JP2015224865A - 蒸気使用設備の監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気使用機器の稼働状況の適否を的確に推定して、蒸気使用機器の異常の兆候を早期に察知する。【解決手段】所定の目的で蒸気を消費する蒸気使用機器４からなる蒸気使用設備の監視システムＭを、蒸気使用機器４に付属する蒸気配管２に設けられた蒸気トラップ１の状態を検出するトラップ状態検出器Ｄ１と、トラップ状態検出器Ｄ１からの検出信号σｉが入力される信号入力部Ｓ１と、入力された検出信号σｉの１つ又は検出信号σｉのうちの予め設定された特定の組み合わせから蒸気使用機器４の稼働状況を推定する稼働状況推定部Ｓ２とを備える稼働状況推定手段Ｓとから構成する。【選択図】 図１

Description

本発明は、蒸気使用機器からなる蒸気使用設備の監視システムに関する。

蒸気使用機器からなる蒸気使用設備において、蒸気使用機器が故障した場合には、その蒸気使用機器の修理や交換、さらに、その修理や交換に伴う蒸気使用設備の運転の停止が必要となり、これにより修理費や交換費がかかるとともに、本来蒸気使用設備の運転により得られていた利益を失うこととなって、極めて大きな損失が生じる。

従来、これに対し、蒸気使用機器の状態（例えば蒸気タービンの場合は回転数など）や蒸気使用機器を出入りする蒸気の圧力や流量などの蒸気状態をオンラインで監視し、これらの変化から蒸気使用機器が故障に至る前に蒸気使用機器の稼働状況の異常を察知して、蒸気使用機器が故障まで至ることを防止していた。

しかし、上記従来の方法から察知される異常は、蒸気使用機器に何らかの不具合が起こっていることに基づく異常であり、蒸気使用機器の稼働状況の異常を察知して、蒸気使用機器の故障を未然に防止できたとしても、蒸気使用機器について何らかの不具合は生じてしまっている。その結果、不具合の点検・対処のために一部又は全体の運転を停止しなければならず、運転停止による損失は避けられない問題があった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、蒸気使用機器の稼働状況の適否を的確に推定できて、蒸気使用機器の異常の兆候を早期に察知することができる蒸気使用設備の監視システムを提供することにある。

本発明の第１特徴構成は、蒸気使用設備の監視システムに係り、その特徴は、
所定の目的で蒸気を消費する蒸気使用機器からなる蒸気使用設備の監視システムであって、
前記蒸気使用機器に付属する蒸気配管に設けられた蒸気トラップの状態を検出するトラップ状態検出器と、
前記トラップ状態検出器からの検出信号が入力される信号入力部と、前記入力された検出信号の１つ又は検出信号のうちの予め設定された特定の組み合わせから前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する稼働状況推定部とを備える稼働状況推定手段とから構成される点にある。

発明者は知見により、蒸気使用機器からなる蒸気使用設備の監視において、蒸気使用機器の稼働状況を推定するのに、新たに蒸気制御器の状態を監視することで、従来にない観点から蒸気使用機器の稼働状況を推定し得ることを見出した。

例えば、蒸気使用機器を出入りする蒸気の状態を制御する蒸気制御器（例えば、蒸気中の凝縮水などのドレンを回収する蒸気トラップ、蒸気配管における蒸気の流れる方向や流量を制御するバルブ、蒸気中の異物を取り除くストレーナなど）に異常が生じた場合、蒸気使用機器を出入りする蒸気が蒸気使用機器の運転に不適切な状態となって（例えば、蒸気配管中にドレンが多量に含まれることとなって蒸気使用機器に大きな負荷がかかる、予定以上の蒸気が蒸気使用機器に導入されるなど）、その結果、蒸気使用機器に不具合が生じる虞が高くなる。また、蒸気制御器と異なる蒸気使用機器の周辺機器に異常が生じた場合でも、その異常に伴い蒸気使用機器に不具合が生じる前に、蒸気制御器に何らかの異常が現れる。従来は、蒸気使用機器に不具合が生じた段階になって、蒸気使用機器の稼働状況の異常が検出されていたが、新たに蒸気制御器の状態を監視すれば、蒸気使用機器に不具合が生じる前の段階である蒸気制御器に異常が生じる段階で、蒸気使用機器の稼働状況の異常を事前に察知することが可能となる。

また、蒸気制御器の異常そのものだけでなく、蒸気制御器個々の状態又は複数の蒸気制御器の状態を組み合わせた判定を行うことで、蒸気使用機器に出入りする蒸気が適切なものであるか（その温度やドレンの量など）や、蒸気使用機器を蒸気が適切に通過しているかの判定も可能となって、蒸気使用機器を稼働させても問題ないか、このまま稼働させていても不具合が生じる虞がないかなど、将来の異常発生の可能性といった観点から蒸気使用機器の稼働状況の適否を推定することが可能となる。

つまり、上記構成によれば、トラップ状態検出器により蒸気制御器のうち蒸気トラップの状態を検出し、稼働状況推定手段においてトラップ状態検出器により検出した検出信号の１つ又は検出信号のうちの予め設定された特定の組み合わせから前記蒸気使用機器の稼働状況を推定するから、蒸気使用機器を稼働させても問題ないか、このまま稼働させていても不具合が生じる虞がないかなどの判断が可能となって、将来の異常発生の可能性を含めて蒸気使用機器の稼働状況の適否を的確に推定でき、また、蒸気使用機器に不具合が生じる前の段階である蒸気制御器の異常に基づいて蒸気使用機器の異常の兆候を早期に察知することができる。

