JP2660066B2 - プラント性能監視装置 - Google Patents

プラント性能監視装置

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JP2660066B2 JP1279266A JP27926689A JP2660066B2 JP 2660066 B2 JP2660066 B2 JP 2660066B2 JP 1279266 A JP1279266 A JP 1279266A JP 27926689 A JP27926689 A JP 27926689A JP 2660066 B2 JP2660066 B2 JP 2660066B2
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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、プラントの性能監視装置に関する。
(従来の技術) 従来のプラント、とくに蒸気発電プラントには、その
性能監視装置が設置されている。第5図に示すように、
蒸気発電プラントのサイクル構成では、まず、ボイラ1
で発生した蒸気は、主蒸気管を通って高圧タービン2に
入り、高圧タービン2で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸
気管を通ってボイラ1に戻る。そして、この蒸気はボイ
ラ1内で再熱され、高温再熱蒸気管を通って、中低圧タ
ービン3に入る。ここで、高圧タービン2と中低圧ター
ビン3で蒸気がした仕事は、発電機4により電気エネル
ギに変換される。また、中低圧タービン3からの排気蒸
気は復水器5で水に還元され、給水ポンプ6によりボイ
ラ1に給水される。さらに、この給水系統には、給水加
熱器7が配設されていて、高圧タービン2の抽気蒸気に
より給水ポンプ6からの給水を加熱している。さらに、
給水加熱器7からのドレンは、別の管路により復水器5
に回収されるようになっている。加えて、蒸気の圧力、
温度、流量を検出するために、圧力検出装置8、温度検
出装置9、流量検出装置10、発電機4の出力を検出する
出力検出装置11が所定個所に配設されている。これら検
出装置8,9,10,11からのプロセスデータ信号は、プラン
ト性能監視装置12に入力され、プラントの性能を演算
し、演算されたプロセスデータとプラント性能はデータ
保存部に保存されるようになっている。
さらに、このプラント性能監視装置12には、第4図に
示すように、プロセスデータ入力部13が設置されてい
て、第5図に示した、各検出装置8,9,10,11からのプロ
セスデータが入力されるようになっている。プロセスデ
ータ入力部13に入力されたこれらのプロセスデータは、
プロセスデータ一次処理部14において、平均処理、積算
計算などの一次処理の対象となる。この一次処理結果
は、プラント性能演算部15において、演算処理され、さ
らに、プラント性能を求めるための演算が行われる。ま
た、プロセスデータ一次処理部14で一次処理されたプロ
セスデータは、プロセスデータ判断部16に伝送され、プ
ラント性能監視装置12に入力されたプロセスデータの変
動巾が規定値を満足しているか否かの判定に供される。
そして、プラントの安定状態のプロセスデータと判定さ
れた場合には、プラント性能演算部15でプラント性能の
演算を行う。一方、プラントの安定状態でないと判定さ
れた場合には、それまでプロセスデータ入力部13に入力
されたプロセスデータはクリアされ、新たにプロセスデ
ータの入力を始めるようになっている。プロセスデータ
一次処理部14とプラント性能演算部15で演算処理された
プラント性能データは、プラント履歴データ格納部とプ
ラント履歴データ格納エリアからなるプラント履歴デー
タ保存部17に保存される。そして、適宜、プラント履歴
データ読出部とオペレータ対話部とからなるプラント履
歴データ取出部18とオペレータ対話装置19を介してプロ
セスデータ及びプラント性能データを読み出し、画面に
表示することができるようになっている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来のプラント性能監視装
置では、プラントの負荷変動と無関係にプラントのプロ
セスデータの検出を行い、この検出されたプロセスデー
タによりプラントの性能計算を実行し、オペレータの要
求によりプラントの発電日報等にこの計算結果を出力表
示していた。しかし、このような従来の手法では、プラ
ントの負荷が長時間にわたり安定している場合には、正
確なプラントの性能計算が期待できるが、その負荷変動
が激しい場合には、プラント性能監視装置より得られる
プラント性能データが無意味なものとなるおそれがあっ
た。また、プラントの負荷安定状態で測定された性能デ
ータであっても、これが負荷変動状態の性能データと混
在し、これを後で判別することが困難となる。このた
め、プラントの全データに対する信頼度が低下し、プラ
ント性能監視装置の機能が十分発揮できなかった。
