JP2566957B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はプラント異常時に操作ガイダンスを運転員に
与えるための運転支援装置に関する。

（従来の技術） 運転支援装置は、プラントに異常状態が発生したと
き、運転員のとるべき運転操作をガイダンスする装置で
ある。

例えば、火力発電プラントの給水系統には、ヒータが
配設されている。このヒータは周知のようにボイラへの
給水をタービンからの抽気によって温める熱交換器の一
種である。この場合、熱交換後の給水は次段のヒータに
給水される一方、抽気は冷えてドレンとなる。このヒー
タにおける異常状態としてドレンレベルが上昇する現象
があり、ひどい場合はタービンまでドレンが逆流し、火
力発電プラントをトリップさせる場合がある。

従来、この“ドレンレベル高”の異常状態が発生した
とき、運転支援装置からは「ドレンレベル高、抽気弁を
全閉、ドレン調整弁を全開にして下さい」という内容の
操作ガイダンスが出される。これはドレンレベル上昇と
いう異常状態をタービンまで影響させないようにするた
めの措置である。

このように、従来の運転支援装置は、プラントに異常
が生じたとき、その異常状態のみに対処するための操作
ガイダンスを出力するようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記“ドレンレベル高”という異常状
態を生じる原因としては、チューブリークの他にフラッ
シング現象とがある。即ち、チューブリークは、ヒータ
内の給水管が破段して給水が漏れ、ドレンレベルを上昇
させる現象である。一方、フラッシング現象はプラント
負荷上昇中特に起動中に良く起こる現象であり、ヒータ
内の圧力が減少してヒータ内のドレンが沸騰することに
よりドレンレベルが一時的に上昇する現象である。

これら異常状態発生時のプラント操作として、チュー
ブリークの場合はバルブを操作してそのヒータをプラン
トから切り離す処置が必要となる。一方、フラッシング
現象の場合は一過性の現象のため、ドレンレベルが異常
に高くなったとき以外は特に操作しないで良いことが知
られている。しかも、プラントの負荷変動時特に起動時
には、“ドレンレベル高”の原因の殆どがフラッシング
現象であり、あまりチューブリークは起きない。

このため、運転員は操作ガイダンスが表示されても自
分の経験を優先し、必ずしもガイダンス通りの操作を行
なわない。しかし、このとき真の原因がチューブリーク
であった場合、タービンへのドレン侵入を防ぐための処
置が遅れ、その分プラント全体の熱効率が下がる。

このように、従来の運転支援装置では、プラントの異
常状態に基づく操作ガイダンスのみ表示していたので、
同じ異常状態を発生させる原因が複数ある場合、適切な
ガイダンスができず、運転員の誤操作をまねく問題点が
あった。

そこで本発明は、原因が複数存在するような異常状態
が生じても、常に適切な操作ガイダンスを出力し得る運
転支援装置を提供すことを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の運転支援装置は、プラントデータを入力する
プラントデータ入力手段と、そのプラントデータからプ
ラントの異常状態を検出する異常検出手段と、その異常
状態に対応した緊急ガイダンスを出力する緊急ガイダン
ス出力手段と、異常状態とプラントデータによりプラン
ト異常原因を推定する異常原因推定手段と、そのプラン
ト異常原因に対応する知的ガイダンスを出力する知的ガ
イダンス出力手段と、前記緊急ガイダンスおよび知的ガ
イダンスを画面表示装置に表示する画面表示手段とを備
えてなるものである。

（作用） この構成によれば、表示装置の表示画面上には、プラ
ントの異常状態に対処するための緊急ガイダンスに加え
て、プラントの異常状態およびプラントデータを基にプ
ラントの異常原因を推定して得られる異常原因に対応し
た知的ガイダンスも表示される。これにより、運転員は
現在生じているプラントの異常状態を正しく把握して異
常原因に対応した適切な処置が取れるようになる。

（実施例） 以下、本発明を火力発電プラントのヒータ内における
“ドレンレベル高”発生時のプラント操作に適用した場
合を例にとり、その実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、運転支援
装置１と火力発電プラントのヒータ回りとを示してい
る。

ヒータHTRは周知のように、給水WTRを抽気BLDによっ
て温める熱交換器の一種である。給水WTRは給水入口弁W
IVを通り、ヒータ内部の給水管を通り、抽気BLDにより
温められ、給水出口弁WOVを通り次段のヒータへ送られ
る。一方、タービンTBから来る抽気BLDは、抽気止め弁B
SVを通りヒータHTRに入り、給水WTRと熱交換後、冷えて
ドレンDRNとなり、ヒータHTR内にたまる。さらに、その
ドレンDRNはドレンレベル調整弁DCVを通り排出される。
このとき、ドレンレベル調整弁DCVはヒータ内にたまる
ドレンレベルLVLを調整する働きをする。

