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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Auffälligkeitserfassungsvorrichtung und ein Auffälligkeitserfassungsverfahren. Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 30. November 2020 eingereichten
japanischen Patentanmeldung 2020-197857 , deren Inhalt in diese Anmeldung aufgenommen ist.
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Technischer Hintergrund
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Ein Dampfkessel erhitzt zugeführtes Wasser mittels eines Verbrennungsabgases hoher Temperatur, das durch Verbrennung eines Brennstoffes, wie Kohle, erzeugt wird, in einer Vielzahl von Wärmetauschern, um dadurch Dampf zu erzeugen. Das Verbrennungsabgas enthält eine stark korrosive Komponente, die aus einem Schwefelanteil in dem Brennstoff erzeugt wird. Nachdem der Dampfkessel einer wiederholten Aktivierung, Ruhe und Laständerung unterzogen wurde, tritt ferner eine zyklische Ermüdung beispielsweise in einer Wärmeübertragungsleitung des Wärmetauschers oder einem Anschlussrohr auf, das die Wärmetauscher miteinander verbindet. Die Wärmeübertragungsleitung, das Anschlussrohr oder andere Teile können daher in manchen Fällen brechen. In diesen Fällen kann der Dampf aus der Wärmeübertragungsleitung, dem Anschlussrohr oder anderen Teilen nach außen treten.
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Als Methode zum Erfassen eines Dampfaustritts ist eine Methode eines Überwachens beschrieben, ob jedes einer Vielzahl von Phänomenen, die zur Zeit eines Austritts (Leitungslecks) aus dem Rohr des Dampfkessels auftreten, seinen voreingestellten Grenzwert überschritten hat oder nicht. Dann wird eine Position in dem Dampfkessel, an der das Auftreten eines Leitungslecks identifiziert wurde, angezeigt, und eine Warnung wird ausgegeben (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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Zitierliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP 4963907 A -
Kurzzusammenfassung
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Technisches Problem
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Die Phänomene, die zur Zeit eines Leitungslecks auftreten, die in der Patentliteratur 1 beschrieben sind, enthalten allerdings Phänomene, die aufgrund anderer Faktoren als eines Leitungslecks auftreten. Mit der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Methode ist daher ein Problem verbunden, dass das Auftreten eines Leitungslecks fälschlicherweise bestimmt wird.
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In Anbetracht des vorstehend beschriebenen Problems ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Auffälligkeitserfassungsvorrichtung und ein Auffälligkeitserfassungsverfahren bereitzustellen, die einen Dampfaustritt in einem Dampfkessel akkurat erfassen.
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Lösung des Problems
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Zur Lösung des vorstehend angeführten Problems ist gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung eine Auffälligkeitserfassungsvorrichtung bereitgestellt, mit einer Datenbeschaffungseinheit, die zur Beschaffung von Betriebsdaten einer oder einer Vielzahl von Extrahiereinrichtungen, die zum Extrahieren von Wasser aus einem Wasserzirkulationssystem in einem Dampfkessel zu einer Außenseite des Zirkulationssystems eingerichtet sind, und zum Beschaffen eines tatsächlich gemessenen Werts einer Füllwassermenge eingerichtet ist, die dem Zirkulationssystem zugeführt wird, einer Prädiktionseinheit, die zum Herleiten eines Prädiktionswerts der Füllwassermenge beruhend auf den durch die Datenbeschaffungseinheit beschafften Betriebsdaten eingerichtet ist, und einer Vergleichseinheit, die zum miteinander Vergleichen des tatsächlich gemessenen Werts der Füllwassermenge, der durch die Datenbeschaffungseinheit beschafft wird, und des Prädiktionswerts der Füllwassermenge, der durch die Prädiktionseinheit hergeleitet wird, eingerichtet ist.
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Des Weiteren kann die Prädiktionseinheit zum Herleiten des Prädiktionswerts der Füllwassermenge durch Durchführen einer vorbestimmen statistischen Verarbeitung bei den Betriebsdaten eingerichtet sein.
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Außerdem kann die statistische Verarbeitung eine Verarbeitung eines Herleitens eines Integralwerts, eines Mittelwerts oder einer Varianz der Betriebsdaten der Extrahiereinrichtung in einem vorbestimmten Zeitabschnitt sein.
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Ferner kann zumindest ein Teil der Vielzahl von Teilen von Betriebsdaten, die in der Prädiktionseinheit verwendet werden, zu einem Zeitpunkt oder in einem Zeitabschnitt beschafft werden, der von einem Zeitpunkt oder Zeitabschnitt verschieden ist, zu oder in dem der andere Teil von Betriebsdaten beschafft wird.
