JP2003005822A - 設備管理システム - Google Patents

設備管理システム

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JP2003005822A JP2001190676A JP2001190676A JP2003005822A JP 2003005822 A JP2003005822 A JP 2003005822A JP 2001190676 A JP2001190676 A JP 2001190676A JP 2001190676 A JP2001190676 A JP 2001190676A JP 2003005822 A JP2003005822 A JP 2003005822A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象機器の稼動条件が変化した場合であって
も、対応できる設備管理システムを提供することを目的
とする。 【解決手段】 プラントを構成する各種設備機器を管理
するための設備管理システムであって、機能部及び属性
部を有する劣化モデル部、ストレス情報部、余寿命予測
部、及び比較部から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、プラントを構成
する設備機器を管理するための設備管理システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、鉄鋼や化学等のあらゆる分野に用
いられているプラントは、計算機によるプロセス制御シ
ステムにより自動化され、人間(オペレータ)は中央の
制御室に居て、生産管理,運転管理,安全管理,設備管
理等の作業を重点的に行うような体制を有している。
【0003】ところで、このようなプラントにおいて、
プラント異常が発生する原因は、プラントを構成してい
る設備機器の異常や寿命に起因するものが多い。従っ
て、プラント異常を未然に防ぐためには、プラントを構
成している各種の設備機器の余寿命等を管理できれば、
事前に修理や保全,機器の交換等適切な措置を講ずるこ
とができ、プラントの高い信頼性を維持することができ
る。また、保全コストの低減を図ることが可能となる。
【0004】従来から、プラントの設備機器の異常診断
を行う種々の方法が開示されている(特開昭59−63
526号公報、特開昭59−63527号公報等)。ま
た、複数の部品からなる機器の余寿命を診断する方法あ
るいは装置としては、特開平3−15768号公報等に
開示されている。
【0005】特開平3−15768号公報に開示された
機器の余寿命を算出する装置は、図2に示す構成概念図
で示されるものである。これは、機器を構成する複数の
部品について、それぞれモデル化した複数の劣化モデル
・モジュールにより構成されたモデル部1、及び余寿命
算出手段2から構成され、モデル部1から出力される各
余寿命情報を余寿命算出手段2に入力し、これらの余寿
命中の最も短い値を各部品の集合体である機器の余寿命
として出力するように構成されたものである。
【0006】上記モデル部1は、余寿命と直接関連性の
ある属性についての余寿命情報を出力する。この属性に
ついての余寿命情報は、使用環境や経歴等の保全情報に
基づいて予測されたものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、昨今の
状況の変化から、上記対象機器を含む設備の稼動条件が
変動する場合が多数見受けられるようになってきた。こ
の場合、余寿命予測は、過去の保全情報に基づいて行わ
れているので、稼動条件が変動すると、余寿命を予測す
ることが困難となる場合が多かった。
【0008】そこでこの発明は、対象機器の稼動条件が
変化した場合であっても、対応できる設備管理システム
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、プラントを
構成する設備機器を管理するための設備管理システムで
あって、管理対象機器の余寿命に関連する機能に関する
劣化モデルを有し、印加される情報に基づいて、この劣
化モデルから算出される機能データを出力する機能部
と、上記管理対象機器の余寿命に関連する属性に関する
劣化モデルを有し、印加される情報に基づいて、この劣
化モデルから算出される属性データを出力する属性部と
を有する劣化モデル部、上記管理対象機器に与えられる
ストレスに関連する情報を上記劣化モデル部に印加する
ストレス情報部、上記劣化モデル部の機能部から印加さ
れる上記機能データを用いて余寿命を予測する余寿命予
測部、及び上記劣化モデル部の属性部からの属性データ
と上記管理対象機器からの現実データとを比較し、上記
劣化モデル部の劣化モデルの修正を指示する比較部から
構成される。
【0010】劣化モデル部を属性部と機能部に分けたの
で、属性部の属性データを用いて、劣化モデルの修正を
