JP2013210703A - プラント機器の経年劣化故障兆候判定システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プラントを構成するプラント機器の経年劣化に伴うプロセス量の変化の予測値と、プラント機器のプロセス量の実測値とを定期的に比較し、比較時の経年に相当する前記予測値と比較時の前記実測値との違いが所定量以上であれば経年劣化による故障の兆候があるものと判定するプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムであり、プラントの運転時のプラント構成機器のプロセスデータに基づいて経年劣化の進行具合から経年劣化故障兆候を検知できる。
【選択図】図1
Description
また、プラント制御器機の交換時期は耐用年数で決定し、経年劣化による故障などは考慮されていなかった。したがって、想定より多くの負荷がかかり、早く劣化した場合、器機の交換前に故障することがあった。
以下、この発明の実施の形態1を、プラントを構成する各種プラント機器のプロセスデータを収集してプラントを監視制御するデジタル計装制御システムDCSで本発明を実施する場合の事例を示す図1および図2に基づいて説明する。
図1において、デジタル計装制御システムDCSは、プラントの監視及びプロセスデータの管理を行うオペレータステーションOPS、プロセスデータの収集及びプラントの制御を行うコントローラCNS、及びオペレータステーションOPS−コントローラCNS間のデータ通信を行うシステムバスで構成されている。
オペレータステーションOPSは、データベース1、経年劣化予想線作成部2、経年劣化進行度合評価機能部3、プロセスデータ収集格納装置4、経年劣化異常進行原因特定機能部5、及び経年劣化異常進行原因対処方法出力装置6を有している。
経年劣化予想線作成部2は、図11に示すように、データベース1(図1では「プロセスデータ」と表記)に保存の初期の正常なデータを元に重回帰分析を行うことで経年劣化予想線を作成する機能を有している。
経年劣化進行度合評価機能部3(図1では「経年劣化進行度合い評価」と主機能を表記)は、経年劣化予想線作成部2(図1では「経年劣化予想線作成」と主機能を表記)で作成した経年劣化予想線と新しく入力されたプロセスデータとを差分比較し、経年劣化の進行度合いを評価する機能を有している。
プロセスデータ収集格納装置4(図1では「プロセスデータ収集」と主機能を表記)は、プラントを構成する各種プラント機器のプロセスデータを収集(例えば、ボイラの各種プロセスデータをボイラ計装用コントローラCNS1を介して収集、タービンの各種プロセスデータをタービン計装用コントローラCNS2を介して収集、発電機の各種プロセスデータを発電機計装用コントローラCNS3を介して収集、等)し、データベース1に格納する装置である。
経年劣化異常進行原因特定機能部5(図1では「原因分析」と主機能を表記)は、経年劣化が異常進行している場合にその原因(例えば、プラントを構成する機器の電圧、電流、温度などのプロセス値、工場の自家発設備の経年劣化、工場の蒸気、電力のデマンドの変化、等)を特定する機能である。
経年劣化異常進行原因対処方法出力装置6(図1では「警報出力」と主機能を表記)は、経年劣化異常進行原因特定機能部5で分析された原因とその後の対処方法を警報・ガイダンス出力する装置である。
図2においてプラントのプロセスデータは一定の時間間隔(たとえば1分)で収集している。新しいプロセスデータが入力される度に図2に示すフローが実行される。
図2のフローが実行されると、先ずプラントのプロセスデータが入力される(ステップSTEP1:以下ST*と略す)。
プロセスデータ入力後、経年劣化予想線作成部2の経年劣化予想線作成機能によって予め計算されている経年劣化の予想線を差分比較する(ステップST2)。
経年劣化の進行度合いに、予想線と差分比較して、一定以上の差異があったかを評価する(ステップST3)。
経年劣化進行度合評価機能部3の経年劣化進行度合い評価機能にて一定以上の異常な差異があったと判定された場合、原因分析機能5で過去のデータを分析し、経年劣化の進行を異常に進めた原因を特定する(ステップST4)。
経年劣化異常進行原因特定機能部5の原因分析機能で原因が特定できたら、経年劣化異常進行原因対処方法出力装置6の警報・ガイダンス出力機能でその後の対処方などを警報・ガイダンス出力する(ステップST5)。
ステップST3にて経年劣化の進行度合いに一定以上の差異が無かった場合、プラントの
プロセスデータの入力待ち状態となる(ステップST1)。
以下、この発明の実施の形態2を図3及び図4に基づいて説明する。
本実施の形態2は、図3に例示するように、図1に例示する実施の形態1に、経年劣化故障兆候ありと判定された場合に経年劣化故障兆候とその原因を記録する故障兆候原因装置7を付加したものである。
図4においてプラントのプロセスデータは一定の時間間隔(たとえば1分)で収集して
いる。新しいプロセスデータが入力される度に図4に示すフローが実行される。図4のフローが実行されるとプラントのプロセスデータが入力される(ステップSTEP1:以下ST*と略す)。
プロセスデータ入力後、経年劣化予想線作成部2の経年劣化予想線作成機能によって予め計算されている経年劣化の予想線を差分比較する(ステップST2)。
経年劣化の進行度合いに予想線と差分比較して、一定以上の差異があったかを評価する(ステップST3)。
