JP2009074487A - 高温部品保守管理システムと方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補修による損傷リスクを回避しつつ、定期検査毎の補修費用の最小化に適切な補修方法を選択可能とし、高温部品の総補修費用を最小限に抑制可能な、優れた高温部品保守管理システムと方法を提供する。
【解決手段】損傷評価システム４０において、変形量判定手段４５により、溶接補修による変形量が溶接補修限界内であると判定された場合には、次回補修予測手段４６は、損傷検査システム２０により今回計測された損傷量と、履歴データベース３０に保存されている過去の運転履歴データ、補修履歴データ、損傷履歴データに基づき、溶接補修と拡散ろう付け補修のそれぞれに対して、次回検査時の損傷量・補修量とそれに伴う補修費用と累積補修費用を予測する。補修方法選択手段４７は、予測された補修方法毎の次回検査時の累積補修費用を比較して、次回補修後の累積補修費用を最小にする補修方法を今回の補修方法として選択する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガスタービン高温部品などの、定常運転時に高温環境下で使用される高温部品保守管理システムと方法に関するものである。

近年、電力料金の値下げに対する社会的な要望が強まってきていることから、発電コストの低減が急務となっており、特に、発電コストの中で大きな割合を占めるガスタービン高温部品の補修費用の低減が強く求められている。

その一方で、ガスタービンにおいては、燃焼器出口ガス温度が高いほど発電効率が向上することから、ガスタービン入口温度の高温化が推進されているが、このことは、ガスタービン高温部品にとっては、極めて過酷な高温環境化の推進を意味する。

このような過酷な高温環境下で使用されるガスタービン高温部品においては、安定した運転を確保するために、定期的に検査および補修を行う必要がある。従来、ガスタービン高温部品の検査および補修にあたっては、高温部品の損傷量を計測あるいは推定・予測し、設計情報や経験情報に基づき予め設定された管理基準値を超える損傷について補修部品毎に補修を実施する手法が一般的に採用されている。

例えば、特許文献１においては、構造解析および損傷の傾向解析に基づき、ガスタービン高温部品をいくつかの部位に区分して部位毎の損傷度を推定し、必要な部位のみに補修を施す手法と、複数の損傷方法の中から部位毎に最適な方法を選択して補修コストを低減する手法が記載されている。また、特許文献２においては、ガスタービン高温部品などの構造部材の損傷量を傾向解析法およびシミュレーション解析法を用いて予測する手法が記載されている。

また、ガスタービン高温部品に生じる具体的な損傷形態としては、き裂、変形、摩耗、浸食、コーティング剥離などが挙げられるが、従来、損傷形態に応じてその損傷量を計測あるいは推定・予測する各種の手法が提案、実用化されている。例えば、特許文献３においては、高温部品の表面画像を取り込み、画像処理することによって、高温部品のき裂の検出・計測を行う手法が記載されている。また、特許文献４においては、赤外線方式と超音波伝播方式を用いて高温部品の非破壊検査を実施することによって、高温部品のコーティング層の剥離損傷を計測する手法が記載されている。

一方、ガスタービン高温部品に生じた損傷を補修する具体的な補修方法としては、従来、ＴＩＧ溶接補修などの溶接補修が採用されているが（例えば、特許文献５参照）、最近では、拡散ろう付け補修の技術開発も進んでおり、適用可能な状況にある（例えば、特許文献６参照）。

特開平１１−１４１３５２ 特許第３１８６８６６号 特開平９−１４５３４０ 特開２０００−２０６１００ 特開２００３−３４３２７９ 特開２００５−９８１３３

ところで、ガスタービン高温部品の補修方法として前述した溶接補修と拡散ろう付け補修という２種類の補修方法は、互いに異なる利点および欠点を有しており、特に、補修費用を最小化するために使用すべき補修方法は、補修量に応じて異なる。この点について以下に説明する。

