DE112016006233T5

DE112016006233T5 - Fabrikanalysierer, fabrikanalysierverfahren und programm

Info

Publication number: DE112016006233T5
Application number: DE112016006233.8T
Authority: DE
Inventors: Yasuoki Tomita; Katsuhiko Abe; Shintaro Kumano; Motoshi Takasu; Etsushi Kanno; Takahiro Kawaguchi; Takayoshi Isoda; Yuki ENOMOTO; Nobuhiro Osaki; Kazuyuki Misawa; Akihisa Endo; Masao Ogino
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-10-18
Also published as: JP2017125456A; PH12018501486A1; KR20180095576A; US20190018380A1; CN108463622A; US10990070B2; WO2017122468A1; KR102015744B1; JP5973096B1; CN108463622B

Abstract

Eine Zustandsgröße-Erfassungseinheit ist ausgestaltet ist, um eine Zustandsgröße einer Turbine zu erfassen. Eine Zeitberechnungseinheit ist ausgestaltet, um eine Funktionsdauer bei einem Überbrennbetrieb der Turbine basierend auf einer Lebensdauer der Turbine und der Zustandsgröße zu berechnen. Eeine Abstandsberechnungseinheit, ist ausgestaltet, um einen Mahalanobis-Abstand basierend auf der Zustandsgröße zu berechnen. Eine Bestimmungseinheit ist ausgestaltet, um zu bestimmen, ob der Überbrennbetrieb der Turbine bei dem Mahalanobis-Abstand und der Funktionsdauer möglich ist oder nicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fabrikanalysierer, ein Fabrikanalysierverfahren und ein zugehöriges Programm.
Diese Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-005335 , die am 14. Januar 2016 in Japan eingereicht wurde, wobei deren Inhalt hierin durch Bezug enthalten ist.
Technischer Hintergrund
Bei Wärmekraftwerken, die mit einer Gasturbine und einer Dampfturbine ausgestattet sind, wird ein Betrieb bei einer Grundlast (Nennlast, 100% Last) und ein Betrieb bei einer Teillast (beispielsweise 75% Last) gemäß einer Nachfrage nach elektrischer Energie ausgeführt. Ferner offenbart Patentdokument 1 eine Technik zum Durchführen eines Überbrennbetriebs durch Bestimmen, ob der Überbrennbetrieb (Schwerlastbetrieb) bei einer kumulativen Last auf Gasturbinenkomponenten möglich ist oder nicht. Der Überbrennbetrieb bedeutet, dass eine Turbine bei einer Last (beispielsweise 110% Last), die höher als die Last einer Grundlast (110% Last) ist, betrieben wird.
Dokument des Stands der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2003-13744
Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die von der Erfindung zu lösen sind
Bei der in Patentdokument 1 offenbarten Technik wird eine Beschädigung einer Wartungskomponente oder -bauteils (maintenance component) währen des Schwerlastbetriebs verhindert, indem bestimmt wird, ob es möglich ist, einen vorbestimmten Betriebswartungszeitraum sicherzustellen, der von dem Austauschzeitpunkt der Wartungskomponenten bestimmt wird, wenn der von der kumulativen Last der Wartungskomponenten einer Gasturbine berechnete Schwerlastbetrieb ausgeführt wird. Jedoch wurden die Wartungskomponenten im Allgemeinen nicht dafür ausgelegt, um unter Schwerlast betrieben zu werden. Daher kann, da der Überbrennbetrieb eine große Last für die Turbine ist, eine Beschädigung der Wartungskomponente in einer kürzeren Zeit als in einer durch die in Patentdokument 1 beschriebene Technik berechneten Funktionsdauer auftreten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Fabrikanalysierer, der genau bestimmen kann, ob ein Betrieb in dem Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht, einen Fabrikanalysierverfahren und ein Programm vorzusehen.
Mittel zum Lösen des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fabrikanalysierer vorgesehen, der umfasst: eine Zustandsgröße-Erfassungseinheit, die ausgestaltet ist, um eine Zustandsmenge einer Turbine zu erfassen, eine Zeitberechnungseinheit, die ausgestaltet ist, um eine Funktionsdauer bei einem Überbrennbetrieb der Turbine basierend auf einer Lebensdauer der Turbine und der Zustandsgröße zu berechnen, eine Abstandsberechnungseinheit, die ausgestaltet ist, um einen Mahalanobis-Abstand basierend auf der Zustandsgröße zu berechnen, und eine Bestimmungseinheit, die ausgestaltet ist, um zu bestimmen, ob der Überbrennbetrieb der Turbine bei dem Mahalanobis-Abstand und der Funktionsdauer möglich ist oder nicht.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht den Fabrikanalysierer gemäß dem ersten Aspekt vor, wobei die Bestimmungseinheit ausgestaltet ist, um zu bestimmen, ob ein Energieverkaufspreis weniger als ein vorbestimmter Grenzwert ist und ob der Überbrennbetrieb der Turbine bei dem Mahalanobis-Abstand und der Funktionsdauer möglich ist oder nicht.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht den Fabrikanalysierer gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt vor, wobei der Fabrikanalysierer ferner eine Variablenberechnungseinheit umfasst, die ausgestaltet ist, um eine Historie-Variable bezüglich einer Historie der Zustandsgröße zu berechnen, und wobei die Berechnungseinheit ausgestaltet ist, um die Funktionsdauer bei dem Überbrennbetrieb der Turbine basierend auf eine Historie-Variable, die zu der Lebensdauer der Turbine und der berechneten Historie-Variable korrespondiert, zu berechnen.
Ein vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht den Fabrikanalysierer gemäß einem des ersten bis dritten Aspekts der Erfindung vor, wobei die Zeitberechnungseinheit ausgestaltet ist, um die Funktionsdauer zu berechnen, und zu verhindern, dass die Turbine die Haltbarkeitsdauer bis zu dem Turbinenwartungszeitpunkt erreicht.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht den Fabrikanalysierer gemäß einem des ersten bis vierten Aspekte vor, wobei der Fabrikanalysierer ferner eine Fehlererfassungseinheit umfasst, die ausgestaltet ist, um einen Fehler der Turbine basierend auf dem Mahalanobis-Abstand der durch die Abstandsberechnungseinheit berechnet wurde, zu erfassen.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Fabrikanalysierverfahren vor, dass die folgenden Schritte umfasst: Erfassen einer Zustandsgröße einer Turbine, die eine Temperatur der Turbine umfasst, Berechnen einer Funktionsdauer bei Überbrennbetrieb der Turbine basierend auf einer Lebensdauer der Turbine und einer berechneten Zustandsposition, Berechnen eines Mahalanobis-Abstands basierend auf der Zustandsgröße, und Bestimmen ob der Überbrennbetrieb der Turbine bei dem Mahalanobis-Abstand und der Funktionsdauer möglich ist oder nicht.
Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Programm vor, das einen Computer veranlasst zu fungieren als:

eine Zustandsgröße-Erfassungseinheit, die ausgestaltet ist, um eine Zustandsgröße einer Turbine zu erfassen, eine Zeitberechnungseinheit, die ausgestaltet ist, um eine Funktionsdauer bei einem Überbrennbetrieb der Turbine basierend auf einer Lebensdauer der Turbine und der Zustandsgröße zu berechnen, eine Abstandsberechnungseinheit, die ausgestaltet ist, um einen Mahalanobis-Abstand basierend auf der Zustandsgröße zu berechnen, und eine Bestimmungseinheit, die ausgestaltet ist, um zu bestimmen, ob der Überbrennbetrieb der Turbine bei dem Mahalanobis-Abstand und der Funktionsdauer möglich ist oder nicht.

