JP2016176376A - 採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システム - Google Patents
採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】採掘ガスの状態量の変動を考慮して圧縮機の寿命を評価することができる採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システムを提供する。【解決手段】採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知装置は、前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出するためのセンサと、前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するためのエロージョン進行度算出部と、前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価部と、備える。【選択図】 図1
Description
本開示は、採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システムに関する。
石油や天然ガス等の海底資源の採掘において、採掘された資源に含まれる気体成分を昇圧させて陸上設備や海上の浮体式設備に圧送するために圧縮機が用いられる。
例えば、非特許文献1には、海底のガス井から気液混合状態で採掘される天然ガスを海底にて気液分離して気体成分と液体成分に分離した後、気体成分を圧縮機で昇圧させて、陸上設備に送ることが記載されている。
例えば、非特許文献1には、海底のガス井から気液混合状態で採掘される天然ガスを海底にて気液分離して気体成分と液体成分に分離した後、気体成分を圧縮機で昇圧させて、陸上設備に送ることが記載されている。
Turbomachinery International, September/October 2014, p.18−24
ところで、圧縮機の仕様は、圧縮機の運転範囲(使用条件)を考慮して決定されている。具体的には、圧縮機に流入するガスの種類、流速、圧縮機回転数等に関する所定の使用条件を想定し、設計寿命に応じて圧縮機の仕様が決定される。
しかしながら、採掘ガス圧縮システムの場合、採掘ガスの特性が変化し得るため、圧縮機の運転範囲が不確定である。例えば、採掘ガス中の異物の粒径および硬度が、運転時間の経過とともに変化することが考えられる。このため、採掘ガス圧縮システムの場合、圧縮機の寿命が設計寿命よりも短くなってしまう可能性がある。
採掘ガス圧縮システムは、海洋向けプラントに適用されることが多い。海洋向けプラントでは圧縮機が故障しても、代替機の準備に時間を要し、その間プラントの運転停止を余儀なくされる。特に、採掘現場が海底に存在する場合、圧縮機の取外し、据付け作業に多大な時間を要するため、プラントの運転停止期間がさらに延びてしまう。
この点、非特許文献1には、採掘ガス圧縮システムにおける圧縮機の寿命評価手法について記載がない。
本発明の少なくとも幾つかの実施形態の目的は、採掘ガスの状態量の変動を考慮して圧縮機の寿命を評価することができる採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システムを提供することである。
(1)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置は、
採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知装置であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出するためのセンサと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するためのエロージョン進行度算出部と、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価部と、
を備える。
採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知装置であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出するためのセンサと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するためのエロージョン進行度算出部と、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価部と、
を備える。
上記(1)の構成によれば、採掘ガスの状態量に基づいて算出した圧縮機のエロージョン進行度を考慮して圧縮機の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガスの状態量が変化しても、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
なお、こうして得られた圧縮機の寿命評価結果を用いれば、圧縮機のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
なお、こうして得られた圧縮機の寿命評価結果を用いれば、圧縮機のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含む。
前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含む。
上記(2)の構成によれば、採掘ガス中の異物の粒径、濃度、硬度等の採掘ガスの状態量を考慮して、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記エロージョン進行度算出部は、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出するように構成される。
