JP2010191494A - System and method for diagnosing remaining life of high temperature plant equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラ、蒸気タービンなど高温下で使用されるプラント機器の余寿命診断対象部位の温度、ひずみ等の計測データが無い場合でも、類似な仕様、運転条件のプラント機器の実績から余寿命診断対象部位の余寿命を推定し、前記推定された余寿命とデータベースを元に余寿命対象部位に対する補修、更新を行わなかった場合に生ずるリスクの評価を行うことができる高温プラント機器の余寿命診断装置及び方法に関するものである。 Even if there is no measurement data such as temperature, strain, etc. of the remaining life diagnosis target part of the plant equipment used under high temperature such as boilers, steam turbines, etc., the present invention is based on the results of plant equipment with similar specifications and operating conditions. Remaining life of high-temperature plant equipment that can estimate the remaining life of the diagnosis target part and evaluate the risk that will occur if the remaining life target part is not repaired or updated based on the estimated remaining life and database The present invention relates to a diagnostic apparatus and method.
近年、エネルギーの有効利用、低コスト化、安全性の観点から、プラントを効率良く運転し、保守管理コストを低減することが望まれている。合理的な保守管理を行うためには、余寿命診断を行って計画的に補修、更新を行うことが重要である。特に、高温域で長時間使用されるボイラや蒸気タービン等のプラント機器の材料は、熱疲労及びクリープ疲労により損傷し、劣化するため、余寿命診断を行う重要性は高い。 In recent years, from the viewpoint of effective use of energy, cost reduction, and safety, it is desired to operate a plant efficiently and reduce maintenance management costs. In order to carry out reasonable maintenance management, it is important to perform a remaining life diagnosis and perform repairs and updates systematically. In particular, materials for plant equipment such as boilers and steam turbines that are used for a long time in a high temperature range are damaged and deteriorated due to thermal fatigue and creep fatigue.
プラント機器の余寿命診断に基づいて計画的に補修、更新を行うためには、余寿命診断に高い信頼性が求められる。そのため従来、プラント機器に種々の計測器を取り付けて計測データを取得し、プラント機器に使用されている材料に介して知識が豊富な専門家が前記取得した計測データを解析して余寿命を診断していた。
しかしながら、このような余寿命診断方法では、余寿命診断の経験が豊富な専門家の人的能力に依存しており、余寿命の診断に時間がかかることに加え、余寿命診断を行う必要があるプラント機器の増加に対応することが困難であるという問題がある。
In order to systematically repair and update based on the remaining life diagnosis of plant equipment, high reliability is required for the remaining life diagnosis. Therefore, conventionally, various measuring instruments are attached to plant equipment to acquire measurement data, and experts with rich knowledge through materials used in plant equipment analyze the acquired measurement data to diagnose the remaining life Was.
However, in such a remaining life diagnosis method, it depends on the human ability of an expert who has abundant experience in remaining life diagnosis. In addition to the time required for remaining life diagnosis, it is necessary to perform remaining life diagnosis. There is a problem that it is difficult to cope with an increase in certain plant equipment.
そこで、特許文献１には、現場における計測データと、プラント情報のデータベースを使用してプラント機器の余寿命を診断するシステムが開示されている。これは、ボイラ、蒸気タービン等の高温で使用されるプラント機器の余寿命診断システムであって、前記プラント機器の状態を計測する計測情報を格納するためのプラント設備情報データベースと、前記プラント機器の補修履歴情報を格納するためのプラント補修履歴情報データベースと、前記プラント機器に使用されている材料の材料特性情報を格納するための材料特性情報データベースと、前記プラントと同じ種類で他のプラント機器の寿命評価情報を格納するための寿命評価情報データベースと、前記プラント機器の計測対象部位の温度及びひずみを計測する計測手段と、該計測手段にて計測される計測データを通信、ネットワーク等を介して送信する計測データ送信手段と、前記計測データ、前記プラント補修履歴情報、前記材料特性情報、前記寿命評価情報、前記計測情報に基づいて前記計測対象部位の余寿命を推定する余寿命診断用サーバとを備えた高温プラント機器の余寿命診断システムである。 Therefore, Patent Literature 1 discloses a system for diagnosing the remaining life of plant equipment using on-site measurement data and a plant information database. This is a remaining life diagnosis system for plant equipment used at high temperatures such as boilers, steam turbines, etc., and includes a plant equipment information database for storing measurement information for measuring the state of the plant equipment, and the plant equipment A plant repair history information database for storing repair history information, a material property information database for storing material property information of materials used in the plant equipment, and other plant equipment of the same type as the plant Life evaluation information database for storing life evaluation information, measuring means for measuring the temperature and strain of the measurement target part of the plant equipment, and measurement data measured by the measuring means via communication, network, etc. Measurement data transmission means for transmitting, the measurement data, the plant repair history information, the material characteristics Information, the lifetime evaluation information, a remaining life diagnosis system of the hot plant equipment that includes a remaining service life diagnostic server for estimating the remaining service life of the measurement target region on the basis of the measurement information.