Wirkung der Erfindung
Gemäß zumindest einem der oben beschriebenen Aspekte bestimmt der Fabrikanalysierer basierend auf einem Mahalanobis-Abstand, der von einer Zustandsgröße der Turbine berechnet wird, zusammen mit einer Funktionsdauer in dem Überbrennbetrieb, ob ein Betrieb in dem Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht. Als ein Ergebnis kann der Fabrikanalysierer genau bestimmen, ob ein Betrieb in dem Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Kraftwerks gemäß einem Beispiel eines Analyseziels.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fabrikanalysierers gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb eines Sammelzyklus des Fabrikanalysierers gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Bestimmungsbetrieb zeigt, in dem durch den Fabrikanalysierer gemäß der ersten Ausführungsform bestimmt wird, ob ein Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht.
5 zeigt ein Beispiel einer Vorschlagsinformation, die durch den Fabrikanalysierer gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben wird.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Bestimmungsbetrieb zeigt, in dem durch einen Fabrikanalysierer gemäß der zweiten Ausführungsform bestimmt wird, ob ein Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht.
7 zeigt ein Beispiel einer Vorschlagsinformation, die durch den Fabrikanalysierer gemäß der zweiten Ausführungsform ausgegeben wird.
8 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fabrikanalysierers gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Betrieb für einen Sammelzyklus des Fabrikanalysierers gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Computerkonfiguration gemäß zumindest einer Ausführungsform zeigt.

Ausführungsform der Erfindung
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform wird unten im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Kraftwerks gemäß einem Beispiel eines an Analyseziels.
Der Fabrikanalysierer 1 bestimmt ob ein Überbrennbetrieb einer Turbine, die in einem Kraftwerkt 2 vorgesehen ist, möglich ist oder nicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Kraftwerkt 2, welches ein zu analysierendes Ziel des Fabrikanalysierers 1 ist, ein GTCC-Kraftwerk, das, wie es in 1 gezeigt ist, mit einer Gasturbine und einer Dampfturbine ausgestattet ist. Das in 1 gezeigte Kraftwerk 2 umfasst eine Gasturbine 10, einen ersten Generator 20, einen Abwärmerückgewinnungsboiler 30, eine Dampfturbine 40, einen zweiten Generator 50 und einen Kondensator 60. Die Gasturbine 10 wird durch ein Verbrennungsgas, das eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweist, angetrieben, wobei das Verbrennungsgas durch ein Komprimieren von Luft A und ein Verbrennen eines Brennstoffs F in der komprimierten Luft erzeugt wird. Der erste Generator 20 erzeugt durch den Antrieb der Gasturbine 10 Elektrizität. Der Abwärmerückgewinnungsboiler 30 erzeugt durch Wärme eines Abgases der Gasturbine 10 Dampf S. Die Dampfturbine 40 wird durch den Dampf S von dem Abwärmerückgewinnungsboiler 30 angetrieben. Der zweite Generator 50 erzeugt durch den Antrieb der Gasturbine 40 Elektrizität. Der Kondensator 60 wandelt den Dampf S, der von der Dampfturbine 40 ausgestoßen bzw. abgegeben wird, zu einem Dampfkondensat W durch Kühlen des Dampfes S mit dem Kühler C zurück. Das Dampfkondensat W, das durch den Kondensator 60 zurückgewonnen wird, wird zu dem Abwärmerückgewinnungsboiler 30 geführt. Zudem ist das in 1 gezeigte Kraftwerk ein Beispiel eines Analyseziels und das Analyseziel des Fabrikanalysierers 1 kann ein anderes Kraftwerk, wie beispielsweise ein herkömmliches Kraftwerk, sein.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fabrikanalysierers gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
Der Fabrikanalysierer 1 umfasst eine Datensammeleinheit 101, eine Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102, eine Schwachpunktfestlegeeinheit 103, eine Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104, eine Verbrauch-Haltbarkeit-Speichereinheit 105, eine Eingabeeinheit 106, eine Komponente-Haltbarkeit-Datenbank 107, eine Wartungszeitpunkt-Speichereinheit 108, eine Zeitberechnungseinheit 109, eine Abstandsberechnungseinheit 110, eine Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit 111, eine Bestimmungseinheit 112 und eine Ausgabeeinheit 113.
Die Datensammeleinheit 101 sammelt Betriebsdaten des Kraftwerks 2, wie beispielsweise einer Turbine, in Echtzeit von dem Kraftwerk 2. Genauer gesagt sammelt die Datensammeleinheit 101 Betriebsdaten von einem Sensor, der in bzw. an der Turbine oder dergleichen vorgesehen ist, in einem vorbestimmten Sammelzyklus (z.B. 5 Minuten). Der Sammelzyklus ist eine kurze Zeitdauer, so dass die Direktheit bzw. Unmittelbarkeit eines Überwachens nicht verloren geht. Die Betriebsdaten werden unabhängig davon, ob ein Kraftwerk in Betrieb ist, gesammelt. Beispiele von Betriebsdaten umfassen eine Strömungsrate, einen Druck, eine Temperatur, eine Vibration und andere Zustandsgrößen. Der Sensor, der in der Turbine vorgesehen ist, kann einen Sensor für eine spezielle Messung zusätzlich zu einem herkömmlich verwendeten Sensor umfassen. Beispiele des Sensors für eine spezielle Messung umfassen einen Sensor zum Messen einer Gastemperatur des Fluides, welches seine Arbeitslast in der End-Stufe-Laufschaufel verbraucht hat, und einen Chip-Zwischenraum-Sensor zum Messen eines Raums zwischen einer Laufschaufelspitze und einer Kammer. Die Datensammelvorrichtung 101 ist ein Beispiel einer Zustandsgrößensammeleinheit für ein Erfassen einer Zustandsgröße der Turbine.
Die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechnet einen Wärmehaushalt des Kraftwerks 2, wie beispielsweise der Turbine, basierend auf den Betriebsdaten, die durch die Datensammeleinheit 101 gesammelt werden. Der Wärmehaushalt meint eine Temperatur, einen Druck, eine Enthalpie, eine Strömungsrate und andere Zustandsgrößen in jedem einer Mehrzahl von Teilen des Kraftwerks 2, wie beispielsweise der Turbine. Die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechnet den Wärmehaushalt durch eine Simulation basierend auf den Betriebsdaten. Beispiele eines Simulationsverfahrens zum Berechnen des Wärmehaushalts umfassen eine Finite-Elemente-Verfahren (FEM) und nummerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD). Die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 ist ein Beispiel der Zustandsgrößensammeleinheit für ein Erfassen einer Zustandsgröße einer Turbine.
Die Schwachpunktfestlegeeinheit 103 legt basierend auf dem Wärmehaushalt, der durch die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechnet wird, eine Komponente der Turbine fest, die während eines Hochlastbetriebs die höchste Temperatur von allen Komponenten der Turbine erreicht.
