JP2015509565A

JP2015509565A - 乾式低窒素酸化物（ｄｌｎ）と拡散燃焼をリアルタイムで監視するための方法とシステム

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Publication number: JP2015509565A
Application number: JP2014559241A
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Inventors: ジャンニ，ニコラ; カリディ，アブドュラーマン・アブダラー; サラヴァナプリヤン，アラル; ビアヌッチ，デイビッド; プモ，アントニオ; ベッティ，アレッサンドロ; クロチアーニ，リカルド; アショア，オサマ・ナイム
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Publication date: 2015-03-30
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Abstract

ガスタービンの拡散または乾式低ＮＯx燃焼システムの異常を監視および診断するシステムと方法。この方法は、ガスタービンの排気の温度スプレッドに固有の複数のルールセットを保存することを含む。この方法は、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第１の動作モードからＮＯXがより少ない第２の動作モードへのガスタービンの移行のうちの少なくとも１つを用いて、ガスタービンの性能の異常を判断すること、および、異常を是正するための一連の是正措置をガスタービンのオペレータに推奨すること、を更に含む。【選択図】図１

Description

本説明は、全般的に、機械／電気機器の動作、監視、および診断法に関し、特に、機械類の異常な挙動をオペレータに自動的に知らせるシステムおよび方法に関する。

燃焼システムは、ガスタービンにおいて監視されるべき重要な物品である。従来の燃焼監視システムは、燃焼モードおよび負荷などの機械の動作状態を考慮に入れない静的閾値を使用する。その結果、従来の燃焼監視システムは非効率であり、誤警報を生成し、または警報を出すのが遅すぎる。例えば、実際の排気温度スプレッドの問題の場合、現状では、欠陥の根源を突き止めるのに多くの時間が費やされる。火炎検出器側で、デジタル信号だけを監視する、または正確な統計学的手法を用いずにアナログ出力を監視する、ということが問題であり、このことが誤った警告の原因となる。

従来の監視システムには技術上の欠陥がある。機械の動作状態を考慮に入れずに多すぎる誤警報または遅すぎる警報が普通に報告されることから分かるように、最も顕著なのは不正確さである。かくして障害追跡がまったく行われない、すなわち、情報がほとんど提供されない。

米国特許第６，２０９，３１０号明細書

一実施形態において、ユーザインタフェースおよびメモリデバイスに接続されたコンピュータデバイスを使って実施される、ガスタービンの動作における異常を監視および診断するためのコンピュータ実装方法であって、
複数のルールセットをメモリデバイスに保存することであって、ルールセットは、ガスタービンの動作と関連したものであり、ルールセットは、リアルタイムデータ入力と関連したリアルタイムデータ出力の関係式として表現される少なくとも１つのルールを含み、関係式は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第１の動作モードから、ＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードへのガスタービンの移行、のうちの少なくとも１つに固有のものである、保存すること、
ガスタービンに対応付けられた状態監視システムからリアルタイムデータ入力と履歴データ入力を受信することであって、データ入力は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第１の動作モードから、ＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードへのガスタービンの移行、のうちの少なくとも１つに影響を及ぼすパラメータに関するものである、受信すること、
受信されたデータを用いて燃料ガスラインの圧力低下を判断すること、
判断された圧力低下を所定の閾値範囲と比較すること、および
判断された圧力低下が所定の閾値範囲に対応している場合、ガスタービンの負荷を減少させずに、第１のモードから第２のモードにガスタービンの動作モードを移行するようにガスタービンのオペレータに推奨すること、
を含む方法が提供される。

別の実施形態において、ガスタービン用のガスタービン監視および診断システムは、軸流圧縮機および流れ連通状態の低圧タービンを備えており、前記システムはリアルタイムＤＬＮと拡散燃焼ルールセットと具備し、ルールセットは、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第１の動作モードから、ＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードへのガスタービンの移行、のうちの少なくとも１つと関連したリアルタイムデータ出力の関係式を備える。

更に別の実施形態において、１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が具現化可能なコンピュータ実行可能命令を備えており、少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、コンピュータ実行可能命令はプロセッサに、
複数のルールセットをメモリデバイスに保存させ、ここで、ルールセットは、ガスタービンの出力と関連したものであり、ルールセットは、リアルタイムデータ入力と関連したリアルタイムデータ出力の関係式として表現される少なくとも１つのルールを含み、関係式は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第１の動作モードから、ＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードへのガスタービンの移行、のうちの少なくとも１つに固有のものであり、
ガスタービンに対応付けられた状態監視システムからリアルタイムデータ入力と履歴データ入力を受信させ、ここで、データ入力は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第１の動作モードから、ＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードへのガスタービンの移行、のうちの少なくとも１つに影響を及ぼすパラメータに関するものであり、
ガスタービンの排気流に対応付けられた１つまたは複数の温度センサから複数の温度出力を受信させ、
受信された複数の温度出力を用いて、ガスタービンの排気流の温度スプレッドを判断させる。

図１〜図１０は、本明細書に記載されている方法およびシステムの例示的な実施形態を示す。

本発明の例示的な実施形態による遠隔監視および診断システムの概略ブロック図である。分散制御システム（ＤＣＳ）などのローカル工業プラント監視および診断システムのネットワークアーキテクチャの例示的な実施形態のブロック図である。図１に示されるＬＭＤＳと併用できる例示的なルールセットのブロック図である。本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの側面図である。本開示の例示的な実施形態によるディフューザのまわりにほぼ等間隔に配置された１２の熱電対の位置を示す概略図である。バーナの閉塞と排気温度スプレッドとの間の相関関係を示すグラフである。本開示の例示的な実施形態による、図４記載のガスタービンエンジンと併用できる火炎検出器（ＦＤ）回路の概略ブロック図である。火炎検出器回路のアナログ出力およびデジタル出力の記録のスクリーンキャプチャである。ローディングプロセス中およびアンローディングプロセス中のガスタービンエンジンの動作の流れ図である。本開示の例示的な実施形態による、図４記載のガスタービンエンジンと併用できる燃料システム１０００の一部の概略配管図である。

一部の図面には種々の実施形態の具体的な特徴が示され、他の図面には示されていないこともあるが、これは便宜上のことに過ぎない。いずれかの図面のいずれかの特徴が、いずれかの他の図面のいずれかの特徴と組み合わせて参照および／または請求される場合もある。

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態を限定条件としてではなく例として示す。本発明は、産業用途、民生用途、および住居用途で機器動作を監視する分析的実施形態および体系的実施形態に汎用性があると考えられる。

燃焼システムは、ガスタービンにおいて監視されるべき重要な物品である。乾式低ＮＯ_x（ＤＬＮ）システムは従来のガスタービンよりも複雑であり、さまざまな燃焼モードを伴う。本明細書で使用されるＮＯ_xとは、モノ窒素酸化物、ＮＯおよびＮＯ₂（酸化窒素および二酸化窒素）のことを言う。リアルタイムＤＬＮおよび拡散燃焼ルールセットは、不適切な燃焼動作の防止を推進し、障害追跡のための直接的なガイドラインの明確化を助け、障害の初期兆候に警告を発し、ガスタービンのオペレータに行動を起こすための時間および／または停止をスケジューリングするための時間を与えるものである。

リアルタイムＤＬＮおよび拡散燃焼ルールセットは、オンライン監視システムの一環として下記の燃焼ルールを含む。

１．燃焼モードおよび負荷の関数としての排気温度スプレッド：ＤＬＮシステムでは、排気温度スプレッドに対して１つの一定の閾値を指定することが誤った警報または遅すぎる警報の原因となる。例えば、一次、希薄−希薄、二次、および予混合または拡張希薄−希薄など、燃焼をあるモードから別のモードへ移す移行シーケンスが存在する。各モード中、スプレッドの適正な閾値が識別され、希薄−希薄モードで機械をロードすると、スプレッドが入口温度の関数として指定される。拡散燃焼の場合、スプレッドは、例えば許容スプレッド約０．７という閾値と比較される。また、排気温度用の熱電対センサの障害を強調するためのルールも定義される。