しかしながら、特許文献１に開示された余寿命診断では、対象とするプラント機器の計測データが必要である。この計測データは、余寿命を診断するための計測を行う前に、予め余寿命診断を行う部位全体の温度、ひずみを計測して損傷劣化程度を有限要素法等の数学的処理法にて解析し、損傷劣化程度の高い部位を計測対象部位として特定し、該計測対象部位にのみ計測器（温度計、ひずみ計）を設置し、該計測器によって計測することで得られるデータである。そのため、計測データを得るためには、計測対象部位を特定するために長時間を要するという問題がある。 However, the remaining life diagnosis disclosed in Patent Document 1 requires measurement data of a target plant device. Before performing measurement for diagnosing the remaining life, this measurement data is measured in advance by measuring the temperature and strain of the entire part where the remaining life is diagnosed, and analyzing the degree of damage deterioration using a mathematical processing method such as the finite element method. The data is obtained by specifying a part having a high degree of damage deterioration as a measurement target part, installing a measurement instrument (thermometer, strain gauge) only in the measurement target part, and measuring with the measurement instrument. Therefore, in order to obtain measurement data, there is a problem that it takes a long time to specify a measurement target part.
また、余寿命診断結果を元に、点検、更新を怠った場合のリスク評価ができないため、余寿命診断結果を元にどのような対応をするかについては人的能力に依存する。 Further, since it is not possible to evaluate the risk when the inspection or renewal is neglected based on the remaining life diagnosis result, it depends on human ability as to what action is taken based on the remaining life diagnosis result.
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、対象とするプラント機器の計測データを必要としないために長時間を要することなくプラント機器の余寿命を診断することができ、さらに余寿命診断結果を元にリスク評価を行うことができる高温プラント機器の余寿命診断装置及び方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention does not require measurement data of the target plant equipment, so that the remaining life of the plant equipment can be diagnosed without requiring a long time, and the remaining life diagnosis result An object of the present invention is to provide an apparatus and method for diagnosing the remaining life of high-temperature plant equipment that can perform risk assessment based on the above.
上記の課題を解決するために、本発明においては、高温で使用されるプラント機器の余寿命を診断する高温プラント機器の余寿命診断装置であって、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における点検結果を格納するための従来点検結果データベースと、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における余寿命診断結果を格納するための従来余寿命診断結果データベースと、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における点検結果及び更新結果を格納するための従来更新、点検工事データベースと、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における過去の事故例及び更新と点検を怠った場合に発生する経済的損失のデータが格納された事故例及び経済的損失データベースとから構成されるデータベース管理モジュールと、前記プラント機器の運転条件と、前記従来点検結果データベース及び従来寿命診断結果データベースとに基づいて、プラント機器の対象部位の余寿命を推定する余寿命評価モジュールと、前記余寿命評価モジュールによる推定結果と、前記従来更新、点検工事データベースと、前記事故例及び経済的損失データベースとに基づいて、プラント機器の対象部位の更新と点検に必要なコストを算出するとともに、点検と更新を行わなかった場合のリスク評価を行う更新、点検計画モジュールと、前記余寿命評価モジュール及び更新、点検計画モジュールによる評価結果に基づいて、更新と点検の計画提案書を作成し出力する提案モジュールとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, a remaining life diagnosis device for a high temperature plant equipment for diagnosing the remaining life of a plant equipment used at a high temperature, the same kind as the plant equipment, in other plant equipment Conventional inspection result database for storing inspection results, conventional remaining life diagnosis result database for storing remaining life diagnosis results in other plant equipment of the same type as the plant equipment, and other plants of the same type as the plant equipment Conventional update and inspection construction database for storing inspection results and update results in equipment, past accident examples of other plant equipment of the same type as the above-mentioned plant equipment, and economic loss that occurs when update and inspection are neglected A database management module consisting of accident cases and economic loss databases with stored data; Based on the operation conditions of the plant equipment, the conventional inspection result database and the conventional life diagnosis result database, a remaining life evaluation module for estimating the remaining life of the target part of the plant equipment, and an estimation result by the remaining life evaluation module; Based on the conventional update and inspection construction database, the accident example and the economic loss database, the cost required for the update and inspection of the target part of the plant equipment is calculated, and the inspection and update are not performed. An update / inspection plan module for performing risk assessment, and a proposal module for creating and outputting an update / inspection plan proposal based on the remaining life evaluation module and the evaluation result of the update / inspection plan module To do.
これにより診断の対象となるプラント機器の温度、ひずみ等の計測データがなくても、前記データベース管理モジュールに格納されたデータを用いることで前記診断の対象となるプラント機器と類似な仕様、運転条件のプラント機器の実績から、余寿命を評価することができる。 Thus, even if there is no measurement data such as temperature and strain of the plant equipment to be diagnosed, specifications and operating conditions similar to those of the plant equipment to be diagnosed by using the data stored in the database management module The remaining life can be evaluated from the results of plant equipment.
さらに、前記事故例及び経済的損失データベースを有することで、点検、更新、補修を実施しなかった場合のリスク評価が可能である。 Further, by having the accident example and the economic loss database, it is possible to evaluate the risk when inspection, update, and repair are not performed.
さらに、前記提案モジュールを備えることにより、更新と点検の計画提案書を作成し出力することができ、更新と点検の計画立案が容易である。 Furthermore, by providing the proposal module, it is possible to create and output an update and inspection plan proposal, and it is easy to plan an update and inspection.