Die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 berechnet basierend auf dem durch die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechneten Wärmehaushalt den LMP-Wert (Larson-Miller Parameter) Lc, der eine Verschleißgröße jeder Komponente in dem letzten Sammelzyklus angibt. Mit anderen Worten, die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 ist ein Beispiel einer Variablenberechnungseinheit zum Berechnen von Historie-Variablen, die sich auf historische Zustandsgrößen bezieht. Der LMP-Wert Lc ist ein Parameter, der durch die folgende Formel (1) berechnet wird.
[Formel 1] $L_{c} = T_{c} (log t + C)$
Tc gibt eine Temperatur einer Komponente in Kelvin an. Die Temperatur in Kelvin bzw. Kelvintemperatur ist gleich zu der Temperatur in Celsius plus 273,15. Die Temperatur in Kelvin der Komponente wird durch die Temperatur eines Bereichs festgelegt, der durch die Schwachpunktfestlegeeinheit 103 festgelegt wird, unter dem Wärmehaushalt, der durch die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechnet wird. T gibt eine Betriebszeit (operating time) der Turbine bei der Temperatur Tc an. Das heißt, die Zeit ist gleich zu dem Sammelzyklus durch die Datensammeleinheit 101. C ist eine Konstante, die durch das Material der Komponente definiert wird. Beispielsweise kann die konstante C 20 sein, wenn das Material der Komponente ein Kohlenstoff-armer Stahl oder ein Chrom-Molybdän-Stahl ist. Zudem kann die Konstante C 15 sein, wenn das Material der Komponente ein rostfreier Stahl ist.
Daher ist der LMP-Wert ein Parameter, der von der Temperatur in Kelvin der Komponente und der Betriebszeit festgelegt wird. Das heißt, der LMP-Wert ist ein Beispiel einer Historie-Variablen, die sich auf eine Historie der auf eine Komponente angewandten Temperatur bezieht. Der LMP-Wert kann den Zustand einer Kriechverformung repräsentieren.
Ferner berechnet die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 basierend auf dem berechneten LMP-Wert Lc eine Verbrauch-Haltbarkeit tc der Komponente, die durch eine Nenntemperatur Ts der Komponente konvertiert wird, gemäß der folgenden Formel (2).
[Formel 2] $t_{c} = 10^{\frac{L_{c}}{T s} - C}$
Die Verbrauch-Haltbarkeit-Speichereinheit 105 speichert einen integrierten Wert bzw. Betrag (nachfolgend bezeichnet als eine kumulative bzw. aufsummierte Verbrauch-Haltbarkeit Σtc (cumulative consumption life)) der Verbrauch-Haltbarkeit tc, die durch die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 für jede Komponente der Turbine berechnet wird.
Die Eingabeeinheit 106 erhält von einem Bediener eine Eingabe eines Ausführungsbefehls für ein Verfahren zum Bestimmen, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht. Beispielsweise erhält die Eingabeeinheit 106 die Eingabe des Ausführungsbefehls durch Drücken eines Bestimmung-Start-Buttons.
Die Komponente-Haltbarkeit-Datenbank 107 speichert eine Lebensdauer ts und eine Nenntemperatur (rated temperatur) Tc jeder Komponente der Turbine.
Die Wartungszeitpunkt-Speichereinheit 108 speichert einen vorbestimmten Wartungszeitpunkt einer Turbine. Der Wartungszeitpunkt ist das Datum und die Zeit, die durch den Bediener des Fabrikanalysierers 1 bestimmt wird.
Die Zeitberechnungseinheit 109 berechnet die Funktionsdauer in dem Überbrennbetrieb der Turbine basierend auf der kumulativen Verbrauch-Haltbarkeit Σtc jeder Komponente, der Lebensdauer ts jeder Komponente und dem Wartungszeitpunkt der Turbine. Genauer gesagt berechnet die Zeitberechnungseinheit 109 eine verbleibende Haltbarkeit tl der Komponente durch Subtrahieren der kumulativen Verbrauch-Haltbarkeit Σtc von der Lebensdauer ts. Die verbleibende Haltbarkeit tl ist eine Funktionsdauer der Komponente bei der bewerteten Temperatur Tc. Die Zeitberechnungseinheit 109 berechnet den LMP-Wert L1 gemäß der folgenden Formel (3) basierend auf der berechneten verbleibenden Haltbarkeit tl und der Nenntemperatur Tc der Komponente. Dann berechnet die Zeitberechnungseinheit 109 basierend auf dem LMP-Wert L1 und der Überbrenntemperatur To gemäß der folgenden Formel (4) die Funktionsdauer, bei welcher für alle Komponenten verhindert werden kann, dass diese die Haltbarkeitsdauer bis zu dem Wartungszeitpunkt erreichen.
[Formel 3] $L_{l} = T_{s} (log t_{l} + C)$

[Formel 4] $t_{o} = 10^{\frac{L_{l}}{T_{o}} - C}$
Die Abstandsberechnungseinheit 110 berechnet einen Mahalanobis-Abstand der Turbine basierend auf dem durch die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechneten Wärmehaushalt. Der Mahalanobis-Abstand gibt den Grad einer Divergenz bzw. Abweichung zwischen dem Zustand einer Turbine zu einer festgelegten Zeit und einem normalen Zustand an. Genauer gesagt berechnet die Abstandsberechnungseinheit 110 den Mahalanobis-Abstand durch Projizieren des durch die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechneten Wärmehaushalts in einem Einheitsraum, der durch eine Mehrzahl von Zustandsgrößen gebildet wird, die in der Vergangenheit von einer Turbine erfasst wurden. Der Einheitsraum bezieht sich auf eine Datengruppe, die eine Basis für ein Berechnen des Mahalanobis-Abstands bildet. Zudem ist der Mahalanobis-Abstand ein Abstand, der in Übereinstimmung mit einer Verteilung oder einer Korrelation der Zustandsgrößen in dem Einheitsraum gewichtet ist, wobei der Mahalanobis-Abstand größer wird, wenn der Grad einer Ähnlichkeit mit der Datengruppe in dem Einheitsraum geringer wird.
Die Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit 111 erfasst eine Energie-Verkauf-Information, die einen derzeitigen bzw. aktuellen Energieverkaufspreis angibt. Die Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit 111 kann die Energie-Verkauf-Information von einem externen Server über das Internet erfassen oder die Energie-Verkauf-Information kann durch den Bediener eingegeben werden.
Die Bestimmungseinheit 112 bestimmt basierend auf der durch die Zeitberechnungseinheit 109 berechneten Funktionsdauer, dem durch die Abstandsberechnungseinheit 110 berechneten Mahalanobis-Abstand und der durch die Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit 111 erfassten Energie-Verkauf-Information, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist oder nicht. Die Bestimmungseinheit 112 bestimmt, dass der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt werden sollte, wenn die Funktionsdauer geringer als eine vorbestimmte Zeit ist. Ferner bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass ein Überbrennbetrieb nicht ausgeführt werden sollte, wenn der Mahalanobis-Abstand den Wahrscheinlichkeit-Bestimmung-Grenzwert übersteigt. Zudem bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt werden sollte, wenn der durch die Energie-Verkauf-Information angegebene Energieverkaufspreis geringer als ein vorbestimmter Preis ist.
Die Ausgabeeinheit 113 gibt eine Vorschlagsinformation aus, die das Bestimmungsergebnis von der Bestimmungseinheit 112 angibt. Beispiele von Ausgabeformaten für die Vorschlagsinformation umfassen eine Anzeige auf einem Display bzw. einer Anzeigevorrichtung, Speichern auf einem Speichermedium und Drucken auf einem Blatt. Beispiele der Vorschlagsinformation, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht, umfassen eine auf der Funktionsdauer, dem Mahalanobis-Abstand und dem Energieverkaufspreis basierende Liste, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht.