また、プロセスデータ判断部をもつプラント性能監視
装置においても、例えば、昼夜間時の負荷変動の激しい
需要に対応するように構成されている火力発電プラント
では、プロセスデータの変動巾が規定値を満足する運転
状態にならないおそれがあった。また、一般に、火力発
電プラントで、自動周波数制御運転(略称AFC)を行っ
ており、そのため、プラントの通常運転では、定格出力
に対し±5%程度の負荷変動を許容した運転を行ってい
た。そのため、プロセスデータの変動巾の規定値を満足
していなくても上述したAFC運転状態でプロセスデータ
をプラント性能監視装置に入力せざるを得なかった。ま
た、プラントの復水器の冷却水温度が常に変動し、か
つ、タービン排気圧力が変化するなど、完全に安定状態
にあるプラントの運転状態を実現するのは極めて困難で
あった。その結果、プラントのプロセスデータの信頼度
を判定するデータが提供できず、その都度、オペレータ
はプロセスデータの履歴を確認する必要があった。ま
た、プラントの負荷一定運転を行って正確なプラント性
能計算をするためには、複数のプラント間の運転調整を
必要とし、随意に、比較的正確な信頼度の高いプラント
性能データを得ることができなかった。
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、
各プロセスデータ自体ではなく、任意のプラント負荷運
転状態で得られたプロセスデータから演算されるプラン
トとしての性能データの良否を容易に判定できるように
するとともに、信頼度が高いと判定されたプラント性能
データを容易に選択できるようにし、あわせて、プラン
トの履歴監視の精度を高めたプラント性能監視装置を提
供することを目的としている。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段及び作用) 本発明は、プラントのプロセスデータを検出し、これ
らの検出されたプロセスデータに基づいてプラントの性
能を評価するプラント性能監視装置にプラント性能演算
部と信頼度付加部を設けたものに関する。検出された各
プロセスデータの偏差によって生じる、プラントとして
の性能値の偏差を求め、プラント性能演算部で得られた
性能値と上記性能値の偏差とによって算定される性能値
の信頼度を信頼度付加部によりプラントの性能データに
付加しプラントの性能監視をする。
(実施例) 以下、本発明のプラント性能監視装置の実施例を第1
図から第3図について説明する。ここで、このプラント
性能監視装置を組込んだプラントの概略は第5図のもの
と同じであるので省略する。
第1図は、本発明のプラント性能監視装置の一実施例
の構成を示すブロック図である。まず、プラントの各検
出装置8,9,10,11からのプロセスデータは、プロセスデ
ータ入力部13に入力され、プロセスデータ一次処理部14
において平均値演算の平均処理、積算計算などの一次処
理がされる。この一次処理結果は、プラント性能演算部
15において、演算処理され、プラント性能を求める演算
が行われる。また、プロセスデータ一次処理部14で一次
処理されたプロセスデータはプロセスデータ判断部16に
伝送され、プラント性能監視装置に入力されたプロセス
データの変動巾が規定値を満足しているか否かを判定す
る。プラントの安定状態のプロセスデータと判定された
場合には、プラント性能演算部15でプラント性能の演算
を行う。一方、プラントの安定状態でないと判定された
場合には、それまでプロセスデータ入力部13に入力され
たプロセスデータはクリアされ、新たにプロセスデータ
の入力を始めるようになっている。
さらに、信頼度演算部20と信頼度データ付加部21とか
らなる信頼度付加部22が設けられていて、プラント性能
演算部15でプロセスデータからプラントの性能データの
演算を実施した後、信頼度演算部20でプロセスデータと
プラントの性能データの信頼度の演算を行う。信頼度デ
ータ付加部21では、信頼度演算部20で演算されたプラン
トの信頼度とそれぞれ対応するプロセスデータ及びプラ
ントの性能データとからなる一対のプラント履歴データ
を作成する。また、これらのプラント履歴データは、プ
ラント履歴データ格納部24′とプラント履歴データ格納
エリア24とからなるプラント履歴データ保存部17に保存
される。さらに、プラント履歴データ取出部18′が配設
されている。このプラント履歴データ取出部18′は、プ
ラント履歴データ保存部17に保存されているプラント履
歴データの中から読出したいプラント履歴データの範囲
をオペレータ対話装置19より受付ける選択値要求受付部
23とこの選択値要求受付部23からの信号を受けプラント
履歴データ格納エリア24からプラント履歴データを読み
出し、かつ、要求されるプラント履歴データを選択し
て、このデータを一旦保存するプラント履歴データ読出
部25とから構成され、さらに、オペレータ対話装置19か
らオペレータにより要求されるプラント履歴データの読
出し表示処理信号によりプラント履歴データ読出部25に
一時保存されたプラントの履歴データをオペレータ対話