溶接補修のうち、特に、ＴＩＧ溶接補修は、大掛かりな設備を必要とせず、特定の部位を選択的に補修できるという利点を有し、このことからまた、管理基準値を超える有意な損傷のみ補修することにより、補修量を必要最低限に抑えることができるという利点を有する。このような利点を有することから、ＴＩＧ溶接補修は、タービン静翼、燃焼器ライナ、燃焼器トランジションピースなどの、溶接補修可能なガスタービン高温部品の補修方法として広く採用されている。

しかしながら、ＴＩＧ溶接補修は、微小き裂等の有意でない僅かな損傷の補修に難があるため、今回の定期検査でＴＩＧ溶接補修を行った場合に、補修されずに残った微小き裂等の僅かな損傷が、次回の定期検査時には有意な損傷に成長してしまい、その結果、補修回数を重ねるごとに損傷量とそれに対する補修量が増加する傾向にある。

また、ＴＩＧ溶接補修を含む各種の溶接補修は、局所的な入熱による補修であることから、補修量の増加に応じて溶接割れや補修時の部品変形を招くという欠点を有する。ある程度の変形は変形修正等で対応可能であるが、補修量の増大に応じて変形量が増大した場合には、変形修正により新たなき裂等の損傷を生む場合もある。

一方、拡散ろう付け補修は、対象部品全体を炉中の均一な温度下で加熱するため、補修による変形がほとんど生じないという利点を有する。また、微小き裂を含めて補修できることから、補修回数を重ねても補修量が増加する傾向はないため、新品相当レベルまでの材料回復が可能であるという利点も有する。しかしながら、拡散ろう付補修は、補修量に関係なく一定の補修費が発生することから、補修量が少ない場合には、溶接補修より補修費が高くなるという欠点を有する。

図５と図６は、上記のような補修方法による補修回数、損傷量・補修量、補修コストの関係を示すグラフであり、図５は補修回数と損傷量・補修量の関係、図６は補修量と補修コストの関係をそれぞれ示している。

また、高温部品の総補修費用を最小限に抑えるためには、定期検査毎の補修費用を最小化することが重要であるが、補修による損傷リスクを回避しつつ、定期検査毎の補修費用の最小化を実現するためには、図５と図６に示すような補修方法による補修回数、損傷量・補修量、補修コストの関係を利用して、定期検査毎に補修量に応じて適切な補修方法を選択することが考えられる。しかしながら、そのために有効な手法は確立されていない。

なお、このような課題は、ガスタービン高温部品に限らず、同様に定常運転時に高温環境下で使用される高温部品一般について存在する課題である。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、補修による損傷リスクを回避しつつ、定期検査毎の補修費用の最小化に適切な補修方法を選択可能とし、高温部品の総補修費用を最小限に抑制可能な、優れた高温部品保守管理システムと方法を提供することである。

本発明の高温部品保守管理システムは、定常運転時に高温環境下で使用されることで損傷を受け、定期的に検査および補修を必要とする高温部品の保守管理を行う高温部品保守管理システムにおいて、過去の運転履歴データ、過去の補修履歴データ、および検査毎に計測される高温部品の定量的な損傷状況を蓄積してなる過去の損傷履歴データを含む過去の履歴データを保存する履歴データ記憶部と、この履歴データ記憶部に保存されている過去の履歴データと今回計測された損傷状況に基づき、次回検査時の損傷状況を予測する損傷評価システムを備えることを特徴としている。さらに、損傷評価システムは、今回計測された損傷状況と、履歴データ記憶部に保存されている過去の運転履歴データ、過去の補修履歴データ、過去の損傷履歴データに基づき、予め用意された複数の補修方法の中から今回の補修方法として選択可能な補修方法の候補毎に、次回検査時の補修量とそれに伴う補修費用を予測する次回補修予測手段を備える。

また、本発明の高温部品の保守管理方法は、上記システムの特徴を方法の観点から把握したものである。

以上のように、本発明は、検査毎に計測される高温部品の定量的な損傷状況を損傷履歴データとして蓄積すると共に、今回計測された損傷状況と、過去の運転履歴データ、補修履歴データ、損傷履歴データに基づき、今回の補修方法として選択可能な補修方法の候補毎に次回検査時の補修量とそれに伴う補修費用を予測するものである。

