JP2009203882A - Combustion analysis method, combustion analysis device, and combustion analysis system for power generation engine - Google Patents

Combustion analysis method, combustion analysis device, and combustion analysis system for power generation engine Download PDF

Info

Publication number
JP2009203882A
JP2009203882A JP2008046917A JP2008046917A JP2009203882A JP 2009203882 A JP2009203882 A JP 2009203882A JP 2008046917 A JP2008046917 A JP 2008046917A JP 2008046917 A JP2008046917 A JP 2008046917A JP 2009203882 A JP2009203882 A JP 2009203882A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
combustion
power generation
maximum pressure
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008046917A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Watanabe
英行 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2008046917A priority Critical patent/JP2009203882A/en
Publication of JP2009203882A publication Critical patent/JP2009203882A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems of preventing abnormal combustion due to load adjustment and providing quick correspondence at occurrence of the abnormal combustion by recognizing a precursor of abnormal combustion from a correlation of an engine load and an in-cylinder maximum pressure of a power generation engine. <P>SOLUTION: A load-in cylinder maximum pressure data indicating a relationship between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure in a predetermined time interval is created from an in-cylinder pressure detected value detected by an in-cylinder pressure detector 38, a regression line indicating the correlation of the power generation load and the in-cylinder maximum pressure is determined on the basis of the load-in cylinder maximum pressure data in a plurality of cylinders of a past constant number of days, threshold value lines are set based upon a standard deviation above and below the regression line, and the precursor of abnormal combustion is determined on the basis of an occurrence ratio of the power generation load and the in-cylinder maximum pressure exceeding the threshold value line. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスエンジンおよびディーゼルエンジンを含む発電用エンジンにおける燃焼診断方法、燃焼診断装置および燃焼診断システムに関するものであって、特に、シリンダ内における筒内圧力と発電負荷との関係の経年的な変化から異常燃焼の予兆を捉えて燃焼制御部品の劣化を推定可能にする発明である。   The present invention relates to a combustion diagnostic method, a combustion diagnostic device, and a combustion diagnostic system in a power generation engine including a gas engine and a diesel engine, and more particularly to a relationship between a cylinder pressure in a cylinder and a power generation load over time. It is an invention that makes it possible to estimate deterioration of a combustion control component by detecting a sign of abnormal combustion from a change.

発電用のガスエンジン、ディーゼルエンジンにおいては、安定的な電力供給のために、燃焼室内における高温部分または堆積未燃カーボン、剥離カーボン等の表面着火による過早着火及び混合気濃度の不均一等による端ガスの自発火、ノッキングの発生を確実に検知して速やかに対応処置を行うとともに、燃焼室内の最大圧力すなわち筒内最大圧力の過大な上昇や異常な低下を確実に検知して、速やかに対応処置を施すことによってエンジンの耐久性、性能の安定性を維持することが要求される。   In power generation gas engines and diesel engines, in order to provide a stable power supply, due to pre-ignition due to high-temperature parts in the combustion chamber or surface ignition of deposited unburned carbon, exfoliated carbon, etc., and uneven mixture concentration, etc. Reliable detection of end-gas self-ignition and knocking, and prompt action, and detection of excessive increase or abnormal decrease in the maximum pressure in the combustion chamber, that is, the maximum in-cylinder pressure. It is required to maintain the durability and stability of the engine by taking countermeasures.

このようなエンジンの燃焼室内における燃焼状態を検知、診断する診断装置として、特許文献1(特開2005−9457号公報)等の技術が提案されている。
特許文献1においては、ガスエンジンの燃焼室内における筒内圧力検出値およびエンジンクランク角検出値に基づき、クランク角の上死点における圧縮圧力(P)と基準圧力(P)との差圧ΔPと、圧縮行程中の基準筒内圧力(P)と基準圧力(P)との差圧ΔPとの圧縮圧力比(ΔP/ΔP)、および筒内圧力(P)のクランク角(θ)に対する筒内圧力変化率(ΔP/Δθ)を用いて、過早着火、ノッキング、失火等の発生の有無を判定する技術が示されている。そして、ノッキング、失火を検知すると即に、減筒運転、負荷下げの燃焼制御が実施される。
As a diagnostic apparatus for detecting and diagnosing the combustion state in the combustion chamber of the engine, a technique such as Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-9457) has been proposed.
In Patent Document 1, based on the in-cylinder pressure detection value and the engine crank angle detection value in the combustion chamber of the gas engine, the differential pressure between the compression pressure (P r ) and the reference pressure (P b ) at the top dead center of the crank angle. ΔP r , the compression pressure ratio (ΔP r / ΔP 0 ) between the differential pressure ΔP r between the reference in-cylinder pressure (P 0 ) and the reference pressure (P b ) during the compression stroke, and the in-cylinder pressure (P) A technique for determining the presence or absence of occurrence of pre-ignition, knocking, misfire or the like using the in-cylinder pressure change rate (ΔP / Δθ) with respect to the crank angle (θ) is shown. Immediately upon detection of knocking or misfire, combustion control for reduced-cylinder operation and load reduction is performed.

すなわち、前記特許文献1に示される技術は、燃焼室内での安定燃焼を維持するために、爆発燃焼したときの燃焼状態が異常か否かを判断するための異常燃焼の検出方法およびその異常燃焼発生時の対応技術であり、1回の爆発毎の燃焼状態を判断するものであり、燃焼状態の経年変化から将来的な異常燃焼を事前に予知することまでは示されていないものである。   That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, the abnormal combustion detection method for determining whether or not the combustion state at the time of explosion combustion is abnormal in order to maintain stable combustion in the combustion chamber, and the abnormal combustion thereof It is a countermeasure technique at the time of occurrence, and it determines the combustion state for each explosion, and it has not been shown until the future abnormal combustion is predicted in advance from the secular change of the combustion state.

一方、ガスエンジンの燃焼系のトラブルを初期の段階で確実に検出して故障が発生するまでの時間を予測して、適切な補修作業を対応可能にした技術として、特許文献2(特許第3539759号公報
)が提案されている。
かかる特許文献2には、ガス・コージェネレーションシステムで使用されるガスエンジンにおいて、排気圧力を所定の間隔でサンプリングして、各シリンダの排気圧力平均値を算出し、各シリンダの排気圧力平均値の標準偏差を異常有無判定しきい値と比較して故障の有無を判定するとともに、該標準偏差の変化からエンジンが故障に至るまでの予知時間を算出して、故障に至る以前にガスエンジンに必要十分な部品交換等の修理を施すことを可能にしている。
On the other hand, Patent Document 2 (Patent No. 3539759) is a technology that can reliably detect a trouble in a combustion system of a gas engine at an early stage and predict a time until a failure occurs to enable appropriate repair work. No. Gazette) has been proposed.
In Patent Document 2, in a gas engine used in a gas cogeneration system, the exhaust pressure is sampled at a predetermined interval to calculate an average exhaust pressure value of each cylinder, and the average exhaust pressure value of each cylinder is calculated. Necessary for the gas engine before the failure is calculated by comparing the standard deviation with the abnormality determination threshold to determine whether there is a failure and calculating the prediction time from the change in the standard deviation until the engine fails. It is possible to perform repairs such as sufficient parts replacement.