装置19に表示装置するオペレータ対話部26とから構成さ
れている。
上述のように構成された本発明のプラント性能監視装
置の実施例の作用を説明する。第5図に示すプラント性
能監視装置を組込んだ火力発電プラントの高圧タービン
2のタービン効率Eは、第2図に示すエントロピーエン
タルピ線図で示される。すなわち、理論断熱落差AEと有
効熱落差UEとから、タービン効率Eは、プロセスデータ
の関数(f)として、 として定義される。
ここで、H1;主蒸気エンタルピ H2;低温再熱蒸気エンタルピ T1;主蒸気温度 T3;低温再熱蒸気温度 P1;主蒸気圧力 P3;低温再熱蒸気圧力 H3A;理論断熱エンタルピ である。
そして、高圧タービン2のタービン効率Eを本発明の
プラント性能監視装置のプラント性能演算部15で演算し
て求めるにあたって、まず、プラントに配設した複数の
圧力検出装置8によって所定個所の主蒸気圧力P1、低温
再熱蒸気圧力P3をそれぞれ検出してプロセスデータ入力
部13に入力する。また、複数の温度検出装置9によっ
て、所定個所の主蒸気温度T1、低温再熱蒸気温度T3をそ
れぞれ検出して同じくプロセスデータ入力部13に入力す
る。これら入力された蒸気圧力と温度に関するプロセス
データは、プロセスデータ一次処理部14において平均値
演算が実行される。そして、この演算された平均値プロ
セスデータからエンタルピ演算を行うようになってい
る。このエンタルピ演算結果から、第2図に示す、主蒸
気エンタルピH1及び低温再熱蒸気エンタルピH3を算出す
る。さらに、上述したプロセスデータは、プラント性能
演算部15に送られ、ここで、プロセスデータ一次処理部
14で演算した平均値プロセスデータから理論断熱エンタ
ルピH3Aが算出される。これにより、式(1)に示した
高圧タービンのタービン効率Eが算出される。
また、本発明のプラント監視装置の特徴点である信頼
度付加部22では、タービン効率Eの信頼度REを算出す
る。すなわち、上述したタービン効率Eの偏差σEは、
プロセスデータ入力部13に入力されたプロセスデータの
標準偏差(主蒸気圧力P1についてはσP1、低温再熱蒸気
圧力P3についてはσP3、主蒸気温度T1についてはσT1
低温再熱蒸気温度T3についてはσT3)を用いて、各プロ
セスデータを単位量だけ変化させたときの、それぞれの
標準偏差σP1,σP3,σT1,σT3の効率変化割合を ∂f/∂P1,∂f/∂P3,∂f/∂T1,∂f/∂T3として、求め
ると次式のようになる。
ここで、各プロセスデータの標準偏差σP1,σP3,σ
T1,σT3は、プロセスデータ一次処理部14における平均
値演算の際に算出される。そこで、式(1)に示すター
ビン効率Eとその偏差σEとからタービン効率Eの信頼
度REを定義すると次式のようになる。
それ故、タービン効率Eの偏差σEとともにその信頼
度REが信頼度演算部20において算出される。この信頼度
演算部20で算出されたタービン効率の信頼度REとプロセ
スデータ一次処理部14で算出された各プロセスデータの
標準偏差σP1,σP3,σT1,σT3は、プロセスデータ信
頼度として扱われ、それぞれプラントデータであるター
ビン効率E及び対応する各プロセスデータに付加され
る。この信頼度REとプラントデータを1組としたデータ
とすべき処理は、信頼度データ付加部21で実行され、そ
の後、処理されたデータはプラント履歴データ保存部17
に保存される。
さらに、プラント履歴データ取出部18′の作用を説明
する。まず、オペレータからの要求は、オペレータ対話
装置19からの表示選択範囲の要求信号として、選択値受
付部23に送られ、それによりプラント履歴データ読出部
25がプラント履歴データ保存部17のプラント履歴データ
格納エリア24からすでに信頼度を付加したプラント履歴
データを読出し、オペレータからの要求範囲のデータを
選択し、このプラント履歴データ読出部25に一旦格納す
る。そして、オペレータ対話装置19から入力された表示
処理信号によりプラント履歴データ読出部25に一時的に
保存されたプラント履歴データをオペレータ対話部26に
読出す。さらに表示のためのデータ処理を実行した後、
プラント履歴データがオペレータ対話装置19に送られ画
面に表示される。
本発明のプラント性能監視装置の信頼度付加部22の実
行フローチャート(第3図)に示すように、信頼度付加
部22のフローはプログラムをSTARTさせ、データ検出過
程201においてプラントのプロセスデータ、性能データ
を検出し、データ格納エリアに格納する。データ入力過
程202においてはデータ格納エリアに格納したプラント
のプロセスデータと性能を読出し入力する。エンタルピ
演算過程203では、入力された蒸気圧力と温度に関する
プロセスデータを平均値演算し、演算された平均値プロ
セスデータからエンタルピ演算を行い主蒸気エンタルピ
H1、低温再熱蒸気エンタルピH3、理論断熱エンタルピH3
Aに算出する。また、性能偏差演算過程204では、すでに
入力されている各プロセスデータの標準偏差σP1,σ