Hier wird der Betrieb des Fabrikanalysierers gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb für jeden Sammelzyklus des Fabrikanalysierers gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Der Fabrikanalysierer 1 führt die folgenden Verfahren für jeden Sammelzyklus durch. Zuerst sammelt die Datensammeleinheit 101 Betriebsdaten des Kraftwerks 2, wie beispielsweise einer Turbine, von Sensoren, die in bzw. an der Turbine oder dergleichen vorgesehen sind (Schritt S1). Nachfolgend berechnet die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 den Wärmehaushalt des Kraftwerks 2, wie beispielsweise einer Turbine, als eine Eingabe der gesammelten Betriebsdaten (Schritt S2).
Nachfolgend wählt der Fabrikanalysierer 1 Komponenten der Turbine einzeln aus und führt das Verfahren von Schritt S4 bis Schritt S6, die unten gezeigt sind, für jede der ausgewählten Komponenten durch (Schritt S3).
Zuerst legt die Schwachpunktfestlegeeinheit 103 basierend auf dem aktuellen Berechnungsergebnis und/oder dem vorrangegangenen Berechnungsergebnis (past calculation result) der Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 einen Bereich der ausgewählten Komponente fest, der während des Überbrennbetriebs die höchste Temperatur aufweist bzw. erreicht (Schritt S4).
Nachfolgend berechnet die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 eine Verbrauch-Haltbarkeit während des letzten Sammelzyklus t der ausgewählten Komponente unter Verwendung einer Temperatur T, die zu einem Bereich korrespondiert, der durch die Schwachpunktfestlegeeinheit 103 festgelegt ist, in dem Wärmehaushalt, der durch die Wärmehaushaltberechnungseinheit 102 berechnet wird (Schritt S5). Das heißt, die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 berechnet die Verbrauch-Haltbarkeit gemäß den oben beschriebenen Formeln (1) und (2). Die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 addiert die berechnete Verbrauch-Haltbarkeit zu der kumulativen Verbrauch-Haltbarkeit, die mit der ausgewählten Komponente verbunden ist, die in der Verbrauch-Haltbarkeit-Speichereinheit 105 gespeichert ist (Schritt S6). Als ein Ergebnis aktualisiert die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 die kumulative Verbrauch-Haltbarkeit, die in der Verbrauch-Haltbarkeit-Speichereinheit 105 gespeichert ist.
Der Fabrikanalysierer 1 führt das Verfahren der obigen Schritten S1 bis S6 für jeden Sammelzyklus aus, so dass die in der Verbrauch-Haltbarkeit-Speichereinheit 105 gespeicherte kumulative Verbrauch-Haltbarkeit in dem aktuellsten Zustand gehalten werden kann.
Der Bestimmungsbetrieb, ob der Überbrennbetrieb gemäß dem Fabrikanalysierer 1 der vorliegenden Ausführungsform möglich ist oder nicht, wird beschrieben.
4 ist ein Flussdiagramm, das den Bestimmungsbetrieb, ob der Überbrennbetrieb gemäß dem Fabrikanalysierer gemäß der ersten Ausführungsform möglich ist oder nicht, zeigt. Wenn der Bediener einen Ausführungsbefehl eines Verfahrens eines Bestimmens, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht, in den Fabrikanalysierer 1 eingibt, erhält die Eingabeeinheit 106 den Ausführungsbefehl (Schritt S101). Die Zeitberechnungseinheit 109 wählt eine Komponente der Turbine einzeln aus und führt das Verfahren der Schritte S103 bis S104, die unten gezeigt sind, für jede der ausgewählten Komponenten durch (Schritt S102).
Zuerst berechnet die Zeitberechnungseinheit 109 die verbleibende Haltbarkeit der ausgewählten Komponente durch Subtrahieren der kumulativen Verbrauch-Haltbarkeit, die mit der ausgewählten Komponente verbunden ist, die in der Verbrauch-Haltbarkeit-Speichereinheit 105 gespeichert ist, von der Lebensdauer, die mit der ausgewählten Komponente verbunden ist, die in der Komponente-Haltbarkeit-Datenbank 107 gespeichert ist, (Schritt S103). Nachfolgend berechnet die Zeitberechnungseinheit 109 die maximale Überbrennfunktionsdauer, so dass die ausgewählte Komponente die Lebensdauer während einer Zeitspanne von der jetzigen Zeit bzw. ab jetzt bis zu dem Wartungszeitpunktzeitpunkt nicht erreicht (Schritt S104). Das heißt, die Zeitberechnungseinheit 109 berechnet die Überbrennfunktionsdauer gemäß den oben beschriebenen Formeln (3) und (4).
Wenn die Berechnungseinheit 109 das Verfahren von Schritt S103 bis Schritt S104 für alle Komponenten durchführt, wird die kürzeste Überbrennfunktionsdauer unter den berechneten Überbrennfunktionsdauern für jede Komponente als die Funktionsdauer festgelegt, welche geeignet ist zu verhindern, dass die Turbine die Haltbarkeitsdauer bis zu dem Wartungszeitpunkt erreicht (Schritt S105).
Die Zeitberechnungseinheit 110 berechnet den Mahalanobis-Abstand basierend auf dem durch die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechneten letzten Wärmehaushalt (Schritt 106). Ferner erfasst die Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit 111 eine Energie-Verkauf-Information, die mit dem Energieverkaufspreis verbunden ist (Schritt 107).
Die Bestimmungseinheit 112 bestimmt basierend auf der durch die Zeitberechnungseinheit 109 berechneten Funktionsdauer, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist (Schritt 108). Genauer gesagt bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass der Überbetrieb nicht ausgeführt werden sollte, wenn die durch die Zeitberechnungseinheit 109 berechnete Funktionsdauer kleiner als eine vorbestimmte Dauer ist (z.B. eine Stunde). Nachfolgend bestimmt die Bestimmungseinheit 112 basierend auf dem durch die Abstandsberechnungseinheit 110 berechneten Mahalanobis-Abstand, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist oder nicht (Schritt 109). Genauer gesagt bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt in einem Fall werden sollte, in dem der Mahalanobis-Abstand den Wahrscheinlichkeit-Bestimmung-Grenzwert übersteigt (z.B. 2). Die Bestimmungseinheit 112 bestimmt basierend auf der durch die Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit 111 erfasste Energie-Verkauf-Information, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist oder nicht (Schritt S110). Genauer gesagt bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt werden sollte, wenn der durch die Energie-Verkauf-Information angegebene Energieverkaufspreis kleiner als ein vorbestimmter Preis ist (z.B. ein jährlicher durchschnittlicher Energieverkaufspreis).
Die Ausgabeeinheit 113 erzeugt basierend auf dem Bestimmungsergebnis von Schritt S108 bis Schritt S110 eine Vorschlagsinformation, die jedes Bestimmungsergebnis der Bestimmungseinheit 112 angibt (Schritt S111). Die Ausgabeeinheit 113 gibt die erzeugte Vorschlagsinformation aus (Schritt S112).
5 ist ein Beispiel der Vorschlagsinformation, die durch den Fabrikanalysierer gemäß ersten Ausführungsform ausgegeben wird.