排気スプレッドの閾値は、燃焼モードごとに負荷の関数として設定されるので、より正確に設定される。排気スプレッド警報は、現実の問題が原因であるということを確認するために検証される。リアルタイムＤＬＮおよび拡散燃焼ルールセットは障害追跡を容易にし且つ強化する。例えば、スワラ角度計算機は欠陥の根源（燃焼器（複数可）および／または燃料ノズル）を突き止め、障害追跡時間を短縮する。拡散燃焼ガスタービンについて、高スプレッドを引き起こしているのが障害のあるセンサであるのか判断するルールも提供されるので、障害追跡プロセスが速やかに正しい根本的原因の識別に入ることができる。

２．リアルタイムＤＬＮおよび拡散燃焼ルールセットはスワラ角度の計算も行い、スプレッドを発生源、すなわち障害のある燃焼器（複数可）、まで辿り、それによって障害追跡時間が大幅に削減される。多筒形ガスタービンについてスプレッドが検出されると、熱電対が燃焼器の筒に隣接配置されていないので、問題（障害のある燃焼器）の根源を判断するのは単純明快ではない。ルールセットは、排気ディフューザのスプレッド異常から、障害のある燃焼器まで追跡していく。ルールエンジンで使用される相関関係により、実際のスプレッドが起きた場合に、障害のある燃焼器が識別される。

３．火炎検出器の経年劣化および他の問題、あらゆる関連コストおよび製造ロスを伴う多数の誤りの原因となり得るので、火炎検出器の正常性も重要である。リアルタイムＤＬＮおよび拡散燃焼ルールセットは、火炎検出器の正常性を分析し且つこのリアルタイム分析と関連した警告および推奨を発するアルゴリズムを含み、それにより、火炎検出器システムの良好なメンテナンス性を促進し、誤火炎損失警報および誤りを回避する。火炎センサ（ＵＶセンサ）からの生パルス信号は、制御システムによって、アナログ出力およびデジタル出力として２通りの方法で処理される。デジタル信号は火炎を検出するために使用され、制御パネルの論理に関わっているが、アナログ信号は使用されていない。現場試験および数回の試験で、火炎検出器信号の高度の変動性と低い再現性が示された。このような信号は、予混合モードの際に流れる、二次燃焼時の「誤った」火炎損失および誤りの原因である。火炎検出器の正常性は、空気の湿度、レンズおよび電線接続部の汚れの蓄積を始めとする多くの要因に因る。リアルタイムＤＬＮおよび拡散燃焼ルールセットでは、二次火炎検出器を監視するためにアナログ出力が使用される。ノイズおよび変動を識別して「正常性カウントメトリック」を生成するために、各信号は統計的手法を用いて処理される。このメトリックは、閾値を定めるため、および、センサを変更または調整する必要があるか示すために使用される。出力される推奨は、検出器のレンズの交換、調整、チェック、または清掃である。リアルタイムＤＬＮおよび拡散燃焼ルールセットの火炎検出器ルールは、経年劣化を監視し、したがって、障害の早期兆候を予想できる。出力される推奨により、劣化している検出器と、汚れているまたは曇っている検出器の区別ができる。

４．拡張希薄−希薄（ＥＸＴ−ＬＬ）モードから予混合モードへ移すために、現時点において不要なアンロードおよび過剰フレアリングが必要とされる。それゆえ、低排出に付随する利点はこの過剰炎と矛盾する。燃料ガスラインの圧力低下の計算に基づいて、リアルタイムＤＬＮおよび拡散燃焼ルールセットは、フレアリングを減少させることができ且つガスタービンのロードを減少しない移行を可能とする、アンロードしない直接的な移行の可能性を評価する。ＤＬＮ移行ルールにより、オペレータは、時間、燃料、および過剰なプロセスガスのフレアリングに起因する排気の無駄をなくすために不要なアンロードを回避できそうであることを理解できる。

図１は、本発明の例示的な実施形態による遠隔監視および診断システム１００の概略ブロック図である。例示的な実施形態において、システム１００は遠隔監視および診断センタ１０２を備えている。遠隔監視および診断センタ１０２は、運用エンティティなどの個別の企業エンティティによって購入され操作される複数の機器のＯＥＭなどのエンティティによって操作される。例示的な実施形態において、ＯＥＭと運用エンティティは支援協定を結び、それによって、ＯＥＭは運用エンティティに対して購入機器に関するサービスを提供する。運用エンティティは、１つの拠点または多数の拠点で購入機器を所有して運用することができる。また、ＯＥＭは、それぞれ１つの拠点または多数の拠点で購入機器を所有して運用している複数の運用エンティティと支援協定を結ぶことができる。多数の拠点それぞれが、同一の個別機器、または機器列などの複数の同一機器セットを備えることができる。また、少なくともいくつかの機器はある拠点に特有のものであってもよいし、または、すべての拠点に特有のものであってもよい。

例示的な実施形態において、第１の拠点１０４は、それぞれが個々の機器センサとインタフェースをとって、個々の機器の制御と操作を行うように機器を制御するように構成される、１つまたは複数のプロセスアナライザ１０６、機器監視システム１０８、機器ローカル制御センタ１１０、ならびに／または、監視および警報パネル１１２を含んでいる。１つまたは複数のプロセスアナライザ１０６、機器監視システム１０８、機器ローカル制御センタ１１０、ならびに／または監視および警報パネル１１２は、ネットワーク１１６を介してインテリジェント監視および診断システム１１４通信可能に接続される。インテリジェント監視および診断（ＩＭＡＤ）システム１１４は、更に、他のオンサイトシステム（図１に示されていない）ならびにこれらに限定されるものではないが遠隔監視および診断センタ１０２などのオフサイトシステムと通信するように構成される。種々の実施形態において、ＩＭＡＤ１１４は、例えば、専用ネットワーク１１８、無線リンク１２０、およびインターネット１２２を用いて遠隔監視および診断センタ１０２と通信するように構成される。

複数の他の拠点、例えば第２の拠点１２４および第ｎの拠点１２６、の各々は、第１の拠点１０４と厳密に同様であってもよいし、または、厳密には同様でなくてもよいが、第１の拠点１０４と実質的に同様とすることができる。

図２は、分散制御システム（ＤＣＳ）２０１などのローカル工業プラント監視および診断システムのネットワークアーキテクチャ２００の例示的な実施形態のブロック図である。工業プラントは、ガスタービン、遠心圧縮機、ギヤボックス、発電機、ポンプ、モータ、送風機、およびプロセス監視センサなどの複数のプラント機器を備えることができる。これらのプラント機器は、相互接続配管を介して流れ連通状態で接続され、また、１つまたは複数の遠隔入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュールと、相互接続配線および／または無線通信とを介してＤＣＳ２０１と信号通信可能に接続される。例示的な実施形態では、工業プラントはネットワークバックボーン２０３を含むＤＣＳ２０１を備えている。ネットワークバックボーン２０３は、例えば、ツイストペアケーブル、シールド同軸ケーブル、もしくは光ファイバーケーブルから作製された配線接続されるデータ通信経路であってもよいし、または、少なくとも部分的に無線であってもよい。ＤＣＳ２０１は、工業プラント拠点または遠隔地に位置するプラント用機器にネットワークバックボーン２０３を介して通信可能に接続されるプロセッサ２０５を備えることもできる。機械は何台でもネットワークバックボーン２０３に作用的に接続できると理解すべきである。機械の一部をバックボーン２０３に配線接続してもよいし、機械の他の部分をＤＣＳ２０１と通信可能に接続された無線基地局２０７を介してネットワークバックボーン２０３に無線接続してもよい。工業プラント内の１つまたは複数のシステムと相互接続したままで、工業プラントから離れた位置にある機器またはセンサなどとのＤＣＳ２０１の有効通信範囲を広げるために、無線基地局２０７を使用してもよい。