前記エロージョン進行度算出部は、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出するように構成される。
上記(3)の構成によれば、採掘ガスの状態量だけでなく、圧縮機に流入する採掘ガスの流速を考慮することで、圧縮機の寿命評価をより適切に行うことができる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、
採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置が、
前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替えるように構成された運転状態切替部をさらに備える。
採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置が、
前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替えるように構成された運転状態切替部をさらに備える。
上記(4)の構成によれば、定格運転状態と延命運転状態との間で圧縮機の運転状態を切り替えるようにしたので、圧縮機の寿命評価結果に基づいて、圧縮機の寿命を制御することができる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(4)の構成において、
前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さい。
前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さい。
圧縮機のエロージョン進行速度は、採掘ガスの流速のN乗(N>1)に比例するから、圧縮機の回転数(即ち採掘ガスの流速)に対する感度が大きい。
この点、上記(4)の構成によれば、延命運転状態において、圧縮機の回転数を定格運転状態よりも小さくすることで、圧縮機のエロージョン進行速度を効果的に抑制し、圧縮機の寿命を効果的に延ばすことができる。
この点、上記(4)の構成によれば、延命運転状態において、圧縮機の回転数を定格運転状態よりも小さくすることで、圧縮機のエロージョン進行速度を効果的に抑制し、圧縮機の寿命を効果的に延ばすことができる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(4)又は(5)の構成において、
前記運転状態切替部は、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転状態における運転条件を決定するように構成される。
前記運転状態切替部は、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転状態における運転条件を決定するように構成される。
上記(6)の構成によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機の寿命を延ばして、圧縮機の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
(7)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る採掘ガス圧縮システムは、
採掘ガスを昇圧するための圧縮機と、
上記(1)乃至(6)の何れかの寿命評価装置と、を備える。
採掘ガスを昇圧するための圧縮機と、
上記(1)乃至(6)の何れかの寿命評価装置と、を備える。
上記(7)の構成によれば、上記(1)乃至(6)の何れかの寿命評価装置を備えるので、上述したように、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができ、採掘ガス圧縮システムを効率的に稼働させることができる。
(8)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法は、
採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知方法であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出する状態量検出ステップと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するエロージョン進行度算出ステップと、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価ステップと、
を備える。
採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知方法であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出する状態量検出ステップと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するエロージョン進行度算出ステップと、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価ステップと、
を備える。
上記(8)の方法によれば、採掘ガスの状態量に基づいて算出した圧縮機のエロージョン進行度を考慮して圧縮機の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガスの状態量が変化しても、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
なお、こうして得られた圧縮機の寿命評価結果を用いれば、圧縮機のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
なお、こうして得られた圧縮機の寿命評価結果を用いれば、圧縮機のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
(9)幾つかの実施形態では、上記(7)の方法において、