そして、蒸気使用機器の稼働状況の適否を的確に推定できて、蒸気使用機器の異常の兆候を早期に察知することができるから、蒸気使用設備の一部又は全体の運転の停止が必要となる前にその異常に早急に対処することが可能となり、これにより、運転停止による損失を効果的に低減できる。また、異常に早期に対処することにより、対処までの間に発生する異常に伴う運転上の損失を効果的に低減できるとともに、蒸気使用機器等の異常に伴う蒸気使用設備へのダメージも効果的に低減できる。

本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記蒸気配管に設けられたバルブ又はストレーナの状態を検出する制御状態検出器を備え、
前記信号入力部には、前記制御状態検出器からの検出信号も入力され、
前記稼働状況推定部は、前記制御状態検出器からの検出信号も含めた検出信号に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する点にある。

つまり、上記構成によれば、蒸気配管に設けられたバルブ又はストレーナを蒸気制御器として第１特徴構成の監視システムに適用することで、バルブ又はストレーナから検出される検出信号に基づいて蒸気使用機器の稼働状況を推定することができるから、蒸気使用機器の稼働状況の適否を一層的確に推定でき、また、蒸気使用機器の異常の兆候の早期察知を一層的確なものにできる。

本発明の第３特徴構成は、第１又は第２特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記蒸気配管における蒸気状態を検出する蒸気状態検出器を備え、
前記信号入力部には、前記蒸気状態検出器からの検出信号も入力され、
前記稼働状況推定部は、前記蒸気状態検出器からの検出信号も含めた検出信号に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する点にある。

つまり、上記構成によれば、蒸気状態検出器により蒸気配管における蒸気状態（圧力や流量など）を検出し、稼働状況推定手段において蒸気状態検出器により検出した検出信号も含めて蒸気使用機器の稼働状況を推定するから、蒸気使用機器を出入りする蒸気の圧力や流量などを含めた蒸気使用機器の稼働に関連するより多くの情報に基づいて蒸気使用機器の稼働状況を推定することができて、これにより、蒸気使用機器の稼働状況の適否を一層的確に推定することができるとともに、蒸気使用機器の異常の兆候の早期察知を一層的確なものにできる。

本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記蒸気使用機器に付属するサブ機器の状態を検出するサブ機器状態検出器を備え、
前記信号入力部には、前記サブ機器状態検出器からの検出信号も入力され、
前記稼働状況推定部は、前記サブ機器状態検出器からの検出信号も含めた検出信号に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する点にある。

つまり、上記構成によれば、蒸気使用機器に付属するサブ機器（蒸気使用機器の稼働に関連して動作する機器、蒸気使用機器の稼働を補助する機器など）の状態をサブ機器状態検出器により検出し、稼働状況推定手段においてサブ機器状態検出器により検出した検出信号も含めて蒸気使用機器の稼働状況を推定するから、サブ機器の状態を含めた蒸気使用機器の稼働に関連するより多くの情報に基づいて蒸気使用機器の稼働状況を推定することができて、これにより、蒸気使用機器の稼働状況の適否を一層的確に推定することができるとともに、蒸気使用機器の異常の兆候の早期察知を一層的確なものにできる。

本発明の第５特徴構成は、第１〜第４特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記蒸気使用機器の状態を検出する機器状態検出器を備え、
前記信号入力部には、前記機器状態検出器からの検出信号も入力され、
前記稼働状況推定部は、前記機器状態検出器からの検出信号も含めた検出信号に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する点にある。

つまり、上記構成によれば、蒸気使用機器の状態を機器状態検出器により検出し、稼働状況推定手段において機器状態検出器により検出した検出信号も含めて蒸気使用機器の稼働状況を推定するから、蒸気使用機器の状態自体を含めた蒸気使用機器の稼働に関連するより多くの情報に基づいて蒸気使用機器の稼働状況を推定することができて、これにより、蒸気使用機器の稼働状況の適否を一層的確に推定することができるとともに、蒸気使用機器の異常の兆候の早期察知を一層的確なものにできる。

本発明の第６特徴構成は、第１〜第５特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記稼働状況推定手段は、経時的に入力された前記検出信号を格納する記憶部を備え、
前記稼働状況推定部は、前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する際に、特定の前記検出信号の経過を利用する点にある。

つまり、上記構成によれば、検出信号の経過を利用して蒸気使用機器の稼働状況を推定するから、前記定常状態にある検出信号の値が異常値を示す、検出信号の値が一定時間を超えて異常値を示す、変化する検出信号の値の傾きが変化する、検出信号の変化パターンが蒸気使用機器の通常稼働時と異なった変化パターンを示すなど、様々な観点での蒸気使用機器の稼働状況の推定が可能となって、これにより、蒸気使用機器の稼働状況の適否を一層的確に推定することができるとともに、蒸気使用機器の異常の兆候の早期察知を一層的確なものにできる。

本発明の第７特徴構成は、第１〜第６特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記稼働状況推定部は、前記蒸気使用機器の稼働時を起点とする前記トラップ状態検出器の検出結果の変化に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する点にある。

つまり、上記構成によれば、蒸気使用機器の稼働時を起点とするトラップ状態検出器の検出結果の変化から、蒸気使用機器に蒸気が問題なく供給されたことを確認するなど、稼働時に着目した蒸気使用機器の稼働状況の推定が可能となって、これにより、蒸気使用機器の稼働状況の適否を一層的確に推定することができるとともに、蒸気使用機器の異常の兆候の早期察知を一層的確なものにできる。

本発明の第８特徴構成は、第１〜第７特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記稼働状況推定手段は、前記稼働状況推定部において前記蒸気使用機器の稼働状況の異常を察知した場合に、所定の警報を行う警報部を備える点にある。