P3,σT1,σT3を用いてタービン効率(性能)の偏差計
算を実行する。さらに、信頼度演算過程205では、すで
に算出したタービン効率Eとその偏差σEとからタービ
ン効率Eの信頼度REを算出する。ついで、データインデ
ックスNo.定義過程211では、算出した信頼度REをプラン
トデータを1組としたデータとすべき処理を実行し、次
のデータインデックスNo.付加過程212では、これら処理
したデータにプラント履歴データ保存用のインデックス
を付加する。これにより信頼度付加のステップを終了
し、再びデータ検出過程201に戻り、データ検出過程201
からデータインデックスNo.付加過程212までのステップ
を繰り返し実行することになる。
なお、上記した本発明の実施例では、信頼度データを
検出したプロセスデータの標準偏差より算出したが、プ
ロセスデータの分布関数による算出方法、あるいは1つ
のプロセスデータに対して複数の検出方法がある場合に
は、それらの異なった方法により検出されたプロセスデ
ータの比較により信頼度を算出することができる。ま
た、上述した実施例では、火力発電プラントに本発明の
プラント監視装置を適用する場合について説明したが、
これ以外のプラント性能監視に用いることも可能であ
る。
〔発明の効果〕
本発明のプラント性能監視装置によれば、任意のプラ
ント負荷運転状態で得られた蒸気圧力、温度、流量等の
プロセスデータからプラント性能データを演算できる。
この演算されたプラント性能データの良否は、プラント
性能データにプロセスデータを基にして演算された信頼
度データを付加して保存できるので、容易に判断でき
る。すなわち、各プロセスデータの偏差によって生じる
プラントとしての性能値の変動値に基づいて信頼度が算
定されるので、上記信頼度は各プロセスデータ単独の変
動には比較的影響を受けることが少なく、各プロセスデ
ータの総合的な偏差に対応したものとなり、その信頼度
を利用することにより、プラント全体としての信頼度の
高い性能データを得ることができる。さらに、信頼度が
高いと判断されたプラント性能データを容易に選択でき
るので、全体としてプラント履歴監視の精度を高めるこ
とができるとともにプラントの全データに対する信頼度
が向上し、プラント性能監視装置としての機能を十分発
揮できるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のプラント性能監視装置の一実施例の構
成を示すブロック図、第2図は高圧タービンのタービン
効率の説明図、第3図は本発明のプラント性能監視装置
の信頼度付加部の実行フローチャート、第4図は従来の
プラント性能監視装置の構成を示すブロック図、第5図
はプラント性能監視装置を組み込んだ火力発電プラント
の概略図である。 1……ボイラ、2……高圧タービン、3……中低圧ター
ビン、4……発電機、8……圧力検出装置、9……温度
検出装置、10……流量検出装置、11……発電機出力検出
装置、12……プラント性能監視装置、13……プロセスデ
ータ入力部、14……プロセスデータ一次処理部、15……
プラント性能演算部、16……プロセスデータ判断部、17
……プラント履歴データ保存部、18′……プラント履歴
データ取出部、19……オペレータ対話装置、20……信頼
度演算部、21……信頼度データ付加部、22……信頼度付
加部、23……選択値要求受付部、24……プラント履歴デ
ータ格納エリア、25……プラント履歴データ読出部、26
……オペレータ対話部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラントのそれぞれ箇所で検出されるプロ
    セスデータを取り込むプロセスデータ入力部、 取り込まれた各プロセスデータに基づいて各プロセスデ
    ータの平均値をそれぞれ算出するプロセスデータ一次処
    理部、 得られた各プロセスデータが予め決められた変動幅内に
    入るか否かをそれぞれ判定するプロセスデータ判断部、 このプロセスデータ判断部で予め決められた変動幅内に
    入ると判断された各プロセスデータの平均値に基づいて
    そのときの該プラントの性能値を演算するプラント性能
    演算部、 得られたプラント性能値をこれまでの該プラントの履歴
    を示すデータとして保存するプラント履歴データ格納
    部、及び 保存されたプラント性能値を適宜に取り出すプラント履
    歴データ読出部を備えているプラント性能監視装置にお
    いて、 前記プロセスデータ入力部に入力された各プロセスデー
    タの偏差によって生じるプラントの性能値の偏差を求
    め、前記プラント性能演算部で得られた性能値と上記性
    能値の偏差とによって上記性能値の信頼度を算定し、当
    該性能値の信頼度データとして前記プラント履歴データ
    格納部に保存する信頼度付加部を設けたことを特徴とす
    るプラント性能監視装置。
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