前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含む。
前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含む。
上記(9)の方法によれば、採掘ガス中の異物の粒径、濃度、硬度等の採掘ガスの状態量を考慮して、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
(10)幾つかの実施形態では、上記(8)又は(9)の方法において、
前記エロージョン進行度算出ステップでは、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出する。
前記エロージョン進行度算出ステップでは、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出する。
上記(10)の方法によれば、採掘ガスの状態量だけでなく、圧縮機に流入する採掘ガスの流速を考慮することで、圧縮機の寿命評価をより適切に行うことができる。
(11)幾つかの実施形態では、上記(8)乃至(10)の何れかの方法において、
前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替える運転状態切替ステップをさらに備える。
前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替える運転状態切替ステップをさらに備える。
上記(11)の方法によれば、定格運転状態と延命運転状態との間で圧縮機の運転状態を切り替えるようにしたので、圧縮機の寿命評価結果に基づいて、圧縮機の寿命を制御することができる。
(12)幾つかの実施形態では、上記(11)の方法において、
前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さい。
前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さい。
上記(12)の方法によれば、延命運転状態において、圧縮機の回転数を定格運転状態よりも小さくすることで、圧縮機のエロージョン進行速度を効果的に抑制し、圧縮機の寿命を効果的に延ばすことができる。
(13)幾つかの実施形態では、上記(11)又は(12)の方法において、
前記運転状態切替ステップでは、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転条件を決定する。
前記運転状態切替ステップでは、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転条件を決定する。
上記(13)の方法によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機の寿命を延ばして、圧縮機の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、採掘ガスの状態量に基づいて算出した圧縮機のエロージョン進行度を考慮して圧縮機の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガスの状態量が変化しても、圧縮機の寿命評価を適切に行うことができる。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示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、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
最初に、図1を参照して、一実施形態に係る採掘ガス圧縮システム1の概略構成について説明する。
図1に示すように、採掘ガス圧縮システム1は、主として、地下や海底に存在するガス田又は油田で採掘された資源に含まれる採掘ガス54を圧縮(昇圧)して、例えば外部の処理設備や貯蔵設備等に圧送するためのシステムである。図1に示す構成例では、採掘ガス圧縮システム1は海洋向けプラントに適用され、海底51のガス田52から採掘された採掘ガス54を圧縮対象としており、海底51に圧縮機4が設置された構成を例示している。
なお、図示しないが他の構成例では、採掘ガス圧縮システム1は、湖底や川底等の他の水底から採掘されたガスを圧縮対象としてもよいし、圧縮機4が海上や湖上等の水上、または陸上に設置された構成としてもよい。あるいは、採掘ガス圧縮システム1は、地下から採掘されたガスを圧縮対象としてもよい。
図1に示すように、採掘ガス圧縮システム1は、主として、地下や海底に存在するガス田又は油田で採掘された資源に含まれる採掘ガス54を圧縮(昇圧)して、例えば外部の処理設備や貯蔵設備等に圧送するためのシステムである。図1に示す構成例では、採掘ガス圧縮システム1は海洋向けプラントに適用され、海底51のガス田52から採掘された採掘ガス54を圧縮対象としており、海底51に圧縮機4が設置された構成を例示している。
なお、図示しないが他の構成例では、採掘ガス圧縮システム1は、湖底や川底等の他の水底から採掘されたガスを圧縮対象としてもよいし、圧縮機4が海上や湖上等の水上、または陸上に設置された構成としてもよい。あるいは、採掘ガス圧縮システム1は、地下から採掘されたガスを圧縮対象としてもよい。
一実施形態において、採掘ガス圧縮システム1は、気液分離器8と、気液分離器8に接続された圧縮機4と、圧縮機4を駆動するためのモータ5と、を備える。
気液分離器8は、海底51に存在するガス田52から採掘された液分含有ガス(採掘ガス)53から、液状成分を分離する構成となっている。通常、海底51に埋蔵されたガスは、液状成分を含有した状態で採掘されることが多く、その場合、気液分離器8において液分含有ガス53から液状成分を分離し、気体成分のみを含む液分分離ガス(採掘ガス)54を圧縮機4に送るようになっている。なお、液分含有ガス53の性状によっては、気液分離器8を設置しない構成としてもよい。