ＤＣＳ２０１は、複数の機器と関連した動作パラメータを受信して表示するように構成されてもよいし、自動制御信号を発生して、工業プラントの機器の動作を制御するための手動制御入力を受信するように構成されてもよい。例示的な実施形態において、ＤＣＳ２０１はソフトウェアコードセグメントを含んでいてもよい。このソフトウェアコードセグメントは、プロセッサ２０５を制御して、工業プラントの機械のオンライン監視および診断を可能にするＤＣＳ２０１で受信されたデータを分析するように構成される。データは、ガスタービン、遠心圧縮機、ポンプとモータ、関連プロセスセンサ、および、例えば、振動、地震、温度、圧力、電流、電圧、周囲温度、周囲湿度用のセンサを含むローカル環境センサを含む各機械から回収してもよい。データは、ローカル診断モジュールもしくは遠隔入力／出力モジュールで前処理してもよいし、または、生の形でＤＣＳ２０１へ送信してもよい。

ローカル監視および診断システム（ＬＭＤＳ）２１３は、例えば、ネットワークバックボーン２０３を介してＤＣＳ２０１および他の制御システム２０９ならびにデータソースと通信するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの別個のアドオンハードウェアデバイスであってもよい。ＬＭＤＳ２１３は、ＤＣＳ２０１上および／または１つもしくは複数の他の制御システム２０９上で実行されるソフトウェアプログラムセグメントに具現化されてもよい。したがって、ＬＭＤＳ２１３は、ソフトウェアプログラムセグメントの一部がいくつかのプロセッサ上で同時に実行されるように分散式に動作してもよい。それゆえ、ＬＭＤＳ２１３をＤＣＳ２０１および他の制御システム２０９の動作に完全に統合することができる。ＬＭＤＳ２１３は、ＤＣＳ２０１、データソース、および他の制御システム２０９が受信したデータを分析し、機械および／または機械を使うプロセスの動作正常性を工業プラントの包括的視点を用いて判断する。

例示的な実施形態では、ネットワークアーキテクチャ１００はサーバグレードのコンピュータ２０２と１つまたは複数のクライアントシステム２０３を備えている。サーバグレードのコンピュータ２０２は、データベースサーバ２０６、アプリケーションサーバ２０８、ウェブサーバ２１０、ファクスサーバ２１２、ディレクトリサーバ２１４、およびメールサーバ２１６を更に備えている。それぞれのサーバ２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、および２１６を、サーバグレードのコンピュータ２０２上で実行されるソフトウェアに具現化してもよいし、または、サーバ２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６の任意の組合せを、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）（図示せず）に接続される別個のサーバグレードのコンピュータ上に単独でまたは組み合わせて具現化してもよい。データ記憶装置２２０はサーバグレードのコンピュータ２０２に接続される。また、システムアドミニストレータのワークステーション、ユーザのワークステーション、および／またはスーパーバイザのワークステーションなどのワークステーション２２２がネットワークバックボーン２０３に接続される。あるいは、ワークステーション２２２はインターネットリンク２２６を用いてネットワークバックボーン２０３に接続されるか、または無線基地局２０７を介するなど、無線接続を介して接続される。

各ワークステーション２２２は、ウェブブラウザを備えるパーソナルコンピュータであってもよい。通常、ワークステーションで実施される機能は、それぞれのワークステーション２２２で実施されるものとして示されるが、ネットワークバックボーン２０３に接続された多数のパーソナルコンピュータのうちの一台でそのような機能を実施することができる。ワークステーション２２２は、ネットワークバックボーン２０３へのアクセス権を持つ個人が実施できる種々のタイプの機能を理解しやすくするためだけに、別々の例示的な機能と関連するものとして説明される。

サーバグレードのコンピュータ２０２は、従業員２２８、例えばサービスプロバイダ２３０などのサードパーティを含むさまざまな個人に通信可能に接続されるように構成されている。例示的な実施形態における通信はインターネットを用いて実施されるものとして示されているが、他の実施形態においては、他のどのような広域ネットワーク（ＷＡＮ）タイプの通信をも利用可能である。すなわち、システムおよびプロセスはインターネット用いて実施されるものに限定されない。

例示的な実施形態では、ワークステーション２３２を所有する認可された任意の個人がＬＭＤＳ２１３にアクセスできる。少なくとも１つのクライアントシステムは、遠隔地にあるマネージャワークステーション２３４を備えてもよい。ウェブブラウザを備えるパーソナルコンピュータ上にワークステーション２２２を具現化してもよい。ワークステーション２２２は、サーバグレードのコンピュータ２０２と通信するようにも構成される。また、ファクスサーバ２１２は、電話リンク（図示せず）を用いるクライアントシステム２３６を含む、遠隔に位置するクライアントシステムと通信を行う。ファクスサーバ２１２は、同様に他のクライアントシステム２２８、２３０、２３４と通信するように構成される。

以下により詳細に説明するＬＭＤＳ２１３のコンピュータ化されたモデリングおよび分析ツールはサーバ２０２に保存してもよく、いずれのクライアントシステム２０４の１つにおいても要求者はアクセス可能である。一実施形態において、クライアントシステム２０４はウェブブラウザを含むコンピュータであるので、サーバグレードのコンピュータ２０２はインターネットを使ってクライアントシステム２０４にアクセス可能である。クライアントシステム２０４は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）などのネットワーク、ダイヤルイン接続、ケーブルモデム、および特別な高速ＩＳＤＮラインを含む多くのインタフェースを介して、インターネットに相互接続される。クライアントシステム２０４は、ウェブベース電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、または他のウェブベースの接続可能機器を含む、インターネットと相互接続可能なデバイスであれば、どのようなデバイスとすることもできる。データベースサーバ２０６は、以下に更に詳述されるように、工業プラント１０に関する情報を含むデータベース２４０に接続される。一実施形態において、一元管理データベース２４０がサーバグレードのコンピュータ２０２に保存されており、クライアントシステム２０４のうちの１台を介してサーバグレードのコンピュータ２０２にログオンすることによって、潜在ユーザがクライアントシステム２０４のうちの１台で一元管理データベース２４０にアクセスできる。別の実施形態において、データベース２４０はサーバグレードのコンピュータ２０２から遠隔に保存され、一元管理されなくてもよい。

他の工業プラントシステムが、ネットワークバックボーン２０４への別個の接続を介して、サーバグレードのコンピュータ２０２および／またはクライアントシステム２０４にアクセス可能なデータを提供してもよい。対話型電子技術マニュアルサーバ２４２は、各機械の構成に関する機械データを求める要求に応じる。そのようなデータは、ポンプ曲線、モータ馬力定格、絶縁クラス、フレームサイズなどの運用能力；寸法、回転子バーまたはインペラブレードの数などの設計パラメータ；ならびに機械に対する現場修正、検査前および検査後アライメント測定、機械がその本来の設計条件に戻らない、機械に対して実施される修理などの機械類整備履歴を含んでいてもよい。