経年劣化進行度合評価機能部3の経年劣化進行度合い評価機能にて一定以上の異常な差異があったと判定された場合、経年劣化異常進行原因特定機能部5の原因分析機能で過去のデータを分析し、経年劣化の進行を異常に進めた原因を特定する(ステップST4)。
経年劣化異常進行原因特定機能部5の原因分析機能で原因が特定できたら、故障兆候記憶装置7に原因と故障兆候を記録し(ステップST6)、警報・ガイダンスを出力する(ステップST5)。
ステップST3にて経年劣化の進行度合いに一定以上の差異が無かった場合、プラントの
プロセスデータの入力待ち状態となる(ステップST1)。
以下、この発明の実施の形態3を図5及び図6に基づいて説明する。
本実施の形態3は、図5に例示するように、図3に例示する実施の形態2に、故障兆候原因監視機能部8を付加したもので、故障兆候原因監視機能部8により、故障兆候の原因となったデータを監視し、故障兆候の原因となったときのような変化があれば、警報出力指示する。
図6においてプラントのプロセスデータは一定の時間間隔(たとえば1分)で収集して
いる。新しいプロセスデータが入力される度に図2に示すフローが実行される。
図6のフローが実行されるとプラントのプロセスデータが入力される(ステップSTEP1
:以下ST*と略す)。
プロセスデータ入力後、経年劣化予想線作成部2の経年劣化予想線作成機能によって予め計算されている経年劣化の予想線を差分比較する(ステップST2)。
経年劣化の進行度合いに予想線と差分比較して、一定以上の差異があったかを評価する(ステップST3)。
経年劣化進行度合評価機能部3の経年劣化進行度合い評価機能にて一定以上の異常な差異があったと判定された場合、原因分析機能5で過去のデータを分析し、経年劣化の進行を異常に進めた原因を特定する(ステップST4)。
経年劣化異常進行原因特定機能部5の原因分析機能で原因が特定できたら、故障兆候記憶装置7に原因と故障兆候を記録し(ステップST6)、原因となったデータの監視を実施
するようになる(ステップST7)。
その後警報・ガイダンスを出力し(ステップST5)、終了する。
ステップST3にて経年劣化の進行度合いに一定以上の差異が無かった場合、プラントの
プロセスデータの入力待ち状態となる(ステップST1)。
以下、この発明の実施の形態4を図7及び図8に基づいて説明する。
本実施の形態は、図7に例示のように、図3に例示の実施の形態2に、故障兆候記憶装置7から故障兆候の原因となる事象を抽出し、人為的なものであれば、改善提案として出力する装置9(図7では「改善提案」と主機能を表記)を付加したものであるで。
図8においてプラントのプロセスデータは一定の時間間隔(たとえば1分)で収集して
いる。新しいプロセスデータが入力される度に図2に示すフローが実行される。
図2のフローが実行されるとプラントのプロセスデータが入力される(ステップSTEP1
:以下ST*と略す)。
プロセスデータ入力後、経年劣化予想線作成部2の経年劣化予想線作成機能によって予め計算されている経年劣化の予想線を差分比較する(ステップST2)。
経年劣化の進行度合いに予想線と差分比較して、一定以上の差異があったかを評価する(ステップST3)。
経年劣化進行度合評価機能部3の経年劣化進行度合い評価機能にて一定以上の異常な差異があったと判定された場合、経年劣化異常進行原因特定機能部5の原因分析機能で過去のデータを分析し、経年劣化の進行を異常に進めた原因を特定する(ステップST4)。
経年劣化異常進行原因特定機能部5の原因分析機能で原因が特定できたら、経年劣化異常進行原因対処方法出力装置6から警報・ガイダンスを出力する(ステップST5)。
さらに、故障兆候記憶装置7に原因と故障兆候を記録し(ステップST6)、原因となっ
たデータを抽出し(ステップST8)、人為的なものであれば、改善提案として出力する(ステップST9)。
ステップST3にて経年劣化の進行度合いに一定以上の差異が無かった場合、プラントの
プロセスデータの入力待ち状態となる(ステップST1)。
以下、この発明の実施の形態5を図9及び図10に基づいて説明する。
本実施の形態5は、図9に例示するように、図1に例示の実施の形態1に、原因分析装置5から経年劣化予想線作成装置2に出される再作成指示の機能を付加したもので、経年劣化進行度合評価機能部3で異常と判定された場合に、正常状態時のデータだけでは、その後の経年劣化予想線を正しく作成できないので、異常なデータを考慮に入れて、その後の経年劣化の予想線を作成する指示を行うものである。
ている。新しいプロセスデータが入力される度に図10に示すフローが実行される。図10のフローが実行されるとプラントのプロセスデータが入力される(ステップSTEP1:以
下ST*と略す)。
プロセスデータ入力後、経年劣化予想線作成部2の経年劣化予想線作成機能によって予め計算されている経年劣化の予想線を差分比較する(ステップST2)。
経年劣化の進行度合いに予想線と差分比較して、一定以上の差異があったかを評価する(ステップST3)。
経年劣化進行度合評価機能部3の経年劣化進行度合い評価機能にて一定以上の異常な差異があったと判定された場合、原因分析機能5で過去のデータを分析し、経年劣化の進行を異常に進めた原因を特定する(ステップST4)。
経年劣化異常進行原因特定機能部5の原因分析機能で原因が特定できたら、経年劣化予想線作成装置2で経年劣化の予想線の再作成を行い(ステップST10)、警報・ガイダンスを出力する(ステップST5)。
ステップST3にて経年劣化の進行度合いに一定以上の差異が無かった場合、プラントの