行うことが可能になると共に、機能部の機能データを用
いて、管理対象機器の余寿命を予測することができる。
劣化モデルの修正は、劣化モデルの精度を向上させると
共に、管理対象機器の稼動条件が変更された場合に生じ
る劣化モデルの修正を的確に行うことができる。
【0011】さらに、余寿命予測部から出される予測余
寿命を用いてストレス条件の変更の有無を判断し、スト
レス情報部に指示するストレス条件変更部を設けると、
ストレス条件の変更により、変更後の余寿命が予測され
るので、管理対象機器のストレス条件と余寿命とをシミ
ュレートすることが可能となる。
【0012】さらにまた、余寿命予測部から出される予
測余寿命を用いて管理対象機器の保全の有無を判断し、
管理対象機器の保全を指示する保全部を設けると、設備
保全や設備の部品交換の時期等を把握することができ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下において、この発明について
詳細に説明する。この発明にかかる設備管理システム
は、図1に示すように、プラントを構成する設備機器を
管理するための設備管理システムであり、劣化モデル部
11、ストレス情報部12、余寿命予測部13、及び比
較部14から構成される。
【0014】上記劣化モデル部11は、管理対象機器1
5の劣化状態をモデル化した複数の劣化モデルを有す
る。この劣化モデル部11は、機能部16と属性部17
に分けられる。
【0015】上記機能部16は、管理対象機器の余寿命
に関連する機能に関する劣化モデルを有し、上記ストレ
ス情報部12から出力され、印加される情報に基づいて
この劣化モデルから算出される機能データを出力する。
上記機能とは、余寿命に直接関連する因子をいい、例え
ば、気密性を要求する機器なら、気密性をいい、また、
回転機器なら、回転性をいう。
【0016】また、上記属性部17は、上記管理対象機
器の余寿命に関連する属性に関する劣化モデルを有し、
印加される情報に基づいてこの劣化モデルから算出され
る属性データを出力する。上記属性とは、余寿命に直接
関連する構成部材の因子をいい、主に、測定可能なもの
をいう。例えば、気密性を要求する機器なら、パッキン
の肉厚や劣化度、傷等の程度をいい、また、回転機器な
ら、モーター、回転軸等の部材の劣化度の程度等をい
う。
【0017】上記の機能部16の劣化モデル、及び属性
部17の劣化モデルは、理論や過去の経験等から導き出
される。
【0018】上記のストレス情報部12は、上記管理対
象機器15に与えられるストレスに関連する情報を上記
劣化モデル部に印加する部分である。
【0019】上記余寿命予測部13は、劣化モデル部1
1の機能部16から印加される機能データを用いて余寿
命を予測する部分である。
【0020】上記比較部14は、劣化モデル部11の属
性部17からの属性データと上記管理対象機器15から
のメンテナンス結果等による現実のデータとを比較し、
劣化モデルの修正が必要な場合は、劣化モデル部11の
劣化モデルの修正を指示する部分である。
【0021】実際の管理対象機器15のメンテナンス結
果が、劣化モデルにより想定した状態と比べて差がある
場合、比較部14からの指示で、その差が無くなるよう
に、又は少なくなるように、劣化モデル部11の劣化モ
デルのパラメータが修正される。これにより、劣化モデ
ル部11の機能データ及び属性データが、現実のデータ
とできるだけ一致するように調整することができる。
【0022】さらに必要に応じて、上記余寿命予測部1
3から出される余寿命を用いて所定の判断を行う判断部
18が設けられる。この判断部18では、主にオペレー
タ(人間)によって判断が行われる。上記判断部18で
行われる判断としては、管理対象機器15に与えるスト
レス条件の変更や、管理対象機器15の保全の有無があ
げられる。
【0023】上記ストレス条件を変更する場合は、スト
レス条件の変更がストレス条件変更部19から上記スト
レス情報部12に指示され、劣化モデル部11に与えら
れるストレス情報が変更される。この新しいストレス情
報により、管理対象機器15の余寿命予測を再び行うこ
とができる。この余寿命のシミュレーションにより、実
際のストレス情報変更のための情報を得ることができ
る。この情報から管理対象機器15のストレスを調整す
ることにより、生産計画や保全計画に沿ったプラント操
業を実現することができる。
【0024】また、上記管理対象機器15の保全を行う
必要と判断された場合は、その旨が保全部20に指示さ
れる。これにより、管理対象機器15の部品交換や整備
等の保全を行ったり、保全をすべき時期を把握すること
ができる。
【0025】
【実施例】以下、この発明にかかる設備管理システムの
一実施例を具体的に説明する。図1に示す設備管理シス
テムにおいて、管理対象機器15として、貯蔵タンク
(材質:SUS304、内容液:希硫酸(0.5〜5.