携帯型振動モニタ２４４は断続的にＬＡＮに接続していてもよい。ＬＡＮには直接接続してもよいし、または、ワークステーション２２２またはクライアントシステム２０４に含まれるポートなどのコンピュータ入力ポートを介して接続してもよい。通常、振動データは例えば月に１回または他の周期で所定の機械リストから定期的にデータを回収する、あるルートで回収される。振動データは、障害追跡、整備、およびコミッショニング活動と組み合わせて回収してもよい。また、振動データは、リアルタイムベースまたはほぼリアルタイムベースで連続的に回収してもよい。そのようなデータでＬＭＤＳ２１３のアリゴリズムの新基準を定めてもよい。同様に、プロセスデータもルートベースで回収してもよいし、または、障害追跡、整備、およびコミッショニング活動中に回収してもよい。また、プロセスデータの中には、リアルタイムベースまたはほぼリアルタイムベースで連続的に回収できるものもある。あるプロセスパラメータが永久的に計測されなくてもよく、携帯型プロセスデータコレクタ２４５がＬＭＤＳ２１３にアクセスできるように、携帯型プロセスデータコレクタ２４５を使って、ワークステーション２２２を介してＤＣＳ２０１にダウンロード可能なプロセスパラメータデータを回収してもよい。プロセス流体アナライザおよび汚染排出アナライザ等によって計測される他のプロセスパラメータデータを複数のオンラインモニタ２４６を介してＤＣＳ２０１に供給してもよい。

さまざまな機械に供給される、または工業プラントで発電機によって発電される電力を、各機械に関連付けられたモータ保護リレー２４８で監視してもよい。通常、そのようなリレー２４８は、モータ制御センタ（ＭＣＣ）内または機械に（電力を）供給するスイッチギヤ２５０内の、監視対象機器から離れた位置にある。保護リレー２４８の他に、スイッチギヤ２５０は、監視制御データ収集システム（ＳＣＡＤＡ）を備えることもできる。ＳＣＡＤＡは、ＬＭＤＳ２１３に、工業プラントの、例えば変電所内にある機器である電源または送電システム（図示せず）、または、遠隔送電線遮断器および線路パラメータを提供する。

図３は、（図１に示される）ＬＭＤＳ２１３と併用できる例示的なルールセット２８０のブロック図である。ルールセット２８０は、１つまたは複数のカスタムルールの組合せであってもよいし、カスタムルールの挙動と状態を定める一連のプロパティであってもよい。ルールおよびプロパティはＸＭＬストリングのフォーマットで抱き合わせて保存してもよい。ＸＭＬストリングはファイルに保存するときに２５文字の英数字キーに基づいて暗号化してもよい。ルールセット２８０は、１つまたは複数の入力２８２と１つまたは複数の出力２８４とを含むモジュール型知識セルである。入力２８２は、ＬＭＤＳ２１３内の特定の位置からルールセット２８０へデータを導くソフトウェアのポートであってもよい。例えば、ポンプ用外付け振動センサからの入力がＤＣＳ２０１内のハードウェアの入力終端に送信されてもよい。ＤＣＳ２０１は、この信号を受信するための上記終端においてこの信号をサンプリングしてもよい。信号は、その後、処理され、ＤＣＳ２０１にアクセス可能および／またはＤＣＳ２０１と一体のメモリ内のある位置に保存されてもよい。メモリ内の上記位置の中身をルールセット２８０が入力として利用できるように、ルールセット２８０の第１の入力２８６をメモリ内の上記位置にマッピングしてもよい。同様に、メモリ内の上記位置がルールセット２８０の出力２８８を含むように、ＤＣＳ２０１にアクセス可能なメモリ内の別の位置または別のメモリに出力２８８をマッピングしてもよい。

例示的な実施形態において、ルールセット２８０は、例えば、ガス注入プラント、液体天然ガス（ＬＮＧ）プラント、発電プラント、精製所、化学処理施設などの工業プラントで動作する機器に付随する特定の問題の監視および診断に関する１つまたは複数のルールを含む。ルールセット２８０は工業プラントと併用されるものという観点で説明されているが、いずれかの知識を取り込むようにルールセット２８０を適宜構成してもよいし、いずれかの分野におけるソリューションを確定するためにルールセット２８０を使用してもよい。例えば、ルールセット２８０は、経済行動、金融活動、気象現象、および設計プロセスに関する知識を含んでもよい。更に、これらの分野の問題に対するソリューションを確定するためにルールセット２８０を使用してもよい。ルールセット２８０は１つまたは多数の情報源の知識を含むので、ルールセット２８０が適用されるシステムであれば、どのようなシステムにも知識の送信が行われる。入力２８２および出力２８４の仕様によってルールセット２８０をＬＭＤＳ２１３に適用できるように、出力２８４を入力２８２に関連付けるルールの形で知識が取り込まれる。ルールセット２８０は、特定のプラント資産に固有のルールだけを含むこともできるし、特定のプラント資産に対応付けられた、起こりうる１つの問題だけに向けられたものであってもよい。例えば、ルールセット２８０は、モータまたはモータ／ポンプの組合せだけに適用可能なルールだけしか含んでいなくてもよい。ルールセット２８０は、振動データを用いてモータ／ポンプの組合せの正常性を確定するルールだけしか含んでいなくてもよい。ルールセット２８０は、診断ツール一式を用いてモータ／ポンプ組合せの正常性を確定するルールを含んでもよい。診断ツール一式は、振動分析技術の他に、例えば、モータ／ポンプの組合せ用の性能計算ツールおよび／または財務計算ツールを含んでもよいが、これに限定されるものではない。

動作中、ルールセット２８０は、入力２８２と出力２８４の間の関係の入力をユーザに促すソフトウェア開発ツール内に作られる。入力２８２は、例えばデジタル信号、アナログ信号、波形、処理済みの信号、手作業で入力されたパラメータおよび／または設定パラメータ、ならびに他のルールセットからの出力を表すデータを受信してもよい。ルールセット２８０内のルールには、論理的ルール、数値アルゴリズム、波形および信号処理技術のアプリケーション、エキスパートシステムと人工知能アルゴリズム、統計ツール、ならびに出力２８４を入力２８２に関係付けることもできる他のいずれかの表現が含まれてもよい。出力２８４は、予約され、各出力２８４を受信するように設定された、メモリ内のそれぞれの位置にマッピングされてもよい。次いで、ＬＭＤＳ２１３およびＤＣＳ２０１はメモリ内の位置を使用して任意の監視機能および／または制御機能を実施してもよい。ＬＭＤＳ２１３およびＤＣＳ２０１は実行するようにプログラムされてもよい。介在するデバイスを介して直接的または間接的に入力２８２がルールセット２８０に供給されてもよいし、出力２８４がルールセット２８０に供給されてもよいが、ルールセット２８０のルールはＬＭＤＳ２１３およびＤＣＳ２０１とは独立に動作する。

ルールセット２８０の作成中、当該分野の人間の専門家が、開発ツールを使って１つまたは複数のルールをプログラミングすることによって、特に特定の資産に当該分野の知識を提示する。上記ルールは、出力２８４と入力２８２の間の関係式を生成することによって作成される。オペランドは、グラフィカルな方法を用いて、例えば、開発ツールに組み込まれているグラフィカルユーザインタフェース上でドラッグアンドドロップを用いて、オペランドのライブラリから選択されてもよい。オペランドのグラフィック表示は、スクリーンディスプレイ（図示せず）のライブラリ部から選択され、ルール生成部にドラッグアンドドロップされてもよい。入力２８２およびオペランドの間の関係は論理的に表示されるように配列され、選択された特定のオペランドおよび入力２８２のうちの特定のものに基づいて、定数などの値を入力するようにユーザを適時促す。専門家の知識を取得するのに必要な多くのルールが作成される。したがって、ルールセット２８０は、顧客の要求またはルールセット２８０の特定分野の現状技術に基づいて、強力な診断および／もしくは監視ルールセットを含むこともできるし、または、それほど強力ではない診断および／もしくは監視ルールセットを含むこともできる。開発ツールは、種々の組合せを確実なものとするために開発中にルールセット２８０を試験するための資源を提供し、入力２８２の値は出力２８４において予想される出力を発生させる。