プロセスデータの入力待ち状態となる(ステップST1)。
この実施の形態5によれば、各機器の初期状態から異常発生までのデータを用いて経年劣化の予想線を作成することで、その後に別の異常が発生したときに当該異常を検出することが出来る。
特徴点1.プラントを構成するプラント機器の経年劣化に伴うプロセス量の変化の予測値
と、プラント機器のプロセス量の実測値とを定期的に差分比較し、差分比較時の経年に相当する前記予測値と差分比較時の前記実測値との違いが所定量以上であれば経年劣化故障の兆候があるものと判定するプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式である。
特徴点2.前記特徴点1のプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式において、前記プラント機器の実測されたプロセス量を入力し前記プラントを監視制御するオペレータステーションが、前記プラント機器の経年劣化に伴うプロセス量の変化の予測値と、プラント機器のプロセス量の実測値とを定期的に差分比較し、差分比較時の経年に相当する前記予測値と差分比較時の前記実測値との違いが所定量以上であれば経年劣化故障の兆候があるものと判定することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式である。
特徴点3.前記特徴点1または前記特徴点2のプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式において、前記判定された経年劣化故障兆候とその原因とを関連付けてデータベースに保存することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式である。
特徴点4.特徴点3のプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式において、前記データベースに格納されたデータから、前記原因となるプロセスデータを監視することにより実際の経年劣化の兆候を検知することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式である。
特徴点5.特徴点3のプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式において、記データベースに格納されたデータを解析することにより、原因として頻出する原因事項を改善点として提案することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式である。
特徴点6.
特徴点1のプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式において、前記差分比較時の経年に相当する前記予測値と差分比較時の前記実測値との違いが所定量以上であれば警報を出力すると共に前記プラント構成機器の運転ガイダンス(例えば、経年劣化が認められた機器「□□」の負荷が高くなる際に原因となる情報「○○のデマンド高」を表示する。アラームとして出すレベルではないが、注意喚起として表示するため、ガイダンスとしている。具体的なガイダンスの例としては、「○○のデマンド高 により □□の負荷高」等である)を出力することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式である。
特徴点7.特徴点6のプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式において、前記警報及び前記運転ガイダンスを出力する度に前記プラント機器の経年劣化に伴うプロセス量の変化の予測値を計算することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定方式である。特徴点8.プラント器機の経年劣化の進行度合いを予測する経年劣化予想線作成機能と、前記経年劣化予想線とプラントの計測データを差分比較し異常兆候を判定する機能と、経年劣化の進行度合いの変化の原因を特定する機能と、経年劣化の進行度合いの変化の原因を警報・運転ガイダンスを出力する機能と、を備えたことを特徴とする経年劣化故障兆候の判定装置である。
特徴点9.特徴点8の経年劣化故障兆候の判定装置において、原因と経年劣化故障兆候を関係付けてデータベースに保存することも可能としたことを特徴とする経年劣化故障兆候の判定装置である。
特徴点10.特徴点9の経年劣化故障兆候の判定装置において、データベースに格納されたデータから、原因となるデータを監視することで、より早く経年劣化の兆候を発見することも可能としたことを特徴とする経年劣化故障兆候の判定装置である。
特徴点11.特徴点9の経年劣化故障兆候の判定装置において、データベースを解析することで、原因として頻出する項目を改善点として提案することも可能としたことを特徴とする経年劣化故障兆候の判定装置である。
特徴点12.請求項8の経年劣化故障兆候の判定装置において、警報・運転ガイダンスを出力する度に経年劣化予想線を再計算することで、警報・運転ガイダンスが出たときに、古い原因を混入させないことも可能としたことを特徴とする経年劣化故障兆候の判定装置である。
特徴点13.経年劣化の予想線から実際の経年劣化故障兆候を判定できる。
特徴点14.上記のような課題を解決するためになされたものであり、経年劣化の予想線