特開2005−9457号公報JP 2005-9457 A 特許第3539759号公報Japanese Patent No. 3539759

しかし、前記特許文献2においては、各シリンダの排気平均圧力から算出した標準偏差の変化を見て、将来の故障に至るまでの時間を予測するものであるが、発電出力によってはエンジン負荷が変化すため、その影響によって排気圧力も変動するので、排気圧力の変化状態から故障の判定および予測をすることは、燃焼異常による排気圧力の変化か、発電負荷の変化による排気圧力の変化かの判断が十分できず、適切な故障判断が行われにくい問題を有している。   However, in Patent Document 2, the time until a future failure is predicted by looking at the change in the standard deviation calculated from the average exhaust pressure of each cylinder, but the engine load changes depending on the power generation output. Therefore, the exhaust pressure also fluctuates due to the influence, so it is possible to judge whether the failure is judged or predicted from the change state of the exhaust pressure, whether it is a change in the exhaust pressure due to abnormal combustion or a change in the exhaust pressure due to a change in power generation load. However, it is difficult to make an appropriate failure judgment.

そこで、本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、発電用エンジンのエンジン負荷と筒内最大圧力との相関から異常燃焼の予兆を捉えて、燃焼制御部品の劣化を推定して、負荷調整による異常燃焼の未然防止や、異常燃焼発生時の迅速な対応を可能とする発電用エンジンの燃焼診断方法、燃焼診断装置および燃焼診断システムを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such a background, and estimates the deterioration of the combustion control component by grasping a sign of abnormal combustion from the correlation between the engine load of the power generation engine and the in-cylinder maximum pressure. Thus, it is an object of the present invention to provide a combustion diagnosis method, a combustion diagnosis device, and a combustion diagnosis system for a power generation engine that can prevent abnormal combustion by load adjustment and can quickly respond when abnormal combustion occurs.

前記課題を解決するため、第1の発明は、筒内圧力検出器により検出された筒内圧力検出値に基づいてシリンダ内の異常燃焼を予知する発電機用エンジンの燃焼診断方法において、前記筒内圧力検出値から所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを作成し、過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求め、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a first invention is directed to a combustion diagnosis method for a generator engine for predicting abnormal combustion in a cylinder based on a detected value of a cylinder pressure detected by a cylinder pressure detector. Creates in-cylinder maximum pressure data representing the relationship between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure at a predetermined time interval from the detected internal pressure value, and based on the load in-cylinder maximum pressure data for a plurality of cylinders for a certain number of past days A regression line indicating the correlation between the power generation load and the maximum in-cylinder pressure is obtained, a threshold line based on the standard deviation is set up and down around the regression line, and the generation load exceeding the threshold line and the maximum in-cylinder pressure are generated. It is characterized in that a sign of abnormal combustion is determined based on the rate.

また、第2の発明は、筒内圧力検出器により検出された筒内圧力検出値に基づいてシリンダ内の異常燃焼を予知する発電機用エンジンの燃焼診断装置において、前記筒内圧力検出値から所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを作成する最大圧データ作成手段と、過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求める回帰直線設定手段と、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定する閾値直線設定手段と、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する燃焼状態判定手段とを備えていることを特徴とする。   A second aspect of the invention relates to a combustion diagnosis apparatus for a generator engine that predicts abnormal combustion in a cylinder based on a detected value of a cylinder pressure detected by a cylinder pressure detector. Based on the maximum pressure data generating means for generating the maximum in-cylinder pressure data representing the relationship between the power generation load and the maximum in-cylinder pressure at a predetermined time interval, and the maximum in-cylinder pressure data for a plurality of cylinders for the past certain days A regression line setting means for obtaining a regression line indicating a correlation between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure, a threshold line setting means for setting a threshold line based on the standard deviation vertically around the regression line, and the threshold line. Combustion state determination means for determining a sign of abnormal combustion based on the generation rate of the power generation load exceeding the maximum in-cylinder pressure is provided.

かかる燃焼診断方法および該方法を実施するための診断装置の発明によれば、発電負荷と筒内最大圧力との相関関係を用いて判定するため、筒内圧力の変化が異常燃焼によるものか、発電負荷によるものかの判別ができ、燃焼の異常を的確に判定できる。
また、過去一定日数分のデータから算出した回帰直線を基準に設定した閾値直線を基に、その閾値直線を外れる筒内圧力の発生頻度から燃焼状態の経年変化を見ることができるため、長期的な燃焼状態の変化を確実且つ容易に見ることができる。
According to the combustion diagnostic method and the invention of the diagnostic apparatus for carrying out the method, since the determination is made using the correlation between the power generation load and the maximum cylinder pressure, whether the change in the cylinder pressure is due to abnormal combustion, Whether it is due to the power generation load can be determined, and combustion abnormality can be accurately determined.
In addition, the secular change of the combustion state can be seen from the frequency of occurrence of in-cylinder pressure that deviates from the threshold line based on the threshold line calculated from the regression line calculated from data for a certain number of days in the past. It is possible to reliably and easily see the change in the combustion state.

従って、爆発燃焼毎の燃焼状態の判定結果による対策方法に比べて、本発明においては、長期的な燃焼状態の悪化傾向を見て事前に異常発生の予兆が判定できるようになるため、燃焼異常時に減筒運転や危急停止をしないようにして、発電負荷の低減等の事前処理によってエンジンの状態を安定化して、計画外の停止を未然に防ぐことができる。   Therefore, compared with a countermeasure method based on the determination result of the combustion state for each explosion combustion, in the present invention, it becomes possible to determine in advance a sign of occurrence of abnormality by looking at a long-term tendency of deterioration of the combustion state. Occasionally, a reduced-cylinder operation or an emergency stop is not performed, and the engine state is stabilized by pre-processing such as a reduction in power generation load, thereby preventing an unplanned stop.

また、好ましくは前記発生率は、各気筒毎に、一定時間内の総爆発回数に対する前記閾値直線を超えた回数に基づいて算出されるとよく、かかる構成によれば、発生率を簡単且つ確実算出できる。   Preferably, the occurrence rate is calculated for each cylinder based on the number of times that exceeds the threshold straight line with respect to the total number of explosions within a predetermined time. According to such a configuration, the occurrence rate is simple and reliable. It can be calculated.

そして、さらに、診断方法の発明において、好ましくは、前記回帰直線は、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定されるとともに、上側の閾値直線を超える発生率によってノッキング率を算出し、該ノッキング率の大きさによってノッキングの発生傾向を判定するとよく、また、該診断方法を実施するための診断装置の発明において、好ましくは、前記回帰直線設定手段は横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に回帰直線を求めるとともに、前記燃焼状態判定手段は回帰直線の上側に設定される閾値直線を超える発生率によってノッキング率を算出するノッキング率算出手段を有し、該ノッキング率算出手段によって算出されたノッキング率の大きさによってノッキングの発生傾向を判定するとよい。   Further, in the invention of the diagnostic method, preferably, the regression line is set in a coordinate system in which the horizontal axis indicates the power generation load and the vertical axis indicates the in-cylinder pressure, and the occurrence rate exceeds the upper threshold line. The knocking rate is calculated using the knocking rate, and the occurrence tendency of knocking is determined based on the magnitude of the knocking rate. In the invention of the diagnostic apparatus for performing the diagnostic method, preferably, the regression line setting means is Knocking in which the combustion state determination means calculates the knocking rate based on the occurrence rate exceeding the threshold straight line set above the regression line. It is preferable to have a rate calculating means and determine the tendency of knocking occurrence based on the magnitude of the knocking rate calculated by the knocking rate calculating means.

かかる方法発明および装置発明によれば、回帰直線の上側に設定された閾値直線によってノッキングの発生傾向を判定するため、ノッキングの発生状態の経年変化を確実且つ容易に見ることができる。   According to the method invention and the apparatus invention, since the occurrence tendency of knocking is determined based on the threshold line set on the upper side of the regression line, the secular change of the occurrence state of knocking can be reliably and easily seen.