圧縮機4は、モータ5の出力軸6に接続され、モータ5によって駆動されて流体を昇圧させるように構成される。圧縮機4とモータ5とは、単一のケーシング3の内部に圧縮機4及びモータ5が収容されたモータ一体型圧縮機2を構成していてもよい。図示されるように海底51に圧縮機4が設置される場合、モータ一体型圧縮機2を採用すれば、ケーシング3を気密構造とすることで圧縮機4およびモータ5を海水による腐食から容易に保護できる。あるいは図示しないが、洋上のプラットフォーム11上に圧縮機4が設置される場合、モータ一体型圧縮機2を採用すれば、圧縮機4およびモータ5の小型化が可能であるため、スペースの限られたプラットフォーム11における省スペース化が図れる。
上述の採掘ガス圧縮システム1では、海底51のガス田52から採掘された液分含有ガス(採掘ガス)53は気液分離器8に導入され、気液分離器8において気体成分と液状成分とに分離される。
気液分離器8により液状成分が分離された液分分離ガス(採掘ガス)54は、気液分離器8に接続された圧縮機4に導入されて、圧縮機4によって昇圧される。なお、気液分離器8により分離された採掘ガス53の液状成分は、他の処理ラインに送られるため図示を省略している。
圧縮機4から排出された圧縮ガス55は、採掘ガス圧縮システム1の外部に送られる。例えば、図示されるように、圧縮ガス55は、海面50に浮かぶプラットフォーム11上に載置されたタンクに一旦貯留された後、タンカー12によって輸送される。
気液分離器8により液状成分が分離された液分分離ガス(採掘ガス)54は、気液分離器8に接続された圧縮機4に導入されて、圧縮機4によって昇圧される。なお、気液分離器8により分離された採掘ガス53の液状成分は、他の処理ラインに送られるため図示を省略している。
圧縮機4から排出された圧縮ガス55は、採掘ガス圧縮システム1の外部に送られる。例えば、図示されるように、圧縮ガス55は、海面50に浮かぶプラットフォーム11上に載置されたタンクに一旦貯留された後、タンカー12によって輸送される。
ところで、通常、圧縮機4の仕様は、圧縮機4の運転範囲(使用条件)を考慮して決定されている。具体的には、圧縮機4に流入するガスの種類、流速、圧縮機回転数等に関する所定の使用条件を想定し、設計寿命に応じて圧縮機4の仕様が決定される。
しかしながら、上記構成を有する採掘ガス圧縮システム1の場合、採掘ガス54の特性が変化し得るため、圧縮機4の運転範囲(使用条件)が不確定であり、圧縮機4の寿命が設計寿命よりも短くなってしまう可能性がある。特に、図1に示すような海洋向けプラントに適用される場合、圧縮機4が故障しても、代替機の準備に時間を要し、その間プラントの運転停止を余儀なくされる。
しかしながら、上記構成を有する採掘ガス圧縮システム1の場合、採掘ガス54の特性が変化し得るため、圧縮機4の運転範囲(使用条件)が不確定であり、圧縮機4の寿命が設計寿命よりも短くなってしまう可能性がある。特に、図1に示すような海洋向けプラントに適用される場合、圧縮機4が故障しても、代替機の準備に時間を要し、その間プラントの運転停止を余儀なくされる。
そこで、本実施形態では、寿命評価装置20によって圧縮機4の寿命を評価するようになっている。
一実施形態に係る寿命評価装置20は、採掘ガス54の状態量を検出するためのセンサ21と、センサ21の検出値を用いて、圧縮機4の寿命を評価するための演算を行うように構成された演算処理装置22と、を備える。
一実施形態に係る寿命評価装置20は、採掘ガス54の状態量を検出するためのセンサ21と、センサ21の検出値を用いて、圧縮機4の寿命を評価するための演算を行うように構成された演算処理装置22と、を備える。
以下、寿命評価装置20の各部位の具体的な構成例について説明する。
センサ21は、圧縮機4に流入する採掘ガス54の状態量を検出するように構成されている。具体的には、センサ21は、気液分離器8と圧縮機4との間を接続するガスラインに設けられ、液状成分分離後の採掘ガス54の状態量を検出するようになっている。
ここで、採掘ガス54の状態量は、採掘ガス54中の異物の粒径、該異物の採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含んでいてもよい。
センサ21は、圧縮機4に流入する採掘ガス54の状態量を検出するように構成されている。具体的には、センサ21は、気液分離器8と圧縮機4との間を接続するガスラインに設けられ、液状成分分離後の採掘ガス54の状態量を検出するようになっている。
ここで、採掘ガス54の状態量は、採掘ガス54中の異物の粒径、該異物の採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含んでいてもよい。
演算処理装置22は、エロージョン進行度算出部23と、寿命評価部24と、記憶部26と、を含む。
寿命評価装置20は、例えば、図示しないCPU(中央演算装置)、RAM(Random Access Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
寿命評価装置20は、例えば、図示しないCPU(中央演算装置)、RAM(Random Access Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
エロージョン進行度算出部23は、採掘ガス54の状態量に基づいて圧縮機4のエロージョン進行度を算出するように構成される。上述したように、採掘ガス54の状態量は、採掘ガス54中の異物の粒径、該異物の採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含んでいてもよい。また、エロージョン進行度算出部23は、採掘ガス54の状態量に加えて、採掘ガス54の流速に基づいて、エロージョン進行度を算出するように構成されてもよい。
寿命評価部24は、圧縮機4のエロージョン進行度に基づいて、圧縮機4の寿命を評価するように構成される。
記憶部26は、例えばセンサ21で検出された採掘ガス54の状態量等の各種のデータを記憶するように構成されている。
記憶部26は、例えばセンサ21で検出された採掘ガス54の状態量等の各種のデータを記憶するように構成されている。