このようなヒータHTRの異常原因としてチューブリー
ク，フラッシング現象等があり、それらの結果、異常状
態としてドレンレベルLVLが上がり、ひどくなるとター
ビンTBまでドレンが逆流し、火力発電プラントをトリッ
プさせることがある。ドレンレベル上昇の原因の１つで
あるチューブリークは、ヒータの給水管が破断し、給水
WTRがもれ、ドレンDRNとなり、ドレンレベルLVLを上昇
させる。一方、フラッシング現象は、プラントの負荷上
昇中（特に起動中）によく起こる現象であり、ヒータHT
R内の圧力が減少し、ヒータHTRのドレンが沸騰すること
により、ドレンレベルLVLが一時的に上昇する。

上記チューブリーク時のプラント運転員の対処法とし
て、ドレンDRNがタービンTB内に入らないように抽気逆
止弁BSVを全閉とし、ドレンDRNをヒータHTR内から排出
するため、ドレンレベル調整弁DCVを全開とする。さら
に、給水入口弁WIV、給水出口弁WOVを全閉とすることに
より、給水WTRが漏れ、プラントの熱効率を下げるのを
防ぐ。即ち、ヒータHTRをプラントから切離す処置をと
る。一方、フラッシング現象の場合は、一過性の現象で
あり、ドレンレベルLVLが異常に高くなった時以外は特
に操作の必要性はない。

このような火力発電プラントの“ドレンレベル高”の
異常現象に対処する時の運転員の判断を助け、運転員の
負荷を軽減するのが運転支援装置１である。

この運転支援装置１に設けられるプラントデータ入力
手段11には、ヒータ回りに配置されるセンサF1から得ら
れる給水入口流量信号FIS、センサF2からの給水出口流
量信号F2S、センサＬからのドレンレベル信号LSが入力
される。

このプラントデータ入力手段11は、タイマ,A/D変換
器，プラントデータ記憶部とを備え、プラントからの各
種検出信号を走査周期で順に取り込み、ディジタル変換
して図示せぬプラントデータ記憶部に更新記憶する。

異常検出手段12は、第２図に示すように、制限値記憶
部121と、プラント異常判断部122と、異常信号記憶部12
3とからなる。プラント異常判断部122は、周期的にプラ
ントデータ入力手段11よりプラントデータａを取り込む
と共に、それらプラントデータａに対応する制限値a₀を
制限値記憶部121より取り出して両者を比較し、プラン
トの異常を検出する。そして、異常であるプラントデー
タを検出したならば、そのプラントデータに対応するデ
ィジタル異常信号ｂを「１」とし、その他、異常でない
プラントデータに対応するディジタル異常信号ｂを
「０」とし異常信号記憶部123に記憶する。

緊急ガイダンス出力手段13は、第３図に示すように、
緊急ガイダンス出力制御部131と、緊急ガイダンスアド
レス記憶部132とからなる。緊急ガイダンス出力制御部1
31は、異常検出手段12から異常信号ｂを取り込み、異常
信号ｂが「１」であれば、緊急ガイダンスアドレス記憶
部132からその「１」となっている異常信号ｂに対応す
る後述第４図のガイダンス記憶部から必要なガイダンス
メッセージを取り出すためのアドレスｃをガイダンス保
存手段14に送出する。

ガイダンス保存手段14は、第４図に示すように、緊急
ガイダンス、知的ガイダンスを記憶しておくガイダンス
記憶部141と、緊急ガイダンス別に緊急ガイダンス出力
時に出力可能性のある知的ガイダンスをリストアップし
た緊急ガイダンス−知的ガイダンス対応テーブル142
と、ある緊急ガイダンスが出力された時、続いて出力さ
れる出力可能な知的ガイダンスのアドレス群を記憶する
出力可能知的ガイダンスアドレス記憶部143と、ガイダ
ンス出力制御部144とからなる。

