JP2805508B2 - プラント機器の寿命管理方法及び装置 - Google Patents

プラント機器の寿命管理方法及び装置

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JP2805508B2
JP2805508B2 JP1227212A JP22721289A JP2805508B2 JP 2805508 B2 JP2805508 B2 JP 2805508B2 JP 1227212 A JP1227212 A JP 1227212A JP 22721289 A JP22721289 A JP 22721289A JP 2805508 B2 JP2805508 B2 JP 2805508B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機器の寿命管理手法に係り、特に多数の機
器を備えたプラントにおける機器の寿命管理方法および
装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、各種プラントを構成する多数の機器の寿命管理
は、プラントの運転に携わる運転員の経験や機器の動作
年数に基づく推定寿命により行われるのにとどまってい
るが、プラント機器の動作状態は一様でなくて動作頻度
の高いものと低いものの差は、数千倍の差があり、機器
の寿命においても大幅な差がある場合が多い。
例えば、計算機で制御されるプラントの場合、プラン
ト機器は、第6図に示されるように、制御装置である計
算機1と、該計算機1に接続されたシーケンサ装置2、
制御装置41、制御装置4nと、該シーケンサ装置2、制御
装置41〜4nに接続された弁9、現場スイッチ10、電動弁
11、モータ12、伝送器13、温度検出器14、等を含み、前
記シーケンサ装置2、制御装置41〜4nには、補助継電器
6、制御モジュール7等が備えられている。上述のよう
な大小の現場機器及び制御装置に備えられた機器の数は
膨大な数になる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、プラント機器の動作寿命は数千回、数万回で
あり、これら数万個にもおよぶ機器の動作回数を、動作
寿命に達するまで、人手により個々の機器ごとに集計す
るのは実用的でなく、困難を極める作業である。また、
動作頻度の高い機器に合わせて寿命管理することは経済
的でない上、その逆は機器の動作寿命を越えて使用され
る機器が生じてプラントの運転に支障を来たす結果とな
る。
本発明の課題は、多数の機器を備えたプラントにおけ
る機器の寿命評価、寿命管理を人手を要することなく、
迅速、適確に行うにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題は、プラントの運転状態を複数の運転過程
に分類し、該分類された運転過程毎にかつ各機器ごとに
寿命管理のパラメータ値を設定し、プラントの運転ごと
に経過した運転過程が前記分類された運転過程のうちの
どの運転過程であるかを検出し、運転過程を検出するご
とに当該運転過程に対応して設定された前記パラメータ
値を各機器ごとに加算集計して、各機器の使用開始から
の累計パラメータ値を算出し、該累計パラメータ値によ
り寿命評価を行なうプラント機器の寿命管理方法によっ
て達成される。
上記の課題は、また、プラントの起動から停止までの
一回の運転を複数の運転過程の組み合せとして設定し、
運転過程の検出を、前記一回の運転の終了を検出するこ
とによって前記複数の運転過程を検出したとして行なう
請求項1に記載のプラント機器の寿命管理方法によって
も達成される。
上記の課題は、また、各機器ごとに予め寿命管理の許
容パラメータ値を設定し、該許容パラメータ値と累計パ
ラメータ値を比較して機器ごとの余寿命を判断する請求
項1または2に記載のプラント機器の寿命管理方法によ
っても達成される。。
上記の課題は、また、プラントの運転が終了するごと
に、その時点における累計パラメータ値に、プラントの
起動から停止までの一回の運転を複数の運転過程の組み
合せとして設定して得られる該一回の運転でのパラメー
タ値を加算して予測累計パラメータ値が算出され、該予
測累計パラメータ値が許容パラメータ値と比較される請
求項3に記載のプラント機器の寿命管理方法によっても
達成される。
許容パラメータ値は、機器の動作回数でも、機器の動
作時間でも、機器の動作時間と動作回数の組み合せでも
よい。
上記の課題は、さらに、プラント機器を制御する制御
装置に接続されプラントの運転状態が予め定められてい
るどの運転過程であるかを検出する判別回路と、該判別
回路に接続され運転過程ごとに回数を積算する積算回路
と、予め運転過程ごとにかつ各機器ごとに定められた寿