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Zur Lösung des vorstehend angeführten Problems ist gemäß der einen Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ein Auffälligkeitserfassungsverfahren bereitgestellt, mit einem Schritt eines Beschaffens von Betriebsdaten einer oder einer Vielzahl von Extrahiereinrichtungen, die zum Extrahieren von Wasser aus einem Wasserzirkulationssystem in einem Dampfkessel zu einer Außenseite des Zirkulationssystems eingerichtet sind, und eines Beschaffens eines tatsächlich gemessenen Werts einer Füllwassermenge, die dem Zirkulationssystem zugeführt wird, einem Schritt eines Herleitens eines Prädiktionswerts der Füllwassermenge beruhend auf einer Vielzahl von beschafften Teilen der Betriebsdaten und einem Schritt eines miteinander Vergleichens des beschafften tatsächlich gemessenen Werts der Füllwassermenge und des hergeleiteten Prädiktionswerts der Füllwassermenge.
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Vorteilhafte Wirkungen der Offenbarung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Dampfaustritt in dem Druckkessel akkurat erfasst werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Dampfkesselsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 2 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Auffälligkeitserfassungsvorrichtung.
- 3 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Aufbaus einer Prädiktionseinheit.
- 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs einer Verarbeitung eines Auffälligkeitserfassungsverfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel.
- 5 zeigt einen Graph zum Zeigen einer zeitabhängigen Änderung einer Differenz zwischen einem tatsächlich gemessenen Wert und einem Prädiktionswert, die durch die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung hergeleitet werden.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Die Dimensionen, Materialien und weitere spezifische nummerische Werte, die in dem Ausführungsbeispiel dargestellt sind, sind lediglich Beispiele, die zur Erleichterung des Verständnisses der Offenbarung dienen, und schränken die vorliegende Offenbarung nicht ein, wenn nichts anders ausdrücklich gesagt ist. Elemente mit im Wesentlichen den gleichen Funktionen und Konfigurationen hier und in den Zeichnungen werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um auf ihre redundante Beschreibung verzichten zu können. Ferner sind Elemente ohne direkte Beziehung zu der vorliegenden Offenbarung weggelassen.
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[Dampfkesselsystem 100]
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1 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Dampfkesselsystems 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. In 1 gibt jeder Pfeil mit durchgezogener Linie eine Wasserströmung an, und der Pfeil mit gestrichelter Linie gibt eine Verbrennungsabgasströmung an. Ferner werden bei diesem Ausführungsbeispiel flüssiges Wasser und gasförmiges Wasser (Dampf) manchmal insgesamt als „Wasser“ bezeichnet. Wie in 1 dargestellt, enthält das Dampfkesselsystem 100 einen Dampfkessel 110 und eine Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300.
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[Dampfkessel 110]
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Der Dampfkessel 110 enthält einen Ofen 120, einen Verdampfer 130, einen Überhitzer 140, einen Turbinengenerator 150, einen Kondensator 160, eine Speisewasserpumpe 170, einen Vorwärmer 180, eine Füllwasserzuführeinheit 190, eine Fremddampfextrahiereinheit 200 und ein Rauchgasbehandlungssystem 210.
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Brenner 122 sind an Seitenwänden des Ofens 120 vorgesehen. Den Brennern 122 wird Brennstoff, wie Kohle, Biomasse oder Schweröl, und Luft zugeführt. Die Brenner 122 verbrennen den Brennstoff.
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Ein Verbrennungsabgas, das als Ergebnis der Verbrennung des Brennstoffs durch die Brenner 122 erzeugt wird, wird über eine mit dem Ofen 120 verbundene Rauchgasführung 124 zu dem Rauchgasbehandlungssystem 210 geführt.
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Der Verdampfer 130 enthält einen Sammler 132, ein Fallrohr 134, eine Wasserwandröhre 136 und ein Abflussrohr 138. Der Sammler 132 ist oberhalb des Ofens 120 vorgesehen. Der Sammler 132 speichert flüssiges Wasser und Dampf. Das Fallrohr 134 verbindet einen unteren Abschnitt des Sammlers 132 und die Wasserwandröhre 136 miteinander. Die Wasserwandröhre 136 ist im Ofen 120 vorgesehen. Die Wasserwandröhre 136 verbindet das Fallrohr 134 und den unteren Abschnitt des Sammlers 132 miteinander.
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Das Abflussrohr 138 ist mit dem unteren Abschnitt des Sammlers 132 verbunden. Ein Ein-Aus-Ventil 138a ist in dem Abflussrohr 138 vorgesehen. Das Abflussrohr 138 ist derart vorgesehen, dass es eine Abgabe des flüssigen Wassers im Sammler 132 nach außen ermöglicht wird.