例えば、エロージョン進行度算出部23は、以下の式(1)に基づいて各々の時間におけるエロージョン進行速度Wを算出し、このエロージョン進行速度Wに基づいて任意の時点までのエロージョンの累積であるエロージョン進行度Eを算出する。
W=K・UN・dM・HL …(1)
ここで、Wは圧縮機4のエロージョン進行速度(エロージョン量)である。すなわち、Wは、単位時間当たりのエロージョン進行度Eを示す。また、Uは圧縮機4を流れる採掘ガス54の流速であり、dは採掘ガス54に含まれる異物の平均粒径であり、Hは採掘ガス54に含まれる異物の硬度であり、K,L,M,Nは、定数である。なお、K,L,M,Nは、圧縮機4を含む系によって定まる値である。
W=K・UN・dM・HL …(1)
ここで、Wは圧縮機4のエロージョン進行速度(エロージョン量)である。すなわち、Wは、単位時間当たりのエロージョン進行度Eを示す。また、Uは圧縮機4を流れる採掘ガス54の流速であり、dは採掘ガス54に含まれる異物の平均粒径であり、Hは採掘ガス54に含まれる異物の硬度であり、K,L,M,Nは、定数である。なお、K,L,M,Nは、圧縮機4を含む系によって定まる値である。
図2は、エロージョン進行度の一例を示すグラフであり、設計寿命と実際の寿命を説明するための図である。
このグラフにおいて、直線101は、設計時に想定した条件下において推定されたエロージョン進行度Eを示している。すなわち、採掘ガス54の状態量が一定であると仮定した場合、上記式(1)により算出されたエロージョン進行速度Wはいずれの時間においても一定であり、よって、各々の時間におけるエロージョン進行度E(エロージョン進行速度W)を累積した値が直線101となっている。
一方、曲線102は、圧縮機4の実際の運転において算出されたエロージョン進行度Eを示している。すなわち、圧縮機4の実際の運転においては状態量が時間経過によって変化するため、各々の時間において上記式(1)により算出されたエロージョン進行速度Wは異なる。そのため、上記式(1)により算出された各時間のエロージョン進行速度Wを累積したエロージョン進行度Eは、通常、直線状ではなく曲線102となる。
このグラフにおいて、直線101は、設計時に想定した条件下において推定されたエロージョン進行度Eを示している。すなわち、採掘ガス54の状態量が一定であると仮定した場合、上記式(1)により算出されたエロージョン進行速度Wはいずれの時間においても一定であり、よって、各々の時間におけるエロージョン進行度E(エロージョン進行速度W)を累積した値が直線101となっている。
一方、曲線102は、圧縮機4の実際の運転において算出されたエロージョン進行度Eを示している。すなわち、圧縮機4の実際の運転においては状態量が時間経過によって変化するため、各々の時間において上記式(1)により算出されたエロージョン進行速度Wは異なる。そのため、上記式(1)により算出された各時間のエロージョン進行速度Wを累積したエロージョン進行度Eは、通常、直線状ではなく曲線102となる。
ここで、圧縮機4の寿命を、エロージョン進行度Eが圧縮機4の使用限界に相当するWLに到達するまでの時間と定義した場合、直線101がエロージョン進行度WLに到達する時間TLdが設計寿命となり、曲線102がエロージョン進行度WLに到達する時間TLmが実際の寿命となる。図2に示されるグラフでは、設計寿命TLdよりも実際の寿命TLmの方が短い。このような場合、設計寿命TLdまで圧縮機4を定格運転した場合、不具合が発生する可能性がある。そのため、実際の寿命TLmに到達する前に、設計寿命TLdよりも実際の寿命TLmにより近い寿命を推定することが求められる。あるいは、設計寿命TLdよりも実際の寿命TLmの方が大幅に長い場合、定期点検の時期を遅らせることでメンテナンスコストを削減することができる。
そこで、寿命評価部24は、圧縮機4のエロージョン進行度Eに基づいて、圧縮機4の寿命を評価するようになっている。
図3は、エロージョン進行度の一例を示すグラフであり、推定寿命を説明するための図である。例えば、図3に示されるように、寿命評価部24は、現在の時間T1における曲線102の接線Lを算出し、この接線Lの傾きが直線101よりも大きい場合には、接線Lがエロージョン進行度WLに到達する時間を推定寿命TL1とする。接線Lが直線101よりも小さい場合には、設計寿命TLdを推定寿命として扱ってもよい。
なお、エロージョン進行度Eに基づく寿命推定については、上記方法に限定されるものではない。
図3は、エロージョン進行度の一例を示すグラフであり、推定寿命を説明するための図である。例えば、図3に示されるように、寿命評価部24は、現在の時間T1における曲線102の接線Lを算出し、この接線Lの傾きが直線101よりも大きい場合には、接線Lがエロージョン進行度WLに到達する時間を推定寿命TL1とする。接線Lが直線101よりも小さい場合には、設計寿命TLdを推定寿命として扱ってもよい。
なお、エロージョン進行度Eに基づく寿命推定については、上記方法に限定されるものではない。
上記構成によれば、採掘ガス54の状態量に基づいて算出した圧縮機4のエロージョン進行度を考慮して圧縮機4の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガス54の状態量が変化しても、圧縮機4の寿命評価を適切に行うことができる。
なお、こうして得られた圧縮機4の寿命評価結果を用いれば、圧縮機4のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
また、採掘ガス54の状態量として、採掘ガス54中の異物の粒径、該異物の採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを用いるようにすれば、採掘ガス54中の異物の粒径、濃度、硬度等の採掘ガス54の状態量を考慮して、圧縮機4の寿命評価を適切に行うことができる。
さらに、エロージョン進行度算出部23において、採掘ガス54の状態量だけでなく、圧縮機4に流入する採掘ガスの流速を考慮することで、圧縮機4の寿命評価をより適切に行うことができる。