命管理のパラメータ値および各機器ごとに定められた寿
命管理の許容パラメータ値を記憶するデータ記憶装置
と、該データ記憶装置と前記積算回路に接続され寿命管
理のパラメータ値に前記回数を乗算して各機器ごとの累
計パラメータ値を算出する演算回路と、該演算回路と前
記データ記憶装置に接続され前記累計パラメータ値と前
記許容パラメータ値を比較して結果を出力する比較演算
回路と、該比較演算回路に接続され比較演算回路の出力
を外部の表示装置に出力する外部出力装置と、を備えた
プラント機器寿命管理装置によっても達成される。
〔作用〕 プラントの運転状態が、機器の状態、プラントのプロ
セス状態が共通ないくつかの運転過程に分類され、その
運転過程で操作、運転される機器について、それぞれ、
その操作、運転に対する寿命管理のためのパラメータ値
が設定される。プラントの運転状態が、どの運転過程に
あるかが検出され、前記分類された運転過程が、それぞ
れ何回、終了したかが積算される。運転過程ごとの前記
積算回数に、各運転過程ごとにかつ機器ごとに設定され
た前記パラメータ値が乗ぜられ、算出された値が各機器
単位に集計されて、各機器の使用開始からの累計パラメ
ータ値が得られる。あらかじめ定められた許容パラメー
タ値を機器の使用開始時における余寿命とすれば、前記
累計パラメータ値は、寿命の消費分を示し、許容パラメ
ータ値から、累計パラメータ値が差引かれて残る値が、
その時点でのその機器の余寿命を示す。
さらに実績値として算出される累計パラメータ値に、
更にあと1回のプラントの運転を行った場合のパラメー
タ値を加算して予測累計パラメータ値とし、この予測累
計パラメータ値と許容パラメータ値を比較することによ
り、当該機器の点検、交換を今次のプラント停止時に行
うべきか、さらにあと1回の運転を行ったあとでよいか
が判定される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。第4図
のプラント運転の起動・停止曲線20は、プラントの起
動、負荷運転、停止の過程における負荷変動の一例を示
すが、プラントの運転状態は、定まったパターン(以
下、運転過程という)に分類することができ、例えば、
プラントの起動、停止過程は、起動準備過程、起動過
程、負荷運転過程、停止過程、停止、等に分類できる。
これらの運転過程において、シーケンサ装置2及び該シ
ーケンサ装置内の小形機器である補助継電器6、現場の
機器であるバルブ9、現場スイッチ10、電動弁11等が、
どの様に動作するか予め想定できるため、計算機1に内
装された寿命管理装置にプラントの運転のパターンを認
識させ、上記の各々の運転過程において、プラント機器
がどのように動作するか、機器が何回動作するか等、機
器の運転パターンに見合った想定動作から、機器の各運
転過程ごとの動作回数、動作時間を想定する。第5図
は、この想定動作の例を示す。
たとえば、火力発電プラントの運転パターンは、大き
く分類して、起動前準備過程、起動過程、負荷運転過
程、停止過程、停止等の運転過程Si(i=1〜m)にわ
けられ、さらに、点火、併入、解列等に細分化すること
ができる。それらの運転過程において、現場の機器であ
るバルブ9やシーケンサ装置内の小形機器である補助継
電器6等の機器がどのように動作するかを想定し、第5
図に示されるように機器ごとにかつ、運転過程ごとに、
動作回数、動作時間を設定する。運転過程Siにおいて、
機器Ej(j=1〜k)に設定された動作回数、動作時間
が寿命管理のパラメータ値Pjiである。第5図に示され
るデータが、寿命管理装置の記憶装置部分に記憶され
る。プラントを制御する計算機は、点火、併入あるいは
代表的なプラント機器の状態を監視、記録している。
機器の寿命は、機器の種類によって異なるが、一般的
に機器の動作回数及びまたは動作時間によって、評価す
ることができ、この動作回数、動作時間、または動作回
数と動作回数を組み合わせた数値を前述のように、寿命
管理のパラメータ値Pjiとし、各機器ごとの寿命を示す
許容限界を許容パラメータ値APjとする。許容パラメー
タ値も前記記憶装置部分に記憶される。
第3図は、本発明の実施例である寿命管理装置を示
し、プラント機器を制御する制御装置2,4に接続されプ
ラントの運転状態が予め定められているどの運転過程で
あるかを検出する判別回路23と、該判別回路23に接続さ
れ運転過程ごとに回数Tiを積算する積算回路24と、予め
運転過程ごとにかつ各機器ごとに定められた寿命管理の
パラメータ値Pjiおよび各機器ごとに定められた寿命管
理の許容パラメータ値APjを記憶するデータ記憶装置28
と、該データ記憶装置28と前記積算回路24に接続され寿
命管理のパラメータ値Pjiに前記回数Tiを乗算して各機