また、前記余寿命評価モジュールは、理論的に余寿命を求める理論評価手段と、余寿命診断の対象となるプラント機器の仕様及び運転条件と前記従来点検結果データベースに格納されたデータに基づいて統計的手法により余寿命を求めるデータ統計解析手段と、前記理論評価手段による診断結果と前記データ統計解析手段による診断結果と前記従来余寿命診断結果とに基づいて余寿命を診断する余寿命評価診断結果手段とを備えることを特徴とする。 The remaining life evaluation module includes statistical evaluation means for theoretically obtaining the remaining life, specifications and operating conditions of the plant equipment to be subjected to the remaining life diagnosis, and statistical data based on data stored in the conventional inspection result database. Statistical analysis means for obtaining the remaining life by a statistical method, the remaining life evaluation diagnosis result for diagnosing the remaining life based on the diagnosis result by the theoretical evaluation means, the diagnosis result by the data statistical analysis means, and the conventional remaining life diagnosis result Means.
これにより、プラント機器の対象部位に応じて適切な余寿命評価を実施することができる。 Thereby, suitable remaining life evaluation can be implemented according to the object site | part of plant equipment.
また、前記更新、点検モジュールは、前記余寿命評価モジュールによる診断結果と、前記従来更新、点検工事データベースに格納されたデータとに基づいてプラント機器の対象部位の更新と点検に必要なコストを算出するコスト算出手段と、前記コスト算出手段による算出結果と、前記事故例及び経済的損失データベースに格納されたデータとに基づいてプラント機器の対象部位の更新と点検を行わなかった場合のリスク評価を行うリスク評価モジュールとを備えることを特徴とする。 The update / inspection module calculates the cost required for updating and inspecting the target part of the plant equipment based on the diagnosis result from the remaining life evaluation module and the data stored in the conventional update / inspection work database. A risk evaluation when the target part of the plant equipment is not updated and inspected based on the cost calculation means, the calculation result by the cost calculation means, and the data stored in the accident example and the economic loss database. And a risk assessment module to perform.
これにより、前記コスト算出手段の算出結果に基づいてプラント機器の対象部位の更新と点検を行わなかった場合のリスク評価を行うことができるため、コスト面でのリスク評価も可能となる。 Thereby, since the risk evaluation can be performed when the target part of the plant equipment is not updated and inspected based on the calculation result of the cost calculation means, the risk evaluation in terms of cost is also possible.
また、前記データベース管理モジュールは、前記従来点検結果データベース、従来余寿命診断結果データベース、従来更新点検工事データベース、及び、事故例及び経済的損失データベースに格納されたデータの更新可能なデータベース管理手段を備えることを特徴とする。 In addition, the database management module includes database management means capable of updating data stored in the conventional inspection result database, conventional remaining life diagnosis result database, conventional update inspection construction database, and accident examples and economic loss database. It is characterized by that.
これにより、前記前記従来点検結果データベース、従来余寿命診断結果データベース、従来更新点検工事データベース、及び、事故例及び経済的損失データベースに格納されたデータを必要に応じて更新することが可能となり、該更新を行うことで余寿命診断結果の精度が向上する。 Thereby, it becomes possible to update the data stored in the conventional inspection result database, the conventional remaining life diagnosis result database, the conventional update inspection construction database, and the accident examples and the economic loss database as necessary, By performing the update, the accuracy of the remaining life diagnosis result is improved.
また、課題を解決するための方法の発明として、高温で使用されるプラント機器の余寿命を診断する高温プラント機器の余寿命診断方法であって、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における点検結果を従来点検結果データベースに格納し、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における余寿命診断結果を従来余寿命診断結果データベースに格納し、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における点検結果及び更新結果を従来更新、点検工事データベースに格納し、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における過去の事故例及び更新と点検を怠った場合に発生する経済的損失のデータを事故例及び経済的損失データベースに格納し、前記プラント機器の運転条件と、前記従来点検結果データベース及び従来寿命診断結果データベースに格納されたデータとに基づいて、プラント機器の対象部位の余寿命を推定し、前記推定の結果と、前記従来更新、点検工事データベース及び前記事故例及び経済的損失データベースに格納されたデータとに基づいて、プラント機器の対象部位の更新と点検に必要なコストを算出するとともに、点検と更新を行わなかった場合のリスク評価を行い、前記余寿命の推定結果及び前記リスク評価結果に基づいて、更新と点検の計画提案書を作成し出力することを特徴とする。 Also, as an invention of a method for solving the problem, a method for diagnosing a remaining life of a plant equipment used at a high temperature is a method for diagnosing a remaining life of a high-temperature plant equipment, which is the same type as the above-mentioned plant equipment and inspects in other plant equipment. The result is stored in the conventional inspection result database, the remaining life diagnosis result in the other plant equipment of the same type as the plant equipment is stored in the conventional remaining life diagnosis result database, the inspection result in the other plant equipment of the same kind as the plant equipment and Update results are stored in the conventional update and inspection construction database, and past accident examples of other plant equipment of the same type as the plant equipment and economic loss data generated when updating and checking are neglected are accident cases and economic cases. Stored in a loss database, the operating conditions of the plant equipment, the conventional inspection result database and the conventional life Based on the data stored in the result database, the remaining life of the target part of the plant equipment is estimated and stored in the estimation result, the conventional update, the inspection work database, the accident example, and the economic loss database. The cost required for renewal and inspection of the target part of the plant equipment is calculated based on the measured data, and the risk evaluation is performed when the inspection and renewal are not performed. The estimation result of the remaining life and the risk evaluation result Based on the above, an update and inspection plan proposal is created and output.