このような本発明においては、今回選択可能な補修方法毎に、今回計測された損傷状況と過去の損傷状況の履歴との比較により、次回検査時の概略的な損傷状況を効率よく予測可能であるが、これらのデータに加えて、損傷の発生や成長に大きく影響する運転状況および補修実績についても、過去の履歴を用いることにより、次回検査時の損傷状況を高精度に予測可能である。すなわち、今回の補修方法として選択可能な補修方法の候補毎に、次回検査時の定量的な損傷状況とそれに対する次回検査時の補修量を高精度に予測可能であり、予測された補修量に伴う補修費用を高精度に予測可能である。したがって、補修による損傷リスクを回避しつつ、高精度に予測された次回検査時の補修量と補修費用に基づき、定期検査毎の補修費用の最小化に適切な補修方法を容易に選択可能である。

本発明によれば、補修による損傷リスクを回避しつつ、定期検査毎の補修費用の最小化に適切な補修方法を選択可能とし、高温部品の総補修費用を最小限に抑制可能な、優れた高温部品保守管理システムと方法を提供することができる。

以下には、本発明の高温部品保守管理システムの実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
［構成の概略］
図１は、本発明をタービン静翼１０の保守管理に適用した一つの実施形態に係る高温部品保守管理システムの構成を示す概念図である。

図１に示すように、本実施形態の高温部品保守管理システムは、検査毎にタービン静翼１０の定量的な損傷状況を非破壊的に計測する損傷検査システム２０と、検査毎に得られる損傷状況と運転履歴、および検査後に得られる補修履歴を保存して履歴データを蓄積する履歴データベース３０と、今回計測された損傷状況と過去の履歴データに基づき次回検査時の損傷状況を予測する損傷評価システム４０を備えている。

また、タービン静翼１０を補修するための複数の修理方法５０としては、溶接補修５０ａ、拡散ろう付け補修５０ｂが予め用意されており、損傷評価システム４０は、今回の補修方法として選択可能な補修方法毎に、次回検査時の損傷量・補修量とそれに伴う補修費用を予測し、予測結果に応じて最適な補修方法を選択する。さらに、損傷評価システム４０による次回検査時の損傷量の予測にあたっては、次回検査時までの運転計画（次回運転計画）６０も使用される。

以下には、本実施形態の高温部品保守管理システムを構成する損傷検査システム２０、履歴データベース３０、損傷評価システム４０の詳細について順次説明する。

［損傷検査システム］
損傷検査システム２０は、定期検査毎に、定量的な損傷状況を示す複数種類の損傷量を非破壊的方法により計測し、計測された今回の損傷量を、履歴データベース３０に保存すると共に、損傷評価システム４０に受け渡す。損傷検査システム２０により計測される損傷量は、き裂の長さ・個数、変形量、摩耗量、浸食量、コーティング剥離量等である。この損傷検査システム２０は、損傷量を非破壊的に計測する既存の各種の技術により容易に実現可能である。

［履歴データベース］
履歴データベース３０には、個々のタービン静翼１０を識別するシリアル番号と対応付けて、運転履歴データ、補修履歴データ、損傷履歴データが保存される。ここで、運転履歴データは、過去の運転時間、起動回数、出力または負荷等を含み、補修履歴データは、過去の補修部位、補修量、補修方法等を含み、損傷履歴データは、過去の損傷部位、損傷形態、損傷量等を含む。

さらに、損傷履歴データについては、損傷によるタービン静翼１０への機能的影響度および強度的影響度からタービン静翼１０を複数の部位に区分して番地化しており、番地毎の損傷履歴データが保存される。また、補修履歴データについても、番地毎の補修履歴データが保存される。図１中では、一例として、タービン静翼１０を１２の部位に区分して、「Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４」という番地を割り付けた場合が示されている。

また、個々のタービン静翼１０を識別する部品識別情報は、シリアル番号に限られない。すなわち、部品を示す名称や略称、その他の各種の文字列や符号列なども、部品識別情報として同様に使用可能である。