下に記載されるように、ルールセットは、燃焼モードおよび負荷の関数、排気温度スプレッドから発生源すなわち障害のある燃焼器（複数可）、火炎検出器の正常性までを追跡するスワラ角度計算として排気温度スプレッドを評価するように定義され、誤った火炎損失警報および誤りを回避するための警告および推奨を発生し、現状ではガスタービン動作の拡張希薄−希薄（ＥＸＴ−ＬＬ）モードから予混合モードへの移行に必要とされている不要なアンロードと過剰炎を回避する。

図４は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジン４００の側面図である。例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン４００は、下流の低圧または定負荷タービン４０４およびこの低圧タービン４０４の下流に配置されるディフューザ４０６と流れ連通状態に配置される複数の部分燃焼室４０２を備える。ディフューザ４０６は、低圧タービン４０４から出る排気ガスの流路内のディフューザ４０６の内側に沿って配置される複数の熱電対４０８を備える。例示的な実施形態では、熱電対４０８の個数は１３であり、ディフューザ４０６のまわりに周方向に等間隔に配置されている。種々の実施形態において他の個数の熱電対４０８が使用されるが、ディフューザ４０６に便利であるように間隔をあけて配置してもよい。

例示的な実施形態において、熱電対４０８は、温度信号を受信し且つこれらの信号に対して１つまたは複数の排気スプレッド検出ルールセットを適用するように構成される高スプレッド検出器４１０に通信可能に接続される。部分燃焼室４０２は、ガスタービンエンジン４００のまわりに周方向に間隔をあけて配置される。各燃焼室４０２から出る排気ガスは、各燃焼室４０２内の燃焼条件に基づいて温度が異なる。各燃焼室４０２の排気ガスは、他の複数の燃焼室４０２から出る排気ガスとだけ混ざる傾向がややある。負荷、空気流、および燃焼室４０２の動作条件を含むがそれらには限定されない、ガスタービンエンジンの動作条件に応じて、各熱電対４０８を識別可能な１つまたは複数の燃焼室４０２に密接に対応付けてもよい。そのような密接な対応付けにより、熱電対４０８によって感知されるとディフューザ４０６内の温度スプレッドの異常を検出することにより、燃焼室４０２内のうちの１つの燃焼室内のバーナに関する問題を検出することが可能となる。

高スプレッド検出器４１０に対応付けられた排気スプレッドルールセットは、スワラ角度を評価する。ここで使用される「スワラ角度」とは、可変負荷で測定された代表的な排気ガス温度と、燃焼室４０２発生源位置との間の角度のことを言う。例示的な実施形態において、排気スプレッドルールセットは下記入力を使用する伝達関数である。

排気温度熱電対の測定値（ＴＴＸＤ＿１、．．．ＴＴＸＤ＿１３^*）
排気温度スプレッド（ＴＴＸＳＰ１^*）
高圧タービン速度−百分率（ＴＮＨ^*）
低圧タービン速度−百分率（ＴＮＬ^*）
絶対圧力圧縮機の排気（ＰＣＤ＿ａｂｓ^*）
周囲圧力（ＡＦＰＡＰ^*）
排気スプレッドルールセットは、スワラ角度およびコールド／ホットスポット評価を出力するように設定されている。ディフューザ４０６のまわりの温度スプレッドの考えられる原因位置を識別するために出力が使用される。排気スプレッドルールセットは、スワラ角度が所定の閾値範囲を越えると、または、温度スプレッド異常の別の指標が検出されると、障害追跡が実施される工程を出力するように設定される。例えば、排気スプレッドルールセットは、例えば、１．排気温度プロファイル内のホットスポットとコールドスポットを正しく特定すること、２．ガススワラ角度を通じて排気温度の異常から特定の燃焼室位置を追跡すること、３．種々の燃焼パターンを生じる可能性のあるハードウェアを特定すること、を含む障害追跡工程を出力してもよい。

排気スプレッドルールセットの適用法は、コールド／ホットスポットの存在を評価すること、コールド／ホット領域を特定すること、最も冷たい／最も熱い熱電対およびそれに対応する排気プレナム内の位置を選択すること、隣接する熱電対の点検を実施すること、排気スプレッドルールセット伝達関数を用いて低温の熱電対の位置からスワラ角度を算出すること、スワラ角度の量から追跡して、考えられる原因の位置を識別すること、を含む。

図５は、本開示の例示的な実施形態によるディフューザ４０６のまわりにほぼ等間隔に配置された１２の熱電対４０８の位置を示す概略図である。ディフューザ４０６を通る排気ガスの流れは、図５のページの中へまたはこのページから外に向けられることになるであろう。ディフューザ４０６内の各熱電対４０８の固定位置に基づいて、それぞれの熱電対４０８および対応付けられた燃焼チャンバ４０２によって感知された温度間の関係が判断され監視され得る。判断されたスワラ角度の相対的不確実性を説明するために、不確かさバンド５００を使用してもよい。このような不確かさは、例えば、ガスタービンエンジン４００の負荷によって影響を及ぼされることがある。

図６は、バーナの閉塞と排気温度スプレッドとの間の相関関係を示すグラフ５５０である。グラフ５５０は、バーナの閉塞率（％）を単位として目盛りが刻まれたｘ軸５５２と、排気スプレッドの温度を単位として目盛りが刻まれたｙ軸５５４を含む。ライン５５６は、現場分析からのいくつかのデータポイントに当てはめた曲線であり、バーナ閉塞と排気温度スプレッドの間の相関関係を示す。

燃焼室４０２の出口における温度スプレッドは、例えば、ガスタービンエンジン４００の燃焼モード、燃料配分、およびガスタービンエンジン４００の動力出力の関数であるが、これに限定されるものではない。ＤＬＮ−１燃焼監視ルールセットは所定の閾値範囲に基づく簡素なルールである。

ＤＬＮ−１燃焼監視ルールセットは入力として下記を受信する。

燃焼モード（ＤＬＮ＿モード＿ＧＡＳ^*）
平均排気温度（ＴＴＸＭ^*）
排気温度スプレッド（ＴＴＸＳＰ１^*）
排気温度スプレッド限界（ＴＴＸＳＰＬ^*）
燃焼基準温度（ＣＴＦ^*）
排気温度熱電対の測定値（ＴＴＸＤ＿１、．．．ＴＴＸＤ＿１３^*）
監視異常を知らせるために使用される閾値は、主として燃焼モードとガスタービンエンジンの負荷によって決まる。例えば、下記が掲げられる。

準備運転：６０°Ｆ（約１５．５℃）
一次モード：４５°Ｆ（約７．２℃）
希薄−希薄モード：（ＴＴＸＭ−ＣＴＦ）^*０．０７５＋３０°Ｆ（−１．１℃）
予混合−安定状態モード：７５°Ｆ（約２３．９℃）
拡張希薄−希薄モード負荷：８０°Ｆ（約２６．７℃）
ＤＬＮ−１燃焼監視ルールセットは、これらに限定されるものではないが警報、破損した熱電対の検査または閉塞したバーナの検査などの指示を出力する。ＤＬＮ−１燃焼監視ルールセットは、例えば下記の障害追跡用の工程も出力する。