以上記載のごとく本発明によれば、対象とするプラント機器の計測データを必要としないために長時間を要することなくプラント機器の余寿命を診断することができ、さらに余寿命診断結果を元にリスク評価を行うことができる高温プラント機器の余寿命診断装置及び方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, since the measurement data of the target plant equipment is not required, the remaining life of the plant equipment can be diagnosed without requiring a long time, and further, based on the remaining life diagnosis result. It is possible to provide an apparatus and a method for diagnosing the remaining life of high-temperature plant equipment capable of performing risk assessment.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例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, but are merely illustrative examples. Not too much.
図１は、本実施例に係る高温プラント機器の余寿命診断装置２の構成図である。図１に基づいて本実施例に係る余寿命診断装置の構成について説明する。本実施例における余寿命診断装置は、ボイラ、蒸気タービン等高温で使用されるプラント機器の各部位の余寿命を診断する装置である。本実施例においては、水ドラムと蒸気ドラムとの間に多数の伝熱管からなる蒸発管群を設け、燃焼ガスを前記蒸発管群に対して前記両ドラムの長手方向に流して前記蒸発管内の流体を熱交換するように構成されたボイラにおける蒸発管群の余寿命診断について説明する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a remaining
図１に示すように、本実施例における高温プラント機器の余寿命診断装置２は、教育、伝承モジュール３と、余寿命評価モジュール４と、更新、点検計画モジュール５と、更新、点検工事提案モジュール６と、データベース（ＤＢ）管理モジュール７とから構成される。
As shown in FIG. 1, the remaining
データベース管理モジュール７は、余寿命診断を行う機器と同種の機器及び類似機器における過去の補修、点検、事故例などの文献に基づいてどのような評価を行うべきであるかの情報が格納された文献、評価ノウハウデータベース７１と、対象のボイラの仕様、運転条件ごとに過去の肉厚測定などの点検結果が格納された従来点検結果データベース７２と、過去の余寿命診断結果が格納された従来余寿命診断結果データベース７３と、過去に蒸発管群の全部又は一部を更新、点検を行った内容とそのコストが格納された従来更新、点検工事データベース７４と、過去の事故例及び点検更新を怠った場合に発生する経済的損失が格納された過去の事故例および点検更新を怠った場合の経済的損失データベース７５と、前記各データベース７１〜７５に新たな情報を追加したり不要な情報を削除して情報を更新するデータベース管理手段７６とから構成されている。
The
教育、技術伝承モジュール３は、文献、評価ノウハウデータベース７１を参照し、後述する余寿命評価モジュール４においてどのような評価を行うべきか評価者を教育する評価者教育手段３１からなる。
The education and technology transfer module 3 is composed of evaluator education means 31 that educates the evaluator by referring to the literature and evaluation know-how
余寿命評価モジュール４は、理論的に蒸発管の余寿命を求める理論評価手段４１と、余寿命診断の対象となる対象ボイラの仕様、運転条件の選択手段４２と、該対象ボイラの仕様、運転条件選択手段４２で選択された条件と、従来点検結果データベース７２に格納されたデータを参照して、統計的手法により蒸発管の余寿命を求めるデータ統計解析手段４３と、理論評価手段４１とデータ統計解析手段４３との評価結果及び従来余寿命診断結果データベース７３を参照して余寿命を診断する余寿命評価診断手段４４とから構成されている。
The remaining life evaluation module 4 includes theoretical evaluation means 41 that theoretically obtains the remaining life of the evaporator tube, specifications of the target boiler that is the target of the remaining life diagnosis, operation condition selection means 42, specifications of the target boiler, and operation. By referring to the condition selected by the condition selection means 42 and the data stored in the conventional
更新、点検モジュール５は、余寿命評価診断手段４４による診断結果と、従来更新、点検工事データベース７４に格納されたデータとを参照して、余寿命を診断した蒸発管に対して更新、補修、点検などを行った場合にかかるコストを算出する更新、補修、点検コスト積算手段５１と、該更新、補修、点検コスト積算手段５１による算出結果及び過去の事故例および点検更新を怠った場合の経済的損失データベース７５に格納されたデータを参照して余寿命を診断した蒸発管に対して更新、補修、点検などの対応を実施しなかった場合のリスクを評価する未実施の場合のリスク評価モジュール５２とから構成されている。
The update /
更新、点検工事提案モジュール６は、未実施の場合のリスク評価モジュール５２による評価結果を元に、補修、更新計画提案書を作成し出力する提案書作成、出力手段６１から構成されている。
The update / inspection work proposal module 6 is composed of a proposal creation and output means 61 that creates and outputs a repair / update plan proposal based on the evaluation result of the
以上のように構成された高温プラント機器の余寿命診断装置２を用いて高温プラント機器の余寿命を診断する方法について図１及び図２を用いて説明する。
図２は、本実施例における高温プラント機器の余寿命診断の手順を説明するフローチャートである。
A method for diagnosing the remaining life of the high temperature plant equipment using the remaining
FIG. 2 is a flowchart for explaining the remaining life diagnosis procedure of the high-temperature plant equipment in the present embodiment.