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Das Fallrohr 134, die Wasserwandröhre 136 und das Abflussrohr 138 sind mit einem Abschnitt des Sammlers 132 verbunden, der sich unter einer Wasserlinie W befindet.
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Der Überhitzer 140 ist in dem Ofen 120 vorgesehen. Der Überhitzer 140 ist ein Wärmetauscher, der dem von dem Sammler 132 geführten Dampf und dem Verbrennungsabgas ermöglicht, Wärme auszutauschen. Der Überhitzer 140 ist mit dem Sammler 132 und dem Turbinengenerator 150 verbunden.
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Der Turbinengenerator 150 enthält eine Turbine 152 und einen Leistungsgenerator 154. Die Turbine 152 wandelt thermische Energie des von dem Überhitzer 140 geführten Dampfs in Drehleistung um. Der Leistungsgenerator 154 ist mit der Turbine 152 verbunden, sodass er mit dieser koaxial liegt. Der Leistungsgenerator 154 erzeugt Leistung aus der durch die Turbine 152 erzeugten Drehleistung.
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Der Kondensator 160 kühlt den Dampf, der durch den Turbinengenerator 150 gelaufen ist, um den Dampf in flüssiges Wasser umzuwandeln.
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Die Speisewasserpumpe 170 weist eine Ansaugseite, die mit einem unteren Abschnitt des Kondensators 160 verbunden ist, und eine Ausstoßseite auf, die mit dem Vorwärmer 180 verbunden ist. Die Speisewasserpumpe 170 führt das in dem Kondensator 160 kondensierte flüssige Wasser zu dem Vorwärmer 180.
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Der Vorwärmer 180 ist in der Rauchgasführung 124 vorgesehen. Der Vorwärmer 180 ist ein Wärmetauscher, der dem flüssigen Wasser und dem Verbrennungsabgas ermöglicht, Wärme auszutauschen.
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Die Füllwasserzuführeinheit 190 führt dem Kondensator 160 flüssiges Wasser zu. Die Füllwasserzuführeinheit 190 führt flüssiges Wasser derart zu, dass eine Menge an Wasser, das durch ein nachstehend beschriebenes Zirkulationssystem zirkuliert, auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.
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Die Fremddampfextrahiereinheit 200 extrahiert Dampf aus dem Sammler 132 und führt den Dampf einem Verbraucher zu. Die Fremddampfextrahiereinheit 200 ist beispielsweise ein Rußbläser.
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Das Rauchgasbehandlungssystem 210 reinigt das Verbrennungsabgas. Das Rauchgasbehandlungssystem 210 enthält beispielsweise eine Denitrierungseinrichtung, eine Entstaubungseinrichtung und eine Entschwefelungseinrichtung. Das Verbrennungsabgas, das durch das Rauchgasbehandlungssystem 210 gereinigt wurde, wird über einen Kamin 212 nach außen ausgeströmt.
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Nachstehend werden eine Strömung des Verbrennungsabgases und eine Strömung von Wasser beschrieben. Wie durch den Pfeil mit gestrichelter Linie in 1 angegeben, geht das in den Brennern 122 erzeugte Verbrennungsabgas zuerst durch die Wasserwandröhre 136 und geht dann durch den Überhitzer 140. Nachdem es durch den Vorwärmer 180 gelaufen ist, wird das Verbrennungsabgas dann zu dem Rauchgasbehandlungssystem 210 geführt.
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Unterdessen läuft das in dem Kondensator 160 erzeugte flüssige Wasser durch die Speisewasserpumpe 170 und den Vorwärmer 180 in dieser Reihenfolge und wird zu dem Sammler 132 geführt. Ferner zirkuliert das flüssige Wasser in dem Sammler 132 durch das Fallrohr 134 und die Wasserwandröhre 136, um dadurch zu verdampfen.
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Der Dampf im Sammler 132 geht dann durch den Überhitzer 140 und wird zu der Turbine 152 geführt. Der Dampf, der durch die Turbine 152 gegangen ist, wird ferner zu dem Kondensator 160 zurückgeführt.
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Wie vorstehend beschrieben, zirkuliert Wasser durch den Kondensator 160, die Speisewasserpumpe 170, den Vorwärmer 180, den Verdampfer 130, den Überhitzer 140 und die Turbine 152 in dieser Reihenfolge. Der Dampfkessel 110 weist insbesondere ein Wasserzirkulationssystem auf, das den Kondensator 160, die Speisewasserpumpe 170, den Vorwärmer 180, den Verdampfer 130, den Überhitzer 140 und die Turbine 152 enthält.
