018005094A (zh) |
WO (1) | WO2017073554A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5973096B1 (ja) * | 2016-01-14 | 2016-08-23 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | プラント分析装置、プラント分析方法、およびプログラム |
JP6892753B2 (ja) | 2016-12-02 | 2021-06-23 | 三菱パワー株式会社 | 機器状態推定装置、機器状態推定方法およびプログラム |
US11286855B2 (en) * | 2019-03-15 | 2022-03-29 | General Electric Company | Systems and methods for operating a turbine engine |
JP7288867B2 (ja) * | 2020-01-22 | 2023-06-08 | 三菱重工業株式会社 | 出力指令装置及び出力指令方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101292076A (zh) * | 2005-10-17 | 2008-10-22 | 西门子公司 | 确定燃油发电设备特别是燃气轮机和蒸汽轮机设备的单个组件的寿命消耗的方法和装置 |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5764141A (en) * | 1980-10-07 | 1982-04-19 | Hitachi Ltd | Method and device for foreseening life of apparatus consisting of metallic structure |
JPS60182305A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-17 | Toshiba Corp | 蒸気タ−ビンの損傷判定装置 |
JPS61202136A (ja) * | 1985-03-06 | 1986-09-06 | Hitachi Ltd | 高温ボルトの寿命管理方法 |
US5447059A (en) * | 1993-12-27 | 1995-09-05 | Solar Turbines Incorporated | Apparatus and method for determining gas turbine engine life |
JP4053211B2 (ja) * | 2000-05-11 | 2008-02-27 | 株式会社東芝 | ガスタービン運転監視装置 |
US6343251B1 (en) * | 2000-10-20 | 2002-01-29 | General Electric Company | Method and system for monitoring the operation of and predicting part life consumption for turbomachinery |
JP3692294B2 (ja) | 2000-12-22 | 2005-09-07 | 財団法人電力中央研究所 | ガスタービン高温部品の廃却損最小化方法及びシステム及びガスタービン保守最適化支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
JP3801071B2 (ja) | 2001-02-27 | 2006-07-26 | 株式会社日立製作所 | 発電設備の運転・保全計画支援システム |
US6853930B2 (en) | 2001-02-27 | 2005-02-08 | Hitachi, Ltd. | System for aiding the preparation of operation and maintenance plans for a power generation installation |
JP3801063B2 (ja) | 2001-02-27 | 2006-07-26 | 株式会社日立製作所 | 発電設備の運転・保全計画支援システム |
US7582359B2 (en) * | 2002-09-23 | 2009-09-01 | Siemens Energy, Inc. | Apparatus and method of monitoring operating parameters of a gas turbine |
US8744864B2 (en) * | 2003-07-29 | 2014-06-03 | General Electric Company | Methods and systems for generating a financial report |
US7698030B2 (en) * | 2003-09-24 | 2010-04-13 | Siemens Energy, Inc. | Turbine component tracking system |
JP2005240776A (ja) | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 部品運用計画作成方法 |
US7368827B2 (en) * | 2006-09-06 | 2008-05-06 | Siemens Power Generation, Inc. | Electrical assembly for monitoring conditions in a combustion turbine operating environment |
WO2008046931A2 (en) * | 2007-01-10 | 2008-04-24 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method and device to measure, test and/or monitor turbine performance |
JP4750868B2 (ja) * | 2009-03-19 | 2011-08-17 | 株式会社日立製作所 | 高温下で使用されるボルトの余寿命診断方法 |
US9056372B2 (en) * | 2010-10-12 | 2015-06-16 | Alstom Technology Ltd | Extending useful life of a cobalt-based gas turbine component |
DK2710438T3 (da) * | 2011-05-20 | 2022-04-11 | Insight Analytics Solutions Holdings Ltd | Bestemmelse af skade og resterende brugbar levetid af rotationsmaskiner inklusiv kraftoverførselssystemer, gearkasser og generatorer |
ITCO20110032A1 (it) * | 2011-07-28 | 2013-01-29 | Nuovo Pignone Spa | Dispositivo e metodo di ottimizzazione e determinazione della vita di una turbina a gas |
US9317249B2 (en) * | 2012-12-06 | 2016-04-19 | Honeywell International Inc. | Operations support systems and methods for calculating and evaluating turbine temperatures and health |
US20150184549A1 (en) * | 2013-12-31 | 2015-07-02 | General Electric Company | Methods and systems for enhancing control of power plant generating units |
CN104850904A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-08-19 | 上海能策燃气轮机有限公司 | 一种优化燃气轮机维检修方案的分析方法 |
JP5862827B2 (ja) | 2015-07-20 | 2016-02-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP6710039B2 (ja) * | 2015-10-28 | 2020-06-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 計画装置、計画方法およびプログラム |
GB201621916D0 (en) * | 2016-12-21 | 2017-02-08 | Romax Tech Ltd | Wind farm operation |
US20180335018A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Frontier Wind, Llc | Turbine Loads Determination and Condition Monitoring |
-
2015
- 2015-10-28 JP JP2015211899A patent/JP6792939B2/ja active Active
-
2016
- 2016-10-25 US US15/771,302 patent/US10883427B2/en active Active
- 2016-10-25 DE DE112016004953.6T patent/DE112016004953T5/de active Pending
- 2016-10-25 KR KR1020187011880A patent/KR20180059875A/ko not_active Application Discontinuation
- 2016-10-25 CN CN201680062564.5A patent/CN108350752B/zh active Active
- 2016-10-25 MX MX2018005094A patent/MX2018005094A/es unknown
- 2016-10-25 WO PCT/JP2016/081559 patent/WO2017073554A1/ja active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101292076A (zh) * | 2005-10-17 | 2008-10-22 | 西门子公司 | 确定燃油发电设备特别是燃气轮机和蒸汽轮机设备的单个组件的寿命消耗的方法和装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017073554A1 (ja) | 2017-05-04 |
US10883427B2 (en) | 2021-01-05 |
DE112016004953T5 (de) | 2018-07-19 |
KR20180059875A (ko) | 2018-06-05 |
JP6792939B2 (ja) | 2020-12-02 |
JP2017082681A (ja) | 2017-05-18 |
US20180328290A1 (en) | 2018-11-15 |
CN108350752A (zh) | 2018-07-31 |
MX2018005094A (es) | 2018-08-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108350752B (zh) | 涡轮机分析装置及分析方法、以及计算机可读取记录介质 | |
KR102015744B1 (ko) | 플랜트 분석 장치, 플랜트 분석 방법, 및 프로그램 | |
JP2012511669A (ja) | タービンの寿命のモデル化 | |
JP5874297B2 (ja) | 熱源制御装置、空調システム、熱源制御プログラムおよび熱源制御方法 | |
CN108463616B (zh) | 设备分析装置、设备分析方法及非暂时性计算机可读介质 | |
CN108368748B (zh) | 计划装置、计划方法以及记录介质 | |
CN109983484B (zh) | 设备状态估计装置、设备状态估计方法以及记录介质 | |
JP2007138856A (ja) | 蒸気タービンプラントの起動スケジュール予測システムおよび予測方法、ならびに予測用プログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体 | |
JP6315563B2 (ja) | 設備機器運転システムおよび設備機器運転方法 | |
KR20110128171A (ko) | 에너지 관리 지원 장치, 에너지 관리 지원 시스템, 에너지 관리 지원 방법 및 프로그램 | |
Cathcart et al. | Probabilistic lifing methods for digital assets |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Kanagawa Prefecture, Japan Patentee after: Mitsubishi Power Co., Ltd Address before: Kanagawa Prefecture, Japan Patentee before: MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, Ltd. |