［損傷評価システム］
図２は、損傷評価システム４０の構成を示すブロック図である。この図２に示すように、損傷評価システム４０は、装置間接続用およびデータ伝送用のインタフェース４１と、損傷評価用の各種の演算を行う演算処理部４２を備えている。インタフェース４１は、装置間接続用の接続ポートや接続端子を含む接続装置、データ伝送用の通信制御装置等で構成されている。

演算処理部４２は、マイクロプロセッサで構成され、このマイクロプロセッサと損傷評価用のソフトウェアとの組み合わせにより、補修要否判定手段４３、変形量予測手段４４、変形量判定手段４５、次回補修予測手段４６、補修方法選択手段４７を実現する。

補修要否判定手段４３は、損傷検査システム２０により今回計測された損傷量と、履歴データベース３０に保存されている過去の運転履歴データ、補修履歴データ、損傷履歴データと、複数の補修方法５０の中で今回の補修方法として選択可能な補修方法と、次回運転計画６０（運転時間、起動回数、出力または負荷等）、および、タービン静翼１０の番地毎に予め用意された補修要否判定基準に基づき、番地毎に補修の要否を判定する。ここで、補修要否判定基準は、例えば、損傷量の種類毎に設定されたしきい値を用いたり、あるいは、複数種類の損傷量をパラメータとして含む複合的な判定式を用いるなどの手法により、容易に実現可能である。

変形量予測手段４４は、補修要否判定手段４３によりタービン静翼１０の番地毎の補修の要否が判定された場合に、その判定結果から得られる当該タービン静翼１０の番地毎の補修量および当該タービン静翼１０の総補修量に対して、溶接補修５０ａにより補修を実施した場合に発生する当該タービン静翼１０の変形量を予測する。すなわち、溶接補修５０ａは、補修の実施により部品の変形を発生させる可能性がある変形発生型の補修方法である。

変形量判定手段４５は、変形量予測手段４４により予測された溶接補修５０ａによる変形量が、予め設定された限界変形量を超えない範囲内であるか否か、すなわち、溶接補修５０ａによる変形量が溶接補修限界（変形限界）内であるか否かを判定する。

次回補修予測手段４６は、変形量判定手段４５により、溶接補修５０ａによる変形量が、限界変形量を超えない溶接補修限界内であると判定された場合には、溶接補修５０ａと拡散ろう付け補修５０ｂのそれぞれに対して、次回検査時の損傷量を予測し、その損傷量に応じた補修量とそれに伴う補修費用を予測する。この場合、次回の損傷量を予測する手法としては、特許文献２に記載されている傾向解析法およびシミュレーション解析法などを用いることができる。

また、次回補修予測手段４６による補修費用の予測にあたっては、損傷検査システム２０により今回計測された損傷量と、履歴データベース３０に保存されている過去の運転履歴データ、補修履歴データ、損傷履歴データに基づき、次回検査時の一回分の補修費用と、今回分の補修費用、およびそれらを合算してなる次回検査時の累積補修費用を、補修方法毎に予測する。

この場合、溶接補修５０ａに要する補修費用は、図６に示した溶接補修の補修量と補修コストの関係を利用して算出される。これに対して、拡散ろう付け補修５０ｂに要する補修費用は、補修量に関係なく一定であるため、特に算出する必要はなく、予め設定されている。

補修方法選択手段４７は、次回補修予測手段４６により予測された補修方法毎の次回検査時の累積補修費用を比較して、次回補修後の累積補修費用を最小にする補修方法を今回の補修方法として選択する。

［作用］
次に、以上のような構成を有する本実施形態の高温部品保守管理システムの作用について説明する。

まず、損傷検査システム２０により、定期検査毎に、タービン静翼１０に割り付けられた番地（図１中のＡ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４）毎に、き裂の長さ・個数、酸化等による浸食量、変形量等の、複数の損傷形態の損傷量が計測され、今回新たに計測された損傷量は、個々のタービン静翼１０を識別するシリアル番号と対応付けられて履歴データベース３０中の既存の運転履歴データに追加される形で保存される。この場合、損傷状況と共に、今回の検査までの運転履歴もまた、個々のタービン静翼１０を識別するシリアル番号と対応付けられて履歴データベース３０中の既存の運転履歴データに追加される形で保存される。