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Die vorstehend angeführten Einrichtungen des Zirkulationssystems, Rohre, das Ventil, Verbindungsabschnitte zwischen den Rohren, Verbindungsabschnitte zwischen dem Rohr und dem Ventil und andere Abschnitte können beispielsweise aufgrund einer Alterungsverschlechterung in einigen Fällen kaputt gehen. In diesen Fällen kann Wasser durch einen gebrochenen Abschnitt nach außen austreten.
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Um mit dem Leck umzugehen, enthält das Dampfkesselsystem 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300, die einen Wasseraustritt erfasst. Nachstehend wird die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 beschrieben.
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[Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300]
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2 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung der Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300. In 2 gibt jeder Pfeil mit gestrichelter Linie einen Signalfluss an.
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Wie in 2 dargestellt, enthält die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 eine zentrale Steuereinheit 310 und eine Mitteilungseinheit 320.
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Die zentrale Steuereinheit 310 weist eine integrierte Halbleiterschaltung mit einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) auf. Die zentrale Steuereinheit 310 liest beispielsweise ein Programm und einen Parameter jeweils zum Betreiben der CPU aus einem ROM aus. Die zentrale Steuereinheit 310 verwaltet und steuert die gesamte Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 in Kooperation mit einem RAM, der als Arbeitsbereich dient, und eine andere elektronische Schaltung.
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Die Mitteilungseinheit 320 enthält eine Anzeigeeinrichtung oder einen Lautsprecher.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel arbeitet die zentrale Steuereinheit 310 als Datenbeschaffungseinheit 312, Prädiktionseinheit 314 und Vergleichseinheit 316.
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Die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft Betriebsdaten von jeder einer Vielzahl von Extrahiereinrichtungen, die Wasser aus dem Wasserzirkulationssystem des Dampfkessels 110 zu einer Außenseite des Zirkulationssystems extrahieren. Eine Füllwassermenge variiert (steigt oder sinkt) in Abhängigkeit von Betriebszuständen der Extrahiereinrichtungen. Die Extrahiereinrichtungen sind beispielsweise das Ein-Aus-Ventil 138a, der Turbinengenerator 150, der Kondensator 160 und die Fremddampfextrahiereinheit 200.
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Die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft beispielsweise einen Öffnungsgrad des Ein-Aus-Ventils 138a als Betriebsdaten des Ein-Aus-Ventils 138a. Die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft beispielsweise einen Leistungserzeugungsbetrag, der durch den Turbinengenerator 150 erzeugt wird, als Betriebsdaten des Turbinengenerators 150. Die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft beispielsweise einen Grad eines Vakuums des Kondensators 160 als Betriebsdaten des Kondensators 160. Die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft beispielsweise eine durch die Fremddampfextrahiereinheit 200 extrahierte Dampfmenge als Betriebsdaten der Fremddampfextrahiereinheit 200.
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Die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft ferner einen tatsächlich gemessenen Wert der Füllwassermenge, der dem Zirkulationssystem durch die Füllwasserzuführeinheit 190 zugeführt wird.
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Die Prädiktionseinheit 314 leitet einen Prädiktionswert der Füllwassermenge beruhend auf der Vielzahl von Teilen von Betriebsdaten her, die durch die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft werden.
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Die Prädiktionseinheit 314 ist über maschinelles Lernen gebildet, sodass sie den Prädiktionswert der Füllwassermenge beruhend auf der Vielzahl von Teilen von Betriebsdaten, die durch die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft werden, und dem tatsächlich gemessenen Wert der Füllwassermenge ausgibt, während der Dampfkessel 110 normal arbeitet. Das maschinelle Lernen umfasst beispielsweise XG Boost oder eine multiple Regressionsanalyse. Der Normalbetrieb bezieht sich auf einen Betriebszustand, in dem in dem Dampfkessel 110 kein Wasseraustritt auftritt.
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3 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Aufbaus der Prädiktionseinheit 314. Wie in 3 veranschaulicht, ist die Prädiktionseinheit 314 bei diesem Ausführungsbeispiel beruhend auf einem integrierten Wert Va des Öffnungsgrads des Ein-Aus-Ventils 138a in einem Zeitabschnitt von einer Zeit T1 bis zu einer Zeit T2, einem integrierten Wert Vb des Leistungserzeugungsbetrags im Zeitabschnitt von der Zeit T1 bis zu der Zeit T2, einem integrierten Wert Vc des Grads des Vakuums im Zeitabschnitt von der Zeit T1 bis zu der Zeit T2, einem integrierten Wert Vd einer extrahierten Dampfmenge in einem Zeitabschnitt von einer Zeit T3 bis zu einer Zeit T4 und einem integrierten Wert der Füllwassermenge (tatsächlich gemessener Wert) in dem Zeitabschnitt von der Zeit T1 bis zu der Zeit T2 gebildet. Die Zeit T4 liegt nach der Zeit T1 bis zu der Zeit T3. Die Zeit T3 liegt nach der Zeit T1, und die Zeit T2 liegt nach der Zeit T1. Die Zeit T3 kann vor oder nach der Zeit T2 liegen, oder kann gleich der Zeit T2 sein.