なお、こうして得られた圧縮機4の寿命評価結果を用いれば、圧縮機4のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
また、採掘ガス54の状態量として、採掘ガス54中の異物の粒径、該異物の採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを用いるようにすれば、採掘ガス54中の異物の粒径、濃度、硬度等の採掘ガス54の状態量を考慮して、圧縮機4の寿命評価を適切に行うことができる。
さらに、エロージョン進行度算出部23において、採掘ガス54の状態量だけでなく、圧縮機4に流入する採掘ガスの流速を考慮することで、圧縮機4の寿命評価をより適切に行うことができる。
演算処理装置22は、運転状態切替部25をさらに含んでいてもよい。
運転状態切替部25は、寿命評価部24による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも圧縮機4におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で圧縮機4の運転状態を切り替えるように構成される。
運転状態切替部25は、寿命評価部24による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも圧縮機4におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で圧縮機4の運転状態を切り替えるように構成される。
ここで、延命運転状態は、圧縮機4の回転数が定格運転状態よりも小さくてもよい。
図4は、定格運転状態および延命運転状態を説明するためのグラフである。同図は、圧縮機4の各運転状態におけるエロージョン進行度Eと採掘ガス54の流速の関係を示している。なお、実線が定格運転状態を示し、一点鎖線が延命運転状態を示している。
図4は、定格運転状態および延命運転状態を説明するためのグラフである。同図は、圧縮機4の各運転状態におけるエロージョン進行度Eと採掘ガス54の流速の関係を示している。なお、実線が定格運転状態を示し、一点鎖線が延命運転状態を示している。
圧縮機4のエロージョン進行速度Wは、上記式(1)に示すように、採掘ガス54の流速のN乗(N>1)に比例するから、圧縮機4の回転数(即ち採掘ガスの流速)に対する感度が大きい。
そこで、延命運転状態において、圧縮機4の回転数を定格運転状態よりも小さくすることで、圧縮機4のエロージョン進行速度を効果的に抑制し、圧縮機4の寿命を効果的に延ばすことができる。例えば、圧縮機4の回転数を1/2にすると、エロージョン進行速度は1/2となり、摩耗の少ない延命運転状態が実現できる。
あるいは、延命運転状態として、回転数とは別の運転条件を変更してもよい。例えば、圧縮機4の前段に、異物を除去するためのフィルタ(不図示)が設けられている場合、延命運転状態では、定格運転状態で使用しているフィルタよりもろ過性能の高いフィルタを使用し、採掘ガス54中に含まれる粒子の粒径を小さくする。
そこで、延命運転状態において、圧縮機4の回転数を定格運転状態よりも小さくすることで、圧縮機4のエロージョン進行速度を効果的に抑制し、圧縮機4の寿命を効果的に延ばすことができる。例えば、圧縮機4の回転数を1/2にすると、エロージョン進行速度は1/2となり、摩耗の少ない延命運転状態が実現できる。
あるいは、延命運転状態として、回転数とは別の運転条件を変更してもよい。例えば、圧縮機4の前段に、異物を除去するためのフィルタ(不図示)が設けられている場合、延命運転状態では、定格運転状態で使用しているフィルタよりもろ過性能の高いフィルタを使用し、採掘ガス54中に含まれる粒子の粒径を小さくする。
また、運転状態切替部25は、現時点でのエロージョン進行度およびエロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、延命運転状態における運転条件を決定するように構成されてもよい。
この構成によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機4の寿命を延ばして、圧縮機4の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
この構成によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機4の寿命を延ばして、圧縮機4の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
次に、図5を参照して、一実施形態に係る採掘ガス圧縮システム1の異常検知方法について説明する。なお、以下の説明では、適宜、図1において説明した符号を用いている。
一実施形態では、採掘ガス圧縮システム1の異常検知方法は、圧縮機4に流入する採掘ガス54の状態量を検出する状態量検出ステップ(例えばS2)と、採掘ガス54の状態量に基づいて圧縮機4のエロージョン進行度を算出するエロージョン進行度算出ステップ(例えばS3)と、圧縮機4のエロージョン進行度に基づいて、圧縮機4の寿命を評価するための寿命評価ステップ(例えばS4)と、備える。
一実施形態では、採掘ガス圧縮システム1の異常検知方法は、圧縮機4に流入する採掘ガス54の状態量を検出する状態量検出ステップ(例えばS2)と、採掘ガス54の状態量に基づいて圧縮機4のエロージョン進行度を算出するエロージョン進行度算出ステップ(例えばS3)と、圧縮機4のエロージョン進行度に基づいて、圧縮機4の寿命を評価するための寿命評価ステップ(例えばS4)と、備える。