器Ejごとの累計パラメータ値RPjを算出する演算回路25
と、該演算回路25と前記データ記憶装置28に接続された
前記累計パラメータ値RPjと前記許容パラメータ値APj
比較して結果を出力する比較演算回路26と、該比較演算
回路26に接続され比較演算回路26の出力を外部の表示装
置21,22に出力する外部出力装置27と、前記データ記憶
装置に接続されたデータ入力装置20と、を備えている。
判別回路23は、内装された記憶手段に記憶されている
各運転過程の判別条件と、制御回路2,4から入力される
機器の動作状態及びプロセス状態量とからどの運転過程
Si(i=1〜m、mは設定されている運転過程の総数)
であるかを検出する。積算回路24は、判別回路で検出さ
れた運転過程を運転過程ごとに積算し、回数Ti(運転過
程Siの積算回数)を得る。演算回路25は、積算回路24が
積算して得た、運転過程ごとの回数Tiにデータ記憶装置
28から読み出したパラメータ値Pjiを乗算し、下記の
(1)式により機器ごとの累計パラメータ値RPjを得
る。
(1)式で得られた累計パラメータ値RPiは、当該機
器の使用開始から、算出時点までの推計実績動作回数
(あるいは動作時間、動作回数と動作時間の組み合わ
せ)であり、比較演算回路26は、この累計パラメータ値
RPjと、データ記憶装置28から読み出した許容パラメー
タ値APjとを比較し、累計パラメータ値RPjが許容パラメ
ータ値APjを越えていないかどうかをチェックする。寿
命管理の対象機器Ej(j=1〜k)について、上記比較
が行われ、結果が外部の表示装置であるCRT21やプリン
タ22に出力される。累計パラメータ値が許容パラメータ
値を越えた機器があれば、その機器名とアラームメッセ
ージが表示されるとともに、音声又は光の点滅等でアラ
ーム表示される。
機器の寿命動作回数及び動作時間は通常、数万回、数
万時間と非常に大きい数値であり、又、プラントの寿命
管理の対象となる機器の数も数万個に及ぶ場合があるの
で、常時機器の動作回数(余寿命=APj−RPj)を算出す
るのが実際的でない場合、ある一定時間、積算回路24
で、運転過程ごとの積算数Tiを更新しつつ、記憶してお
き、必要時に積算回路24に記憶されたTiと、データ記憶
装置28に記憶されたPjiを読み出して演算を実行させ寿
命評価を行うことも可能である。
次に、機器の寿命評価の算式の一例を示す。機器の寿
命は先に述べたように動作回数で数万回、動作時間で数
万時間に及ぶ非常に大きい数値であり、機器の寿命評価
の精度は、下記に示す算式の精度で十分である。
A.動作回数の評価方法 上記(2)式は、起動前準備等の各運転過程1回あた
りに予想される機器Ejの動作回数に、1回のプラント運
転あたりに発生する同じ運転過程の発現回数を乗じ、さ
らにプラントの運転回数を乗じて機器の累計実績動作回
数を推計し、あらかじめ設定された機器寿命(許容動作
回数)と比較するものである。
B.動作時間の評価方法 上記(3)式は各運転過程での機器Ejの動作時間に、
1回のプラント運転あたりの同じ運転過程の発現回数を
乗じ、さらにプラントの運転回数を乗じて機器の累計実
績動作時間を推計し、あらかじめ設定された機器寿命
(許容動作時間)と比較するものである。機器Ejが各運
転過程の間、連続的に動作(運転)している場合は、予
想動作時間を、プラントの実績運転時間におきかえても
よい。
上記(2)式では、機器の動作回数が寿命管理のパラ
メータ値Pjiであり、(3)式の場合には機器の動作時
間が寿命管理のパラメータ値である。機器の寿命を示す
許容パラメータ値APjは、通常機器メーカの実験等に基
づいて設定されており、それが動作回数で表現されてい
るか、動作時間(運転時間)で表現されているか、その
双方で表現されているかによって、寿命管理のパラメー
タ値を何で表わすかが選択される。
第1図及び第2図は、上述の手順を整理したもので、
第1図は各運転過程の回数Tiを積算して累計パラメータ
値RPjを算出する手順を示し、第2図は、プラントの運
転回数Nを積算して、予測累計パラメータ値RP′を算
出する手順を示している。予測累計パラメータ値RP′
は、積算された運転回数Nに1を加えて、寿命評価時点
で、更にあと1回のプラント運転を実施した後の機器の
累計パラメータ値を算出したものである。この予測累計
パラメータ値RP′と許容パラメータ値APjを比較する
ことにより、あと1回の運転を行う間に寿命が切れる機
器を見出すことができ、評価時点で点検、交換を行うべ
き機器が摘出される。
上述の実施例によれば、プラントの運転に伴って、あ
らかじめ定められた運転過程が検出されるごとに、ある
いは、プラントの運転の終了ごとに、各機器の寿命評価
が行われ、寿命が切れたもの、又はあと1回のプラント
