JP2821149B2 - プラントの寿命管理装置 - Google Patents

プラントの寿命管理装置

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    • G07C3/00Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラントの寿命管理装置に係り、特に発電プ
ラントのように数多くの機器にて構成されているプラン
トの寿命管理装置に関する。
〔従来の技術〕
従来一般に採用されているこの種の装置は、たとえば
特開昭62−276470号公報にも記載されているように、プ
ラントを構成している各種機器、部品の寿命や劣化につ
いて時間的変化、又ストレス変化による寿命劣化最新情
報に基づいてプラントの寿命値を予測・管理するように
しているのが普通である。
〔発明が解決しようとする課題〕
この従来技術においては、たしかにそのプラントの余
寿命の判断は充分可能であるが、しかしながらこの従来
技術では、プラントの健全性を維持し、長寿命化を図る
点について配慮がされておらず、現状以上に機器の健全
性を積極的に向上させることはできず、プラントの安全
上及び経済上も大きな損失を有しているという問題があ
つた。
本発明はこれにかんがみなされたものであり、したが
つてその目的とするところは、そのプラントの健全性を
積極的に向上させ得る管理をなし、かつプラントの安全
上及び経済上も有利なこの種寿命管理装置を提供するに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち本発明は、プラントの寿命管理装置を、プラ
ントの設計条件,運転履歴,部材の材料特性,補修及び
不具合経歴等のデータを保存,管理するデータ管理装置
と、プラントを構成している各機器の損傷状態及び前記
データ管理装置に保存されている各機器の履歴データと
より各機器の余寿命を診断する機器別余寿命診断装置
と、前記機器別余寿命診断装置の結果を総合判断し、プ
ラント全体の余寿命を判断するプラント余寿命診断装置
と、前記プラント余寿命診断装置の診断結果より、機器
のグレードアツプ及び経済性評価も含め、重要度別に選
択された機器別の長寿命化最適方策の決定を行うプラン
ト長寿命化評価装置と、前記プラント長寿命化評価装置
にて判断決定された情報を表示出力する出力装置と、よ
り構成し、所期の目的を達成するようにしたものであ
る。
〔作用〕
すなわちこの寿命管理装置であると、まず機器別余寿
命診断装置にてプラントを構成している機器ごとに余寿
命診断が実施され、そしてこれらの診断結果が、プラン
ト余寿命診断装置において、プラント全体としての健全
性が評価され、プラント機能上重要度別にランク付され
た機器について健全性向上のためにプラント長寿命化評
価装置で最適補修及び更新方法またその適正時期につい
て運用コストや保全性面を含めた経済性評価を加えて判
定されるので、プラントの信頼性,安全性の向上及び保
全が合理的に実施できプラントの健全性の向上が図から
れるのである。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。第2図は、その一実施例を示すブロツク図で、プ
ラント運転履歴データ,非破壊試験による損傷検出デー
タ,破壊試験による損傷検出データ及び経年劣化材の強
度特性データなどの入力データ1は、入力装置2から演
算処理制御装置3へ入力される。入力された各データ
は、本演算処理制御装置を介してデータベース記憶装置
4へ格納保存される。所要時、データベース記憶装置4
の内容は、前記入力装置2によつて指示される要求によ
つて演算処理制御装置3に再び入力され、ここで所定
(後述する)の演算がなされる。そしてこの演算結果
は、評価判定装置5により判定され、その結果は、出力
装置7、すなわちCRT表示装置7aあるいはプランタ表示
装置7bにより出力表示される。
第1図は、上記実施例におけるシステムの流れの全体
図を示すもので、本装置は、図に示す如く、4つのサブ
システムから成つている、すなわち、各種データベース
とその管理装置8機器別余寿命診断装置9,プラント余寿
命診断装置10及びプラント長寿命化評価装置11より構成
される。以下これらの装置と入力データの流れについて
第3図から第7図を用いて説明する。
第3図において、運転履歴データ12,非破壊試験損傷
検出データ13,破壊試験損傷検出データ14及び経年劣化
材特性データ15は、データベース管理装置8として管理
されて格納,保存されており、機器別余寿命診断装置9
では、例えば、タービンロータ,ケーシングなど部材別
に余寿命が診断されるシステムになつており、その手法
は、運転履歴データを用いては、起動停止回数や振動回
数などにより疲労損傷が、高温下での定常運転時間から
クリープ損傷が算出される。非破壊試験損傷検出データ
としては例えば、電気抵抗法と硬さ測定によりクリープ
損傷が、レプリカ法による組織観察に基づいてキヤビテ