余寿命診断の処理が開始されると、評価者教育手段３１で教育を成された評価者はステップＳ１でパソコン等の入力画面を開き、ステップＳ２で条件設定を行う。ステップＳ２における条件設定とは、余寿命診断の対象となるボイラにおけるボイラ形式、余寿命診断対象部位、ボイラに使用している燃料、水処理方法、ボイラの稼動年数、発停回数などをいう。 When the remaining life diagnosis process is started, the evaluator trained by the evaluator training means 31 opens an input screen of a personal computer or the like in step S1, and sets conditions in step S2. The condition setting in step S2 refers to the boiler type, the remaining life diagnosis target part, the fuel used in the boiler, the water treatment method, the operating years of the boiler, the number of times of starting and stopping, and the like.
ステップＳ２で条件設定が終了すると、ステップＳ３で余寿命診断モジュール４により従来点検結果データベース７２及び従来余寿命診断結果データベース７３を参照して余寿命診断を行う。
余寿命診断は、図１に示すように理論評価手段４１を用いて行う手法と、対象ボイラの使用、運転条件選択手段４２及びデータ統計解析手段４３を用いて行う手法とが挙げられる。
理論評価手段４１としては組織調査による寿命評価が挙げられ、例えば観察された金属組織において一次応力の方向に直線を引き、この直線とクリープボイドの発生した粒界数と全粒界数との比でＡパラメータを定義し、該Aパラメータ値とマスターデータとの比較で対象部材の余寿命を診断するＡパラメータ法、検査対象部位の機械的損傷（クリープボイド及び微視き裂の発生状況）、顕微鏡組織（マルテンサイトラスの消失状況）及び析出分布（炭化物の形態及び分布状況）を総合的に判断し余寿命を推定する組織対比法、単位面積当たりのボイド個数から寿命を推定するボイド個数密度法が挙げられる。
対象ボイラの使用、運転条件選択手段４２及びデータ統計解析手段４３を用いて行う手法としては、従来点検結果データベースに格納された対象ボイラと同型又は類似の条件のボイラにおけるボイラ稼動年数と蒸発管の肉厚との関係の過去のデータとを統計処理して余寿命を推定する手法が挙げられる。
When the condition setting is completed in step S2, the remaining life diagnosis module 4 performs a remaining life diagnosis by referring to the conventional
As shown in FIG. 1, the remaining life diagnosis includes a method performed using the
Examples of the theoretical evaluation means 41 include life evaluation based on a structure investigation. For example, a straight line is drawn in the direction of primary stress in the observed metal structure, and the ratio between the number of grain boundaries where creep voids are generated and the number of all grain boundaries. A parameter is defined by the A parameter method for diagnosing the remaining life of the target member by comparing the A parameter value and master data, mechanical damage of the inspection target part (occurrence of creep voids and microcracks), Structure contrast method that estimates the remaining life by comprehensively judging the microstructure (disappearance of martensite lath) and precipitation distribution (carbide morphology and distribution), void number density method that estimates the life from the number of voids per unit area Is mentioned.
As a method of using the target boiler, operating condition selection means 42 and data statistical analysis means 43, the number of years of operation of the boiler in the boiler of the same type or similar condition as the target boiler stored in the conventional inspection result database and the evaporation tube There is a method of estimating the remaining life by statistically processing the past data of the relationship with the wall thickness.
図３は余寿命診断の一例を示す図である。図３における縦軸は余寿命診断を行う蒸発管を形成するチューブ本数（部品個数）を表し、横軸は荷重（耐荷力）を表す。
Ａは作用荷重分布であり、この領域で蒸発管は破損する。Ｂは蒸発管の耐荷力分布であり、特にＢ０は建設時、Ｂ２７は建設２７年後、Ｂ３０は建設３０年後の耐荷力分布を示している。図３から分かるように、建設時は耐荷力は大きく、蒸発管を形成するチューブの板厚等の条件はほぼ一定であるため耐荷力のばらつきも小さい。しかし、建設後年数が経過するにしたがって経年劣化により耐荷力が徐々に小さくなるとともに、蒸発管の設置場所によって腐食減肉の進行度合が異なり、耐荷力のばらつきが大きくなってくる。
図３に示したように、現時点が建設２７年目であるとすると、３年後である建設３０年目には領域Ｃで作用荷重分布Ａと蒸発管の耐荷力分布Ｂ３０が重なり、３年後には経年劣化により蒸発管を形成するチューブが破損する可能性が生じるといえる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the remaining life diagnosis. The vertical axis in FIG. 3 represents the number of tubes (the number of parts) forming the evaporation pipe for performing the remaining life diagnosis, and the horizontal axis represents the load (load resistance).
A is an applied load distribution, and the evaporator tube is broken in this region. B is the load bearing capacity distribution of the evaporation pipe. In particular, B 0 is the load bearing distribution at the time of construction, B 27 is 27 years after construction, and B 30 is 30 years after construction. As can be seen from FIG. 3, the load bearing force is large during construction, and the conditions such as the thickness of the tube forming the evaporation tube are almost constant, so the variation in the load bearing force is small. However, as the years after construction elapse, the load bearing capacity gradually decreases due to deterioration over time, and the progress of corrosion thinning differs depending on the installation location of the evaporation pipe, and the variation in load bearing capacity increases.