Wie in 5 gezeigt gibt die Ausgabeeinheit 113 basierend auf der Funktionsdauer, dem Mahalanobis-Abstand und dem Energieverkaufspreiseine eine Liste aus, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht. Folglich kann der Bediener durch Beziehen auf die Vorschlagsinformation bestimmen, ob es der Turbine erlaubt ist, den Überbrennbetrieb auszuführen oder nicht. Zudem kann der Bediener es der Turbine erlauben, den Überbrennbetrieb auszuführen, selbst in einem Fall, in dem manche Bedingungen angeben, dass der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt werden sollte.
Daher berechnet der Fabrikanalysierer 1 gemäß dieser Ausführungsform basierend auf der Lebensdauer der Turbine und dem LMP-Wert, der für die Temperaturhistorie der Turbine anzeigend ist, eine Funktionsdauer in dem Turbinenüberbrennbetrieb. Die Turbinenbelastung steigt mit der Temperatur. Daher kann der Fabrikanalysierer 1 die verbleibende Haltbarkeit der Turbine durch Verwalten der Turbinenhaltbarkeit basierend auf einer Turbinentemperaturhistorie genau festlegen. Folglich kann der Fabrikanalysierer 1 gemäß dieser Ausführungsform die Funktionsdauer in dem Überbrennbetrieb genau berechnen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Fabrikanalysierer 1 basierend auf der Funktionsdauer, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist oder nicht. Folglich kann der Bediener der Turbine einfach bestimmen, ob die Turbine den Überbrennbetrieb ausführen sollte oder nicht. Zudem gibt der Fabrikanalysierer 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als die Vorschlagsinformation aus, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht, ist jedoch darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann der Fabrikanalysierer 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform den Betrieb der Turbine gemäß dem Bestimmungsergebnis der Bestimmungseinheit 112 automatisch steuern. Ferner kann der Fabrikanalysierer gemäß einer weiteren Ausführungsform nicht bestimmen, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist oder nicht, und kann die Funktionsdauer ausgeben. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Fabrikanalysierer 1 die Funktionsdauer ohne Verwenden des LMP-Wertes berechnen. Beispielsweise kann der Fabrikanalysierer 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform die Funktionsdauer basierend auf einer Historie-Variable berechnen, die eine andere als der LMP-Wert ist. Ferner kann der Fabrikanalysierer 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Funktionsdauer basierend auf einem integrierten Wert einer Funktionsdauer, die von der Temperatur unabhängig ist, berechnen.
Ferner berechnet der Fabrikanalysierer 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Funktionsdauer, bei welcher verhindert wird, dass die Turbine die Haltbarkeitsdauer bis zu dem Inspektionszeitpunkt der Turbine erreicht. Folglich kann, wenn die Turbine den Überbrennbetrieb gemäß der Funktionsdauer ausführt, die Komponente, die die Lebensdauer erreicht hat, bei dem nächsten Wartungszeitpunkt ausgetauscht werden. Das heißt, durch Ausführen des Überbrennbetriebs der Turbine gemäß der Funktionsdauer kann die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass die Turbine vor dem nächsten Wartungszeitpunkt nicht betrieben werden kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Fabrikanalysierer 1, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist oder nicht, gemäß dem Mahalanobis-Abstand, der basierend auf der Zustandsgröße der Turbine berechnet wird. Da das Überbrennen der Turbine ein Betrieb mit einer höheren Last als in dem Basislastbetrieb ist, gibt kann eine anderer bzw. weiterer Verschleiß als ein /zu einem Kriechen in der Komponente auftreten. Daher bestimmt der Fabrikanalysierer 1, durch den Mahalanobis-Abstand, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist oder nicht, wobei dadurch verhindert werden kann, dass eine Unregelmäßigkeit bei einem Überbrennen auftritt. Folglich kann der Fabrikanalysierer 1 genau bestimmen, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Fabrikanalysierer 1 basierend darauf, ob der Energieverkaufspreis kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist oder nicht, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist oder nicht. Das heißt, der Fabrikanalysierer 1 bestimmt, dass der Überbrennbetrieb möglich ist, wenn der Energieverbrauchspreis relativ hoch ist. Folglich ist es für den Bediener möglich, es der Turbine zu erlauben, den Überbrennbetrieb auszuführen, wenn der Überbrennbetrieb mit den Einnahmen im rechten Verhältnis steht bzw. angemessen sind.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Fabrikanalysierer 1 basierend auf einer Referenz, die die Funktionsdauer sowie den Mahalanobis-Abstands und/oder den Energieverkaufspreis umfasst, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht. Im Ergebnis kann, verglichen mit dem Fall eines Bestimmens nur basierend auf der Funktionsdauer, ob es möglich ist, den Überbrennbetrieb auszuführen oder nicht, geeigneter bestimmt werden, ob es möglich ist, den Überbrennbetrieb auszuführen oder nicht.
Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform wird unten im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Der Fabrikanalysierer 1 gemäß der ersten Ausführungsform bestimmt basierend auf dem aktuellen Energieverkaufspreis, ob der Überbrennbetrieb ausgeführt werden sollte oder nicht. Ein Fabrikanalysierer 1 gemäß der zweiten Ausführungsform gibt einen Betriebsplan bis zu dem Wartungszeitpunkt basierend auf dem Energieverkaufspreisplan aus, der einen täglichen Energieverkaufspreis angibt. Bei dem Fabrikanalysierer 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich der Fabrikanalysierer 1 und das Verfahren der Bestimmungseinheit 112 von denen der ersten Ausführungsform.
Der Bestimmungsbetrieb, ob der Überbrennbetrieb gemäß dem Fabrikanalysierer 1 der vorliegenden Ausführungsform möglich ist oder nicht, wird beschrieben. Der Betrieb jedes der Sammelzyklen gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ähnlich zu dem der ersten Ausführungsform.
6 ist Flussdiagramm, das den Bestimmungsbetrieb, ob der Überbrennbetrieb gemäß dem Fabrikanalysierer gemäß der zweiten Ausführungsform möglich ist oder nicht, zeigt.
Wenn der Bediener den Ausführungsbefehl eines Verfahrens eines Bestimmens, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht, in den Fabrikanalysierer 1 eingibt, erhält eine Eingabeeinheit 106 den Ausführungsbefehl (Schritt S201). Nachfolgend wählt eine Zeitberechnungseinheit 109 eine Komponente der Turbine einzeln aus und führt das unten gezeigte Verfahren der Schritte S203 bis S204 für jede der ausgewählten Komponenten durch (Schritt S202).
Zuerst berechnet die Zeitberechnungseinheit 109 eine verbleibende Haltbarkeit der ausgewählten Komponente durch Subtrahieren einer kumulativen Verbrauch-Haltbarkeit der ausgewählten Komponente, die in einem Verbrauch-Haltbarkeitsspeicher 105 gespeichert ist, von der Haltbarkeitsdauer der ausgewählten Komponente, die in einer Komponente-Haltbarkeit-Datenbank 107 gespeichert ist (Schritt S203). Nachfolgend berechnet die Zeitberechnungseinheit 109 die maximale Überbrennfunktionsdauer basierend auf der berechneten verbleibenden Haltbarkeit und dem Wartungszeitpunkt, der in der Wartungszeitpunkt-Speichereinheit 108 gespeichert ist, sodass die ausgewählte Komponente die Lebensdauer während einer Zeitspanne von der aktuellen Zeit bzw. ab jetzt bis zu dem Wartungszeitpunkt nicht erreicht (Schritt S204).