１．排気温度プロファイル内のホットスポットとコールドスポットを正しく特定する
２．既知の閾値を通じて排気温度の異常を追跡する
３．一次バーナおよび二次バーナの関与を調査する
ＤＬＮ−１燃焼監視ルールセットの適用法は、排気温度データを分析することによってコールド領域を特定すること、最も冷たい／最も熱い熱電対と、排気プレナム内のその対応位置とを選択すること、コールド／ホットスポットの存在を評価すること、２５°Ｆ（約−３．９℃）より高い任意の急激なスプレッド増加を検出すること、（Ｓ１）スプレッド＃１（ＴＴＸＳＰ１）＝最も熱い熱電対の温度−最も冷たい熱電対の温度、（Ｓ２）スプレッド＃２（ＴＴＸＳＰ２）＝最も熱い熱電対の温度−２番目に冷たい熱電対の温度を計算すること、隣接する熱電対の整合性を検査すること、関連条件下（一次ＨＬ、二次、…）のスプレッドを記録すること、ＤＬＮ−１燃焼器の優れた実行例から閾値を定めること、両スプレッドと所与の閾値を比較すること、を含む。

図７は、本開示の例示的な実施形態による、ガスタービンエンジン４００（図４記載）と併用できる火炎検出器（ＦＤ）回路６００の概略ブロック図である。例示的な実施形態において、火炎検出器回路６００は、火炎検出器（図示せず）の正常性、感度、および動作性の指標を提供するために火炎検出ルールセットと併用してもよく、これによって、計器の障害による間違えの発生減少がもたらされる。二次ＦＤ感度検査に対応付けられるルールセットは、監視されたパラメータのための値が所定の閾値内に存在することに基づく簡素なルールセットである。

ＦＤルールセットへの入力は下記を含む。

ＦＤアナログ信号（ｆｄ＿ｉｎｔｅｎｓ＿１，．．．ｆｄ＿ｉｎｔｅｎｓ＿８）
ＦＤ論理信号（Ｌ２８ＦＤＡ，．．．Ｌ２８ＦＤＨ）
相対湿度信号（ＣＭＨＵＭ）
ＦＤルールセットの出力は、「火炎検出器変更中」および「調整すべき火炎検出器」などの警報を含むが、これに限定されるものではない。

例示的な実施形態において、火炎センサからの生パルス信号はＦＤルールセットによって２通りの処理が施される。アナログ出力（ＦＤ＿ＩＮＴＥＮＳ＿ｎ）６０２は、監視用の１秒の固定時間ウィンドウを用いて生成される周波数出力である。デジタル出力（Ｌ２８ＦＤｎ）６０４は、別の時間ウィンドウ、例えば、制御システムのインタフェースであるフレームｏｎ／フレームｏｆｆ論理内に設定された対応するカウント閾値を備える１／１６秒ウィンドウに基づき周波数出力を比較することで生成される。

図８は、アナログ出力６０２とデジタル出力６０４の記録のスクリーンキャプチャ７００である。検出レベルおよび検出時間は、ＦＤ閾値調整で用いられる制御パラメータである。周波数閾値レベルは、下記によって計算され、定義される。

検出レベル＝１４，（周波数閾値＝８７．５Ｈｚ）、デジタル信号は平坦、１に等しい。

検出レベル＝１６，（周波数閾値＝１００Ｈｚ）、デジタル信号点滅開始、０から１に切り換わり中。

検出レベル＝１８，（周波数閾値＝１１２．５Ｈｚ）、デジタル信号点滅中。

検出レベル＝２０，（周波数閾値＝１２０Ｈｚ）、Ｌ２８ｆｄｆの残留スパイク。

検出レベル＝２２，（周波数閾値＝１３７．５Ｈｚ）、デジタル信号は平坦、０に等しい。

いくつかの現場データに対して実施された分析から、二次火炎センサのそれぞれに下記条件を使用する。

Ｉｆ：（Ａｖｇ−７^*ＳＴＤＶ_calculated）^*検出時間（１／１６ｓ）＜１−火炎検出器を交換する。

Ｉｆ：（Ａｖｇ−７^*ＳＴＤＶ_calculated）^*検出時間（１／１６ｓ）＜２−火炎検出器を調整する。

図９は、ローディングプロセス中およびアンローディングプロセス中のガスタービンエンジン４００の動作の流れ図９００である。軸９０２は、ローディング動作エリア９０４およびアンローディング動作エリア９０６のＧＴ負荷を示す。矢印は経路を示す。ガスタービンエンジン４００は、動作エリアを行き来すると理解できる。直接移行ルールセットは、直接ＥＸＴ−ＬＬ動作モードからＰＲＥＭＩＸ動作モードに直接移行する可能性を計算するために使用される。

例示的な実施形態において、直接移行ルールセットは伝達関数タイプのルールセットである。直接移行ルールセットは、入力として下記を受信する。

ＳＶＲ上流の燃料ガス圧力
中間バルブ圧力（ＦＰＧ２^*）
圧縮機吐き出し圧力（ＰＣＤ^*）
周囲圧力（ＡＦＰＡＰ^*）
燃料ガス温度（ＦＧＴ２^*）
ガス制御バルブ（ＧＣＶ）、ストップ−レイショ（Ｓｔｏｐ−Ｒａｔｉｏ）バルブ（ＳＲＶ）、ガス制御バルブ（ＧＣＶ）の特徴−ｋｖおよびＸｔ
二次バーナ有効範囲
直接移行ルールセット出力：
ＧＣＶ下流の圧力
燃料ガス流量推定
ＥＸＴ−ＬＬからＰＲＥＭＩＸへ直接移行するためのユニット機能の指示
ＤＬＮ−１の動作は、開始時から最大負荷まで、マルチゾーン燃焼ライナで５種類の燃焼モードに関わる。安定した火炎の活動による最良の性能および排気を得るために相異なるゾーンへの燃料および火炎の配分はタービンの速度および負荷の状態に対応させる。

ユニットが、予混合安定状態を得るために最新のＤＬＮ−１ロジックにより、拡張希薄−希薄で作動している場合、下記を行う必要がある。

約４０％のベース負荷^*を下回るユニットをアンロードし、希薄−希薄有効に戻す。

負荷を増加させることによって、予混合安定状態に移行させる。

また、点火変圧器のデューティーサイクルが限界を越えている場合には、点火変圧器保護ロジックが予混合への移行を禁じる別の制限を導入する。

図１０は、本開示の例示的な実施形態による、ガスタービンエンジン４００（図４記載）と併用できる燃料システム１０００の一部の概略配管図である。

ＤＬＮ−１の予混合への移行機能は、二次移行モード中のＧＣＶバルブ１００２のチョーク状態を維持する機能と関連したものである。

二次移行モード中にユニット負荷を低下させずに、全量のガスを「無移行の」二次燃料ノズル１００８に供給するために、ＧＣＶの上流圧力１００４およびＳＲＶの上流圧力１００６が定められる。

拡張希薄−希薄から予混合への直接移行を含む、予混合利用のための拡大ウィンドウを識別するために、予混合モードへ良好に移行するための条件をリアルタイムで計算できる。

拡張希薄−希薄から予混合への直接移行ルールの開発は、第１工程−燃料マスフロー計算を含む。

ガス制御バルブ（ＧＣＶ）がチョークされており、Ｎ＝１であると仮定すると、

ここで、
ｋ＝ｃｐ／ｃｖは、ジョブＣＳＯからの最も希薄なガスの１つであり、
Ｒは、燃料ジョブＣＳＯからの最も希薄なガスの１つであり、
Ａ_ev＝（表または相関性からの）ストロークの関数としての有効面積
第２の工程−二次ノズルのみに供給されるときの、一次燃料ノズル圧力［Ｐ８］１０１０の計算。
Ｐ_CC＝ＰＣＤ（１−ＰＬＦ）−ＰＬＦあり約４％

ここで、
Ｔ８＝ＦＧＴ燃料ガスの温度、
Ｒは、最も希薄なガスの１つであり、
Ａ_eff＝バーナ全体の圧力比の関数としての有効面積であり、
ｋ＝ｃｐ／ｃｖは、ジョブＣＳＯからの最も希薄なガスの１つであり、
Ｒは、ジョブＣＳＯからの最も希薄なガスの１つである。