Figure as shown in 3, the present time is assumed to be built 27 years, the region C in overlap load bearing capacity distribution B 30 of the evaporator tube and the working load distribution A construction 30 years is after 3 years, 3 It can be said that there is a possibility that the tube forming the evaporation tube will be damaged due to aging.
ステップＳ３で余寿命診断が終了すると、ステップＳ４で更新、点検計画モジュール５により従来更新、点検工事データベース７４及び過去の事故例および点検更新を怠った場合の経済的損失データベース７５を参照して更新、補修、点検を行わない場合のリスク評価を行う。
When the remaining life diagnosis is completed in step S3, it is updated in step S4, updated by the
図４はリスク評価の一例を示す図である。図４における縦軸は信頼度を表し、該信頼度が高いほど蒸発管の破損の可能性が低く、信頼度が低いほど蒸発管の破損の可能性が高い。信頼度は、図３に示した作用荷重分布Ａと蒸発管の耐火力分布Ｂの重なり度合いによって決まり、前記重なり度合いが大きいほど信頼度は低い。また、図４における横軸はプラント建設からの年数を示している。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of risk assessment. The vertical axis in FIG. 4 represents the reliability. The higher the reliability, the lower the possibility of breakage of the evaporation pipe, and the lower the reliability, the higher possibility of damage to the evaporation pipe. The reliability is determined by the overlapping degree of the applied load distribution A shown in FIG. 3 and the fire resistance distribution B of the evaporation pipe. The higher the overlapping degree, the lower the reliability. Further, the horizontal axis in FIG. 4 indicates the number of years since the plant construction.
図４に示した領域Ｄは、図３に示した余寿命診断及びデータベースを元に行ったリスク評価の結果であり、現時点（建設２７年目）における信頼度の信頼９５％範囲を示している。図４に示した通り、現時点（建設２７年目）における信頼度は１００％に近く、現時点で破損する可能性は小さいが現時点以降連続的に信頼度が小さくなり１３年後（建設４０年目）に信頼度は略０になることが分かる。図４に示した領域Ｅは現時点（建設２７年目）で蒸発管のうち減肉の著しい箇所を補修した場合における信頼度の信頼９５％範囲を示している。図４に示した通り、現時点で蒸発管のうち減肉の著しい箇所を補修した場合には１３年後（建設４０年目）までは信頼度は略１００％であり、１３年後（建設４０年目）から信頼度が低下することが分かる。この場合、１３年後（建設４０年目）に再度余寿命診断をすればよい。 Region D shown in FIG. 4 is a result of risk assessment based on the remaining life diagnosis and database shown in FIG. 3 and shows a 95% reliability range of reliability at the present time (27th year of construction). . As shown in Fig. 4, the reliability at the present time (27th year of construction) is close to 100% and the possibility of breakage is small at this time, but the reliability continuously decreases from the present time and 13 years later (40th year of construction) ) Shows that the reliability is substantially zero. Region E shown in FIG. 4 shows a 95% reliability reliability range when repairing a markedly thinned portion of the evaporation pipe at the present time (27th year of construction). As shown in FIG. 4, when repairing a portion where the thinning of the evaporation pipe is remarkable at present, the reliability is almost 100% until 13 years later (40th year of construction), and 13 years later (40 years of construction). From the year), it can be seen that the reliability is reduced. In this case, the remaining life diagnosis may be performed again after 13 years (40th year of construction).
ステップＳ４でリスク評価が終了すると、ステップＳ３及びステップＳ４の結果に基づきステップＳ５で更新、点検工事提案モジュール６により更新、点検工事提案書が作成される。
図５は更新、点検工事提案書の一例である。図５に示したように、更新、点検工事提案書には下記のような項目が表示される。
１、運転条件、使用履歴から推定できる点検必要箇所
２、補修推奨箇所
３、補修した場合のコスト
４、補修を行わない場合のリスク（例えばチューブ噴破による運転停止の可能性）
・１年後 ａ％
・２年後 ｂ％
・３年後 ｃ％
５、損傷時に必要となるコスト
・プラント停止期間と、それに伴う損失
・２次被害を含む補修コスト
・人的被害に対するコスト
なお、図５中におけるａ％、ｂ％、ｃ％は前記ステップ４におけるリスク評価時に算出される値である。
When the risk evaluation is completed in step S4, an update and an inspection work proposal are created in step S5 based on the results of steps S3 and S4, and updated by the inspection work proposal module 6.
FIG. 5 is an example of an update / inspection work proposal. As shown in FIG. 5, the following items are displayed in the update / inspection work proposal.
1.
・ One year later a%
・ Two years later b%
・ Three years later c%
5. Cost required at the time of damage ・ Plant downtime and associated loss ・ Repair cost including secondary damage ・ Cost for human damage Note that a%, b%, and c% in FIG. This value is calculated at the time of risk assessment.
また、更新、点検工事提案書には、現時点で補修を行った場合に次に経年劣化による損傷が発生する可能性のある時期（図４に示した例においては１３年後）などその他の項目が表示されるようにすることもできる。 In addition, in the renewal and inspection work proposal, other items such as the time when there is a possibility that damage due to aging will occur next when repairs are performed at the present time (in the example shown in FIG. 4, after 13 years) Can also be displayed.