つまり、上記構成によれば、察知した異常を早急に蒸気使用設備の管理者などに知らせて、確実にその異常に早急に対処することが可能となり、上記した運転停止による損失、対処までの間の異常に伴う運転上の損失、蒸気使用機器等の異常に伴う蒸気使用設備へのダメージを一層効果的に低減できる。

本発明の第９特徴構成は、第１〜第８特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記稼働状況推定部は、前記蒸気使用機器の稼働状況の異常を察知した場合に、前記入力された検出信号の１つ又は検出信号のうちの予め設定された特定の組み合わせから異常の原因を推定する点にある。

つまり、上記構成によれば、稼働状況推定部が異常の原因を推定するから、異常が察知されてから蒸気使用設備の管理者がその異常の原因を推定する手間を省くことができ、これにより、その異常に一層早急に対処することが可能となり、上記した運転停止による損失、対処までの間の異常に伴う運転上の損失、蒸気使用機器等の異常に伴う蒸気使用設備へのダメージを一層効果的に低減できる。

本発明の第１０特徴構成は、第９特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記稼働状況推定部は、前記異常の原因に基づいて異常に対する対処情報を生成する点にある。

つまり、上記構成によれば、稼働状況推定部が異常に対する対処情報を推定するから、異常が察知されてから蒸気使用設備の管理者が異常に対する対処情報を推定する手間を省くことができ、これにより、その異常に一層早急に対処することが可能となり、上記した運転停止による損失、対処までの間の異常に伴う運転上の損失、蒸気使用機器等の異常に伴う蒸気使用設備へのダメージを一層効果的に低減できる。
本発明の第１１特徴構成は、第１〜第１０特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記稼働状況推定部は、前記トラップ状態検出器からの検出信号により前記蒸気トラップの詰まり又は温度変化を検出して、前記蒸気トラップの詰まり又は温度変化から前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する構成にしてある点にある。
本発明の第１２特徴構成は、第１〜第１１特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記蒸気使用機器は、蒸気を消費することによりドレンが生じるものであり、
前記蒸気トラップは、前記蒸気使用機器で生じたドレンが排出される出口管に設けてあり、前記蒸気使用機器で生じたドレンを排出するものである点にある。

蒸気使用機器の稼働状況の推定の概要図 第１実施形態の説明図 第２実施形態の説明図 第３実施形態の説明図 第３実施形態の説明図 第４実施形態の説明図

本発明に係る蒸気使用設備の監視システムＭによる蒸気使用機器の稼働状況の推定の概要を図１に示す。図１は、蒸気制御器１（蒸気トラップやバルブ、ストレーナなど）を備える蒸気配管２とサブ機器３とが付属している蒸気使用機器４の稼働状況を推定する監視システムを示す。なお、サブ機器３は、例えば、蒸気使用機器４の稼働に関連して動作する機器や、蒸気使用機器４の稼働を補助する機器などで、具体的には、蒸気使用機器として蒸気タービンと連結するコンプレッサーやポンプなどである。

各蒸気制御器１には蒸気配管２に備えた蒸気制御器１の状態を検出する制御状態検出器Ｄ１が装備されている。蒸気配管２には蒸気配管２における蒸気状態を検出する蒸気状態検出器Ｄ２が装備されている。サブ機器３及び蒸気使用機器４にはサブ機器３及び蒸気使用機器４の状態を検出する機器状態検出器Ｄ３（機器状態検出器又はサブ機器状態検出器）が装備されている。

監視システムＭは、制御状態検出器Ｄ１、蒸気状態検出器Ｄ２、機器状態検出器Ｄ３、並びに、各状態検出器Ｄ１〜Ｄ３からの検出信号σｉが入力される信号入力部Ｓ１と、入力された検出信号σｉに基づいて蒸気使用機器の稼働状況を推定する稼働状況推定部Ｓ２と、経時的に入力された検出信号σｉを記憶する記憶部Ｓ３と、稼働状況推定部Ｓ２での推定結果に応じて所定の警報を行う警報部Ｓ４とを備える稼働状況推定手段Ｓから構成される。

この監視システムＭでは、制御状態検出器Ｄ１からの検出信号σ１〜σ４、蒸気状態検出器Ｄ２からの検出信号σ５，σ６、及び、機器状態検出器Ｄ３からの検出信号σ７，σ８が信号入力部Ｓ１に入力される。そして、この監視システムでは、入力された検出信号σ１〜σ８の１つ又は検出信号σ１〜σ８のうちの予め設定された特定の組み合わせから稼働状況推定部Ｓ２が蒸気使用機器の稼働状況を推定する。例えば、図１に示すように、検出信号σ１，σ４を組み合わせたモニタリング項目Ｍ１、検出信号σ２に基づくモニタリング項目Ｍ２、検出信号σ３，σ７，σ８を組み合わせたモニタリング項目Ｍ３、検出信号σ５，σ６を組み合わせたモニタリング項目Ｍ４を検出信号σ１〜σ８から作成し、これらモニタリング項目Ｍ１〜Ｍ４に基づいて蒸気使用機器の稼働状況を推定する。蒸気使用機器の稼働状況の異常を察知した場合には、警報部Ｓ４により所定の警報を行うとともに、入力された検出信号σｉの１つ又は検出信号σｉのうちの予め設定された特定の組み合わせから異常の原因を推定し、その異常の原因に基づいて異常に対する対処情報を生成する。

稼働状況推定部Ｓ２における異常の原因の推定や対処情報の推定は、例えば、記憶部Ｓ３に予めモニタリング項目と異常の原因との対応表や異常の原因とその対処方法との対応表などを記憶しておき、これら対応表を参照することにより行えばよい。