第３の工程−二次ノズルのみに供給され、Ｐ７≒Ｐ８であるときの、ＧＣＶ下流の１０１２の計算。

ここで、
Ｃｖ＝０％でＧＳＶは開
ｋ＝ｃｐ／ｃｖは、ジョブＣＳＯからの最も希薄なガスの１つであり、
Ｓ_gは、燃料ジョブＣＳＯからの最も希薄なガスの１つである。

第４の工程−ＧＣＶのチョークの検証

上記式が成立する場合、ユニットは拡張希薄−希薄モードとは別に予混合に移行できる。

図面に記載されているロジックの流れは、望ましい結果を達成するために、記載されている特定の順番または順序を要求するものではない。また、他の工程が提供されてもよいし、または、前述の流れから工程を削除してもよく、前述のシステムに他のコンポーネントを追加してもよいし、または、前述のシステムから取り除いてもよい。したがって、他の実施形態も以下の請求の範囲内にある。

特に詳細に説明がなされた上記実施形態は単なる例すなわち可能実施形態であり、含むことができる他の組合せ、追加物、または変更例が多数あることを理解されたい。

コンポーネントの特定の呼称、用語の大文字化、属性、データ構造、または他の任意のプログラミング上または構造上の態様は、必然的なものでも重大なものでもなく、また、本発明またはその特徴を実施する機構が、他の名称、形式、またはプロトコルを備えていてもよい。また、このシステムは、上述のように、ハードウェアおよびソフトウェアの組合せを介して実現されてもよいし、または完全にハードウェア要素内に実現されてもよい。なお、本明細書に記載されている種々のシステムコンポーネント間での機能類の特定の分割は一例に過ぎず、必然的なものではない。単一のシステムコンポーネントによって実施される機能は、その代りに、多数のコンポーネントで実施されてもよいし、多数のコンポーネントで実施される機能は、その代りに、単一のコンポーネントで実施されてもよい。

上記説明の何箇所かで、情報に関する動作のアルゴリズムおよび記号表現で特徴が示されている。これらのアルゴリズムによる説明および表現は、データ処理技術の当業者が作業の実体を他の当業者に最も効果的に伝えるために使用されている場合がある。機能的または論理的に説明されているが、これらの動作はコンピュータプログラムによって実施されるものであると理解される。また、一般性を損なわずに、モジュールとしてまたは機能名でこれらの一連の動作を呼ぶことが、ときには便利であることが分かっている。

上記論述から明らかであるように、他に特に記載なき場合、この説明の全体を通じて、「処理（する）」または「算出（する）」または「計算（する）」または「判断（する）」または「表示（する）」または「提供（する）」等の用語を利用した論述は、コンピュータシステム、またはコンピュータシステムのメモリもしくはレジスタもしくは他のそのような情報記憶、送信もしくは表示デバイス内の物理的（電子的）な量として表現されるデータを操作および変換する同様の電子計算デバイスの動作および処理のことを言うものと理解される。

特定の種々実施形態について本開示を説明してきたが、本開示は、請求項の趣旨および範囲内の変更形態でも実施可能であると認められる。

本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、中央処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、および、本明細書に記載の機能を実行できるいずれか他の回路またはプロセッサのことを言う。

本明細書で使用される「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は区別なく扱われる用語であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、および不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含めて、プロセッサ２０５によって実行するためにメモリ内に格納された任意のコンピュータプログラムを含む。上記のメモリタイプは例示的なものであるに過ぎず、したがって、コンピュータプログラムの保存に使用可能なタイプのメモリについての限定するものではない。

以上、明細書に基づいて理解される通り、本開示の上述の実施形態は、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの任意の組合せもしくはサブセットを含む、コンピュータプログラミングまたはコンピュータエンジニアリング技術を用いて実現されてもよい。この技術効果は下記を含む。
（ａ）複数のルールセットを前記メモリデバイスに保存すること、
ここで、
前記ルールセットは、前記ガスタービンの前記動作に関連するものであり、リアルタイムデータ入力に関連するリアルタイムデータ出力の関係式として表現される少なくとも１つのルールを含み、
前記関係式は、前記ガスタービンの排気流の温度スプレッド、前記排気流のスワラ角度、前記ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第１の動作モードからのＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードへのガスタービンの移行のうちの少なくとも１つに固有のものである、
（ｂ）ガスタービンに対応付けられた状態監視システムからリアルタイムデータ入力と履歴データ入力を受信すること、
ここで、
データ入力は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第１の動作モードからのＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードへのガスタービンの移行のうちの少なくとも１つに影響を及ぼすパラメータに関連するものである、
（ｃ）受信されたデータを用いて燃料ガスラインの圧力低下を判断すること、
（ｄ）判断された圧力低下を所定の閾値範囲と比較すること、および
（ｅ）確認された圧力低下が所定の閾値範囲に対応している場合、ガスタービンの負荷を減少させずに、第１のモードから第２のモードにガスタービンの動作モードを移行するようにガスタービンのオペレータに推奨すること。コンピュータ可読コード手段を備える、そのような結果として得られるプログラムは、いずれも１つまたは複数のコンピュータ可読媒体内に具現化または提供され得るものであり、それによって、本開示の上述の実施形態によるコンピュータプログラム製品すなわち製造物品を構成する。コンピュータ可読媒体として、例えば、固定型の（ハード）ドライブ、ディスケット、光ディスク、磁気テープ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などの半導体メモリ、および／あるいはインターネットまたは他の通信ネットワークもしくはリンクなどの任意の送信／受信媒体が掲げられるが、これに限定されるものではない。コンピュータコードが入っている製造物品は、このコードを１つの媒体から直接的に実行することによって、１つの媒体から別の媒体にこのコードをコピーすることによって、または、ネットワークを介してこのコードを送信することによって、作成および／または使用できる。

本明細書に記載の多くの機能ユニットは、その実現の独立性を更に特に強調するためにモジュールと表示されている。例えば、モジュールは、カスタム超大規模集積（「ＶＬＳＩ」）回路またはゲートアレイ、ロジックチップなど既製の半導体、トランジスタ、または他のディスクリート部品を含むハードウェア回路として実現されてもよい。モジュールは、また、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルアレイロジック、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）等といったプログラマブルハードウェアデバイス内に実現されてもよい。

モジュールは、例えば、種々のタイプのプロセッサによって実行されるために、ソフトウェア内に実現されてもよい。識別された実行可能コードモジュールは、例えばオブジェクト、プロシージャ、または関数として編成できるコンピュータ命令の１つまたは複数の物理的または論理的ブロックを例えば備え得る。それにもかかわらず、識別されたモジュールの実行可能ファイルは物理的に一緒に配置する必要はなく、相異なる位置に保存された異種の命令を備えてもよい。この異種の命令は、論理的に結合されると、モジュールを備え且つ前述のモジュールの目的を達成する。

実行可能なコードのモジュールは、単一の命令であってもよいし、または、多数の命令であってもよく、いくつかのメモリデバイスにわたって、相異なるプログラムの中のいくつかの相異なるコードセグメントに分散されていてもよい。同様に動作データは、本明細書では、モジュール内で識別され説明されてもよいが、適切な形式であれば、どのような形式で具現化されてもよいし、任意の適切なタイプのデータ構造内に編成されてもよい。動作データは、単一のデータセットとして集められてもよいし、または相異なる記憶装置を含む相異なる位置に分散されてもよく、システムもしくはネットワーク上に単に電子信号として、少なくとも部分的に存在してもよい。