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Beispielsweise liegt ein Integrationszeitabschnitt zum Herleiten des integrierten Werts Vd der extrahierten Dampfmenge nach einem Integrationszeitabschnitt zum Integrieren des integrierten Werts Va des Öffnungsgrads, des integrierten Werts Vb des Leistungserzeugungsbetrags, des integrierten Werts Vc des Grads des Vakuums und des integrierten Werts der Füllwassermenge (tatsächlich gemessener Wert).
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Der Zeitabschnitt von der Zeit T1 bis zu der Zeit T2 ist im Wesentlichen gleich dem Zeitabschnitt von der Zeit T3 bis zu der Zeit T4, und beträgt beispielsweise eine Stunde.
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Die Prädiktionseinheit 314 ist auf die vorstehend beschriebene Weise aufgebaut. Die Prädiktionseinheit 314 verwendet als Eingangswerte die Vielzahl von Teilen von Betriebsdaten (integrierte Werte), die durch die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft werden, und gibt den Prädiktionswert Vp (integrierter Wert) der Füllwassermenge als Ausgangswert aus.
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Die Beschreibung wird unter erneuter Bezugnahme auf 2 fortgesetzt. Wenn der Prädiktionswert Vp (integrierter Wert) der Füllwassermenge unter Verwendung der so konstruierten Prädiktionseinheit 314 hergeleitet wird, werden der integrierte Wert Va des Öffnungsgrads des Ein-Aus-Ventils 138a in einem ersten vorbestimmten Zeitabschnitt, der integrierte Wert Vb des Leistungserzeugungsbetrags in dem ersten vorbestimmten Zeitabschnitt, der integrierte Wert Vc des Grads des Vakuums in dem ersten vorbestimmten Zeitabschnitt und der integrierte Wert Vd der extrahierten Dampfmenge in einem zweiten vorbestimmten Zeitabschnitt in die Prädiktionseinheit 314 eingegeben. Der erste vorbestimmte Zeitabschnitt weist eine Dauer im Wesentlichen gleich der des Zeitabschnitts von der Zeit T1 bis zu der Zeit T2 auf. Der zweite vorbestimmte Zeitabschnitt weist eine Dauer im Wesentlichen gleich der des Zeitabschnitts von der Zeit T3 bis zu der Zeit T4 auf. Des Weiteren liegt eine Endezeit des zweiten vorbestimmten Zeitabschnitts nach einer Endezeit des ersten vorbestimmten Zeitabschnitts.
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Dann leitet die Prädiktionseinheit 314 den Prädiktionswert Vp (integrierter Wert) der Füllwassermenge beruhend auf dem integrierten Wert Va des Öffnungsgrads, dem integrierten Wert Vb des Leistungserzeugungsbetrags, dem integrierten Wert Vc des Grads des Vakuums und dem integrierten Wert Vd der extrahierten Dampfmenge her, die in sie eingegeben werden. Wenn beispielsweise der integrierte Wert Va des Öffnungsgrads größer wird, wird der Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge, der durch die Prädiktionseinheit 314 hergeleitet wird, größer. Wenn der integrierte Wert Vb des Leistungserzeugungsbetrags größer wird, wird der Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge, der durch die Prädiktionseinheit 314 hergeleitet wird, größer. Wenn der integrierte Wert Vc des Grads des Vakuums (Druck) kleiner wird, wird der Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge, der durch die Prädiktionseinheit 314 hergeleitet wird, größer. Wenn der integrierte Wert Vd der extrahierten Dampfmenge größer wird, wird der Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge, der durch die Prädiktionseinheit 314 hergeleitet wird, größer.
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Die Vergleichseinheit 316 vergleicht den tatsächlich gemessenen Wert (integrierter Wert im ersten vorbestimmten Zeitabschnitt) der Füllwassermenge, der durch die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafft wird, und den Prädiktionswert Vp (integrierter Wert) der Füllwassermenge, der durch die Prädiktionseinheit 314 hergeleitet wird, miteinander.
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Wenn eine Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert und dem Prädiktionswert Vp gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, bestimmt die Vergleichseinheit 316, dass ein Wasseraustritt aufgetreten ist. Der Schwellenwert ist auf einen Wert eingestellt, der die Bestimmung des Auftretens eines Lecks erlaubt.
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Wird bestimmt, dass das Leck aufgetreten ist, veranlasst die Vergleichseinheit 316 die Mitteilungseinheit 320 zur Ausgabe einer Mitteilung, die das Auftreten eines Lecks angibt.