また、稼働状況推定部Ｓ２での蒸気使用機器の稼働状況の推定において、必要に応じて、記憶部Ｓ３に記憶された検出信号σｉから特定の検出信号σｉの経過を利用したり、蒸気使用機器４の稼働時を起点とする制御状態検出器Ｄ１の検出結果の変化を利用してもよい。

警報部Ｓ４における警報は、アラームを報知して蒸気使用設備の管理者に蒸気使用機器の稼働状況の異常が察知されたことを示す、図示しない出力手段により蒸気使用機器の稼働状況の異常が察知されたことやその異常の原因・対処情報を出力する、又は、蒸気使用設備の管理者や管理業者のコンピュータや携帯電話などの通信端末に蒸気使用機器の稼働状況の異常が察知されたことやその異常の原因・対処情報などを送信するなどにより行う。

本発明に係る上記監視システムＭでは、蒸気使用機器４の稼働状況を推定するのに、蒸気使用機器４を出入りする蒸気の状態を制御する蒸気制御器１の状態を用いることで、蒸気使用機器４に出入りする蒸気が適切なものであるか（その温度やドレンの量など）や、蒸気使用機器４を蒸気が適切に通過しているかを推定することができ、これにより、蒸気使用機器４を稼働させても問題ないか、このまま稼働させていても不具合が生じる虞がないかなどの判断が可能となって、蒸気使用機器４の稼働状況の適否を的確に推定できる。また、蒸気使用機器４に不具合が生じる前の段階として生じる蒸気制御器１の異常を察知することができるため、蒸気使用機器４の異常の兆候を早期に察知することができる。

次に、本発明に係る蒸気使用設備の監視システムによる蒸気使用機器の稼働状況の推定について、以下の第１〜第４実施形態を例に説明する。

〈第１実施形態〉
図２は蒸気使用機器としての第１蒸気タービン１０まわりの構成図である。この第１蒸気タービン１０はコンプレッサー１１による液体燃料Ｌの生成に用いられる。

第１蒸気タービン１０はサブ機器としてのコンプレッサー１１と連結してあり、蒸気配管１２から第１蒸気タービン１０に蒸気Ｓｔが供給されることによりコンプレッサー１１は駆動する。このコンプレッサー１１の駆動によりガス管１３からコンプレッサー１１に供給される燃料ガスＦが所望の液体燃料Ｌに圧縮生成される。そして、生成された液体燃料Ｌは液体燃料管１４を通じて排出される。蒸気入口管１２から第１蒸気タービン１０に供給された蒸気Ｓｔは蒸気出口管１５を通じて排出される。また、第１蒸気タービン１０に供給される蒸気Ｓｔの量は蒸気制御器としての調節バルブ１６により調節可能に構成されている。

第１蒸気タービン１０及びコンプレッサー１１は、蒸気使用機器としての第２蒸気タービン１７と連結されたタービンポンプ１８及びモーター１９により駆動するモータポンプ２０と潤滑油管２１を介して接続されている。第２蒸気タービン１７に蒸気入口管２２から蒸気Ｓｔが供給されることによりタービンポンプ１８は駆動する。蒸気入口管２２から第２蒸気タービン１７に供給された蒸気Ｓｔは蒸気出口管２３を通じて排出される。これらタービンポンプ１８及びモータポンプ２０の駆動により、第１蒸気タービン１０及びコンプレッサー１１に潤滑油Ｏが供給される。潤滑油Ｏが安定的に供給されることにより、第１蒸気タービン１０及びコンプレッサー１１は円滑に駆動する。

また、基本的には、第１蒸気タービン１０及びコンプレッサー１１への潤滑油Ｏの供給はモータポンプ２０が行い、潤滑油Ｏの供給圧力が設定値以下になった場合に、タービンポンプ１８による潤滑油Ｏの供給も行う。このため、潤滑油Ｏの供給圧力が設定値以下になった場合に、蒸気制御器としての調節バルブ２４の調節によりタービンポンプ１８に所定の運転をさせるのに必要な量の蒸気Ｓｔが第２蒸気タービン１７に供給される。なお、潤滑油Ｏの供給をモータポンプ２０でのみ行う場合でも、調節バルブ２４の調節により暖気のためのスローロール運転を行う程度の蒸気Ｓｔが第２蒸気タービン１７に供給される。

なお、この第１実施形態では、蒸気入口管１２，２２と蒸気出口管１５，２３が図１における蒸気配管２に相当し、コンプレッサー１１、ガス管１３、液体燃料管１４、タービンポンプ１８、モーター１９、モータポンプ２０、潤滑油管２１が図１におけるサブ機器３に相当する。

第１蒸気タービン１０の蒸気入口管１２及び蒸気出口管１５には蒸気状態検出器Ｄ２としての圧力計２５，２６が装備されており、各場所を流れる蒸気Ｓｔの圧力が検出される。さらに、第１蒸気タービン１の蒸気入口管１２には蒸気状態検出器Ｄ２としての流量計２７が装備されており、そこを流れる蒸気Ｓｔの流量が検出される。コンプレッサー１１のガス管１３及び液体燃料管１４、並びに、潤滑油管２１には機器状態検出器Ｄ３としての圧力計２８〜３１が装備され、各場所を流れる燃料ガスＦ、液体燃料Ｌ、潤滑油Ｏの圧力が検出される。さらに、コンプレッサー１１の液体燃料管１４には機器状態検出器Ｄ３（サブ機器状態検出器）としての流量計３２が装備されており、液体燃料Ｌの流量が検出される。また、第１蒸気タービン１０と接続された機器状態検出器Ｄ３（サブ機器状態検出器）としての回転数計３３により第１蒸気タービン１０の回転数が検出される。また、モータポンプ２０には機器状態検出器Ｄ３（サブ機器状態検出器）としての温度振動センサ３４が装備されており、モータポンプ２０の温度や振動が検出される。そしてこれら検出器２５〜３４で検出された各種情報は稼働状況推定手段Ｓに送信される。