また、補修履歴については、損傷検査システム２０による検査後に損傷評価システム４０により決定される補修方法により補修が実施される毎に、番地毎の補修実施内容の補修履歴が、個々のタービン静翼１０を識別するシリアル番号と対応付けられて履歴データベース３０中の既存の補修履歴データに追加される形で保存される。

損傷検査システム２０により今回新たに計測された番地毎の損傷量は、図２に示すように、履歴データベース３０に保存されると共に、損傷評価システム４０に受け渡される。損傷評価システム４０により、損傷評価システム４０から今回の番地毎の損傷量が受け取られると、履歴データベース３０に保存されている過去の運転履歴データ、補修履歴データ、損傷履歴データが番地毎に読み込まれると共に、次回運転計画６０が読み込まれ、これらのデータに基づき、今回選択可能な補修方法毎に、その補修方法により補修を実施した場合における次回検査時の補修量と補修費用が予測され、その予測結果に応じて今回の補修方法が選択される。

図３は、損傷評価システム４０による補修方法の選択までの処理手順の一例を示すフローチャートである。

損傷評価システム４０においてはまず、補修要否判定手段４３により、番地毎に予め用意された補修要否判定基準に基づき、タービン静翼１０の番地毎に補修の要否の判定が行われる（Ｓ０１）。次に、変形量予測手段４４により、補修の要否の判定結果から得られるタービン静翼１０の番地毎の補修量およびタービン静翼１０の総補修量に対して、溶接補修５０ａにより補修を実施した場合に発生するタービン静翼１０の変形量が予測される。ここで、変形量は、溶接割れ等の発生量を含めた広い意味での変形を定量的に示す概念である（Ｓ０２）。

続いて、変形量判定手段４５により、溶接補修５０ａの実施に対して予測される変形量が予め設定された限界変形量を超えない範囲内であるか否かの判定が行われる（Ｓ０３）。そして、溶接補修による変形量が限界変形量を超えない範囲内である場合、すなわち、溶接補修限界（変形限界）内である場合（Ｓ０３のＹＥＳ）には、次回補修予測手段４６により、溶接補修５０ａと拡散ろう付け補修５０ｂを今回の補修方法としてそれぞれ実施した場合の次回補修予測として、次回検査時に必要となる補修量とそれに伴う補修費用の予測が行われる（Ｓ０４、Ｓ０５）。

これらの次回補修予測（Ｓ０４、Ｓ０５）においては、いずれも、損傷検査システム２０から今回受け取った番地毎の損傷量と、履歴データベース３０から番地毎に読み込んだ運転履歴データ、補修履歴データ、損傷履歴データ、および、次回運転計画６０に基づいて、次回検査時の損傷量とそれに対する補修量の予測が行われ、予測された補修量に伴う補修費用と累積補修費用の予測が行われる。

このようにして、溶接補修５０ａと拡散ろう付け補修５０ｂの次回補修予測（Ｓ０４、Ｓ０５）により次回累積補修費用がそれぞれ得られると、補修方法選択手段４７により、溶接補修５０ａと拡散ろう付け補修５０ｂのうち、次回累積補修費用の小さい方が、今回の補修方法として選択される（Ｓ０６）。

また、変形量判定の段階（Ｓ０３）で、溶接補修５０ａの実施に対して予測される変形量が溶接補修限界を超えている場合（Ｓ０３のＹＥＳ）は、次回補修予測手段４６による次回補修予測を行うことなく、補修方法選択手段４７により、拡散ろう付け補修５０ｂが機械的に選択される（Ｓ０７）。