また、診断方法の発明において、好ましくは、前記回帰直線は、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定されるとともに、下側の閾値直線を下回る発生率によって失火率を算出し、該失火率の大きさによって失火の発生傾向を判定するとよく、また、該診断方法を実施するための診断装置の発明において、好ましくは、前記回帰直線設定手段は横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に回帰直線を求めるとともに、前記燃焼状態判定手段は回帰直線の下側に設定される閾値直線を下回る発生率によって失火率を算出する失火率算出手段を有し、該失火率算出手段によって算出された失火率の大きさによって失火の発生傾向を判定するとよい。   Further, in the invention of the diagnostic method, preferably, the regression line is set in a coordinate system in which the horizontal axis indicates the power generation load and the vertical axis indicates the in-cylinder pressure, and the occurrence rate falls below the lower threshold line. The misfire rate is calculated, and the occurrence tendency of misfire is determined by the magnitude of the misfire rate. In the invention of the diagnostic apparatus for performing the diagnosis method, preferably, the regression line setting means is on the horizontal axis. A misfire that calculates a misfire rate based on an occurrence rate that falls below a threshold line that is set below the regression line, while obtaining a regression line in a coordinate system that takes the power generation load and takes the cylinder pressure on the vertical axis. It is preferable to have a rate calculation means and determine the misfire occurrence tendency based on the magnitude of the misfire rate calculated by the misfire rate calculation means.

かかる方法発明および装置発明によれば、回帰直線の下側に設定された閾値直線によって失火の発生傾向を判定するため、失火の発生状態の経年変化を確実且つ容易に見ることができる。   According to the method invention and the apparatus invention, since the misfire occurrence tendency is determined by the threshold line set below the regression line, the secular change of the misfire occurrence state can be reliably and easily seen.

また、第3の発明は、発電用エンジンの筒内圧力検出値および発電負荷データが蓄積されると共に、所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを蓄積して解析データファイルを作成する遠隔端末コンピュータと、該遠隔端末コンピュータから転送される前記解析データファイルを格納する燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断データベースサーバから過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データを読み出し、該データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求め、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する燃焼診断装置と、該燃焼診断装置の診断結果を格納するWEBサーバと、該WEBサーバから前記診断結果を提供するクライアントコンピュータとによって構成され、前記遠隔端末コンピュータと、前記燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断装置と、前記WEBサーバと、前記クライアントコンピュータとがネットワークを介して接続されていることを特徴とする。   Further, the third aspect of the invention is the load in-cylinder maximum pressure data representing the relationship between the generated load and the in-cylinder maximum pressure at a predetermined time interval while accumulating the in-cylinder pressure detection value and the generation load data of the power generation engine. A remote terminal computer for generating an analysis data file by accumulating data, a combustion diagnosis database server for storing the analysis data file transferred from the remote terminal computer, and a plurality of cylinders for a certain number of past days from the combustion diagnosis database server Reading the load in-cylinder maximum pressure data, obtaining a regression line indicating the correlation between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure based on the data, and setting a threshold line based on the standard deviation above and below the regression line, A combustion diagnostic device for determining a sign of abnormal combustion based on a generation rate of the power generation load exceeding the threshold straight line and the maximum in-cylinder pressure; A WEB server for storing the diagnostic result of the diagnostic device and a client computer for providing the diagnostic result from the WEB server, the remote terminal computer, the combustion diagnostic database server, the combustion diagnostic device, and the WEB A server and the client computer are connected via a network.

かかる発明によれば、前記遠隔端末コンピュータと、前記燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断装置と、前記WEBサーバと、前記クライアントコンピュータとがネットワークを介して接続されているため、燃焼診断装置内において異常燃焼の予兆を判定するための発生率の基準値を予め設定しておくことで、異常燃焼の予兆の判定を自動化することができる。   According to this invention, since the remote terminal computer, the combustion diagnostic database server, the combustion diagnostic device, the WEB server, and the client computer are connected via a network, By setting a reference value of the occurrence rate for determining a sign of abnormal combustion in advance, the determination of a sign of abnormal combustion can be automated.

すなわち、遠隔地に設置された発電プラントのエンジンから自動的にサンプリングされる筒内圧力検出値および発電負荷データが蓄積されると共に、所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを、該遠隔地に設置された端末コンピュータに蓄積して解析データファイルを作成する。その解析データファイルを、ネットワークを介して端末コンピュータから管理センター等に設置されている燃焼診断データベースサーバに送信する。
そして、燃焼診断装置では、その燃焼診断データベースサーバから解析データファイル内の必要なデータを抽出して異常燃焼の予兆を判定する。
そして、その判定結果を燃焼診断データベースサーバに格納するとともに、WEBサーバに転送して格納し、該WEBサーバから診断結果をクライアントからの要求または定期的な発信によってクライアントコンピュータに対してネットワークを介して判定結果および警報をクライアントコンピュータに提供して、判定結果および警報をクライアントが確認して適切な対応をとることができる。
That is, the in-cylinder pressure detection value and the power generation load data that are automatically sampled from the engine of the power plant installed in the remote place are accumulated, and the relationship between the power generation load and the maximum cylinder pressure at a predetermined time interval is stored. The maximum in-cylinder pressure data to be represented is accumulated in a terminal computer installed in the remote place to create an analysis data file. The analysis data file is transmitted from the terminal computer to the combustion diagnosis database server installed in the management center or the like via the network.
In the combustion diagnostic apparatus, necessary data in the analysis data file is extracted from the combustion diagnostic database server to determine a sign of abnormal combustion.
The determination result is stored in the combustion diagnosis database server and transferred to the WEB server for storage, and the diagnosis result from the WEB server is sent to the client computer via the network by a request from the client or by periodic transmission. The determination result and the alarm can be provided to the client computer, and the client can check the determination result and the alarm and take an appropriate action.

このように、判定結果出力および警報出力まで自動化できるため、定期的に異常燃焼状態の判定結果を発電プラントの管理者等が確認でき、燃焼状態の悪化傾向に対して適切な対応をとることができる。   As described above, since the determination result output and the alarm output can be automated, the determination result of the abnormal combustion state can be regularly checked by the administrator of the power plant, and an appropriate response can be taken to the tendency of the combustion state to deteriorate. it can.

本発明によれば、発電用エンジンのエンジン負荷と筒内最大圧力との相関から異常燃焼の予兆を捉えて、燃焼制御部品の劣化を推定して、負荷調整による異常燃焼の未然防止や、異常燃焼発生時の迅速な対応を可能とする発電用エンジンの燃焼診断方法、燃焼診断装置および燃焼診断システムを提供できる。   According to the present invention, a sign of abnormal combustion is detected from the correlation between the engine load of the power generation engine and the in-cylinder maximum pressure, the deterioration of the combustion control component is estimated, and abnormal combustion is prevented by load adjustment, It is possible to provide a combustion diagnosis method, a combustion diagnosis device, and a combustion diagnosis system for a power generation engine that enable a quick response when combustion occurs.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. Only.

図1は本発明の実施形態に係る発電用ガスエンジン2の燃焼診断装置3の全体構成を示す構成図である。
図1において、ガスエンジン2は多シリンダ、例えば12〜18シリンダV型の4サイクルガスエンジであり、シリンダ4内に往復摺動自在に嵌合されたピストン6、該ピストン6の往復動をコネクチングロッド8を介して回転に変換するクランク軸10を備えている。
また、前記ガスエンジン2は、ピストン6の上面とシリンダ4の内面との間に区画形成される燃焼室12、該燃焼室12に接続される給気ポート14及び給気管16、該給気ポート14を開閉する給気弁18を備え、さらに前記燃焼室12に接続される排気ポート20、該排気ポート20を開閉する排気弁22を備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of a combustion diagnostic device 3 for a power generation gas engine 2 according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a gas engine 2 is a multi-cylinder, for example, a 12 to 18 cylinder V-type four-cycle gas engine. A piston 6 is fitted in the cylinder 4 so as to be freely slidable and reciprocating. A crankshaft 10 is provided for conversion to rotation via a grod 8.
The gas engine 2 includes a combustion chamber 12 defined between the upper surface of the piston 6 and the inner surface of the cylinder 4, an air supply port 14 and an air supply pipe 16 connected to the combustion chamber 12, and the air supply port 14 is provided with an air supply valve 18 for opening and closing 14, an exhaust port 20 connected to the combustion chamber 12, and an exhaust valve 22 for opening and closing the exhaust port 20.