ルールモジュールを備えるガスタービン用の方法ならびに監視および診断システムの上述の実施形態は、有意義な動作推奨事項および障害追跡活動を提供する、費用効果が大きく信頼性のある手段を提供する。また、このシステムは更に正確であり、誤警報を発生しにくい。特に、本明細書に記載の方法およびシステムは、公知のシステムよりもはるかに早い段階で部品故障を予告することができ、停止時間を大幅に短縮し誤り防止を助ける。また、上述の方法およびシステムは、早い段階での異常の予測を助け、機器の停止に際しての準備および予定をすることを現場担当者に可能とする。その結果、本明細書に記載の方法およびシステムは、費用効果が大きく信頼性のある態様でのガスタービンまたは他の機器の動作を助ける。

本明細書は、本発明を開示するために、また、任意の装置またはシステムを作製および使用すること、ならびに、任意の組み込まれた方法を実施することなど、任意の当業者が本発明を実施できるようにするために、最良の形態を含む例を用いている。本開示の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定められるものであり、当業者が想起する他の例を含み得る。そのような他の例が、特許請求の範囲の文言とは異ならない構造的要素を有する場合、または、特許請求の範囲の文言とはごくわずかに異なる均等の構造要素を含む場合、そのような他の例は特許請求の範囲内にあるものとする。

１００遠隔監視および診断システム
１０２遠隔監視および診断センタ
１０４第１の拠点
１０６プロセスアナライザ
１０８機器監視システム
１１０機器ローカル制御センタ
１１２監視および警報パネル
１１４インテリジェント監視および診断システム
１１６ネットワーク
１１８専用ネットワーク
１２０無線リンク
１２２インターネット
１２４第２の拠点
１２６第ｎの拠点
２００ネットワークアーキテクチャ
２０１分散制御システム
２０２サーバグレードのコンピュータ
２０３ネットワークバックボーン
２０４クライアントシステム
２０５プロセッサ
２０６データベースサーバ
２０７無線基地局
２０８アプリケーションサーバ
２０９制御システム
２１０ウェブサーバ
２１２ファクスサーバ
２１３ＬＭＤＳ
２１４ディレクトリサーバ
２１６メールサーバ
２２０データ記憶装置
２２２ワークステーション
２２６インタイーネットリンク
２２８クライアントシステム
２３０サービスプロバイダ
２３２ワークステーション
２３４マネージャワークステーション
２３６クライアントシステム
２４０データベース
２４２対話型電子技術マニュアルサーバ
２４４携帯型振動モニタ
２４５携帯型プロセスデータコレクタ
２４６オンラインモニタ
２４８保護リレー
２５０スイッチギヤ
２８０ルールセット
２８２入力
２８４出力
２８６第１の入力
２８８出力
４００ガスタービンエンジン
４０２燃焼室
４０４低圧タービン
４０６ディフューザ
４０８熱電対
４１０高スプレッド検出器
５００不確かさバンド
５５０グラフ
５５２ｘ軸
５５４ｙ軸
５５６ライン
６００火炎検出器回路
６０２アナログ出力
６０４デジタル出力
７００スクリーンキャプチャ
９０２軸
９０４ローディング動作エリア
９０６アンローディング動作エリア
１０００燃料システム
１００２ＧＣＶバルブ
１００４ＧＣＶ上流圧力
１００６ＳＲＶ上流圧力
１００８二次燃料ノズル
１０１０一次燃料ノズル圧力
１０１２ＧＣＶ下流

Claims

ユーザインタフェースおよびメモリデバイスに接続されたコンピュータデバイスを用いて実施される、ガスタービンの動作における燃焼異常を監視および診断するためのコンピュータ実施方法であって、
複数のルールセットを前記メモリデバイスに保存することであって、前記ルールセットは、前記ガスタービンの前記動作と関連したものであり、前記ルールセットは、リアルタイムデータ入力と関連したリアルタイムデータ出力の関係式として表現される少なくとも１つのルールを含み、前記関係式は、前記ガスタービンの排気流の温度スプレッド、前記排気流のスワラ角度、前記ガスタービンの複数の二次火炎検出器の正常性、第１の動作モードから、ＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードへの前記ガスタービンの移行、のうちの少なくとも１つに固有のものである、保存すること、
前記ガスタービンに対応付けられた状態監視システムからリアルタイムデータ入力と履歴データ入力を受信することであって、前記データ入力は、前記ガスタービンの前記排気流の前記温度スプレッド、前記排気流の前記スワラ角度、前記ガスタービンの前記複数の二次火炎検出器の前記正常性、前記第１の動作モードから、前記ＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードへの前記ガスタービンの前記移行のうちの少なくとも１つに影響を及ぼすパラメータに関するものである、受信すること、
前記受信されたデータを用いて前記燃料ガスラインの圧力低下を判断すること、
前記判断された圧力低下を所定の閾値範囲と比較すること、および
前記判断された圧力低下が前記所定の閾値範囲に対応している場合、前記ガスタービンの負荷を減少させずに、前記第１の動作モードから前記第２の動作モードに前記ガスタービンの動作モードを移行するように前記ガスタービンのオペレータに推奨すること、
を含む方法。
前記複数のルールセットを保存することは、ガスタービン移行ルールセットを保存することを含み、前記第１の動作モードは、拡張希薄−希薄（ＥＸＴ−ＬＬ）モードであり、前記ＮＯ_Xがより少ない第２の動作モードは、予混合モードである、請求項１記載の方法。
少なくともいくつかの前記複数のフレーム検出器のアナログ信号出力を受信すること、
各アナログ信号出力を統計的に分析して前記アナログ信号のノイズ成分および前記信号の変化を識別すること、
前記分析に基づいて前記信号の正常性カウントメトリックを生成して複数の閾値を定めること、
最新のアナログ信号出力を前記複数の閾値それぞれと比較すること、および
前記複数の火炎検出器のうちの１つを交換する、前記複数の火炎検出器のうちの１つを調整する、前記複数の火炎検出器のうちの１つの動作を点検する、前記複数の火炎検出器のうちの１つのレンズを清掃する、のうちの少なくとも１つを実行するようにとの推奨を出力すること、
を更に含む、請求項１記載の方法。
前記ガスタービンの前記排気流の前記スワラ角度を判断すること、
前記判断されたスワラ角度を用いて障害のある燃焼器を判断すること、および
前記判断された障害のある燃焼器をオペレータに出力すること、
を更に含む、請求項１記載の方法。
前記の前記スワラ角度を判断することは、
前記ガスタービンの前記排気流に対応付けられた１つまたは複数の温度センサから複数の温度出力を受信すること、および
前記受信された前記複数の温度出力を用いて、前記ガスタービンの前記排気流の前記温度スプレッドを判断すること、
を含む、請求項４記載の方法。
前記判断された温度スプレッドを所定の許容温度スプレッドに相関させて前記温度スプレッドの根源となっている燃焼器の識別情報を判断することを更に含む、請求項５記載の方法。
前記の前記ガスタービン排気流の前記温度スプレッドを判断することは、前記ガスタービンの排気ディフューザにおいて前記ガスタービンの前記排気流の前記温度スプレッドを判断することを含む、請求項５記載の方法。
前記の前記ガスタービン排気流の前記温度スプレッドを判断することは、前記ガスタービンの前記排気流の前記温度スプレッドを燃焼モードと負荷の関数として判断すること含む、請求項５記載の方法。
前記ガスタービンは複数の相異なる燃焼モードで動作可能であり、前記方法は前記相異なる燃焼モードそれぞれの温度スプレッド閾値を判断することを更に含む、請求項５記載の方法。
前記温度スプレッド閾値を、入ろうとしている前記燃焼モードへの前記移行と同時、および、入ろうとしている前記燃焼モードへの前記移行前、のうちの少なくとも１つ（のタイミング）で、入ろうとする燃焼モードに対応する値に設定することを更に含む、請求項９記載の方法。