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[Auffälligkeitserfassungsverfahren]
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Im Folgenden wird ein Auffälligkeitserfassungsverfahren beschrieben, das die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 verwendet. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs einer Verarbeitung des Auffälligkeitserfassungsverfahrens gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Wie in 4 veranschaulicht, enthält das Auffälligkeitserfassungsverfahren einen Datenbeschaffungsschritt S110, einen Prädiktionswertherleitungsschritt S120, einen Vergleichsschritt S130, einen Bestimmungsschritt S140, einen Leckmitteilungsschritt S150 und einen Normalitätsmitteilungsschritt S160. Die Schritte werden nachstehend beschrieben.
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[Datenbeschaffungsschritt S110]
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In dem Datenbeschaffungsschritt S110 beschafft die Datenbeschaffungseinheit 312 die Teile von Betriebsdaten der Vielzahl von Extrahiereinrichtungen und den tatsächlich gemessenen Wert der durch die Füllwasserzuführeinheit 190 zugeführten Füllwassermenge.
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[Prädiktionswertherleitungsschritt S120]
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In dem Prädiktionswertherleitungsschritt S120 leitet die Prädiktionseinheit 314 den Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge beruhend auf der Vielzahl von Teilen von Betriebsdaten her, die in dem vorstehend angeführten Datenbeschaffungsschritt S119 beschafft werden. Wie vorstehend beschrieben, ist die Prädiktionseinheit 314 vorab über maschinelles Lernen konstruiert, um den Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge beruhend auf den Teilen von Betriebsdaten der Vielzahl von Extrahiereinrichtungen auszugeben.
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[Vergleichsschritt S130]
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In dem Vergleichsschritt S130 vergleicht die Vergleichseinheit 316 den tatsächlich gemessenen Wert der Füllwassermenge, der im Datenbeschaffungsschritt S110 beschafft wurde, und den Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge, der in dem Prädiktionswertherleitungsschritt S120 hergeleitet wurde, miteinander. Bei diesem Ausführungsbeispiel leitet die Vergleichseinheit 316 eine Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert und dem Prädiktionswert Vp her.
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[Bestimmungsschritt S140]
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Die Vergleichseinheit 316 bestimmt, ob die im Vergleichsschritt S130 hergeleitete Differenz gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder nicht. Wird als Ergebnis bestimmt, dass die Differenz gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist (JA in Schritt S140), schreitet die durch die Vergleichseinheit 116 durchgeführte Verarbeitung zu dem Leckmitteilungsschritt S150 voran. Wird unterdessen bestimmt, dass die Differenz kleiner als der Schwellenwert ist (NEIN in Schritt S140), schreitet die durch die Vergleichseinheit 316 durchgeführte Verarbeitung zu dem Normalitätsmitteilungsschritt S160 voran.
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[Leckmitteilungsschritt S150]
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Die Vergleichseinheit 316 veranlasst die Mitteilungseinheit 320 zur Ausgabe einer Mitteilung, dass ein Wasseraustritt aufgetreten ist.
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[Normalitätsmitteilungsschritt S160]
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Die Vergleichseinheit 316 veranlasst die Mitteilungseinheit 320 zur Ausgabe einer Mitteilung, dass kein Wasseraustritt aufgetreten ist, insbesondere, dass der Dampfkessel normal arbeitet.
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Wie vorstehend beschrieben, leiten die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 und das Auffälligkeitserfassungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge unter Verwendung der Prädiktionseinheit 314 her, die über Lernen lediglich der Teile von Betriebsdaten der Vielzahl von Extrahiereinrichtungen während eines Normalbetriebs aufgebaut ist. Infolgedessen kann die Prädiktionseinheit 314 ein Leck (Extraktion von Wasser aus dem Zirkulationssystem aufgrund eines anderen Faktors als der Extraktion durch die Extrahiereinrichtungen) ausschließen und den Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge herleiten, der lediglich der Menge an Wasser entspricht, das durch die Extrahiereinrichtungen extrahiert wird. Somit kann die Vergleichseinheit 316 einen Wasseraustritt durch miteinander Vergleichen des Prädiktionswerts Vp der Füllwassermenge und des tatsächlich gemessenen Werts der Füllwassermenge erfassen. Die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 kann dementsprechend einen Wasseraustritt in dem Dampfkessel 110 akkurat erfassen.