各緊急ガイダンス，各知的ガイダンスは、ガイダンス
記憶部141の各アドレス位置にコード化されたディジタ
ル信号ｄとして記憶されている。緊急ガイダンス−知的
ガイダンス対応テーブル142は、緊急ガイダンスと後述
する知的ガイダンスの間の矛盾性をチェックするもので
あり、ある緊急ガイダンス出力が要求されたとき、出力
可能性のある知的ガイダンスを事前にリストアップして
おくものである。出力可能知的ガイダンスアドレス記憶
部143は、今回出力された緊急ガイダンスに対し、引続
き出力される可能性のある知的ガイダンスのアドレス群
ｆを緊急ガイダンス−知的ガイダンステーブル142より
取り出し、記憶しておく。

ガイダンス出力制御部144は、緊急ガイダンス出力手
段13または後述する知的ガイダンス出力手段17によりト
リガされる。緊急ガイダンス出力手段13よりトリガされ
た場合、ガイダンス出力制御部144は送られてくる表示
すべきガイダンスのアドレスｃを用い、緊急ガイダンス
−知的ガイダンステーブル142を読むことにより、次に
出力される可能性のある知的ガイダンスのアドレス群ｆ
を出力可能知的ガイダンス記憶部143に記憶する。それ
と共に、送られてきたアドレスによりガイダンス記憶部
141よりガイダンスのディジタル信号ｄを取り出し、画
面表示手段15に送る。なお、知的ガイダンス出力手段17
によりトリガされる場合は後述する。

異常原因推定手段14は、第５図に示すように異常原因
推定トリガ部161と、各異常状態に対応して異常原因推
定部162と、原因信号記憶部163とからなる。また、各異
常原因推定部162は、制限値記憶部162a、プラントデー
タ記憶部162b、異常原因推定ルーチン162cからなる。

異常原因推定トリガ部161は異常検出手段12の異常信
号記憶部123から周期的に異常信号ｂを読み取る。異常
信号記憶部123の各アドレスと各異常原因推定部162とは
対応しており異常信号ｂが「１」であるなら、それに対
応する異常原因推定部162をトリガする。「０」である
なら何もしない。

トリガされた異常原因推定部162はまず初めに異常原
因推定ルーチン162cが必要とするプラントデータａをプ
ラントデータ入力手段11内のプラントデータ記憶部から
読み取り、プラントデータ記憶部162bに記憶する。次
に、異常原因推定ルーチン162は異常原因を推定するた
めのアルゴリズムを持ち、制限値記憶部162aに記憶して
ある制限値およびプラントデータ記憶部162bに記憶して
あるプラントデータを用い異常原因を推定する。異常原
因が判明したならば原因信号記憶部163の判明した原因
のアドレスを「１」とする。一方、異常原因でなかった
原因のアドレスを「０」とする。

知的ガイダンス出力手段17は、第６図に示すように、
知的ガイダンス出力制御部171と、知的ガイダンスアド
レス記憶部172とからなり、緊急ガイダンス出力手段13
と同様の働きをするが、緊急ガイダンス出力手段13は異
常検出手段12内の異常信号記憶部123を読むのに対し、
知的ガイダンス出力手段17は異常原因推定手段16内の原
因信号記憶部163内の原因信号と、ガイダンス保存手段1
4に記憶されている知的ガイダンスを対応づける知的ガ
イダンスアドレス記憶部172を持っている。知的ガイダ
ンス出力手段17は、原因信号記憶部163を周期的に読み
出し、そこに記憶されている原因信号ｅが「１」である
ならば、知的ガイダンスアドレス記憶部172より原因信
号に対応するアドレスをガイダンス保存手段14へ送る。

ガイダンス保存手段14では、上記アドレスが出力可能
性ガイダンスアドレス記憶部143に記憶されているアド
レス内にあるかどうかをチェックし、あったならば、ガ
イダンス記憶部141にディジタル信号ｄとして記憶され
ているガイダンスを画面表示装置18を通し出力し、なか
ったならば出力しない。

以上の構成で、今、プラントデータ入力手段11内のプ
ラントデータ記憶部のｎ番地にはドレンレベルLVLが記
憶更新されるものとする。また、そのドレンレベルLVL
に対応する制限値は異常検出手段12の制限値記憶部121
の2n＋１番地に上限値LUが、また、2n＋２番地に下限制
限値LDがそれぞれディジタル信号として記憶されている
ものとする。

異常検出手段12のプラント異常判断部122は、プラン
トデータ入力手段11内のプラントデータ記憶部の１番地
から各プラントデータを順に読み出し、各制限値と比較
する。これにより、プラント異常判断部122は、プラン
トデータ記憶部のｎ番地のデータすなわちドレンレベル
LVLと、制限値記憶部121の2n＋１番地より上限値LUを取
り出し、下記の判断を行なう。