前記給気管16の途中にはガスミキサー24が設置され、燃料ガス管26からガス量調整弁28を通して供給された燃料ガスと図示しない過給機から供給された圧縮空気(過給機を備えない場合は無過給空気)とを該ガスミキサー24で混合し、この予混合ガスを前記給気ポート14及び給気弁18を通して燃焼室12に供給するようになっている。
着火装置30は、図示しない副室内に軽油等のパイロット燃料32を噴射ノズル34により噴射して着火燃焼させ、この燃焼火炎を前記燃焼室12に噴出するパイロット噴射装置で構成されている。
A gas mixer 24 is installed in the middle of the air supply pipe 16. The fuel gas supplied from the fuel gas pipe 26 through the gas amount adjusting valve 28 and the compressed air supplied from a supercharger (not shown) (not provided with a supercharger). In this case, non-supercharged air) is mixed by the gas mixer 24, and this premixed gas is supplied to the combustion chamber 12 through the supply port 14 and the supply valve 18.
The ignition device 30 is composed of a pilot injection device that injects a pilot fuel 32 such as light oil into an auxiliary chamber (not shown) by an injection nozzle 34 to ignite and combust it, and injects the combustion flame into the combustion chamber 12.

燃料制御装置36はガス量調整弁28の開度または開時間を制御すると共に、前記噴射ノズル34へのパイロット燃料の供給を制御してガスエンジン2の運転を制御している。
また、各シリンダ4の筒内圧力が筒内圧力検出器38で計測され、燃焼診断装置3に入力される。
また、前記燃焼診断装置3にはクランク角検出器42によって検出されたガスエンジン2のクランク角の検出値が入力され、さらに、このガスエンジン2のエンジン負荷である発電機44の発電出力(発電負荷という)が発電出力センサ46から燃焼診断装置3に入力されている。
そして、燃焼診断装置3は、最大圧データ作成手段48と、回帰直線設定手段50と、閾値直線設定手段52と、燃焼状態判定手段54と、判定結果出力手段56とを備えて構成され、判定結果出力手段56によって表示・警報部58に判定結果や警報が出力される。
The fuel control device 36 controls the operation of the gas engine 2 by controlling the opening or opening time of the gas amount adjusting valve 28 and controlling the supply of pilot fuel to the injection nozzle 34.
Further, the in-cylinder pressure of each cylinder 4 is measured by the in-cylinder pressure detector 38 and input to the combustion diagnostic device 3.
Further, the combustion diagnosis device 3 receives the detected value of the crank angle of the gas engine 2 detected by the crank angle detector 42, and further generates the power generation output (power generation) of the generator 44 that is the engine load of the gas engine 2. Load) is input from the power generation output sensor 46 to the combustion diagnostic device 3.
The combustion diagnostic apparatus 3 includes a maximum pressure data creation unit 48, a regression line setting unit 50, a threshold line setting unit 52, a combustion state determination unit 54, and a determination result output unit 56. The result output means 56 outputs a determination result and an alarm to the display / alarm unit 58.

次に、図2に示すフローチャート基づいて燃焼診断装置3による異常燃焼の予知制御について説明する。
まず、ステップS1でスタートすると、ステップS2では、筒内圧力検出器38からの筒内圧力データおよび発電出力センサ46からの発電負荷データが爆発サイクル毎に蓄積されると共に、例えば、5分間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データが蓄積された解析データファイルを作成する。
この負荷筒内最大圧力データは、最大圧データ作成手段48によって、前記爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データから、5分間の平均発電負荷と、5分間における筒内最大圧力とのデータとを関連付けて、気筒毎のデータとして作成される。
Next, predictive control of abnormal combustion by the combustion diagnostic device 3 will be described based on the flowchart shown in FIG.
First, starting from step S1, in step S2, the in-cylinder pressure data from the in-cylinder pressure detector 38 and the power generation load data from the power generation output sensor 46 are accumulated for each explosion cycle. An analysis data file in which load cylinder maximum pressure data representing the relationship between the power generation load and the cylinder maximum pressure is accumulated is created.
This in-cylinder maximum pressure data is obtained from the in-cylinder pressure data and the power generation load data for each explosion cycle by the maximum pressure data creating means 48, and data of the average generated load for 5 minutes and the maximum in-cylinder pressure for 5 minutes. Are created as data for each cylinder.

次に、ステップS3では、過去一定日数分、例えば過去1週間分の前記負荷筒内最大圧力データを抽出し、ステップS4で、全気筒における前記負荷筒内最大圧力データから、全気筒の平均負荷と平均筒内最大圧力とを算出し、ステップS5で、該全気筒の平均負荷と平均筒内最大圧力のデータから、最小2乗法を用いて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線Kを求める。この回帰直線Kは、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定される。
このステップS3〜ステップS5の一連の処理は、回帰直線設定手段50によって行われる。
Next, in step S3, the load in-cylinder maximum pressure data for the past certain days, for example, the past one week, is extracted, and in step S4, the average load of all cylinders is calculated from the load in-cylinder maximum pressure data in all cylinders. And the average in-cylinder maximum pressure are calculated, and in step S5, the regression indicating the correlation between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure using the least square method from the average load and average in-cylinder maximum pressure data of all the cylinders. A straight line K is obtained. The regression line K is set in a coordinate system in which the horizontal axis indicates the power generation load and the vertical axis indicates the in-cylinder pressure.
A series of processing from step S3 to step S5 is performed by the regression line setting means 50.

次に、ステップS6では、閾値直線設定手段52によって、前記設定した回帰直線Kに対して、該回帰直線Kを中心に上下側に標準偏差に基づく閾値直線を設定する。横軸の発電負荷に対して縦軸の筒内圧力の高低側に、例えば±3Mpa(3σ、σ:標準偏差 )の偏差をもって上側閾値直線S1と、下側閾値直線S2とを算出して設定する。そして、この上側閾値直線S1を超える筒内最大圧力が発生している場合にはノッキングが発生していると、また下側閾値直線S2を下回る筒内最大圧力が発生している場合には失火が発生していると判定する。   Next, in step S6, the threshold line setting means 52 sets a threshold line based on the standard deviation on the upper and lower sides of the set regression line K with the regression line K as the center. The upper threshold straight line S1 and the lower threshold straight line S2 are calculated and set with a deviation of, for example, ± 3 MPa (3σ, σ: standard deviation) on the high and low side of the in-cylinder pressure on the horizontal axis. To do. If the in-cylinder maximum pressure exceeding the upper threshold straight line S1 is generated, knocking occurs, and if the in-cylinder maximum pressure lower than the lower threshold straight line S2 is generated, misfire occurs. Is determined to have occurred.