第１蒸気タービン１０の蒸気入口管１２及び蒸気出口管１５、第２蒸気タービン１７の蒸気入口管２２及び蒸気出口管２３、並びに、第２蒸気タービン１７には蒸気制御器としての蒸気トラップＴ１〜Ｔ６が配備されている。そして、蒸気トラップＴ１〜Ｔ６には、状態情報（温度、振動など）を検出するための制御状態検出器（トラップ状態検出器）Ｄ１がそれぞれ装備されている。この制御状態検出器Ｄ１で検出した各蒸気トラップＴ１〜Ｔ６の状態情報は稼働状況推定手段Ｓに送信される。

監視システムＭでは、制御状態検出器Ｄ１や検出器２５〜３４から送信される検出信号は稼働状況推定手段Ｓの信号入力部Ｓ１に入力され、入力された検出信号に基づいて稼働状況推定部Ｓ２において蒸気使用機器としての第１及び第２蒸気タービン１０，１７の稼働状況の推定が行われる。

第１及び第２蒸気タービン１０，１７の稼働状況の推定におけるモニタリング項目として次のようなものがある。
（１）蒸気入口管１２の圧力計２５及び流量計２７、蒸気出口管１５の圧力計２６、ガス管１３の圧力計２８、液体燃料管１４の圧力計２９及び流量計３２、第１蒸気タービン１０の回転数計３３からの検出信号に基づいて第１蒸気タービン１０及びコンプレッサー２の動作を確認する
（２）潤滑油管２１の圧力計３０からの検出信号に基づいてモータポンプ２０の動作を確認する
（３）タービンポンプ１８の稼働時における潤滑油管２１の圧力計３１からの検出信号に基づいてタービンポンプ１８の動作を確認する
（４）モーター１９の温度振動センサ３４からの検出信号に基づいてモーター１９の動作を確認する

さらに、この監視システムＭでは、制御状態検出器Ｄ１からの検出信号に基づいて、次のような項目を監視する。
（５）第１蒸気タービン１０のスタンバイ時において、蒸気トラップＴ１及びＴ２のドレン滞留の有無を確認して、第１蒸気タービン１０が即稼働可能状態にあるか（例えば、ウォーターハンマーが発生する危険性）を確認する
（６）第１蒸気タービン１０の稼働中において、蒸気トラップＴ１及びＴ２のドレン滞留の有無を確認して、第１蒸気タービンに供給される蒸気におけるドレン混入の危険性を確認する
（７）第１蒸気タービン１０の稼働時において、蒸気トラップＴ１及びＴ２の温度が適切に変化するかを確認して、第１蒸気タービン１０に蒸気が問題なく供給されたことを確認する
（８）第２蒸気タービン１７のスタンバイ時において、蒸気トラップＴ３〜Ｔ６のドレン滞留の有無を確認して、第２蒸気タービン１７が即稼働可能状態にあるか（例えば、ウォーターハンマーが発生する危険性）を確認する
（９）第２蒸気タービン１７の稼働中において、蒸気トラップＴ３〜Ｔ６のドレン滞留の有無を確認して、第２蒸気タービン１７に供給される蒸気におけるドレン混入の危険性を確認する
（１０）第２蒸気タービン１７の稼働時において、蒸気トラップＴ３〜Ｔ６の温度が適切に変化するかを確認して、第２蒸気タービン１７に蒸気が問題なく供給されたことを確認する
（１１）液体燃料管１４の流量計３２からの検出信号から液体燃料Ｌの流量の低下が検出された場合において、蒸気状態検出器Ｄ２としての蒸気入口管１２及び蒸気出口管１５の圧力計２５，２６における第１蒸気タービン１０に対する蒸気の入出圧力、制御状態検出器Ｄ１からの蒸気トラップＴ１及びＴ２の温度に基づく蒸気の温度、並びに、機器状態検出器Ｄ３としての第１蒸気タービン１０の回転数計３３における第１蒸気タービン１０の回転数から第１蒸気タービン１０のタービン効率を算出し、タービン効率に基づいて液体燃料Ｌの流量低下の原因が蒸気側とガス側とのいずれにあるかを判断する

この監視システムＭでは、以上のような（１）〜（１１）のモニタリング項目を総合的に判断して、蒸気使用機器としての第１及び第２蒸気タービン１０，１７の稼働状況の推定が行われる。特に、この監視システムＭでは、第１及び第２蒸気タービン１０，１７の稼働状況の推定に、制御状態検出器Ｄ１からの検出信号も用いているため、従来にない上記（５）〜（１１）のモニタリング項目のような蒸気使用機器が即稼働可能状態にあるかの確認、供給蒸気のドレン混入の危険性の確認、蒸気使用機器の稼働時の蒸気の流れの確認、異常の原因の推定などが可能となっている。

〈第２実施形態〉
図３は蒸気使用機器Ｕｓとしての蒸気タービン４０まわりの構成図を示す。この蒸気タービン４０は蒸気使用設備における廃熱ボイラー（図示しない）への蒸気発生用の水の供給に用いられる。