本実施例は、ボイラにおける蒸発管群の余寿命診断及びリスク評価について説明したが、ボイラにおけるその他の経年劣化を生じる箇所にも適用することができる。図６は水ドラムと蒸気ドラムとの間に多数の伝熱管からなる蒸発管群を設け、燃焼ガスを前記蒸発管群に対して前記両ドラムの長手方向に流して前記蒸発管内の流体を熱交換するように構成されたボイラにおける本発明の余寿命診断及びリスク評価が可能な箇所の例を示した図である。 Although the present Example demonstrated the remaining life diagnosis and risk evaluation of the evaporation pipe group in a boiler, it can be applied also to the location which produces other aging deterioration in a boiler. In FIG. 6, an evaporation tube group composed of a large number of heat transfer tubes is provided between a water drum and a steam drum, and combustion gas is flowed in the longitudinal direction of the two drums with respect to the evaporation tube group to heat the fluid in the evaporation tube. It is the figure which showed the example of the location which can perform the remaining life diagnosis and risk evaluation of this invention in the boiler comprised so that it may replace | exchange.
図６に示したように、蒸発管１０１のみならず、例えば過熱器管１０２、過熱低減器１０３、風箱、煙道ダクト溶接部、過熱器天井貫通部１０４、雨水が溜まりやすいバックステー１０５、過熱器最前列下部ベント管１０６、熱負荷の高いバーナレベル１０７、炉底部１０８の水平に近い管で蒸気が滞留しやすい箇所、灰が堆積しやすい水ドラム直上部１０９、ボイラに供給する給水の流れの変化する箇所１１０、節炭器管入口管寄と管台溶接部付近１１１にも適用することができる。 As shown in FIG. 6, not only the evaporation pipe 101, but also, for example, a superheater pipe 102, a superheat reducer 103, a wind box, a flue duct welded part, a superheater ceiling penetration part 104, a backstay 105 that easily collects rainwater, The lower vent pipe 106 in the front row of the superheater, the burner level 107 with a high heat load, the location where steam is likely to stay in the horizontal pipe of the furnace bottom portion 108, the upper part 109 of the water drum where ash is likely to accumulate, the feed water supplied to the boiler The present invention can also be applied to the portion 110 where the flow changes, the economizer pipe inlet nozzle, and the nozzle base vicinity 111.
また、ボイラのみならず高温プラント機器であればその他の機器に利用することができる。その他の機器として蒸気タービンを挙げることができる。
図７は、蒸気でタービンを回し運動エネルギーへ変換する蒸気タービンにおける本発明の余寿命診断及びリスク評価が可能な箇所の例を示した図である。
In addition to boilers, high-temperature plant equipment can be used for other equipment. Other equipment includes a steam turbine.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a portion where the remaining life diagnosis and risk evaluation of the present invention can be performed in a steam turbine that turns steam into steam and converts it into kinetic energy.
図７に示したように、例えばタービンロータ２０１、タービンロータに取り付けられた動翼及びシュラウド２０２、抽気加減弁２０３、蒸気加減弁２０４、高圧側車室２０５、植込みボルト２０６にも適用することができる。 As shown in FIG. 7, for example, the present invention can be applied to a turbine rotor 201, a moving blade and shroud 202 attached to the turbine rotor, a bleeder control valve 203, a steam control valve 204, a high pressure side casing 205, and a stud bolt 206. it can.
対象とするプラント機器の計測データを必要としないために長時間を要することなくプラント機器の余寿命を診断することができ、さらに余寿命診断結果を元にリスク評価を行うことができる高温プラント機器の余寿命診断装置及び方法として利用することができる。 High-temperature plant equipment that can diagnose the remaining life of plant equipment without requiring long time because it does not require measurement data of the target plant equipment, and can perform risk assessment based on the remaining life diagnosis result It can be used as a remaining life diagnosis apparatus and method.
２ 高温プラント機器の余寿命診断装置
３ 教育、技術伝承モジュール
４ 余寿命評価モジュール
５ 更新、点検計画モジュール
６ 更新、点検工事提案モジュール
７ データベース管理モジュール
４１ 理論評価手段
４３ データ統計解析手段
４４ 余寿命評価診断手段
５１ コスト算出手段
５２ リスク評価モジュール
７２ 従来点検結果データベース
７３ 従来余寿命診断結果データベース
７４ 従来更新、点検工事データベース
７５ 経済的損失データベース
2 Remaining life diagnosis device for high temperature plant equipment 3 Education and technology transfer module 4 Remaining
Claims (5)
前記プラント機器と同種で他のプラント機器における点検結果を格納するための従来点検結果データベースと、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における余寿命診断結果を格納するための従来余寿命診断結果データベースと、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における点検結果及び更新結果を格納するための従来更新、点検工事データベースと、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における過去の事故例及び更新と点検を怠った場合に発生する経済的損失のデータが格納された事故例及び経済的損失データベースとを備えるデータベース管理モジュールと、
前記プラント機器の運転条件と、前記従来点検結果データベース及び従来寿命診断結果データベースとに基づいて、プラント機器の対象部位の余寿命を推定する余寿命評価モジュールと、
前記余寿命評価モジュールによる推定結果と、前記従来更新、点検工事データベースと、前記事故例及び経済的損失データベースとに基づいて、プラント機器の対象部位の更新と点検に必要なコストを算出するとともに、点検と更新を行わなかった場合のリスク評価を行う更新、点検計画モジュールと、
前記余寿命評価モジュール及び更新、点検計画モジュールによる評価結果に基づいて、更新と点検の計画提案書を作成し出力する提案モジュールとを備えることを特徴とする高温プラント機器の余寿命診断装置。 A remaining life diagnosis device for high temperature plant equipment for diagnosing the remaining life of plant equipment used at high temperatures,
Conventional inspection result database for storing inspection results in other plant equipment of the same type as the plant equipment, and conventional remaining life diagnosis result database for storing residual life diagnosis results of the same kind as the plant equipment in other plant equipment Conventional update and inspection work database for storing inspection results and update results in other plant equipment of the same type as the plant equipment, past accident examples and updates and inspections in other plant equipment of the same type as the plant equipment A database management module comprising an accident example and an economic loss database storing data on economic loss that occurs when neglected;
Based on the operating conditions of the plant equipment and the conventional inspection result database and the conventional life diagnosis result database, a remaining life evaluation module for estimating the remaining life of the target part of the plant equipment,
Based on the estimation result by the remaining life evaluation module, the conventional update, the inspection construction database, the accident example and the economic loss database, and calculating the cost required for the update and inspection of the target part of the plant equipment, An update, inspection plan module that performs risk assessments if inspections and updates are not performed,
A remaining life diagnosis apparatus for high temperature plant equipment, comprising: a remaining module evaluation module and a proposal module that creates and outputs a plan proposal for renewal and inspection based on an evaluation result by the renewal and inspection plan module.