Wenn die Zeitberechnungseinheit 109 das Verfahren von Schritt S203 bis Schritt S204 für alle Komponenten ausführt, wird die kürzeste Überbrennfunktionsdauer unter den berechneten Überbrennfunktionsdauern jeder Komponente als die Funktionsdauer festgelegt, bei welcher verhindert werden kann, dass die Turbine die Haltbarkeitsdauer bis zu dem Wartungszeitpunkt erreicht (Schritt S205).
Nachfolgend berechnet eine Abstandsberechnungseinheit 110 einen Mahalanobis-Abstand basierend auf dem letzten durch die Wärmehaushaltberechnungseinheit 102 berechneten Wärmehaushalt (Schritt S206). Ferner umfasst eine Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit 111 einen Energieverkaufspreisplan, der eine Entwicklung des täglichen Energieverkaufspreises als eine Energieverkaufspreisinformation angibt (Schritt S207).
Die Bestimmungseinheit 112 bestimmt basierend auf dem durch die Abstandsberechnungseinheit 110 berechneten Mahalanobis-Abstand, ob der Überbrennbetrieb der Turbine möglich ist oder nicht (Schritt S208). Genauer gesagt bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass der Überbrennbetrieb in einem Fall nicht ausgeführt werden sollte, in dem der Mahalanobis-Abstand einen Wahrscheinlichkeit-Bestimmung-Grenzwert übersteigt (z.B. 2).
Wenn die Bestimmungseinheit 112 beim Bestimmen basierend auf dem Mahalanobis-Abstand bestimmt, dass es möglich ist, den Überbrennbetrieb auszuführen (Schritt S208: Ja), teilt die Bestimmungseinheit die durch die Zeitberechnungseinheit 109 berechnete Funktionsdauer durch die Funktionsdauer für einen Tag und berechnet die Anzahl von Betriebstagen, die die Anzahl von Tagen ist, an denen der Überbrennbetrieb ausgeführt werden kann (Schritt S209). Nachfolgende legt die Bestimmungseinheit 112 basierend auf dem durch die Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit 111 erfassten Energieverkaufspreisplan die zu der Anzahl von Betriebstagen äquivalenten Daten in aufsteigender Reihenfolge des Energieverkaufspreises für die Tage während einer Zeitspanne von der Gegenwart bis zu einem Wartungszeitpunkt fest (Schritt S210). Dann bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass die festgelegten Daten die möglichen Tage für ein Ausführen des Überbrennbetriebs sind (Schritt S211). Ferner bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass die verbleibenden Tage die Tage sind, an welchen der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt werden sollte (Schritt S212). Das heißt, die Bestimmungseinheit 112 bestimmt basierend auf der durch die Zeitberechnungseinheit 109 berechnete Funktionsdauer und dem durch die Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit 111 erfassten Energieverkaufspreis, ob der Überbrennbetrieb für jeden Tag von der Gegenwart bis zu dem Wartungszeitpunkt möglich ist.
Andererseits, wenn die Bestimmungseinheit 112 in einer Bestimmung basierend auf dem Mahalanobis-Abstand bestimmt, dass der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt werden sollte, (Schritt S208: Nein), bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass jeder Tag von der Gegenwart bis zu dem Wartungszeitpunkt ein Tag ist, an welchem der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt wird (Schritt 213).
Nachfolgend erzeugt die Ausgabeeinheit 113 basierend auf dem Bestimmungsergebnis von Schritt S211 und Schritt S212 der Bestimmungseinheit 112 oder dem Bestimmungsergebnis von Schritt S213 eine Vorschlagsinformation, die einen Betriebsplan angibt (Schritt S214). Das heißt, der Betriebsplan schlägt den Überbrennbetrieb an den Tagen vor, die als mögliche Tage für den Überbrennbetrieb bestimmt wurden. Der Betriebsplan schlägt den Basislastbetrieb an den Tagen vor, an welchen der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt werden sollte. Die Ausgabeeinheit 113 gibt die erzeugte Vorschlagsinformation aus (Schritt S215).
7 ist ein Beispiel der Vorschlagsinformation, die durch den Fabrikanalysierer gemäß der zweiten Ausführungsform ausgegeben wird.
Wie in 7 gezeigt ist, gibt die Ausgabeeinheit 113 einen Betriebsplan von der Gegenwart bis zu dem Wartungszeitpunkt als die Vorschlagsinformation aus. Die in 7 gezeigte Vorschlagsinformation schlägt einen Überbrennbetrieb an den Tagen 6, 13, 20, 24, 25 und 27 vor („OF (Überbrennen)“ in 7) und schlägt einen Basislastbetrieb für die verbleibenden Tage vor („BL (Basislast)“ in 7). Folglich kann der Bediener durch Beziehen auf die Vorschlagsinformation bestimmen, ob es der Turbine erlaubt ist, den Überbrennbetrieb auszuführen oder nicht. Zudem kann der Bediener den Überbrennbetrieb der Turbine selbst in einem Fall ausführen, in dem ein Tag ein nicht-vorgeschlagener Tag des Überbrennbetriebs in der Vorschlagsinformation ist.
Auf diese Weise bestimmt der Fabrikanalysierer 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform basierend auf der Funktionsdauer und einem Energieverkaufspreisplan in dem Überbrennbetrieb für jeden Tag von der Gegenwart bis zu dem Wartungszeitpunkt, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht. Im Ergebnis kann der Fabrikanalysierer 1 den Betriebsplan mit den höchsten Erträgen erzeugen.
Dritte Ausführungsform
Die dritte Ausführungsform wird im Detail unten mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Der Fabrikanalysierer 1 gemäß der dritten Ausführungsform erfasst ferner einen Fehler der Turbine zusätzlich zu dem Betrieb des Fabrikanalysierers 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
8 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fabrikanalysierers gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
Der Fabrikanalysierer 1 gemäß der dritten Ausführungsform umfasst ferner zusätzlich zu der Konfiguration der ersten Ausführungsform eine Fehlererfassungseinheit 114.
Die Fehlererfassungseinheit 114 erfasst einen Fehler der Turbine durch Vergleichen des durch die Abstandsberechnungseinheit 110 berechneten Mahalanobis-Abstands mit einem Fehlererfassungsgrenzwert. Genauer gesagt bestimmt die Fehlererfassungseinheit 114, dass ein Fehler in der Turbine aufgetreten ist, in einem Fall, in dem der berechnete Mahalanobis-Abstand den Fehlererfassungsgrenzwert übersteigt (z.B. 3). Da der Überbrennbetrieb ein Betrieb mit einer Last ist, die die bewertete Last der Turbine übersteigt, ist die Wahrscheinlichkeit für einen Fehler, wie beispielsweise eine Beschädigung der Wartungskomponenten, der in der Turbine auftritt, höher als bei dem Basislastbetrieb. Daher wird der Wahrscheinlichkeit-Bestimmung-Grenzwert, der bei der Bestimmungseinheit 112 verwendet wird, kleiner gewählt bzw. eingestellt als der Fehlererfassungsgrenzwert, der in der Fehlererfassungseinheit 114 verwendet wird. Mit andern Worten, selbst in einem Fall, in dem die Fehlererfassungseinheit 114 feststellt, dass ein Fehler nicht aufgetreten ist, kann die Bestimmungseinheit 112 bestimmen, dass der Überbrennbetrieb nicht ausgeführt werden sollte.