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Wie vorstehend beschrieben, ist die Prädiktionseinheit 314 ferner zum Herleiten des Prädiktionswerts Vp der Füllwassermenge beruhend auf den integrierten Werten der Teile von Betriebsdaten der Extrahiereinrichtungen in den vorbestimmten Zeitabschnitten konstruiert. Wenn die Prädiktionseinheit 314 ein Leck erfasst, leitet die Prädiktionseinheit 314 den Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge beruhend auf den integrierten Werten der Teile von Betriebsdaten der Extrahiereinrichtungen in den vorbestimmten Zeitabschnitten her. Infolgedessen kann die Prädiktionsgenauigkeit der Prädiktionseinheit 314 verbessert werden.
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Wie vorstehend beschrieben, ist der Integrationszeitabschnitt zum Herleiten des integrierten Werts Vd der extrahierten Dampfmenge, der verwendet wird, wenn die Prädiktionseinheit 314 konstruiert wird, und wenn die Prädiktionseinheit 314 verwendet wird, verschoben, um nach dem Integrationszeitabschnitt zum Herleiten des integrierten Werts Va des Öffnungsgrads des Ein-Aus-Ventils 138a, des integrierten Werts Vb des Leistungserzeugungsbetrags und des integrierten Werts Vc des Grads des Vakuums zu liegen. Ein vorbestimmter Zeitabschnitt ist ab dem Ende einer Extraktion (Verbrauch) von Dampf durch die Fremddampfextrahiereinheit 200 erforderlich, bis das Füllwasser aufgrund von Verlusten durch die Füllwasserzuführeinheit 190 zugeführt wird. Der Integrationszeitabschnitt zum Herleiten des integrierten Werts Vd der extrahierten Dampfmenge ist somit verschoben, um nach dem Integrationszeitabschnitt zum Herleiten der anderen integrierten Werte zu liegen. Infolgedessen kann der Prädiktionswert Vp der Füllwassermenge mit hoher Genauigkeit hergeleitet werden.
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[Beispiel]
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In dem Dampfkessel 110 wurden eine Leckerfassung (Beispiel) unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 und eine durch eine Aufsichtsperson ausgeführte Leckerfassung (Vergleichsbeispiel) ausgeführt.
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5 zeigt einen Graph zum Veranschaulichen einer zeitabhängigen Änderung der Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert und dem Prädiktionswert Vp, die durch die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 hergeleitet werden. In 5 stellt eine vertikale Achse eine Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert und dem Prädiktionswert Vp dar, und eine horizontale Achse stellt ein Datum dar.
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Wie in 5 gezeigt, war die durch die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 hergeleitete Differenz von ungefähr dem 16. September bis ungefähr dem 18. September nahezu der Schwellenwert. Es wird angenommen, dass dies der Fall ist, weil die Fremddampfextrahiereinheit 200 eine große Menge an Fremddampf zum Aktivieren eines anderen Dampfkessels 110 zugeführt hat. Ferner begann sich die durch die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 hergeleitete Differenz um den 22. September zu erhöhen. Die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 erfasste dann am 22. September ein Leck. Unterdessen erfasste die Aufsichtsperson das Leck am 27. September.
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Anhand des vorstehend beschriebenen Ergebnisses wurde bestätigt, dass die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 ein Leck 5 Tage früher als eine Methode der verwandten Technik mit einer Aufsichtsperson erfassen konnte.
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Das Ausführungsbeispiel wurde vorstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, es ist aber selbstverständlich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Es ist ersichtlich, dass der Fachmann auf verschiedene Abwechslungen und Abwandlungen innerhalb des Schutzbereichs der Patentansprüche kommen kann, und solche Beispiele werden als natürlicherweise in den technischen Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung fallend interpretiert.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde beispielsweise ein Fall dargestellt, in dem die Prädiktionseinheit 314 den Prädiktionswert der Füllwassermenge beruhend auf den integrierten Werten der Teile von Betriebsdaten der Extrahiereinrichtungen in den vorbestimmten Zeitabschnitten herleitet. Allerdings braucht die Prädiktionseinheit 314 lediglich den Prädiktionswert der Füllwassermenge durch Durchführen einer vorbestimmten statistischen Verarbeitung bei den Teilen von Betriebsdaten der Extrahiereinrichtungen herleiten. Die statistische Verarbeitung beinhaltet nicht nur ein Verarbeiten eines Herleitens der integrierten Werte der Teile von Betriebsdaten der Extrahiereinrichtungen in den vorstehend angeführten vorbestimmten Zeitabschnitten, sondern beispielsweise auch ein Verarbeiten eines Herleitens eines Mittelwerts (beispielsweise eines gewichteten Mittels oder sich bewegenden Mittels) der Betriebsdaten in einem vorbestimmten Zeitabschnitt oder eine Variation (Varianz oder Standardabweichung) in den Betriebsdaten in einem vorbestimmten Zeitabschnitt. Auf diese Weise kann die Prädiktionsgenauigkeit der Prädiktionseinheit 314 verbessert werden.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ferner ein Fall dargestellt, bei dem der integrierte Wert Vd der extrahierten Dampfmenge in dem Zeitabschnitt (Integrationszeitabschnitt) beschafft wird, der von dem Zeitabschnitt verschieden ist, in dem die anderen integrierten Werte beschafft werden. Allerdings kann unabhängig von der extrahierten Dampfmenge zumindest einer der Vielzahl von Teilen von Betriebsdaten, die in der Prädiktionseinheit 314 verwendet werden, zu einem Zeitpunkt oder in einem Zeitabschnitt beschafft werden, der von einem Zeitpunkt oder einem Zeitabschnitt verschieden ist, zu oder in dem die anderen Teile von Betriebsdaten beschafft werden.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden ferner das Ein-Aus-Ventil 138a, der Turbinengenerator 150, der Kondensator 160 und die Fremddampfextrahiereinheit 200 als Beispiele der Extrahiereinrichtungen beschrieben. Die Extrahiereinrichtungen können aber andere Einrichtungen sein, solange die Füllwassermenge in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Extrahiereinrichtungen variiert (größer oder kleiner wird).