0重量%)、圧力1.0MPa)を用いた。
【0026】また、劣化モデル部11の劣化モデルとし
ては、下記のものを採用した。まず、属性部17におい
て属性として上記貯蔵タンクの板厚に着目し、下記式
(1)で示される板厚の式を劣化モデルとして設定し
た。 T=To−Σ(R×N)dt (1) (適用範囲:硫酸濃度0〜40重量%) なお、T:板厚、To:初期板厚、R:係数、N:希硫
酸濃度(重量%)、dt:単位時間(時間)を示す。ま
た、R×Nは、腐食速度(mm/y)を示し、故障物理
及び実験結果から、R=0.5とした。
【0027】一方、機能部16において、機能として上
記板厚の変化で生じ得る漏洩確率に着目し、下記式(2
a)(2b)に示される漏洩確率(%)の式を劣化モデ
ルとして設定した。 S=0 (T≧Tc) (2a) S=100−(T/Tc)×100 (T<Tc) (2b) なお、S:漏洩確率(%)を示す。また、Tcは計算肉
厚を示し、下記に示される式(3)を満たす。 Tc=P×Do/(2×σ×η−0.8×P) (3) 上記式(3)において、P:設計圧力、Do:貯蔵タン
ク外径、σ:許容引張応力、η:溶接継ぎ手効率を示
す。
【0028】さらに、余寿命予測部13においては、機
能部16で得られた漏洩確率(S)から余寿命を予測し
た。
【0029】(実施例1)初期板厚(To)が10mm
の貯蔵タンクに1重量%希硫酸を入れ、10年間連続使
用した。10年経過時の検査の結果、板厚は4mmであ
った。一方、上記条件をストレス情報として劣化モデル
部16に印加した。その結果、属性データとして、板厚
(T)が5mmと出力された。
【0030】上記の板厚の検査結果と属性データを比較
部14で比較検討し、属性部17の劣化モデルのうち、
パラメータのRを0.6とするのが適当と判断されたの
で、劣化モデルを修正した。また、上記条件をストレス
情報として劣化モデル部16に印加した結果、機能デー
タとして、漏洩確率が0%と出力された。これを余寿命
予測部に印加し、この貯蔵タンクの必要板厚は2mmで
あることから、同様のストレス条件下で使用を継続する
と、余寿命は6年と予測された。
【0031】(実施例2)実施例1の余寿命予測を判断
部18で検討し、余寿命を12年にしたいと考えてスト
レス情報を変更して劣化モデル部11に印加し、余寿命
予測のシミュレーションを行った。その結果、貯蔵タン
ク中の希硫酸濃度を0.5%に変更することにより、余
寿命を12年に延ばすことができることが明らかとなっ
た。
【0032】
【発明の効果】この発明によると、劣化モデル部を属性
部と機能部に分けたので、属性データを用いて、劣化モ
デルの修正を行うことが可能になると共に、機能データ
を用いて管理対象機器の余寿命を予測することができ
る。
【0033】また、劣化モデルの修正は、劣化モデルの
精度を向上させることができると共に、管理対象機器の
稼動条件が変更された場合に生じる劣化モデルの修正を
的確に行うことができる。
【0034】さらに、得られる予測余寿命からストレス
条件の変更の有無を判断し、ストレス情報部に指示する
ストレス条件変更部を設けることにより、ストレス条件
の変更により、変更後の余寿命を予測することができ、
管理対象機器のストレス条件と余寿命とのシミュレーシ
ョンが可能となる。
【0035】さらにまた、得られる予測余寿命から管理
対象機器の保全の有無を判断し、上記管理対象機器の保
全を指示する保全部を設けることにより、設備保全や設
備の部品交換の時期等を把握することができる。
【0036】また、この発明にかかる設備管理システム
は、化学プラントや鉄鋼プラント等を構成する設備機器
のシミュレーション機能を有するので、化学プラントや
鉄鋼プラント等の余寿命を管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる設備管理システムの例を示す
模式図
【図2】従来の設備管理システムの例を示す模式図
【符号の説明】
1 モデル部 2 余寿命算出手続 11 劣化モデル部 12 ストレス情報部 13 余寿命予測部 14 比較部 15 管理対象機器 16 機能部 17 属性部 18 判断部 19 ストレス条件変更部 20 保全部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H004 GA27 GA28 GA37 GB02 GB03 HA01 HA04 HA06 HA08 HA12 HB01 HB04 HB06 JA03 JB21 KC22 KC28 KC35 LA11 5H223 AA01 AA11 BB01 BB04 CC08 DD03 EE06 FF05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラントを構成する設備機器を管理する
    ための設備管理システムであって、 管理対象機器の余寿命に関連する機能に関する劣化モデ
    ルを有し、印加される情報に基づいて、この劣化モデル
    から算出される機能データを出力する機能部と、上記管
    理対象機器の余寿命に関連する属性に関する劣化モデル
    を有し、印加される情報に基づいて、この劣化モデルか
    ら算出される属性データを出力する属性部とを有する劣
    化モデル部、 上記管理対象機器に与えられるストレスに関連する情報
    を上記劣化モデル部に印加するストレス情報部、 上記劣化モデル部の機能部から印加される上記機能デー
    タを用いて余寿命を予測する余寿命予測部、及び上記劣
    化モデル部の属性部からの属性データと上記管理対象機
    器からの現実データとを比較し、上記劣化モデル部の劣
    化モデルの修正を指示する比較部から構成される設備管
    理システム。
  2. 【請求項2】 上記余寿命予測部から出される予測余寿
    命を用いてストレス条件の変更の有無を判断し、上記ス
    トレス情報部に指示するストレス条件変更部を有する請
    求項1に記載の設備管理システム。
  3. 【請求項3】 上記余寿命予測部から出される予測余寿
    命を用いて上記管理対象機器の保全の有無を判断し、上
    記管理対象機器の保全を指示する保全部を有する請求項
    1又は2に記載の設備管理システム。
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