余寿命診断の対象となるプラント機器の仕様及び運転条件と前記従来点検結果データベースに格納されたデータに基づいて統計的手法により余寿命を求めるデータ統計解析手段と、
前記理論評価手段による診断結果と前記データ統計解析手段による診断結果と前記従来余寿命診断結果とに基づいて余寿命を診断する余寿命評価診断結果手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の高温プラント機器の余寿命診断装置。 The remaining life evaluation module includes theoretical evaluation means for theoretically obtaining the remaining life;
Data statistical analysis means for obtaining the remaining life by a statistical method based on the specifications and operating conditions of the plant equipment to be subjected to the remaining life diagnosis and the data stored in the conventional inspection result database;
2. The remaining life evaluation diagnosis result means for diagnosing the remaining life based on the diagnosis result by the theoretical evaluation means, the diagnosis result by the data statistical analysis means, and the conventional remaining life diagnosis result. Equipment for the remaining life of high-temperature plant equipment.
前記コスト算出手段による算出結果と、前記事故例及び経済的損失データベースに格納されたデータとに基づいてプラント機器の対象部位の更新と点検を行わなかった場合のリスク評価を行うリスク評価モジュールとを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の高温プラント機器の余寿命診断装置。 The update / inspection module calculates a cost required for updating and inspecting a target part of the plant equipment based on a diagnosis result by the remaining life evaluation module and data stored in the conventional update / inspection work database. A calculation means;
A risk evaluation module for performing a risk evaluation when the target part of the plant equipment is not updated and inspected based on the calculation result by the cost calculation means and the data stored in the accident example and the economic loss database; The remaining life diagnosis apparatus of the high temperature plant apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記プラント機器と同種で他のプラント機器における点検結果を従来点検結果データベースに格納し、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における余寿命診断結果を従来余寿命診断結果データベースに格納し、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における点検結果及び更新結果を従来更新、点検工事データベースに格納し、前記プラント機器と同種で他のプラント機器における過去の事故例及び更新と点検を怠った場合に発生する経済的損失のデータを事故例及び経済的損失データベースに格納し、
前記プラント機器の運転条件と、前記従来点検結果データベース及び従来寿命診断結果データベースに格納されたデータとに基づいて、プラント機器の対象部位の余寿命を推定し、
前記推定の結果と、前記従来更新、点検工事データベース及び前記事故例及び経済的損失データベースに格納されたデータとに基づいて、プラント機器の対象部位の更新と点検に必要なコストを算出するとともに、点検と更新を行わなかった場合のリスク評価を行い、
前記余寿命の推定結果及び前記リスク評価結果に基づいて、更新と点検の計画提案書を作成し出力することを特徴とする高温プラント機器の余寿命診断方法。 A method for diagnosing the remaining life of plant equipment used at a high temperature,
The inspection result of the other plant equipment of the same type as the plant equipment is stored in the conventional inspection result database, the remaining life diagnosis result of the other plant equipment of the same type as the plant equipment is stored in the conventional remaining life diagnosis result database, and the plant Inspection results and update results for other plant equipment of the same type as the equipment are updated in the past and stored in the inspection construction database. Occurred when past accident cases and other updates and inspections for other plant equipment of the same type as the plant equipment are neglected. Store the data of the economic loss to the accident example and the economic loss database,
Based on the operation conditions of the plant equipment and the data stored in the conventional inspection result database and the conventional life diagnosis result database, the remaining life of the target part of the plant equipment is estimated,
Based on the result of the estimation and the data stored in the conventional update, inspection work database and the accident example and economic loss database, and calculating the cost required for the update and inspection of the target part of the plant equipment, Perform risk assessments when inspections and updates are not performed,
A method for diagnosing the remaining life of a high-temperature plant device, comprising creating and outputting a plan proposal for renewal and inspection based on the estimated result of the remaining life and the risk evaluation result.
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