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ferner ein Fall dargestellt, in dem die Datenbeschaffungseinheit 312 die Teile von Betriebsdaten jeweils des Ein-Aus-Ventils 138a, des Turbinengenerators 150, des Kondensators 160 und der Fremddampfextrahiereinheit 200 beschafft. Die Datenbeschaffungseinheit 312 kann aber die Betriebsdaten des Ein-Aus-Ventils 138a und/oder des Turbinengenerators 150 und/oder des Kondensators 160 und/oder der Fremddampfextrahiereinheit 200 beschaffen. In diesem Fall ist die Prädiktionseinheit 314 zur Ausgabe des Prädiktionswerts der Füllwassermenge beruhend auf den durch die Datenbeschaffungseinheit 312 beschafften Betriebsdaten konstruiert. In diesem Fall wird ferner bevorzugt, dass die Extrahiereinrichtung ausgewählt wird, die eine relativ große Menge an Wasser extrahiert.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ferner ein Fall dargestellt, in dem der Zeitabschnitt von der Zeit T1 bis zu der Zeit T2, der Zeitabschnitt von der Zeit T3 bis zu der Zeit T4, der erste vorbestimmte Zeitabschnitt und der zweite vorbestimmte Zeitabschnitt im Wesentlichen gleich sind. Allerdings kann jeder oder eine Vielzahl von Zeitabschnitten aus dem Zeitabschnitt von der Zeit T1 bis zu der Zeit T2, dem Zeitabschnitt von der Zeit T3 bis zu der Zeit T4, dem ersten vorbestimmten Zeitabschnitt und dem zweiten vorbestimmten Zeitabschnitt eine Dauer aufweisen, die von der der anderen Zeitabschnitte verschieden ist.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ferner ein Fall dargestellt, bei dem die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 konstant bestimmt, ob ein Wasseraustritt aufgetreten ist oder nicht. Die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 kann allerdings einen Zeitabschnitt, in dem es schwer ist, Daten zu beschaffen, wie einen Zeitabschnitt vor und nach der Aktivierung des Dampfkessels 110 oder einen Zeitabschnitt, in dem der Dampfkessel 110 absichtlich angehalten wird, oder einen Zeitabschnitt, in dem eine Störung auftritt, aus dem Zeitabschnitt ausschließen, in dem bestimmt wird, ob ein Wasseraustritt aufgetreten ist oder nicht.
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Die Schritte des in dieser Spezifikation beschriebenen Auffälligkeitserfassungsverfahrens müssen nicht immer in der Zeitreihe gemäß der im Ablaufdiagramm beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden, sondern können parallel ausgeführt werden oder können eine Unterroutinenverarbeitung enthalten.
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Es ist auch ein Programm zur Veranlassung eines Computers zum Arbeiten als die Auffälligkeitserfassungsvorrichtung 300 oder ein Aufzeichnungsmedium vorgesehen, das das Programm speichert. Das Aufzeichnungsmedium enthält eine computerlesbare flexible Scheibe, eine magnetooptische Scheibe, einen ROM, einen EPROM, einen EEPROM, eine Kompaktdisk (CD), eine Digital Versatile Disk (DVD) und eine Blue-ray (Marke) -Disk (BD). In diesem Fall entspricht das Programm Datenverarbeitungsmitteln, die in einer geeigneten Sprache oder durch ein geeignetes Beschreibungsverfahren beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 300
- Auffälligkeitserfassungsvorrichtung,
- 312
- Datenbeschaffungseinheit,
- 314
- Prädiktionseinheit,
- 316
- Vergleichseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2020197857 [0001]
- JP 4963907 A [0004]