LVL≧LUならば“ドレンレベル高” LVL＜LUならば“ドレンレベル高でない” この結果、“ドレンレベル高”のとき、ドレンレベル
異常信号を「１」、“ドレンレベル高でない”とき
「０」とし、異常信号記憶部123の2n＋１番地にドレン
レベル異常信号を記憶する。

次に、プラント異常判断部122は、制限値記憶部121よ
り下限制限値LDを読み出し、下記の判断を行なう。

LVL≦LDならば“ドレンレベル低” LVL＞LDならば“ドレンレベル低でない” この結果、“ドレンレベル低”のとき、ドレンレベル
異常信号を「１」、“ドレンレベル低でない”とき
「０」とし、異常信号記憶部123の2n＋２番地に記憶す
る。

一方、緊急ガイダンス出力信号13は、異常検出手段12
の異常信号記憶部123の異常信号とガイダンス保存手段1
4に記憶されている緊急ガイダンスを対応づけるもので
あり、例えば、“ドレンレベル高”に対応する緊急ガイ
ダンスがガイダンス保存手段14のガイダンス記憶部141
のｍ番地に記憶されているとすると、緊急ガイダンス出
力手段13の緊急ガイダンスアドレス記憶部132の2n＋１
番地には上記アドレスｍを記憶するようにしている。従
って、緊急ガイダンス出力制御部131は、異常検出手段1
2の異常信号記憶部123を読み2n＋１番地が「１」である
ので、緊急ガイダンスアドレス記憶部132の2n＋１番地
から“ドレンレベル高”時に表示すべき緊急ガイダンス
のアドレスｍ番地を取り出し、ガイダンス保存手段14に
送る。

ガイダンス保存手段14のガイダンス記憶部141のｍ番
地には「ドレインレベル高、抽気弁を全開、ドレン調整
弁を全開にして下さい」という内容のガイダンスがコー
ド化されて記憶されている。また、緊急ガイダンス−知
的ガイダンステーブル142のｍ番地には上記ガイダンス
に関連のある知的ガイダンスのアドレスｋ、ｋ＋１番地
が記憶されている。

“ドレンレベル高”発生時、ガイダンス保存手段14
は、緊急ガイダンス出力手段13から送られてくるアドレ
スｍに基づき、緊急ガイダンス−知的ガイダンステーブ
ル142のｍ番地よりｋ、ｋ＋１を取り出し、出力可能知
的ガイダンスアドレス記憶部143に記憶する。また、そ
れと共に、ガイダンス記憶部141のｍ番地より“ドレン
レベル高”時ガイダンスを表わすディジタル信号を取り
出し画面表示手段15へ送る。

一方、”ドレンレベル高”発生時の異常原因推定手段
16の動きは次のようになる。“ドレンレベル高”の異常
原因判定部162の制限値記憶部162aには、給水出口流量
と給水入口流量の差の制限値DED（０）が記憶されて
いる。今、’ドレンレベル高”が異常検出手段12で検出
されたとすると、異常検出手段12内の異常信号記憶部12
3の2n＋１番地が「１」となることは前述した通りであ
る。異常原因推定トリガ部161は異常検出手段12の異常
信号記憶部123を周期的に読み取り、2n＋１番地が
「１」であることを知る。すると、異常原因推定トリガ
部161は「2n＋１番地が１である」こと、すなわち、
“ドレンレベル高”に対する処理を行なう異常原因推定
部162の１つを選びトリガする。トリガされた“ドレン
レベル高”に対する異常原因推定部162は、初めにプラ
ントデータ入力手段11のプラントデータ記憶部より給水
出口流量WRO、給水入口流量WRIを読み取り、“ドレンレ
ベル高”に対する異常原因推定部162内のプラントデー
タ記憶部162bに記憶する。そして、異常原因推定ルーチ
ン162cは制限値記憶部162aより給水出口流量と給水入口
流量の差の制限値DEDと、プラントデータ記憶部162bよ
り給水出口流量WRO、給水入口流量WRIを読み出し、下記
アルゴリズムにより異常原因を推定する。

WRO−WRI≦DEDならばチューブリーク WRO−WRI＞DEDならばフラッシング そして、原因信号記憶部163のｌ番地がチューブリー
クが原因であるという信号のアドレス、ｌ＋１番地がフ
ラッシングが原因であるという信号のアドレスとする
と、上記“ドレンレベル高”に対する異常原因推定部16
2がチューブリークであると判定したならば原因信号記
憶部163のｌ番地を「１」とし、ｌ＋１番地を「０」に
する。一方、フラッシングと判定したならばｌ＋１番地
を「１」とし、ｌ番地を「０」とする。