蒸気タービン４０まわりは、蒸気タービン４０と連結されたタービンポンプ４１、モーター４２により駆動するモータポンプ４３により構成される。タービンポンプ４１はメイン配管４４と連通する蒸気入口管４５から蒸気タービン４０に蒸気Ｓｔが供給されることにより駆動する。これらタービンポンプ４１及びモータポンプ４３の駆動により、給水管４７を通じて廃熱ボイラーへ蒸気発生用の水Ｗが供給される。蒸気入口管４５から蒸気タービン４０に供給された蒸気Ｓｔは蒸気出口管４６を通じて排出される。蒸気タービン４０に供給される蒸気Ｓｔの量は蒸気制御器としての調節バルブ４８により調節可能に構成されている。

基本的には、廃熱ボイラーの蒸気発生用の水Ｗの供給はモータポンプ４３が行い、水Ｗの供給圧力が設定値以下になった場合にタービンポンプ４１による水Ｗの供給も行われる。このため、水Ｗの供給圧力が設定値以下になった場合にのみ、調節バルブ４８の調節によりタービンポンプ４１に所定の運転をさせるのに必要な量の蒸気Ｓｔが蒸気タービン４０に供給される。水Ｗの供給をモータポンプ４３でのみ行う場合は、蒸気入口管４５からの蒸気Ｓｔの供給は行われない。なお、蒸気出口管４６の蒸気Ｓｔにより蒸気タービン４０が暖気される。

タービンポンプ４１、並びに、タービンポンプ４１の入口側の給水管４７ａ及び出口側の給水管４７ｂには、蒸気Ｓｔを通過させて設置箇所と蒸気Ｓｔとを熱交換させるトレース配管４９がそれぞれ設けられている。そして、このトレース配管４９への蒸気Ｓｔの供給と供給蒸気Ｓｔの遮断を適宜繰り返すことにより、又は通過させる蒸気量や蒸気Ｓｔの温度を変化させることにより、そこを流れる水Ｗの温度が適温に保たれる。供給蒸気Ｓｔから変化し、トレース配管４９に滞留した復水や凝縮水などのドレンは、各トレース配管４９に装備された蒸気トラップＴ１１〜Ｔ１３により排出される。

なお、この第２実施形態では、蒸気入口管４５、蒸気出口管４６が図１における蒸気配管２に相当し、タービンポンプ４１、モーター４２、モータポンプ４３、給水管４７が図１におけるサブ機器３に相当する。トレース配管４９は図１における蒸気配管２と蒸気使用機器４を兼ねる。

メイン配管４４には蒸気状態検出器Ｄ２としての圧力計５０及び流量計５１が装備されており、圧力計５０及び流量計５１によりメイン配管４４から蒸気入口管４５に供給される蒸気Ｓｔの圧力及び流量が検出される。給水管４７には機器状態検出器Ｄ３（サブ機器状態検出器）としての圧力計５２が装備されており、圧力計５２により廃熱ボイラーへ供給される蒸気発生用の水Ｗの吐出圧力が検出される。蒸気タービン４０には機器状態検出器Ｄ３としての回転数計５３が装備されており、回転数計５３により蒸気タービン４０の回転数が検出される。モーター４２には機器状態検出器Ｄ３（サブ機器状態検出器）としての電流計５４が装備されており、電流計５４によりモーター４２の電流値が検出される。また、モーター４２には機器状態検出器Ｄ３（サブ機器状態検出器）としての温度振動センサ５５が装備されており、モーター４２の温度や振動が検出される。これら検出器５０〜５５で検出された各種情報は稼働状況推定手段Ｓに送信される。

トレース配管４９に加え、メイン配管４４、並びに、蒸気タービン４０の蒸気入口管４５及び蒸気出口管４６にも蒸気トラップＴ（Ｔ７〜Ｔ１０）は配備されている。そして、各蒸気トラップＴ（Ｔ７〜Ｔ１３）には、状態情報（温度、振動など）を検出するための制御状態検出器（トラップ状態検出器）Ｄ１が装備されている。この制御状態検出器Ｄ１で検出した各蒸気トラップＴの状態情報は稼働状況推定手段Ｓに送信される。

監視システムＭでは、制御状態検出器Ｄ１や検出器５０〜５５から送信される検出信号が稼働状況推定手段Ｓの信号入力部Ｓ１に入力され、入力された検出信号に基づいて稼働状況推定部Ｓ２において蒸気使用機器としての蒸気タービン４０の稼働状況の推定が行われる。

蒸気タービン４０の稼働状況の推定におけるモニタリング項目として次のようなものがある。
（イ）メイン配管の圧力計５０及び流量計５１、蒸気タービン４０の回転数計５３からの検出信号に基づいて蒸気タービン４０の動作を確認する
（ロ）給水管４７の圧力計５２、モーター４２の電流計５４及び温度振動センサ５５からの検出信号に基づいてモーター４２及びモータポンプ４３の動作を確認する

さらに、この監視システムＭでは、制御状態検出器Ｄ１からの検出信号に基づいて、次のような項目を監視する。
（ハ）蒸気タービン４０のスタンバイ時において、蒸気トラップＴ７〜Ｔ１０のドレン滞留の有無を確認して、蒸気タービン４０が即稼働可能状態にあるか（例えば、ウォーターハンマーが発生する危険性）を確認する
（ニ）蒸気タービン４０の稼働中において、蒸気トラップＴ７〜Ｔ１０のドレン滞留の有無を確認して、蒸気タービン４０に供給される蒸気におけるドレン混入の危険性を確認する
（ホ）蒸気タービン４０の稼働時において、蒸気トラップＴ９の温度が適切に変化するかを確認して、蒸気タービン４０に蒸気が問題なく供給されたことを確認する
（へ）蒸気トラップＴ１１〜Ｔ１３のドレン滞留の有無を確認して、トレース配管４９の動作を確認して、冬季などにおける給水管４７の凍結可能性を確認する