次に、ステップS7では、その閾値直線S1を超える回数、S2を下回る回数を集計する。
例えば、10日前の1日分の解析データファイルに蓄積されている、所定気筒における爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データを、回帰直線Kと、上側閾値直線S1とが設定された座標系内にプロットした状態を図3(a1)に示す。この例は回帰直線Kより上側に片寄ったデータをプロットした場合を示す。
また、図3(a2)は、回帰直線Kと、下側閾値直線S2とが設定された座標系内に、爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データをプロットした状態を示す。この例は回帰直線Kより下側に片寄ったデータをプロットした場合を示す。
Next, in step S7, the number of times exceeding the threshold straight line S1 and the number of times falling below S2 are tabulated.
For example, the in-cylinder pressure data and the power generation load data for each explosion cycle in a predetermined cylinder accumulated in the analysis data file for one day 10 days ago are the coordinates where the regression line K and the upper threshold line S1 are set. The state plotted in the system is shown in FIG. This example shows a case where data that is offset upward from the regression line K is plotted.
FIG. 3 (a2) shows a state in which in-cylinder pressure data and power generation load data for each explosion cycle are plotted in a coordinate system in which a regression line K and a lower threshold line S2 are set. This example shows a case where data that is offset below the regression line K is plotted.

同様に、図3(b1)(b2)は、5日前の1日分の解析データファイルに蓄積されている、所定気筒における爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データをプロットした状態を示し、図3(c1)(c2)は、2日前の解析データファイルに蓄積されている、所定気筒における爆発サイクル毎の筒内圧力データおよび発電負荷データをプロットした状態を示す。この図3(a)〜(c)に示された所定気筒の燃焼状態は、10日前よりも2日前においてはノッキングがX領域に示すように閾値を多数超えて悪化傾向にあり、さらに失火がY領域に示すように閾値を多数下回り悪化傾向にあることを例示している。   Similarly, FIGS. 3 (b1) and (b2) show a state in which in-cylinder pressure data and power generation load data for each explosion cycle in a predetermined cylinder are plotted in the analysis data file for one day five days ago. 3 (c1) and 3 (c2) show a state in which in-cylinder pressure data and power generation load data for each explosion cycle in a predetermined cylinder accumulated in the analysis data file two days ago are plotted. The combustion state of the predetermined cylinder shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c) tends to be worsened by exceeding a large number of thresholds so that knocking is indicated in the X region two days before than ten days ago. As shown in the Y region, it is illustrated that there is a tendency to deteriorate by a number below the threshold value.

ステップS8では、閾値を超える回数を集計する際に1時間単位の回数を集約し、ステップS9では、その集約した回数の結果を1日における時間単位でのカウント数として1時間毎にプロットしてトレンドグラフを作成して、表示・警報部58に表示する。
このトレンドグラフの作成のときに、上側(高圧側)の閾値直線を超えた回数を示す高圧側のトレンドグラフと、下側(低圧側)の閾値直線を下回った回数を示すトレンドグラフとに分けて別々にプロットしてトレンドグラフを作成する。
In step S8, the number of times in units of one hour is aggregated when the number of times exceeding the threshold is totaled, and in step S9, the result of the aggregated number of times is plotted every hour as a count number in units of time in one day. A trend graph is created and displayed on the display / alarm unit 58.
When creating this trend graph, it is divided into a high-pressure trend graph that indicates the number of times the upper (high-pressure side) threshold line is exceeded, and a trend graph that indicates the number of times that the lower (low-pressure side) threshold line is exceeded. And plot separately to create a trend graph.

図4(a)は高圧側のトレンドグラフの一例を示している。このトレンドグラフは、横軸に時間経過を表し、縦軸に1時間単位での発生カウント数を示しており、左から右に向うに従って現在の状況を表示するようになっている。そして、最新結果が1日ごとに右側追加されるように表示され、その追加に伴って表示内容が左に順次送られ、結果的には常に6日前までの発生回数状況の履歴が1画面で見ることができるようになっている。   FIG. 4A shows an example of a trend graph on the high pressure side. In this trend graph, the horizontal axis represents the passage of time, the vertical axis represents the number of occurrences per hour, and the current situation is displayed from left to right. The latest results are displayed to be added to the right every day, and the display contents are sequentially sent to the left along with the addition. As a result, the history of the number of occurrences up to 6 days ago is always displayed on one screen. You can see it.

また、低圧側の下側閾値直線S2に対する発生回数も同様に図4(b)に示す。この図4(b)の例では、下側閾値直線S2に対するカウント数が多く、失火傾向が示されているトレンドグラフである。
なお、このようなトレンドグラフが画面表示されることによって、画面を見て発電プラントの管理者や、ライアントが異常燃焼の予兆をチェックできる。
The number of occurrences for the lower threshold straight line S2 on the low pressure side is also shown in FIG. The example of FIG. 4B is a trend graph in which the number of counts for the lower threshold straight line S2 is large and a misfire tendency is indicated.
By displaying such a trend graph on the screen, the power plant manager and the client can check the signs of abnormal combustion by looking at the screen.

ステップS9で表示・警報部58へ画面表示されたトレンドグラフから異常燃焼の予兆を判定するには、かなりの熟練を要する。そのため、トレンドグラフの描画を行うとともに、次のステップS10〜S12において、自動的に異常燃焼の予兆を判定する。
まず、ステップ10で、ノッキング比率、失火比率を、(閾値直線S1、S2を超えた回数/一定時間内の爆発回数)によって計算する。この一定時間内の爆発回数は、例えば1時間内の爆発回数とするとよい。このように一定時間内の総爆発回数に対する閾値を超えた燃焼回数によって発生率を算出するので、簡単且つ確実にノッキング比率、失火比率を算出できる。
In order to determine the sign of abnormal combustion from the trend graph displayed on the display / alarm unit 58 in step S9, considerable skill is required. Therefore, while drawing a trend graph, in the next steps S10 to S12, a sign of abnormal combustion is automatically determined.
First, in step 10, the knocking ratio and the misfire ratio are calculated by (number of times exceeding the threshold straight lines S1, S2 / number of explosions within a predetermined time). For example, the number of explosions within a certain period of time may be the number of explosions within one hour. Thus, since the occurrence rate is calculated based on the number of combustions exceeding the threshold for the total number of explosions within a certain time, the knocking ratio and misfire ratio can be calculated easily and reliably.

そしてステップS11で前記計算結果の比率が閾値以上か否かを判断し、閾値以上でない場合には、ステップS13で終了し、閾値以上の場合には、ステップS12で警報を発するとともに、対策処置が出力される。
なお、ステップS11、12(図2のPの部分)における判定、警報出力について、算出されたノッキング比率、失火比率の大きさが、予め設定された閾値に対して次のような場合分けした対策処置を設定してもよい。
In step S11, it is determined whether or not the ratio of the calculation results is equal to or greater than a threshold value. If not, the process ends in step S13. If the ratio is equal to or greater than the threshold value, an alarm is issued in step S12 and countermeasures are taken. Is output.
In addition, about the judgment in step S11,12 (part P of FIG. 2) and the alarm output, the calculated knocking ratio and the magnitude of the misfire ratio are divided into the following cases with respect to the preset threshold values: Treatment may be set.

比率が、0<A<B<C<1とする。
(1)比率<Aの場合には、
警報は発せず、継続運転の指示を出力する。
(2)A<比率<Bの場合には、
警報を発すると共に、ノッキング時においては、比率の値に従って、該当シリンダへのガス供給量の低減の指示を出力する。また、失火時においては、比率の値に従って、該当シリンダへのガス供給量の増加の指示を出力する。
(3)B<比率<Cの場合には、
警報を発すると共に、ノッキング時、失火時ともに、比率の値に従って、発電負荷をさげる指示を出力する。
(4)C<比率の場合には、
警報を発すると共に、ノッキング時、失火時ともに、該当するシリンダの燃焼を停止して、減筒運転の指示を出力する。
The ratio is 0 <A <B <C <1.
(1) If the ratio <A,
No warning is issued and a continuous operation instruction is output.
(2) If A <ratio <B,
An alarm is issued, and at the time of knocking, an instruction to reduce the gas supply amount to the corresponding cylinder is output according to the ratio value. Further, at the time of misfire, an instruction to increase the gas supply amount to the corresponding cylinder is output according to the ratio value.
(3) If B <ratio <C,
An alarm is issued, and an instruction to reduce the power generation load is output according to the ratio value at both knocking and misfire.
(4) If C <ratio,
In addition to issuing an alarm, the combustion of the corresponding cylinder is stopped both at the time of knocking and at the time of misfire, and an instruction to reduce the cylinder operation is output.