具体的には、通常状態においては、ステップS1において圧縮機4を定格運転状態で運転し、ステップS2において採掘ガス54の状態量を検出する。例えば、状態量は、採掘ガス54中の異物の粒径、該異物の採掘ガス54中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含む。続いて、ステップS3において、採掘ガス54の状態量に基づいて圧縮機4のエロージョン進行度を算出する。また、エロージョン進行度算出ステップでは、採掘ガス54の状態量に加えて、採掘ガスの流速に基づいて、エロージョン進行度を算出してもよい。例えば、ステップS3においては、上記式(1)を用いてエロージョン進行速度Wを算出し、このエロージョン進行速度Wを用いてエロージョン進行度Eを算出してもよい。そして、ステップS4において、圧縮機4のエロージョン進行度に基づいて、圧縮機4の寿命を評価する。
この方法によれば、採掘ガス54の状態量に基づいて算出した圧縮機4のエロージョン進行度を考慮して圧縮機4の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガス54の状態量が変化しても、圧縮機4の寿命評価を適切に行うことができる。
なお、こうして得られた圧縮機4の寿命評価結果を用いれば、圧縮機4のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
なお、こうして得られた圧縮機4の寿命評価結果を用いれば、圧縮機4のメンテナンス計画を適切に立案でき、プラントの運転停止期間を短縮してプラント全体としての収益を改善することができる。
さらに、採掘ガス圧縮システム1の異常検知方法は、寿命評価ステップによる評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で圧縮機4の運転状態を切り替える運転状態切替ステップ(例えばS5、S6)をさらに備えてもよい。例えば、延命運転状態は、圧縮機4の回転数が定格運転状態よりも小さい運転状態とする。
この方法によれば、定格運転状態と延命運転状態との間で圧縮機4の運転状態を切り替えるようにしたので、圧縮機4の寿命評価結果に基づいて、圧縮機4の寿命を制御することができる。
この方法によれば、定格運転状態と延命運転状態との間で圧縮機4の運転状態を切り替えるようにしたので、圧縮機4の寿命評価結果に基づいて、圧縮機4の寿命を制御することができる。
具体的には、ステップS4において、現時点でのエロージョン進行度の算出値と、エロージョン進行度の許容値(例えば設計値)とを比較し、これらの偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、延命運転条件を決定する。ここで、ステップS5では、次回の定期検査まで使用可能か否かを判断し、次回の定期検査まで圧縮機4を使用可能と判断した場合には定格運転状態を継続し、次回の定期検査まで圧縮機4を使用不可能と判断した場合には、ステップS6において運転状態を切り替えて、ステップS7において延命運転状態にて圧縮機4の運転を継続する。
この方法によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機4の寿命を延ばして、圧縮機4の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
この方法によれば、次回の定期点検までの残時間を考慮して、延命運転状態における運転条件を決定するようにしたので、次回の圧縮機4の寿命を延ばして、圧縮機4の運転停止を回避しながら、メンテナンス回数を減らすことができる。
上述したように、本発明の実施形態によれば、採掘ガス54の状態量に基づいて算出した圧縮機4のエロージョン進行度を考慮して圧縮機4の寿命評価を行うようにしたので、採掘ガス54の状態量が変化しても、圧縮機4の寿命評価を適切に行うことができる。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
1 採掘ガス圧縮システム
2 モータ一体型圧縮機
3 ケーシング
4 圧縮機
5 モータ
6 出力軸
8 気液分離器
11 プラットフォーム
12 タンカー
20 寿命評価装置
21 センサ
22 演算処理装置
23 エロージョン進行度算出部
24 寿命評価部
25 運転状態切替部
26 記憶部
50 海面
51 海底
52 ガス田
2 モータ一体型圧縮機
3 ケーシング
4 圧縮機
5 モータ
6 出力軸
8 気液分離器
11 プラットフォーム
12 タンカー
20 寿命評価装置
21 センサ
22 演算処理装置
23 エロージョン進行度算出部
24 寿命評価部
25 運転状態切替部
26 記憶部
50 海面
51 海底
52 ガス田
Claims (13)
- 採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知装置であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出するためのセンサと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するためのエロージョン進行度算出部と、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価部と、
を備えることを特徴とする採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。 - 前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
- 前記エロージョン進行度算出部は、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出するように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
- 前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替えるように構成された運転状態切替部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
- 前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