この監視システムＭでは、以上のような（イ）〜（へ）のモニタリング項目を総合的に判断して、蒸気使用機器としての蒸気タービン４０の稼働状況の推定が行われる。特に、この監視システムＭでは、蒸気タービン４０の稼働状況の推定に、制御状態検出器Ｄ１からの検出信号も用いているため、従来にない上記（ハ）〜（へ）のモニタリング項目のような蒸気使用機器が即稼働可能状態にあるかの確認、供給蒸気のドレン混入の危険性の確認、蒸気使用機器の稼働時の蒸気の流れの確認、給水管４７の凍結可能性の確認などが可能となっている。

〈第３実施形態〉
図４は蒸気使用機器としての加熱装置６０まわりの構成図を示す。この加熱装置６０中を通る蒸気配管６１，６２に高温の蒸気が流れることにより、加熱装置６０中の加熱対象物（図示しない）が加熱される。

加熱装置６０中を通る蒸気配管６１の出口側６１ａには、それぞれ、上流側から順に、温度センサ６３、上流側バルブ６４、ストレーナ６５、蒸気トラップＴ、下流側バルブ６６が配備されている。ストレーナ６５は、それぞれ、バルブ６７を備える排出管６８と接続してあり、ストレーナ６５で回収された異物は排出管６８を通じて排出される。そして、ストレーナ６５と蒸気トラップＴにはそれぞれ状態情報（温度、振動など）を検出するための制御状態検出器Ｄ１が装備されている。この制御状態検出器Ｄ１で検出した各蒸気トラップＴの状態情報は稼働状況推定手段Ｓに送信される。なお、図示は省略するが、蒸気配管６２の出口側も蒸気配管６１の出口側６１ａと同様の構成となっている。また、各蒸気配管６１，６２にはこれらの他、図示しない圧力計や流量計が配備されている。

監視システムＭでは、ストレーナ６５及び蒸気トラップＴに装備した制御状態検出器Ｄ１、温度センサ６３などから送信される検出信号が稼働状況推定手段Ｓの信号入力部Ｓ１に入力され、入力された検出信号に基づいて稼働状況推定部Ｓ２において蒸気使用機器としての加熱装置６０の稼働状況の推定が行われる。

加熱装置６０では、加熱温度が一定に保たれるように蒸気量などの制御が行われているが、何らかの不具合により温度センサ６３からの検出温度が許容範囲を超えて変化した場合は、警報が発せられ、安全及び点検のために加熱装置６０の運転が停止する。

これに対し、本発明に係る監視システムＭでは、蒸気使用機器としての加熱装置６０の稼働状況を推定するのに、ストレーナ６５及び蒸気トラップＴの状態を検出する制御状態検出器Ｄ１の検出信号を用いているため、温度センサ６３で温度異常が検出される前にストレーナ６５及び蒸気トラップＴから加熱装置６０の稼働状況の異常の兆候を早期に察知することができる。これにより、加熱装置６０の運転が停止する前に異常に対処することが可能となる。

例を挙げて説明すると、図５は蒸気トラップＴが詰まった場合におけるストレーナ６５及び蒸気トラップＴに装備した制御状態検出器Ｄ１と温度センサ６３とからの検出信号の経時変化を示す。図５において、ｔａは蒸気トラップＴが詰まった時点、ｔｂは蒸気トラップＴに変化が生じた時点、ｔｃはストレーナ６５に変化が生じた時点、ｔｄは温度センサ６３から低温の温度異常が察知される時点を示す。図５から明らかなように、温度センサ６３における検出信号から温度異常が察知される前に、ストレーナ６５及び蒸気トラップＴにおける検出信号の変化から何らかの異常の兆候を察知できる。特に蒸気トラップＴにおける検出信号は、蒸気トラップＴが詰まってすぐに何らかの異常の兆候を察知できる。

〈第４実施形態〉
図６は蒸気使用機器としての熱交換器７０まわりの構成図を示す。この熱交換器７０に入口管７１から高温の蒸気を導入して、内部の熱交換部７０ａで熱交換を行う。そして、出口管７２から熱交換後の蒸気、又は、熱交換により生じたドレンが熱交換器７０から排出される。出口管７２を流れるドレンは出口管７２に設けた蒸気トラップＴから排出される。蒸気トラップＴには状態情報（温度、振動など）を検出するための制御状態検出器（トラップ状態検出器）Ｄ１が装備されている。この制御状態検出器Ｄ１で検出した蒸気トラップＴの状態情報は稼働状況推定手段Ｓに送信される。また、熱交換器７０には温度センサ７３が装備されており、温度センサ７３により検出された温度も稼働状況推定手段Ｓに送信される。

監視システムＭでは、制御状態検出器Ｄ１、温度センサ７３から送信される検出信号が稼働状況推定手段Ｓの信号入力部Ｓ１に入力され、入力された検出信号に基づいて稼働状況推定部Ｓ２において蒸気使用機器としての熱交換器７０の稼働状況の推定が行われる。

熱交換器７０において、例えば、蒸気トラップＴに詰まりが生じた場合、出口管７２を流れるドレンは蒸気トラップＴから有効に排出されず、その結果として図６に示すように熱交換器７０の内部に次第にドレンが溜まり、蒸気による熱交換部７０ａでの熱交換面積が減少して熱交換が阻害される。そして、ドレンが溜まり続けると最悪の場合熱交換器の破損につながる。