Ein Betrieb jeder der Sammelzyklen gemäß der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Zudem ist der Bestimmungsbetrieb des Wartungszeitpunkts durch den Fabrikanalysierer 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform derselbe wie bei der ersten Ausführungsform.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb für jeden Sammelzyklus des Fabrikanalysierers gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
Der Fabrikanalysierer 1 führt das folgende Verfahren für jeden Sammelzyklus durch.
Zuerst sammelt die Datensammelvorrichtung 101 die Betriebsdaten der Turbine von einem Sensor, der in bzw. an der Turbine vorgesehen ist (Schritt S301). Nachfolgend berechnet die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 den Wärmehaushalt der Turbine unter Verwendung der gesammelten Betriebsdaten als eine Eingabe (Schritt S302).
Nachfolgend wählt der Fabrikanalysierer 1 Komponenten der Turbine einzeln aus und führt für jede der ausgewählten Komponenten das Verfahren von Schritt S304 bis Schritt S306 durch, das unten gezeigt ist (Schritt S303).
Zuerst legt die Schwachpunktfestlegeeinheit 103 einen Bereich der ausgewählten Komponente basierend auf dem aktuellen Berechnungsergebnis und/oder dem vorrangegangenen Berechnungsergebnis der Wärmehaushaltsberechnungseinheit 102 fest, der während des Überbrennbetriebs die höchste Temperatur hat (Schritt S304).
Nachfolgend berechnet die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 eine Verbrauch-Haltbarkeit während des letzten Sammelzyklus der ausgewählten Komponente unter Verwendung einer Temperatur, die zu einem Bereich korrespondiert, der durch die Schwachpunktfestlegeeinheit 103 in dem durch die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechneten Wärmehaushalt festgelegt wird (Schritt S305). Die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 addiert die errechnete Verbrauch-Haltbarkeit zu der kumulativen Verbrauch-Haltbarkeit, die zu der ausgewählten Komponente korrespondiert, die in der Verbrauch-Haltbarkeit-Speichereinheit 105 gespeichert ist (Schritt S306). Als ein Ergebnis aktualisiert die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 die kumulative Verbrauch-Haltbarkeit, die in der Verbrauch-Haltbarkeit-Speichereinheit 105 gespeichert ist.
Wenn der Fabrikanalysierer 1 das Verfahren von Schritt S304 bis Schritt S306 für alle der Komponenten ausführt, berechnet die Abstandsberechnungseinheit 110 den Mahalanobis-Abstand basierend auf dem durch die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechneten Wärmehaushalt (Schritt S307) .
Nachfolgend bestimmt die Fehlererfassungseinheit 114 basierend auf dem durch die Abstandsberechnungseinheit 110 berechneten Mahalanobis-Abstand, ob ein Fehler in der Turbine aufgetreten ist oder nicht (Schritt S308). Genauer gesagt bestimmt die Bestimmungseinheit 112, dass ein Fehler in der Turbine aufgetreten ist, in einem Fall, in dem der Mahalanobis-Abstand den Fehlererfassungsgrenzwert übersteigt (z.B. 3). Wenn ein Fehler in der Turbine aufgetreten ist (Schritt S308: Ja), gibt die Ausgabeeinheit 113 einen Alarm aus, der angibt, dass ein Fehler in der Turbine aufgetreten ist (Schritt S309). Andererseits wird, wenn kein Fehler in der Turbine aufgetreten ist (Schritt S308: Nein), das Verfahren beendet.
Wie oben beschrieben ist, bestimmt die Fehlererfassungseinheit 114 gemäß der vorliegenden Ausführungsform basierend auf dem durch die Abstandsberechnungseinheit 110 berechneten Mahalanobis-Abstand, ob es ein Fehler in der Turbine vorliegt oder nicht. Als ein Ergebnis kann der Fabrikanalysierer 1 bestimmen, ob der Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht, und kann erfassen, ob es ein Fehler in der Turbine vorliegt oder nicht.
Ferner umfasst der Fabrikanalysierer 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Fehlererfassungseinheit 114 zusätzlich zu der Konfiguration der ersten Ausführungsform, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann der Fabrikanalysierer 1 einer weiteren Ausführungsform eine Fehlererfassungseinheit 114 zusätzlich zu der Konfiguration der zweiten Ausführungsform erfassen.
Zudem wurden die Zeichnungen im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben, wobei spezifische Konfigurationen nicht auf die oben beschriebenen beschränkt sind und verschiedene Designveränderungen gemacht werden können.
Beispielsweise legt die Schwachpunktfestlegeeinheit 103 den Bereich fest, in dem die Temperatur bei dem Überbrennbetrieb am höchsten ist, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann bei einer weiteren Ausführungsform der Bereich mit der höchsten Temperatur bei dem Überbrennbetrieb im Voraus durch einen Turbinendesigner oder dergleichen festgelegt werden. Ferner kann die Verbrauchs-Haltbarkeit-Berechnungseinheit gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform den LMP-Wert basierend auf weiteren Temperaturen, wie beispielsweise einer Durchschnittstemperatur der Komponente, und nicht auf der Temperatur des Bereichs, in dem die Temperatur bei dem Überbrennbetrieb am höchsten ist, berechnen.
Ferner verwendet der Fabrikanalysierer 1 bei der obigen Ausführungsform den LMP-Wert als eine Temperatur-Historie-Variable, um zu bestimmen, ob die Komponente die Haltbarkeit der Komponente durch die Kriechverformung erreichen wird oder nicht, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine weitere Ausführungsform andere Temperatur-Historie-Variablen verwenden. Beispielsweise kann ein Fabrikanalysierer 1 gemäß der weiteren Ausführungsform eine Temperatur-Historie-Variable verwenden, die eine Beziehung zwischen einer Temperatur und der Anzahl von Zyklen angibt, um zu bestimmen, ob eine Komponente eine Haltbarkeit durch eine Niedrig-Zyklus-Ermüdung (low-cycle fatigue) erreicht. Ferner kann der Fabrikanalysierer 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Mehrzahl von Temperatur-Historie-Variable verwenden, um basierend auf einer Mehrzahl von Verschleißgründen, wie beispielsweise einer Kriechdeformation oder einer Niedrig-Zyklusermüdung, zu bestimmen, ob eine Komponente eine Haltbarkeit erreicht oder nicht.
Zudem berechnet der Fabrikanalysierer 1 bei den oben beschriebenen Ausführungsformen basierend auf der Überbrennbetriebdauer für jede Komponente, die die Turbine bildet, die Funktionsdauer bei dem Überbrennbetrieb der gesamten Turbine, ist jedoch darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann der Fabrikanalysierer 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform die Funktionsdauer bei dem Überbrennbetrieb der gesamten Turbine basierend auf der Lebensdauer der Turbine direkt berechnen, ohne die Überbrennbetriebdauer jeder Komponente zu berechnen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform rechnen die Schwachpunktfestlegeeinheit 103, die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 und die Abstandsberechnungseinheit 110 basierend auf dem durch die Wärmehaushalt-Berechnungseinheit 102 berechneten Wärmehaushalt, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können bei einer weiteren Ausführungsform die Schwachpunktberechnungseinheit 103, die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 und/oder die Abstandsberechnungseinheit 110 Berechnungen basierend auf den Betriebsdaten durchführen, die durch die Datensammelvorrichtung 101 gesammelt werden.