イ密度からクリープ損傷、マイクロクラツクからは疲労
損傷が評価される。一方、破壊試験損傷検出データと
は、実機よりサンプルとして採取した微小試験片を用い
てクリープ試験や破壊靱性試験を実施し、直接的に部材
の機械的強度の低下度すなわち経年劣化度を測定するも
のである。これらのデータに基づき第4図に示すように
各部材について各診断手法の余寿命診断結果が出力され
る。診断結果は、図に示すように寿命消費率としてパー
セント表示され、例えば棒グラフで示される。損傷レベ
ルは、各手法の評価結果の信頼度を考慮されて5段階に
分類される。各診断方法による結果が、IIIレベル以上
になれば、その診断結果CRT表示は、他とは色別され注
意が促される。各部位の診断結果は、各診断手法に重み
付けを示した評価結果である各損傷レベルの最も高いも
のが代表値となる。例えば第4図のLP1(中圧1段ロー
タ)のダブテイールは、クリープ損傷がIIIレベルで疲
労損傷はIIレベルとなる。この損傷レベルによつて部位
の余寿命診断結果がデータとして、各部材各機器の損傷
度比較に採用される。機器別余寿命診断装置9(第3
図)では、各機器の各部位についてのそれぞれの診断結
果から機器の最も損傷劣化の進んでいる部位を代表診断
結果とする。
機器別余寿命診断装置においてプラント構成機器の余
寿命診断がなされると、それらの結果は、第3図に示す
ようにプラント余寿命診断装置10へ入力される。ここで
は、プラント全体の機能すべき目的、例えば発電プラン
トの場合、電力需要形態から運用計画が決定されている
場合、それに対して果すべき機能の健全性と信頼性を評
価する。すなわち、今後の運用計画から、運転モードの
面から負荷追従型になるかベースロード型になるかが決
定され、この運用計画に基づいてプラント全体の余寿命
が診断される。例えば、各機器の診断結果から疲労損傷
は低レベルであつても今後の運用が起動停止の頻繁なも
のになれば、各機器の疲労損傷へ着目して余寿命診断を
行ない、最も疲労損傷が進行している機器がプラントの
寿命を決定することになる。プラント余寿命診断装置で
は、今後の運用計画の入力によつて、プラント全体とし
ての信頼性評価や破損確率評価を各機器の損傷レベルに
対して行なうことによつて実施される。
その結果、健全性がプラント全体として維持され安全
性が確保されていると判断されれば、将来の運用計画に
基づいて次回の定検時期と重点的に検査すべき機器と部
材についての提案がなされる。
すなわち第5図において主要機器がすでに寿命に達し
ており、復旧が困難である場合には、廃棄となり主要機
器の全面更新が提案される。(図中C) 多くの場合には、最も損傷の進んでいる部位あるいは
機器に対して適正な処置を施せばプラント全体としての
健全性が向上しプラントの寿命を延伸することが可能で
ある。(図中B)この場合には機器別長寿命化最適方策
が選定されるべき次のプラント長寿命化装置へ入力され
る。
ここで、プラントの最適な長寿命化策として、将来の
運用計画とプラントに対する要求耐用年数に基づいて、
運転モードの変更,部分的補修や部材あるいは機器の更
新取替などが選択される。
例として、最も有力な長寿命策として考えられる部材
更新をとり上げる。
対象機器の部材更新を将来運用上、最適長寿命化策と
選定した場合、機器のそれぞれに対するアツプグレード
案が提案される。アツプグレードとは、旧部材に対する
新部材の更新のみならず現有の新技術による効率の向上
及び保全性の優れていることや信頼性向上などを示して
いる。これらのアツプグレード案は、それぞれ定量的に
表示され、旧部材の性能効率、信頼性と対比されて例え
ばCRT表示され、容易に理解されるものである。
例えば、ロータを例にとれば、新型翼を持つ場合、効
率は数%向上し、信頼性も大幅に改善され保全性として
も優れたものになる。これらの更新部材は、将来の運用
計画に対する運用費用や更新費用などの経済的解析が旧
部材との比較で実施される。これはサブシステム20で実
行されCRT出力される。
ところで実際の場合、プラント全体としての長寿命
化,健全性向上のためには、一つの機器の更新だけでは
なく将来運用計画から他のいくつかの機器を更新した場
合が有効なことが多い。このことは、それぞれの機器の
余寿命診断結果から、プラントとして機能すべき重要機
器のランク付けと適正な組合せによつて判断される。こ
の場合も、更新すべき機器の選択と組合せを運用費用と
更新費用と将来運用計画を主要な考慮する因子として経
済性評価の繰返し評価(図中ハ)によつて実行される。
この結果、最適な更新部材の組合せが選定されプラン
トの長寿命化総合結果がCRT表示及びプリンタ出力され
る。この場合、プラント長寿命化のみならず、将来運用
計画に沿つた保全性の向上機能向上についてそれぞれ定
量的な表示がなされる(第6図)。例えば、第7図に示
すように一つの機器に対しては、新旧の比較によつて表
示される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、プラントの構成機器各に余寿命診断