このようなドレンの滞留が起こると、熱交換器７０に温度異常が起こるため、温度センサ７３により温度異常が検出されて、熱交換器７０の破損の前にドレン滞留の不具合が生じていることが察知される。そして、温度異常が察知された場合、ドレン滞留を解消するために熱交換器７０の運転が停止する必要が生じる。これは、温度センサ７３により温度異常が検出されるのが、ドレン滞留の原因である蒸気トラップＴの詰まりが生じた時点でなく、蒸気トラップＴの詰まり後、一定時間が経過してドレンの滞留がある程度進行した後であるためである。

これに対し、本発明に係る監視システムＭでは、蒸気使用機器としての熱交換器７０の稼働状況を推定するのに、蒸気トラップＴの状態を検出する制御状態検出器Ｄ１の検出信号を用いているため、蒸気トラップＴの詰まりが生じた時点で異常を察知することができて、蒸気使用機器の異常の兆候を早期に察知することができる。

なお、本発明に係る蒸気使用設備の監視システムによる蒸気使用機器の稼働状況の推定の手段は、上記第１〜第４実施形態に示したものに限られず、対象の蒸気使用設備に応じて適宜決定すればよい。

本発明の蒸気使用設備の監視システムは各種分野における種々の蒸気使用設備の監視に適用することができる。

Ｍ 監視システム
Ｄ１ 制御状態検出器、トラップ状態検出器
Ｄ２ 蒸気状態検出器
Ｄ３ 機器状態検出器、サブ機器状態検出器
σｉ 検出信号
Ｓ 稼働状況推定手段
Ｓ１ 信号入力部
Ｓ２ 稼働状況推定部
Ｓ３ 記憶部
Ｓ４ 警報部
１ 蒸気制御器
２ 蒸気配管
３ サブ機器
４ 蒸気使用機器
Ｔ 蒸気トラップ

本発明の第１特徴構成は、蒸気使用設備の監視システムに係り、その特徴は、
所定の目的で蒸気を消費する蒸気使用機器からなる蒸気使用設備の監視システムであって、
前記蒸気使用機器に付属する蒸気配管に設けられた蒸気トラップの状態を検出するトラップ状態検出器と、
前記トラップ状態検出器からの検出信号が入力される信号入力部と、前記入力された検出信号の１つ又は検出信号のうちの予め設定された特定の組み合わせから前記蒸気使用機器の稼働状況の適否を推定する稼働状況推定部とを備える稼働状況推定手段とから構成される点にある。

Claims (12)

1. 所定の目的で蒸気を消費する蒸気使用機器からなる蒸気使用設備の監視システムであって、
   前記蒸気使用機器に付属する蒸気配管に設けられた蒸気トラップの状態を検出するトラップ状態検出器と、
   前記トラップ状態検出器からの検出信号が入力される信号入力部と、前記入力された検出信号の１つ又は検出信号のうちの予め設定された特定の組み合わせから前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する稼働状況推定部とを備える稼働状況推定手段とから構成される監視システム。
2. 前記蒸気配管に設けられたバルブ又はストレーナの状態を検出する制御状態検出器を備え、
   前記信号入力部には、前記制御状態検出器からの検出信号も入力され、
   前記稼働状況推定部は、前記制御状態検出器からの検出信号も含めた検出信号に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する請求項１に記載の監視システム。
3. 前記蒸気配管における蒸気状態を検出する蒸気状態検出器を備え、
   前記信号入力部には、前記蒸気状態検出器からの検出信号も入力され、
   前記稼働状況推定部は、前記蒸気状態検出器からの検出信号も含めた検出信号に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する請求項１又は２に記載の監視システム。
4. 前記蒸気使用機器に付属するサブ機器の状態を検出するサブ機器状態検出器を備え、
   前記信号入力部には、前記サブ機器状態検出器からの検出信号も入力され、
   前記稼働状況推定部は、前記サブ機器状態検出器からの検出信号も含めた検出信号に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の監視システム。
5. 前記蒸気使用機器の状態を検出する機器状態検出器を備え、
   前記信号入力部には、前記機器状態検出器からの検出信号も入力され、
   前記稼働状況推定部は、前記機器状態検出器からの検出信号も含めた検出信号に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の監視システム。
6. 前記稼働状況推定手段は、経時的に入力された前記検出信号を格納する記憶部を備え、
   前記稼働状況推定部は、前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する際に、特定の前記検出信号の経過を利用する請求項１〜５のいずれか１項に記載の監視システム。
7. 前記稼働状況推定部は、前記蒸気使用機器の稼働時を起点とする前記トラップ状態検出器の検出結果の変化に基づいて前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する請求項１〜６のいずれか１項に記載の監視システム。
8. 前記稼働状況推定手段は、前記稼働状況推定部において前記蒸気使用機器の稼働状況の異常を察知した場合に、所定の警報を行う警報部を備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の監視システム。
9. 前記稼働状況推定部は、前記蒸気使用機器の稼働状況の異常を察知した場合に、前記入力された検出信号の１つ又は検出信号のうちの予め設定された特定の組み合わせから異常の原因を推定する請求項１〜８のいずれか１項に記載の監視システム。
10. 前記稼働状況推定部は、前記異常の原因に基づいて異常に対する対処情報を生成する請求項９に記載の監視システム。
11. 前記稼働状況推定部は、前記トラップ状態検出器からの検出信号により前記蒸気トラップの詰まり又は温度変化を検出して、前記蒸気トラップの詰まり又は温度変化から前記蒸気使用機器の稼働状況を推定する構成にしてある請求項１〜１０のいずれか１項に記載の監視システム。
12. 前記蒸気使用機器は、蒸気を消費することによりドレンが生じるものであり、
    前記蒸気トラップは、前記蒸気使用機器で生じたドレンが排出される出口管に設けてあり、前記蒸気使用機器で生じたドレンを排出するものである請求項１〜１１のいずれか１項に記載の監視システム。

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