損傷評価システム４０の演算処理部４２により、以上のような処理手順で得られた処理結果、すなわち、今回の補修方法として選択された補修方法を含む処理結果は、インタフェース４１を介して外部のディスプレイ画面、プリンタ、記憶装置、関係者端末、関係システム等に出力することができる。このような運用を行うことにより、高温部品保守管理システムで得られた情報を、補修担当者などの関係者に迅速に通知したり、ガスタービンや発電設備の総合管理用のシステムに必要なデータを迅速に提供するなどの有効なデータ利用が可能となる。

［効果］
以上のように、本実施形態の高温部品保守管理システムは、定期検査毎に計測されるタービン静翼の定量的な損傷状況を損傷履歴データとして蓄積すると共に、今回計測された損傷状況と、過去の運転履歴データ、補修履歴データ、損傷履歴データに基づき、今回の補修方法として選択可能な補修方法の候補毎に次回検査時の補修量とそれに伴う補修費用を予測するものである。

このような本実施形態の高温部品保守管理システムにおいては、今回選択可能な補修方法毎に、今回計測された損傷状況と過去の損傷状況の履歴との比較により、次回検査時の概略的な損傷状況を効率よく予測可能であるが、これらのデータに加えて、損傷の発生や成長に大きく影響する運転状況および補修実績についても、過去の履歴を用いることにより、次回検査時の損傷状況を高精度に予測可能である。

すなわち、今回の補修方法として選択可能な補修方法の候補毎に、次回検査時の定量的な損傷状況とそれに対する次回検査時の補修量を高精度に予測可能であり、予測された補修量に伴う補修費用を高精度に予測可能である。したがって、補修による損傷リスクを回避しつつ、高精度に予測された次回検査時の補修量と補修費用に基づき、タービン静翼の定期検査毎の補修費用の最小化に適切な補修方法を容易に選択可能である。

このように、本実施形態の高温部品保守管理システムによれば、補修による損傷リスクを回避しつつ、定期検査毎の補修費用の最小化に適切な補修方法を選択可能とし、タービン静翼の総補修費用を最小限に抑制可能な、優れた高温部品保守管理システムと方法を提供することができる。

以下には、このような本実施形態の効果について、図４を参照して具体的に説明する。図４において、「補修Ａ」は、本実施形態の前述した処理手順によって、定期検査毎に、補修による変形を発生させる溶接補修と、変形をほとんど発生しない拡散ろう付け補修を、適切に選択して組み合わせた場合の累積補修コストの推移を示しており、「補修Ｂ」は、比較例として、「補修Ａ」に比べて拡散ろう付け補修のタイミングを遅らせた場合の累積補修コストの推移を示している。

図４の例において、「補修Ａ」では、第２回目の補修で拡散ろう付けを適用しており、この段階での累積補修費は補修Ａの方が上回っているが、第３回目の補修時の補修量は補修Ａの方が少なくなるため、第３回目補修時点での累積補修費用は逆に補修Ａの方が下回る。この差が、補修回数を重ねることでさらに増大していくことは明らかである。

また、本実施形態の高温部品保守管理システムにおいては、溶接補修による変形量が溶接補修限界内であるか否かを判定し、溶接補修限界を超える場合には、次回補修予測を行うことなく、拡散ろう付け補修を機械的に選択することにより、溶接補修による損傷リスクを確実に回避可能であるため、高温部品保守管理システムの信頼性を向上できる。

また、損傷によるタービン静翼への機能的影響度および強度的影響度に基づき、タービン静翼を複数の部位に番地化して、番地毎に補修履歴データおよび損傷履歴データを管理し、番地毎に補修の要否判定を行うことにより、タービン静翼における損傷の分布状況やそれに応じて必要とされる補修量の分布状況を、番地化された部位単位で詳細に判定できるため、番地化された部位毎に過不足のない適度な補修を実施可能である。その結果、必要な補修を実施しつつ、無駄な補修をできるだけ回避することができるため、この点からも、タービン静翼の総補修費用をさらに抑制可能とし、また、溶接補修による損傷リスクの回避にもさらに寄与できる。

［他の実施形態］
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。すなわち、図面に示したシステム構成は一例にすぎず、具体的なシステム構成やハードウェア構成およびソフトウェア構成は適宜選択可能である。また、図面に示した履歴データの構成もまた一例にすぎず、具体的なデータ構成は自由に選択可能である。