Genauer gesagt, bei einer weiteren Ausführungsform, wenn alle der Schwachpunktberechnungseinheit 103, die Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit 104 und die Abstandsberechnungseinheit 110 Berechnungen basierend auf den Betriebsdaten durchführen, die durch die Datensammeleinheit 101 gesammelt werden, kann der Fabrikanalysierer 1 ohne die Ausgleichsberechnungseinheit 102 vorgesehen werden.
10 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Computers gemäß zumindest einer Ausführungsform zeigt.
Der Computer 900 umfasst eine CPU 901, eine Hauptspeichervorrichtung 902, eine Hilfsspeichervorrichtung 903 und eine Schnittstelle 904.
Der oben beschriebene Fabrikanalysierer 1 ist in dem Computer 900 implementiert. Der Betrieb jeder der oben beschriebenen Verfahrenseinheiten ist in der Hilfsspeichervorrichtung 903 in der Form eines Programms gespeichert. Die CPU 901 liest die Programme von der Hilfsspeichervorrichtung 903 zu der Hauptspeichervorrichtung 902 aus und führt das Verfahren gemäß den Programmen durch. In Übereinstimmung mit den Programmen stellt die CPU einen Speicherbereich sicher, der zu der Wartungszeitpunkt-Speichereinheit 108 und der Verbrauch-Haltbarkeit-Speichereinheit 105 in einer Hauptspeichervorrichtung 902 korrespondiert. In Übereinstimmung mit den Programmen sichert die CPU 901 einen Speicherbereich in der Hilfsspeichervorrichtung 903, der zu der Komponente-Haltbarkeit-Datenbank 107 korrespondiert.
Zudem ist bei zumindest einer Ausführungsform die Hilfsspeichervorrichtung 903 ein Beispiel eines nicht-flüchtigen körperlichen Mediums. Andere Beispiele eines nicht-flüchtigen körperlichen Mediums umfassen eine magnetische Scheibe, eine magnetische-optische Scheibe, eine CD-ROM, eine DVD-ROM, einen Halbleiterspeicher usw., die/der über die Schnittstelle 904 verbunden ist. Wenn das Programm zu dem Computer 900 über eine Kommunikationsleitung geliefert wird, kann der Computer 900, der die Lieferung erhalten hat, das Programm in der Hauptspeichervorrichtung 902 entwickeln und die oben beschriebenen Verfahren ausführen.
Das Programm kann ebenso dazu verwendet werden, um einen Teil der oben beschriebenen Funktionen zu realisieren. Ferner kann das Programm eine Differenzdatei (difference file, difference program, Differenzprogramm) sein, die die oben beschriebene Funktion in Kombination mit anderen Programmen, die bereits in der Hilfsspeichervorrichtung 903 gespeichert sind, realisiert.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Fabrikanalysierer kann geeignet bestimmen, ob ein Betrieb in dem Überbrennbetrieb möglich ist oder nicht.
Bezugszeichenliste

1:: Fabrikanalysierer
101:: Datensammeleinheit
102:: Wärmehaushalt-Berechnungseinheit
103:: Schwachpunktfestlegeeinheit
104:: Verbrauch-Haltbarkeit-Berechnungseinheit
105:: Verbrauch-Haltbarkeitsspeichereinheit
106:: Eingabeeinheit
107:: Komponente-Haltbarkeit-Datenbank
108:: Wartungszeitpunkt-Speichereinheit
109:: Zeitberechnungseinheit
110:: Abstandsberechnungseinheit
111:: Energie-Verkauf-Information-Erfassungseinheit
112:: Bestimmungseinheit
113:: Ausgabeeinheit
114:: Fehlererfassungseinheit
900:: Computer
901:: CPU
902:: Hauptspeichervorrichtung
903:: Hilfsspeichervorrichtung
904:: Schnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016005335 [0002]

Claims

Ein Fabrikanalysierer, der umfasst: eine Zustandsgröße-Erfassungseinheit, die ausgestaltet ist, um eine Zustandsgröße einer Turbine zu erfassen, eine Zeitberechnungseinheit, die ausgestaltet ist, um eine Funktionsdauer bei einem Überbrennbetrieb der Turbine basierend auf einer Lebensdauer der Turbine und der Zustandsgröße zu berechnen, eine Abstandsberechnungseinheit, die ausgestaltet ist, um einen Mahalanobis-Abstand basierend auf der Zustandsgröße zu berechnen, und eine Bestimmungseinheit, die ausgestaltet ist, um zu bestimmen, ob der Überbrennbetrieb der Turbine bei dem Mahalanobis-Abstand und der Funktionsdauer möglich ist oder nicht.
Der Fabrikanalysierer gemäß Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinheit ausgestaltet ist, um zu bestimmen, ob ein Energieverkaufspreis kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist und ob der Überbrennbetrieb der Turbine bei dem Mahalanobis-Abstand und der Funktionsdauer möglich ist oder nicht.
Der Fabrikanalysierer gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Variablenberechnungseinheit, die ausgestaltet ist, um eine Historie-Variable bezüglich einer Historie der Zustandsgröße zu berechnen, und wobei die Zeitberechnungseinheit ausgestaltet ist, um die Funktionsdauer bei dem Überbrennbetrieb der Turbine basierend auf einer Historie-Variablen, die der Lebensdauer der Turbine und der berechneten Historie-Variablen entspricht, zu berechnen.
Der Fabrikanalysierer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zeitberechnungseinheit ausgestaltet ist, um die Funktionsdauer zu berechnen, um zu verhindern, dass die Turbine die Haltbarkeitsdauer bis zu dem Turbinenwartungszeitpunkt erreicht.
Der Fabrikanalysierer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Fehlererfassungseinheit ausgestaltet ist, um einen Fehler der Turbine basierend auf dem Mahalanobis-Abstand, der durch die Abstandsberechnungseinheit berechnet wurde, zu erfassen.
Ein Fabrikanalysierverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Erfassen einer Zustandsgröße einer Turbine, die eine Temperatur der Turbine umfasst, Berechnen einer Funktionsdauer bei Überbrennbetrieb der Turbine basierend auf einer Lebensdauer der Turbine und einer berechneten Zustandsgröße, Berechnen eines Mahalanobis-Abstands basierend auf der Zustandsgröße, und Bestimmen ob der Überbrennbetrieb der Turbine bei dem Mahalanobis-Abstand und der Funktionsdauer möglich ist oder nicht.
Ein Programm, das einen Computer veranlasst zu arbeiten als: eine Zustandsgröße-Erfassungseinheit, die ausgestaltet ist, um eine Zustandsgröße einer Turbine zu erfassen, eine Zeitberechnungseinheit, die ausgestaltet ist, um eine Funktionsdauer bei einem Überbrennbetrieb der Turbinen basierend auf einer Lebensdauer der Turbine und der Zustandsgröße zu berechnen, eine Abstandsberechnungseinheit, die ausgestaltet ist, um einen Mahalanobis-Abstand basierend auf der Zustandsgröße zu berechnen, und eine Bestimmungseinheit, die ausgestaltet ist, um zu bestimmen, ob der Überbrennbetrieb der Turbine bei dem Mahalanobis-Abstand und der Funktionsdauer möglich ist oder nicht.