を行ないプラント全体の健全性を評価し、プラントの長
寿命化を図るために具体的な機器別の余寿命診断に基づ
いて行ない、さらにその結果に対応した長寿命化策を選
定でき、その経済性を含めて行なうためプラントの信頼
性の向上と保全費の低減を図りプラントの長寿命化がで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のシステムフロー図、第2図
はそのブロツク構成図、第3図は、第1図の詳細フロー
図の部分図、第4図は、第1図の機器別余寿命診断装置
中でのCRT出力例を示す図、第5図及び第6図はシステ
ムのフロー図、第7図はCRT出力例を示す図である。 2…入力装置、3…演算処理制御装置、5…評価判定装
置、6…CRT、7…プリンタ、8…データ管理装置、9
…機器別余寿命診断装置、10…プラント余寿命診断装
置。
フロントページの続き (72)発明者 金子 了市 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01M 19/00 G01D 21/00 G01R 31/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともプラントの設計条件,運転履
    歴,部材の材料特性,補修及び不具合経歴のデータを保
    存,管理するデータ管理装置と、 プラントを構成している各機器の損傷状態及び前記デー
    タ管理装置に保存されている各機器の履歴データとより
    各機器の余寿命を診断する機器別余寿命診断装置と、 前記機器別余寿命診断装置の結果を結合判断し、プラン
    ト全体の余寿命を判断するプラント余寿命診断装置と、 前記プラント余寿命診断装置の診断結果より、機器のグ
    レードアツプ及び経済性評価も含め、重要度別に選択さ
    れた機器別の長寿命化最適方策の決定を行うプラント長
    寿命化評価装置と、 前記プラント長寿命化評価装置にて判断決定された情報
    を表示出力する出力装置と、 より構成されてなるプラントの寿命管理装置。
  2. 【請求項2】前記機器別余寿命診断装置における各機器
    の余寿命判断には、各機器の部材に対する非破壊的損傷
    検出値及び各機器の部材から採取したサンプル材の破壊
    試験による損傷検出値の両者を取入れて判断するように
    したことを特徴とする請求項1記載のプラントの寿命管
    理装置。
  3. 【請求項3】前記データ管理装置には、少なくともプラ
    ント各機器の設計仕様と、運転履歴と、定検履歴と、補
    修履歴と、不具合経歴が記録保存されるとともに、各機
    器の経時的な変化事項が、夫々前記項目毎に管理されて
    データフアイルされることを特徴とする請求項1記載の
    プラントの寿命管理装置。
  4. 【請求項4】前記プラント長寿命化評価装置における長
    寿命化最適方策の決定には、少なくとも将来の運用計
    画,プラントに対する要求耐用年数が要件として取入れ
    られ判定されることを特徴とする請求項1記載のプラン
    トの寿命管理装置。
  5. 【請求項5】前記プラント長寿命化評価装置における長
    寿命化最適方策は、運転モードの変更,部分的補修,部
    材若しくは機器の更新取替のいずれかが選択されること
    を特徴とする請求項1記載のプラントの寿命管理装置。
  6. 【請求項6】プラント損傷状態についてプラント構成機
    器の各々の損傷を検出し、各機器の余寿命を評価し、そ
    の結果から各機器の寿命を管理するようになしたプラン
    トの寿命管理装置において、少なくともプラントの設計
    条件,運転履歴,部材の材料特性や補修及び不具合経歴
    のデータを保存し管理するデータベース管理装置と、プ
    ラント中の構成機器各々の損傷状態を検出し、これと各
    機器別の前記履歴データを保存したデータベース管理装
    置を用い各機器の余寿命を診断する機器別余寿命診断装
    置と、機器別余寿命診断結果によりプラント全体の余寿
    命を診断するプラント余寿命診断装置と、プラント余寿
    命診断結果から重要度別に選択された機器別の長寿命化
    最適方策の決定及び機器のグレードアツプ及びこれらの
    採用による経済性評価を含むプラント長寿命化評価装置
    をそなえることを特徴とするプラントの寿命管理装置。
  7. 【請求項7】前記データベース管理装置には、プラント
    各機器の設計仕様と、運転履歴と、定検履歴及び補修や
    不具合経歴が記録保存され、各機器の経時な変化事項
    は、それぞれの対応項目に管理されてデータフアイルさ
    れることを特徴とする請求項6記載のプラントの寿命管
    理装置。
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