また、前記の実施形態においては、タービン静翼を補修する複数の補修方法として、溶接補修、拡散ろう付け補修、という２種類の補修方法の一方を選択する場合について説明したが、３種類以上の補修方法を用意してそのいずれかを選択することも可能である。

また、前記の実施形態において説明したように、本発明は、代表的なガスタービン高温部品であるタービン静翼の保守管理用として最適であるが、本発明は、タービン静翼に限らず、燃焼器ライナ、燃焼器トランジションピース等の、他のガスタービン高温部品にも同様に適用可能であり、同様に優れた効果が得られるものである。

さらに、本発明の対象となる高温部品は、ガスタービン高温部品に限らず、他の多種多様な高温部品に同様に適用可能である。すなわち、定常運転時に高温環境下で使用されることで損傷を受け、定期的に検査および補修を必要とし、かつ、補修費用について、図５、図６に示すような補修回数、損傷量・補修量、補修コストの関係を有する複数の補修方法を選択可能な高温部品一般に対して、本発明は同様に適用可能であり、同様に優れた効果が得られるものである。

本発明をタービン静翼の保守管理に適用した一つの実施形態に係る高温部品保守管理システムの構成を示す概念図。 図１に示す損傷評価システムの構成を示すブロック図。 図２に示す損傷評価システムによる補修方法の選択までの処理手順の一例を示すフローチャート。 図１に示す実施形態の高温部品保守管理システムによる累積補修コストの推移を示す図。 補修方法による補修回数と損傷量・補修量の関係を示す図。 補修方法による補修量と補修コストの関係を示す図。

符号の説明

１０…タービン静翼
２０…損傷検査システム
３０…履歴データベース
４０…損傷評価システム
４１…インタフェース
４２…演算処理部
４３…補修要否判定手段
４４…変形量予測手段
４５…変形量判定手段
４６…次回補修予測手段
４７…補修方法選択手段
５０…複数の補修方法
５０ａ…溶接補修
５０ｂ…拡散ろう付け補修
６０…次回運転計画

Claims (10)