このように、ノッキング比率、失火比率の値に応じた処理項目を設定することで、燃焼状態に応じた適切な処置の指示、および警報が出力される。
ステップS7、S8の集計処理、ステップS10のノッキング比率、失火比率の計算、ステップS11の前記比率に基づく燃焼状態の判定は、燃焼状態判定手段54によって行われるようになっている。また、ステップS9のトレンドグラフの描画や、S12の警報、対策処置の出力については判定結果出力手段56によって行われ、表示・警報部58へ出力されるようになっている。
In this way, by setting the processing items according to the values of the knocking ratio and the misfire ratio, an appropriate treatment instruction and warning according to the combustion state are output.
The combustion state determination means 54 performs the counting process in steps S7 and S8, the calculation of the knocking ratio and the misfire ratio in step S10, and the determination of the combustion state based on the ratio in step S11. In addition, the drawing of the trend graph in step S9, the alarm in S12, and the output of countermeasures are performed by the determination result output means 56 and output to the display / alarm unit 58.

以上のように、回帰直線Kの上側に設定された閾値直線S1によってノッキングの発生頻度、即ち発生傾向を判定するため、ノッキングの発生状態の経年変化を確実且つ容易に見ることができる。また、回帰直線Kの下側に設定された閾値直線S2によって失火の発生頻度、即ち発生傾向を判定するため、失火の発生状態の経年変化を確実且つ容易に見ることができる。そして、異常燃焼の傾向を技術者の経験や感による判定ではなく、確実に捉えることができ、燃焼状態の経年変化から燃焼制御部品の劣化を推定できる。   As described above, since the occurrence frequency of knocking, that is, the occurrence tendency is determined by the threshold line S1 set on the upper side of the regression line K, the secular change in the occurrence state of knocking can be reliably and easily seen. Further, since the occurrence frequency of misfire, that is, the tendency of occurrence, is determined by the threshold line S2 set on the lower side of the regression line K, the secular change of the misfire occurrence state can be reliably and easily seen. And the tendency of abnormal combustion can be caught reliably, not based on the experience and feeling of engineers, and deterioration of the combustion control component can be estimated from the secular change of the combustion state.

さらに、閾値直線S1、S2に基づいて算出されるノッキング比率、失火比率の大きさに応じて、適切な対策処理および警報が出力されるので、トレンドグラフから異常燃焼の傾向を読み取るための熟練も必要とせずに、エンジン状態を安定化する対策処置をとることができるため、計画外の減筒運転やエンジン停止を未然に防ぐことができる。   Furthermore, since appropriate countermeasure processing and warning are output according to the magnitude of the knocking ratio and misfire ratio calculated based on the threshold straight lines S1 and S2, the skill for reading the tendency of abnormal combustion from the trend graph is also good. Since it is possible to take countermeasures for stabilizing the engine state, it is possible to prevent unplanned reduced-cylinder operation and engine stoppage.

次に、燃焼診断装置3が設置される発電プラントでの発電機用エンジンの燃焼診断システムについて、図5を参照して説明する。
発電用のガスエンジン2の筒内圧力検出値および発電負荷データが蓄積されると共に、例えば、5分間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データが蓄積された解析データファイルを、発電用のガスエンジン2が設置された遠隔地の遠隔端末コンピュータ60において作成して、該遠隔端末コンピュータ60に格納される。
Next, a combustion diagnosis system for a generator engine in a power plant in which the combustion diagnostic device 3 is installed will be described with reference to FIG.
The in-cylinder pressure detection value and power generation load data of the gas engine 2 for power generation are accumulated, and for example, load in-cylinder maximum pressure data representing the relationship between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure at intervals of 5 minutes is accumulated. The analysis data file is created in the remote terminal computer 60 at a remote location where the gas engine 2 for power generation is installed, and stored in the remote terminal computer 60.

遠隔端末コンピュータ60から燃焼診断データベースサーバ62が設置された管理センターにネットワークを介して、前記解析データファイルが転送されて格納される。そして、管理センターに設置された燃焼診断装置3が前記燃焼診断データベースサーバ62から過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データを読み出し、該データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求める。   The analysis data file is transferred from the remote terminal computer 60 to the management center where the combustion diagnosis database server 62 is installed via the network and stored. Then, the combustion diagnosis device 3 installed in the management center reads out the load cylinder maximum pressure data for a plurality of cylinders for a predetermined number of days from the combustion diagnosis database server 62, and based on the data, the power generation load and the cylinder maximum pressure A regression line showing the correlation with is obtained.

そして、燃焼診断装置3においては、既に説明したように回帰直線Kを中心に上下側に標準偏差に基づく閾値直線S1、S2を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する。
該燃焼診断装置3の診断結果を燃焼診断データベースサーバのデータベース64に格納するとともに、WEBサーバ66に転送して格納し、該WEBサーバ66から診断結果をクライアントからの要求または定期的な発信によってクライアントコンピュータ68にネットワークを介して判定結果および警報を提供するように構成されている。
In the combustion diagnostic apparatus 3, threshold straight lines S1 and S2 based on the standard deviation are set on the upper and lower sides around the regression line K as described above, and the power generation load exceeding the threshold straight line and the in-cylinder maximum pressure are set. A sign of abnormal combustion is determined based on the occurrence rate.
The diagnosis result of the combustion diagnosis device 3 is stored in the database 64 of the combustion diagnosis database server, transferred to the WEB server 66 and stored therein, and the diagnosis result is sent from the WEB server 66 to the client by a request from the client or by periodic transmission. The computer 68 is configured to provide a determination result and an alarm via a network.

燃焼診断装置3では、定周期、例えば1時間毎に、失火、ノッキングを自動監視するように、その都度、図2で説明した一連の燃焼診断フローが処理されて、1時間毎に、燃焼状態の判定結果、およびそれに伴う警報が出力されるようになっている。   In the combustion diagnosis device 3, a series of combustion diagnosis flows described in FIG. 2 are processed each time so that misfire and knocking are automatically monitored at regular intervals, for example, every hour. The determination result and the alarm accompanying it are output.

このように、遠隔端末コンピュータ60と、燃焼診断データベースサーバ62と、燃焼診断装置3と、WEBサーバ66と、クライアントコンピュータ68とがネットワークを介して接続されているため、燃焼診断装置3内において異常燃焼の予兆を判定するための発生率の基準値を予め設定しておくことで、定期的に判定結果の提供を自動化することができる。
そして、定期的に異常燃焼状態の判定結果を発電プラントの管理者等が確認でき、燃焼状態の悪化傾向に対して適切な対応をとることができる。
As described above, since the remote terminal computer 60, the combustion diagnosis database server 62, the combustion diagnosis device 3, the WEB server 66, and the client computer 68 are connected via the network, an abnormality occurs in the combustion diagnosis device 3. By providing in advance a reference value of the occurrence rate for determining a sign of combustion, it is possible to automatically provide determination results on a regular basis.
And the manager of a power plant etc. can confirm the determination result of an abnormal combustion state regularly, and can take an appropriate response | compatibility with respect to the deterioration tendency of a combustion state.