チューブリークに対応する知的ガイダンス「ドレンレ
ベル高の原因はチューブリークです。給水出口流量WR
O、給水入口流量WRIを全閉して下さい。」といった内容
がガイダンス記憶部141のｋ番地に、フラッシングに対
応する知的ガイダンス「ドレンレベル高の原因はフラッ
シングです。しばらくそのまま様子を見て下さい。」と
いった内容がｋ＋１番地にコード化され記憶されている
とする。

一方、このときには前述したように、知的ガイダンス
アドレス記憶部172にｋ、ｋ＋１が記憶されている。従
って、“ドレンレベル高”が発生し、異常原因推定手段
16がチューブリークであると原因を判定した時、知的ガ
イダンス出力手段17の知的ガイダンス出力制御部171
は、原因推定手段16の原因信号記憶部よりｌ番地を取り
出し、知的ガイダンスアドレス記憶部172のアドレスｌ
番地をアクセスすることによりｋ番地を読み取り、ガイ
ダンス保存手段14へ送る。同様にしてフラッシングと判
定したときはｋ＋１番地を送る。

ガイダンス保存手段14のガイダンス出力制御部144
は、ｋ番地またはｋ＋１番地を出力可能知的ガイダンス
アドレス記憶部143に記憶しているので、知的ガイダン
ス出力手段17から送られてくるアドレスｋ番地またはｋ
＋１番地をこれにより確認の上、ガイダンス記憶部141
のｋ番地またはｋ＋１番地より前述した知的ガイダンス
のディジタル信号を取り出し、画面表示装置15へ表示出
力する。

このようにして、チューブリークが原因でドレンレベ
ル高となった時、緊急ガイダンスして“抽気弁全閉、ド
レン調整弁全開”を出力する。ここで、運転員が従来の
ようにフラッシング現象であると判断し、操作を行なわ
なかったとしても、次に知的ガイダンスが“原因はチュ
ーブリークでありヒータを切離して下さい”と表示する
ので、運転員は誤判断を指摘される。

フラッシング現象が原因の場合は、緊急ガイダンスは
チューブリークの場合と同じであるが、知的ガイダンス
は“フラッシング現象が原因であり、しばらく様子を見
るように”との表示がされるので、運転員は自分の判断
が正しいと再確認できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、プラント状態のみ
に基づいた緊急ガイダンスを表示するようにしたので、
同じ異常状態を発生させる異なった原因が起った時で
も、運転員に適切な操作ガイダンスを表示でき、運転員
は現在生じているプラントの異常状態を正しく把握して
異常原因に対応した適切な処理が取れるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す運転支援装置の構成
図、第２図は第１図の異常検出手段のブロック構成図、
第３図は第１図の緊急ガイダンス出力手段のブロック構
成図、第４図は第１図のガイダンス保存手段のブロック
構成図、第５図は第１図の異常原因推定手段のブロック
構成図、第６図は第１図の知的ガイダンス出力手段のブ
ロック構成図である。 １……運転支援装置、11……プラントデータ入力手段、
12……異常検出手段、13……緊急ガイダンス出力手段、
14……ガイダンス保存手段、 15……画面表示手段、16……異常原因推定手段、17……
知的ガイダンス出力手段、18……画面表示装置。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−296108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−52601（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−179806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−276607（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−69710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−31286（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラントデータを入力するプラントデータ
   入力手段と、そのプラントデータによりプラントの異常
   状態を検出する異常検出手段と、前記プラントデータと
   前記異常検出手段により検出されたプラント異常状態に
   よりプラント異常原因を推定する異常原因推定手段と、
   前記異常検出手段により検出されたプラント異常状態に
   対応する緊急ガイダンスと前記異常原因推定手段により
   推定されたプラント異常原因に対応する知的ガイダンス
   を保存するガイダンス保存手段と、前記異常検出手段に
   より検出されたプラント異常状態に対応する緊急ガイダ
   ンスを前記ガイダンス保存手段より取り出す緊急ガイダ
   ンス出力手段と、前記異常原因推定手段より推定された
   プラント異常原因に対応する知的ガイダンスを前記ガイ
   ダンス保存手段より取り出す知的ガイダンス出力手段
   と、前記緊急ガイダンス出力手段より得られた緊急ガイ
   ダンスと前記知的ガイダンス出力手段より得られた知的
   ガイダンスとを画面表示装置に表示する画面表示手段と
   を備えていることを特徴とする運転支援装置。