1. 定常運転時に高温環境下で使用されることで損傷を受け、定期的に検査および補修を必要とする高温部品の保守管理を行う高温部品保守管理システムにおいて、
   過去の運転履歴データ、過去の補修履歴データ、および検査毎に計測される高温部品の定量的な損傷状況を蓄積してなる過去の損傷履歴データを含む過去の履歴データを保存する履歴データ記憶部と、
   この履歴データ記憶部に保存されている過去の履歴データと今回計測された損傷状況に基づき、次回検査時の損傷状況を予測する損傷評価システムを備え、
   この損傷評価システムは、今回計測された損傷状況と、前記履歴データ記憶部に保存されている過去の運転履歴データ、過去の補修履歴データ、過去の損傷履歴データに基づき、予め用意された複数の補修方法の中から今回の補修方法として選択可能な補修方法の候補毎に、次回検査時の補修量とそれに伴う補修費用を予測する次回補修予測手段を備える
   ことを特徴とする高温部品保守管理システム。
2. 前記損傷評価システムは、前記次回補修予測手段により予測される補修費用に基づき、前記複数の補修方法の中から今回の補修方法を選択する補修方法選択手段を備え、
   前記次回補修予測手段は、次回検査時の一回分の補修費用と今回分の補修費用を合算してなる費用を、次回検査時の累積補修費用として補修方法毎に予測するように構成され、
   前記補修方法選択手段は、前記次回補修予測手段により予測された補修方法毎の次回検査時の累積補修費用に基づき、次回補修後の累積補修費用を最小にする補修方法を今回の補修方法として選択するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高温部品保守管理システム。
3. 前記履歴データ記憶部には、個々の高温部品を識別する部品識別情報と対応付けて、運転履歴データ、補修履歴データ、および損傷履歴データが保存され、
   これらのデータにおいて、運転履歴データは、過去の運転時間、起動回数、出力または負荷を含み、補修履歴データは、過去の補修部位、補修量、補修方法を含み、損傷履歴データは、過去の損傷部位、損傷形態、損傷量を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の高温部品保守管理システム。
4. 前記履歴データ記憶部に保存される損傷履歴データは、損傷による高温部品への機能的影響度および強度的影響度に基づき、高温部品を複数の部位に区分してなる複数の番地と、番地毎の損傷履歴データを含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の高温部品保守管理システム。
5. 前記損傷評価システムは、今回計測された損傷状況と、前記履歴データ記憶部に保存されている運転履歴データ、補修履歴データ、損傷履歴データと、前記複数の補修方法の中で今回の補修方法として選択可能な補修方法と、次回検査時までの運転計画、および、番地毎に予め用意された補修要否判定基準に基づき、番地毎に補修の要否を判定する補修要否判定手段を備え、
   前記運転計画は、運転時間、起動回数、出力または負荷を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の高温部品保守管理システム。
6. 前記複数の補修方法は、補修により高温部品の変形を発生させる変形発生型の補修方法を含み、
   前記損傷評価システムは、
   前記補修要否判定手段により高温部品の番地毎の補修の要否が判定された場合に、この判定結果から得られる当該高温部品の番地毎の補修量および当該高温部品の総補修量に対して前記変形発生型の補修方法により補修を実施した場合に発生する高温部品の変形量を予測する変形量予測手段と、
   この変形量予測手段により予測された前記変形発生型の補修方法による変形量が予め設定された限界変形量を超えない範囲内であるか否かを判定する変形量判定手段と、
   この変形量判定手段により限界変形量を超えないと判定された変形限界内の補修方法を今回の補修方法として選択する補修方法選択手段を備える
   ことを特徴とする請求項５に記載の高温部品保守管理システム。
7. 前記損傷評価システムは、前記変形量判定手段により前記限界変形量を超えないと判定された変形限界内の補修方法が複数存在する場合に、これら複数の変形限界内の補修方法に対して、次回検査時の一回分の補修費用と今回分の補修費用を合算してなる費用を、次回検査時の累積補修費用として補修方法毎に予測する次回補修予測手段を備え、
   前記補修方法選択手段は、前記変形量判定手段により前記限界変形量を超えないと判定された複数の変形限界内の補修方法に対して、前記次回補修予測手段により予測された補修方法毎の次回検査時の累積補修費用に基づき、次回補修後の累積補修費用を最小にする変形限界内の補修方法を今回の補修方法として選択するように構成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の高温部品保守管理システム。
8. 検査毎に高温部品の定量的な損傷状況を示す損傷量を非破壊的に計測する損傷検査システムを備え、この損傷検査システムは、新たに計測された損傷量を前記損傷評価システムに受け渡すと共に、前記履歴データ記憶部に保存して損傷履歴データを更新するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高温部品保守管理システム。
9. 前記高温部品は、タービン静翼、燃焼器ライナ、燃焼器トランジションピース、の中から選択されたガスタービン高温部品であり、
   前記複数の補修方法は、溶接補修、拡散ろう付け補修を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の高温部品保守管理システム。
10. 定常運転時に高温環境下で使用されることで損傷を受け、定期的に検査および補修を必要とする高温部品の保守管理を行う高温部品保守管理方法において、
    過去の運転履歴データ、過去の補修履歴データ、および検査毎に計測される高温部品の定量的な損傷状況を蓄積してなる過去の損傷履歴データを含む過去の履歴データを保存する履歴データ記憶部と、
    この履歴データ記憶部に保存されている過去の履歴データと今回計測された損傷状況に基づき、次回検査時の損傷状況を予測する損傷評価システムを用いて、
    この損傷評価システムにより、今回計測された損傷状況と、前記履歴データ記憶部に保存されている過去の運転履歴データ、過去の補修履歴データ、過去の損傷履歴データに基づき、予め用意された複数の補修方法の中から今回の補修方法として選択可能な補修方法の候補毎に、次回検査時の補修量とそれに伴う補修費用を予測する
    ことを特徴とする高温部品保守管理方法。

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