本発明によれば、発電用エンジンのエンジン負荷と筒内最大圧力との相関から異常燃焼の予兆を捉えて、燃焼制御部品の劣化を推定して、負荷調整による異常燃焼の未然防止や、異常燃焼発生時の迅速な対応を可能とするので、燃焼診断装置および燃焼診断システムへの適用に際して有益である。   According to the present invention, a sign of abnormal combustion is detected from the correlation between the engine load of the power generation engine and the in-cylinder maximum pressure, the deterioration of the combustion control component is estimated, and abnormal combustion is prevented by load adjustment, Since a rapid response at the time of occurrence of combustion is possible, it is useful when applied to a combustion diagnostic apparatus and a combustion diagnostic system.

本発明の実施形態に係る発電用ガスエンジンの燃焼診断装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a combustion diagnosis device for a power generation gas engine according to an embodiment of the present invention. 燃焼診断装置の燃焼状態の判定制御フロー図である。It is a determination control flowchart of the combustion state of a combustion diagnostic apparatus. 回帰直線、上側閾値直線、下側閾値直線、燃焼状態のプロットを示す説明図であり、(a1、a2)は10日前の状態を示し、(b1、b2)は5日前状態を示し、(c1、c2)は2日前の状態を示す。It is explanatory drawing which shows the regression line, the upper threshold straight line, the lower threshold straight line, and the plot of a combustion state, (a1, a2) shows the state 10 days ago, (b1, b2) shows the state 5 days ago, (c1 , C2) shows the state two days ago. 閾値直線を超えたカウント数の傾向を示したトレンドグラフであり、(a)は、上側閾値直線を超えた発生傾向を示し、(b)は下側閾値直線を下回った発生傾向を示す。It is the trend graph which showed the tendency of the count number exceeding a threshold straight line, (a) shows the generating tendency exceeding an upper threshold straight line, (b) shows the generating tendency which fell below the lower threshold straight line. 発電プラントでの発電機用エンジンの燃焼診断システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the combustion diagnosis system of the engine for generators in a power plant.

符号の説明Explanation of symbols

2 ガスエンジン
3 燃焼診断装置
10 クランク軸
38 筒内圧力検出器
44 発電機
46 発電出力センサ
48 最大圧データ作成手段
50 回帰直線設定手段
52 閾値直線設定手段
54 燃焼状態判定手段
56 判定結果出力手段
58 表示・警報部
60 遠隔端末コンピュータ
62 燃焼診断データベースサーバ
66 WEBサーバ
68 クライアントコンピュータ
2 Gas engine 3 Combustion diagnostic device 10 Crankshaft 38 In-cylinder pressure detector 44 Generator 46 Power generation output sensor 48 Maximum pressure data creation means 50 Regression straight line setting means 52 Threshold straight line setting means 54 Combustion state judgment means 56 Determination result output means 58 Display / alarm unit 60 Remote terminal computer 62 Combustion diagnostic database server 66 WEB server 68 Client computer

Claims (8)

筒内圧力検出器により検出された筒内圧力検出値に基づいてシリンダ内の異常燃焼を予知する発電機用エンジンの燃焼診断方法において、
前記筒内圧力検出値から所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを作成し、過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求め、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定することを特徴とする発電機用エンジンの燃焼診断方法。
In the combustion diagnosis method for a generator engine for predicting abnormal combustion in a cylinder based on a detected value in a cylinder pressure detected by a cylinder pressure detector,
The in-cylinder maximum pressure data representing the relationship between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure at a predetermined time interval is created from the in-cylinder pressure detection value, and the load in-cylinder maximum pressure data for a plurality of cylinders for a certain number of past days is created. A regression line indicating the correlation between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure is obtained, and a threshold line based on the standard deviation is set up and down around the regression line, and the power generation load exceeding the threshold line and the in-cylinder maximum pressure are A method for diagnosing combustion of an engine for a generator, wherein a sign of abnormal combustion is determined based on the occurrence rate of the engine.
前記発生率は、各気筒毎に、一定時間内の総爆発回数に対する前記閾値直線を超えた回数に基づいて算出されることを特徴とすることを特徴とする請求項1記載の発電機用エンジンの燃焼診断方法。   2. The generator engine according to claim 1, wherein the occurrence rate is calculated for each cylinder based on the number of times exceeding the threshold straight line with respect to the total number of explosions within a predetermined time. Combustion diagnostic method. 前記回帰直線は、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定されるとともに、上側の閾値直線を超える発生率によってノッキング率を算出し、該ノッキング率の大きさによってノッキングの発生傾向を判定することを特徴とする請求項2記載の発電機用エンジンの燃焼診断方法。   The regression line is set in a coordinate system in which the horizontal axis represents the power generation load and the vertical axis represents the in-cylinder pressure, and the knock rate is calculated based on the occurrence rate exceeding the upper threshold line, and the magnitude of the knock rate 3. The combustion diagnosis method for a generator engine according to claim 2, wherein a tendency of occurrence of knocking is determined by the method. 前記回帰直線は、横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に設定されるとともに、下側の閾値直線を下回る発生率によって失火率を算出し、該失火率の大きさによって失火の発生傾向を判定することを特徴とする請求項2記載の発電機用エンジンの燃焼診断方法。   The regression line is set in a coordinate system in which the horizontal axis represents the power generation load and the vertical axis represents the in-cylinder pressure, and the misfire rate is calculated based on the occurrence rate below the lower threshold line, and the magnitude of the misfire rate is large. 3. The method for diagnosing combustion of a generator engine according to claim 2, wherein the tendency of misfire occurrence is determined according to the above. 筒内圧力検出器により検出された筒内圧力検出値に基づいてシリンダ内の異常燃焼を予知する発電機用エンジンの燃焼診断装置において、
前記筒内圧力検出値から所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを作成する最大圧データ作成手段と、
過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求める回帰直線設定手段と、
該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定する閾値直線設定手段と、
該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する燃焼状態判定手段とを備えていることを特徴とする発電機用エンジンの燃焼診断装置。
In the combustion diagnosis device for a generator engine for predicting abnormal combustion in a cylinder based on a detected value in a cylinder pressure detected by a cylinder pressure detector,
Maximum pressure data creating means for creating load in-cylinder maximum pressure data representing the relationship between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure at a predetermined time interval from the in-cylinder pressure detection value;
A regression line setting means for obtaining a regression line indicating a correlation between the power generation load and the cylinder maximum pressure based on the cylinder load maximum pressure data in a plurality of cylinders for a certain number of days in the past;
Threshold line setting means for setting a threshold line based on the standard deviation up and down around the regression line;
A combustion diagnosis apparatus for a generator engine, comprising combustion state determination means for determining a sign of abnormal combustion based on a generation rate of a power generation load exceeding the threshold straight line and an in-cylinder maximum pressure.
前記回帰直線設定手段は横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に回帰直線を求めるとともに、前記燃焼状態判定手段は回帰直線の上側に設定される閾値直線を超える発生率によってノッキング率を算出するノッキング率算出手段を有し、該ノッキング率算出手段によって算出されたノッキング率の大きさによってノッキングの発生傾向を判定することを特徴とする請求項5記載の発電機用エンジンの燃焼診断装置。   The regression line setting means obtains a regression line in a coordinate system in which the horizontal axis indicates the power generation load and the vertical axis indicates the in-cylinder pressure, and the combustion state determination means generates a value exceeding a threshold line set above the regression line. 6. The generator according to claim 5, further comprising a knocking rate calculating unit that calculates a knocking rate based on a rate, wherein the tendency of knocking to occur is determined based on the magnitude of the knocking rate calculated by the knocking rate calculating unit. Engine combustion diagnostic device. 前記回帰直線設定手段は横軸に発電負荷をとり縦軸に筒内圧力をとった座標系に回帰直線を求めるとともに、前記燃焼状態判定手段は回帰直線の下側に設定される閾値直線を下回る発生率によって失火率を算出する失火率算出手段を有し、該失火率算出手段によって算出された失火率の大きさによって失火の発生傾向を判定することを特徴とする請求項5記載の発電機用エンジンの燃焼診断装置。   The regression line setting means obtains a regression line in a coordinate system having a power generation load on the horizontal axis and the in-cylinder pressure on the vertical axis, and the combustion state determination means is below a threshold line set below the regression line. The generator according to claim 5, further comprising: a misfire rate calculating unit that calculates a misfire rate based on the occurrence rate, wherein the tendency of misfire occurrence is determined based on the magnitude of the misfire rate calculated by the misfire rate calculating unit. Engine combustion diagnostic device. 発電用エンジンの筒内圧力検出値および発電負荷データが蓄積されると共に、所定の時間間隔における発電負荷と筒内最大圧力との関係を表す負荷筒内最大圧力データを蓄積して解析データファイルを作成する遠隔端末コンピュータと、該遠隔端末コンピュータから転送される前記解析データファイルを格納する燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断データベースサーバから過去一定日数分の複数気筒における前記負荷筒内最大圧力データを読み出し、該データに基づいて発電負荷と筒内最大圧力との相関を示す回帰直線を求め、該回帰直線を中心に上下に標準偏差に基づく閾値直線を設定し、該閾値直線を超える発電負荷と筒内最大圧力との発生率に基づいて異常燃焼の予兆を判定する燃焼診断装置と、該燃焼診断装置の診断結果を格納するWEBサーバと、該WEBサーバから前記診断結果を提供するクライアントコンピュータとによって構成され、前記遠隔端末コンピュータと、前記燃焼診断データベースサーバと、前記燃焼診断装置と、前記WEBサーバと、前記クライアントコンピュータとがネットワークを介して接続されていることを特徴とする発電機用エンジンの燃焼診断システム。   The in-cylinder pressure detection value and power generation load data of the power generation engine are accumulated, and the load in-cylinder maximum pressure data representing the relationship between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure at a predetermined time interval is accumulated, and an analysis data file is created. A remote terminal computer to be created; a combustion diagnostic database server for storing the analysis data file transferred from the remote terminal computer; and the maximum in-cylinder pressure data for a plurality of cylinders for a predetermined number of days from the combustion diagnostic database server. Read out, obtain a regression line indicating the correlation between the power generation load and the in-cylinder maximum pressure based on the data, set a threshold straight line based on the standard deviation up and down around the regression line, Combustion diagnostic device for determining a sign of abnormal combustion based on the occurrence rate with the maximum in-cylinder pressure, and diagnostic result of the combustion diagnostic device A WEB server to be stored and a client computer that provides the diagnostic result from the WEB server, the remote terminal computer, the combustion diagnostic database server, the combustion diagnostic device, the WEB server, and the client computer Are connected via a network to a combustion diagnosis system for a generator engine.
JP2008046917A 2008-02-27 2008-02-27 Combustion analysis method, combustion analysis device, and combustion analysis system for power generation engine Withdrawn JP2009203882A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008046917A JP2009203882A (en) 2008-02-27 2008-02-27 Combustion analysis method, combustion analysis device, and combustion analysis system for power generation engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008046917A JP2009203882A (en) 2008-02-27 2008-02-27 Combustion analysis method, combustion analysis device, and combustion analysis system for power generation engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009203882A true JP2009203882A (en) 2009-09-10