- 前記運転状態切替部は、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転状態における運転条件を決定するように構成されたことを特徴とする請求項4又は5に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置。
- 採掘ガスを昇圧するための圧縮機と、
請求項1乃至6の何れか一項に記載の寿命評価装置と、を備えることを特徴とする採掘ガス圧縮システム。 - 採掘ガスを昇圧する圧縮機を有する採掘ガス圧縮システムの異常検知方法であって、
前記圧縮機に流入する前記採掘ガスの状態量を検出する状態量検出ステップと、
前記採掘ガスの前記状態量に基づいて前記圧縮機のエロージョン進行度を算出するエロージョン進行度算出ステップと、
前記圧縮機の前記エロージョン進行度に基づいて、前記圧縮機の寿命を評価するための寿命評価ステップと、
を備えることを特徴とする採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。 - 前記状態量は、前記採掘ガス中の異物の粒径、該異物の前記採掘ガス中における濃度又は該異物の硬度の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項7に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
- 前記エロージョン進行度算出ステップでは、前記採掘ガスの前記状態量に加えて、前記採掘ガスの流速に基づいて、前記エロージョン進行度を算出することを特徴とする請求項8又は9に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
- 前記寿命評価部による評価結果に基づいて、定格運転状態と、該定格運転状態よりも前記圧縮機におけるエロージョン進行が遅い延命運転状態との間で前記圧縮機の運転状態を切り替える運転状態切替ステップをさらに備えることを特徴とする請求項8乃至10の何れか一項に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
- 前記延命運転状態は、前記圧縮機の回転数が前記定格運転状態よりも小さいことを特徴とする請求項11に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
- 前記運転状態切替ステップでは、現時点での前記エロージョン進行度および前記エロージョン進行度の許容値の偏差と、現時点から次回の定期点検までの残時間と、に基づいて、前記延命運転状態における運転条件を決定することを特徴とする請求項11又は12に記載の採掘ガス圧縮システムの寿命評価方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015055942A JP2016176376A (ja) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | 採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システム |
US15/506,829 US20170284386A1 (en) | 2015-03-19 | 2015-11-17 | Condition monitoring device and condition monitoring method for extracted-gas compression system, and extracted-gas compression system |
PCT/JP2015/082232 WO2016147483A1 (ja) | 2015-03-19 | 2015-11-17 | 採掘ガス圧縮システムの状態監視装置及び状態監視方法、並びに、採掘ガス圧縮システム |
DE112015003585.0T DE112015003585T5 (de) | 2015-03-19 | 2015-11-17 | Zustandsüberwachungseinrichtung und Zustandsüberwachungsverfahren für ein Fördergaskompressionssystem und Fördergaskompressionssystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015055942A JP2016176376A (ja) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | 採掘ガス圧縮システムの寿命評価装置及び寿命評価方法、並びに、採掘ガス圧縮システム |
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JP2016176376A true JP2016176376A (ja) | 2016-10-06 |
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JP (1) | JP2016176376A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11345361B2 (en) | 2019-12-25 | 2022-05-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle control device |
-
2015
- 2015-03-19 JP JP2015055942A patent/JP2016176376A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11345361B2 (en) | 2019-12-25 | 2022-05-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle control device |
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