の運転で寿命が切れるものが表示されるので、寿命評価
のために実際の機器の動作回数や動作時間を集計する人
手を省くとともに、速やかに情報を得ることができ、事
故の生ずる前に対策を講ずることが可能になる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、プラントの運転状態を、いくつかの
運転過程に分類し、運転過程ごとに機器ごとの動作回
数、動作時間をパラメータ値として予測し、プラントの
運転中に、前記運転過程が現れた回数を集計して、機器
ごとの前記パラメータ値を集計した累計パラメータ値を
算出し、これをあらかじめ設定された許容パラメータ値
と比較して余寿命の有無を判定・表示するので、多数の
人手による実績集計を行うことなく、迅速な寿命評価が
可能になり、プラント運転のコストを低減させる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の方法の実施例を示す手順図、
第3図は本発明の寿命管理装置の実施例の主要構成を示
すブロック図、第4図はプラントの運転パターンの例を
示す概念図、第5図はパラメータ値の設定例を示す図
で、第6図はプラントの概略構成の例を示すブロック図
である。 1……寿命管理装置、2,4……制御装置、 21,22……外部の表示装置、23……判別回路、 24……積算回路、25……演算回路、 26……比較演算回路、27……外部出力装置、 28……データ記憶装置。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラントの運転状態を複数の運転過程に分
    類し、該分類された運転過程毎にかつ前記プラントを構
    成する各機器ごとに寿命管理のパラメータ値を設定し、
    プラントの運転ごとに経過した運転過程が前記分類され
    た運転過程のうちのどの運転過程であるかを検出し、運
    転過程を検出するごとに当該運転過程に対応して設定さ
    れた前記パラメータ値を各機器ごとに加算集計して、各
    機器の使用開始からの累計パラメータ値を算出し、該累
    計パラメータ値により寿命評価を行なうプラント機器の
    寿命管理方法。
  2. 【請求項2】プラントの起動から停止までの一回の運転
    を複数の運転過程の組み合せとして設定し、運転過程の
    検出を、前記一回の運転の終了を検出することによって
    前記複数の運転過程を検出したとして行なうことを特徴
    とする請求項1に記載のプラント機器の寿命管理方法。
  3. 【請求項3】各機器ごとに予め寿命管理の許容パラメー
    タ値を設定し、該許容パラメータ値と累計パラメータ値
    を比較して機器ごとの余寿命を判断することを特徴とす
    る請求項1または2に記載のプラント機器の寿命管理方
    法。
  4. 【請求項4】プラントの運転が終了するごとに、その時
    点における累計パラメータ値に、プラントの起動から停
    止までの一回の運転を複数の運転過程の組み合せとして
    設定して得られる該一回の運転でのパラメータ値を加算
    して予測累計パラメータ値が算出され、該予測累計パラ
    メータ値が許容パラメータ値と比較されることを特徴と
    する請求項3に記載のプラント機器の寿命管理方法。
  5. 【請求項5】許容パラメータ値が、機器の動作回数か、
    動作時間か、または動作回数と動作時間の組合せである
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの項に記載
    のプラント機器の寿命管理方法。
  6. 【請求項6】プラント機器を制御する制御装置に接続さ
    れプラントの運転状態が予め定められているどの運転過
    程であるかを検出する判別回路と、該判別回路に接続さ
    れ運転過程ごとに回数を積算する積算回路と、予め運転
    過程ごとにかつ前記プラントを構成する各機器ごとに定
    められた寿命管理のパラメータ値および各機器ごとに定
    められた寿命管理の許容パラメータ値を記憶するデータ
    記憶装置と、該データ記憶装置と前記積算回路に接続さ
    れ寿命管理のパラメータ値に前記回数を乗算して各機器
    ごとの累計パラメータ値を算出する演算回路と、該演算
    回路と前記データ記憶装置に接続され前記累計パラメー
    タ値と前記許容パラメータ値を比較して結果を出力する
    比較演算回路と、該比較演算回路に接続され比較演算回
    路の出力を外部の表示装置に出力する外部出力装置と、
    を備えたプラント機器寿命管理装置。
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