Family

ID=41146399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008046917A Withdrawn JP2009203882A (en) 2008-02-27 2008-02-27 Combustion analysis method, combustion analysis device, and combustion analysis system for power generation engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009203882A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011106458A (en) * 2009-11-13 2011-06-02 IFP Energies Nouvelles Method for detecting abnormal combustion of internal combustion engine from several combustion indicators
JP2012077696A (en) * 2010-10-04 2012-04-19 Mitsubishi Electric Corp Knock control apparatus for internal combustion engine
JP2014084784A (en) * 2012-10-23 2014-05-12 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2014214653A (en) * 2013-04-24 2014-11-17 株式会社デンソー Fuel injection control device
EP2865869A3 (en) * 2013-10-23 2016-05-04 GE Jenbacher GmbH & Co OG Method for operating a power plant connected to an energy supply network
WO2016088604A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 日立建機株式会社 Construction machine management system
JP2018159319A (en) * 2017-03-22 2018-10-11 大阪瓦斯株式会社 Abnormality discrimination device, and abnormality discrimination method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011106458A (en) * 2009-11-13 2011-06-02 IFP Energies Nouvelles Method for detecting abnormal combustion of internal combustion engine from several combustion indicators
JP2012077696A (en) * 2010-10-04 2012-04-19 Mitsubishi Electric Corp Knock control apparatus for internal combustion engine
JP2014084784A (en) * 2012-10-23 2014-05-12 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2014214653A (en) * 2013-04-24 2014-11-17 株式会社デンソー Fuel injection control device
EP2865869A3 (en) * 2013-10-23 2016-05-04 GE Jenbacher GmbH & Co OG Method for operating a power plant connected to an energy supply network
US9739839B2 (en) 2013-10-23 2017-08-22 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Method of operating a stationary electrical power plant connected to a power supply network
WO2016088604A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 日立建機株式会社 Construction machine management system
JP2016109019A (en) * 2014-12-05 2016-06-20 日立建機株式会社 Construction machine management system
US10443215B2 (en) 2014-12-05 2019-10-15 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Construction machine management system
JP2018159319A (en) * 2017-03-22 2018-10-11 大阪瓦斯株式会社 Abnormality discrimination device, and abnormality discrimination method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4138491B2 (en) Combustion diagnosis / control device and combustion diagnosis / control method for internal combustion engine
JP2009203882A (en) Combustion analysis method, combustion analysis device, and combustion analysis system for power generation engine
US9151238B2 (en) Fault diagnosis method, fault diagnosis system, and fault diagnosis device for engine
US9488123B2 (en) Internal combustion engine diagnostic device and internal combustion engine diagnostic method
JP6062202B2 (en) Abnormality detection apparatus and abnormality detection method
US9605602B2 (en) Gas or dual fuel engine
JP5556910B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2007170405A (en) Combustion diagnosis/control apparatus and combustion diagnosis/control method for internal combustion engine
JP2008208751A (en) Deterioration degree diagnostic system of engine component
JP2009203883A (en) Failure cause estimating method and device for internal combustion engine
US10072599B2 (en) Control of an internal combustion engine
JP2010106684A (en) Method and device for controlling combustion of engine
US20150192497A1 (en) System and method for detecting fault in ignition system
JP2017002831A (en) Abnormality detection device for internal combustion engine
CN108350817A (en) Engine control and engine control system
US10288003B1 (en) System and method of valve wear detection
JP5496004B2 (en) Engine misfire detection apparatus and method
JPWO2017073340A1 (en) Internal combustion engine control device
JP5881627B2 (en) Abnormal combustion detection system for internal combustion engine
JP5783107B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2009133284A (en) Combustion diagnostic method and combustion diagnostic device of internal combustion engine
CN105814297A (en) Diagnostic system for internal combustion engine
JP5539747B2 (en) Abnormality and deterioration diagnosis method of main gas valve for gas engine
JP2013528263A (en) Control of internal combustion engine
US10570833B2 (en) System and method for predicting failure of a cylinder in a multi-cylinder engine

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20110510