を作成できるとともに、経年劣化の予想線を分析することで、経年劣化故障兆候の原因を判定できる経年劣化の予想線作成装置と経年劣化の予想線から、経年劣化の原因を判定する装置を得ることを目的とする。
特徴点15.この発明に係る経年劣化の進行度合いの変化から経年劣化故障兆候を判定する装置は、プラントのデータが正常でも経年劣化の進行度合いが異常であれば経年劣化故障兆候として検知する手段を設けたものである。
特徴点16.オペレータステーションOPSに蓄積されている過去の正常なデータから算出した経年劣化の予想線と実際の計測データとを差分比較し、基準値以上の差異があった場合に、経年劣化による経年劣化故障兆候として警報を出すことを可能とする。
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
OPS オペレータステーション
CNS,CNS1,CNS2,CNS3 コントローラ、
1 データベース、
2 経年劣化予想線作成部、
3 経年劣化進行度合評価機能部、
4 プロセスデータ収集格納装置、
5 経年劣化異常進行原因特定機能部、
6 経年劣化異常進行原因対処方法出力装置、
7 故障兆候原因装置、
8 故障兆候原因監視機能部、
9 改善提案として出力する装置。
Claims (10)
- プラントを構成するプラント機器の経年劣化に伴うプロセス量の変化の予測値と、プラント機器のプロセス量の実測値とを定期的に比較し、比較時の経年に相当する前記予測値と比較時の前記実測値との違いが所定量以上であれば経年劣化による故障の兆候があるものと判定するプラント機器の経年劣化故障兆候判定システム。
- 請求項1に記載のプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムにおいて、前記プラント機器の実測されたプロセス量を入力し前記プラントを監視制御するオペレータステーションが、前記プラント機器の経年劣化に伴うプロセス量の変化の予測値と、プラント機器のプロセス量の実測値とを定期的に比較し、比較時の経年に相当する前記予測値と比較時の前記実測値との違いが所定量以上であれば経年劣化による故障の兆候があるものと判定することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判システム。
- 請求項1または請求項2に記載のプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムにおいて、前記判定された経年劣化故障兆候とその原因とを関連付けてデータベースに保存することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定システム。
- 請求項3に記載のプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムにおいて、前記データベースに格納されたデータから、前記原因となるプロセスデータを監視することにより実際の経年劣化による故障兆候を検知することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定システム。
- 請求項3に記載のプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムにおいて、記データベースに格納されたデータを解析することにより、原因として頻出する原因事項を改善点として提案することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定システム。
- 請求項1に記載のプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムにおいて、前記比較時の経年に相当する前記予測値と比較時の前記実測値との違いが所定量以上であれば警報を出力すると共に前記プラント構成機器の運転ガイダンスを出力することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定システム。
- 請求項6に記載のプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムにおいて、前記警報及び前記運転ガイダンスを出力する度に前記プラント機器の経年劣化に伴うプロセス量の変化の予測値を計算することを特徴とするプラント機器の経年劣化故障兆候判定システム。
- 請求項1〜請求項6の何れか一に記載のプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムにおいて、前記予測値と前記前記実測値との差異が基準値以上であれば経年劣化による故障の兆候があるものと判定するプラント機器の経年劣化故障兆候判定システム。
- 請求項1〜請求項6の何れか一に記載のプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムにおいて、前記予測値と前記前記実測値との差異の積分値が基準値以上であれば経年劣化による故障の兆候があるものと判定するプラント機器の経年劣化故障兆候判定システム。
- 請求項1〜請求項6の何れか一に記載のプラント機器の経年劣化故障兆候判定システムにおいて、前記予測値と前記前記実測値との差異の変化の度合いが基準値以上であれば経年劣化による故障の兆候があるものと判定するプラント機器の経年劣化故障兆候判定システム。
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