JP4347193B2 - Method and apparatus for predicting scale behavior of plant - Google Patents
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本発明は、プラントのスケール挙動予測方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a plant scale behavior prediction method and apparatus.
高温高圧で運転されるプラント、例えば火力発電ボイラでは、水蒸気が通過する過熱器管および再熱器管等の管の内壁に水蒸気酸化スケールが生成される。この水蒸気酸化スケールが剥離し、下流のベント部に堆積し管閉塞による問題が発生している。
そのため、剥離の要因となる水蒸気酸化スケールの厚さを測定する技術はよく知られている。例えば特許文献1に示されるように、プラント運転中にスケール厚さを非破壊的測定方法で計測し、厚さが剥離限界に達するのを監視するものが提案されている。
In a plant operated at high temperature and high pressure, for example, a thermal power generation boiler, a steam oxidation scale is generated on the inner wall of a pipe such as a superheater pipe and a reheater pipe through which steam passes. The steam oxidation scale is peeled off and deposited on the downstream vent portion, which causes a problem due to tube blockage.
Therefore, a technique for measuring the thickness of the steam oxidation scale that causes peeling is well known. For example, as shown in
ところで、特許文献1に示されるものは、スケール厚さを測定し剥離限界に達するか否かを監視することに留まり、その後に発生する剥離量を推定し、管の閉塞状況を把握することについては何も示されていない。また、それらについて将来に亘る状況を予測することができないという問題があった。
By the way, what is shown in
本発明は、上記問題点に鑑み、スケールの剥離量を正確に推定でき、管の閉塞状況を把握することができるとともにそれらについて将来に亘る予測を行えるプラントのスケール挙動予測方法および装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention provides a plant scale behavior prediction method and apparatus that can accurately estimate the amount of scale peeling, grasp the state of blockage of pipes, and predict them in the future. For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるプラントのスケール挙動予測方法は、ステンレス鋼製の管内に生成される水蒸気酸化スケールの挙動を予測するプラントのスケール挙動予測方法において、 運転中に生成される水蒸気酸化スケールの外層スケール厚さを予め実績値あるいは実験データによって作成されたスケール厚さ分布の中から使用環境に合わせて選択された第一確率分布によって計算し、スケール厚さ確率分布を算出する運転中スケール厚さ分布算出工程と、プラント停止時におけるスケール剥離量を、前記スケール厚さ確率分布に予め実績値あるいは実験データによって作成されたスケール厚さの剥離確率の中から使用環境に合わせて選択された第二確率分布によって表される外層スケール厚さに応じた剥離率を乗じて算出するスケール剥離量算出工程と、該スケール剥離量算出工程で算出されたスケール剥離量に基づいて前記管の閉塞率を算出する閉塞率算出工程と、前記スケール厚さ確率分布から前記スケール剥離量算出工程で算出されたスケール剥離量を除いて停止時スケール厚さ確率分布を算出する停止時スケール厚さ分布算出工程と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
In other words, the plant scale behavior prediction method according to the present invention is a plant scale behavior prediction method for predicting the behavior of steam oxidation scale generated in a stainless steel pipe. The scale thickness during operation calculates the scale thickness probability distribution by calculating the scale thickness according to the first probability distribution selected according to the use environment from the scale thickness distribution previously created by actual values or experimental data. The distribution calculation step and the scale peeling amount at the time of plant stoppage are selected according to the use environment from the peeling probability of the scale thickness previously created by the actual value or experimental data in the scale thickness probability distribution. Scale peeling calculated by multiplying the peeling rate according to the outer scale thickness expressed by the probability distribution An amount calculation step, a blockage rate calculation step of calculating the blockage rate of the tube based on the scale peeling amount calculated in the scale peeling amount calculation step, and a scale peeling amount calculation step calculated from the scale thickness probability distribution And a stop-time scale thickness distribution calculating step for calculating a stop-time scale thickness probability distribution excluding the scale peeling amount.
ステンレス鋼製の管内に生成される水蒸気酸化スケールは、緻密な内層スケールとポーラスな外層スケールとの2層構造となっており、両層の成長速度は略同等である。この成長速度は、酸化時間の1/2乗に比例し、かつ、温度や溶存酸素量等の酸化雰囲気にも依存する。
本発明によれば、プラントの場所および時間等によって異なる酸化雰囲気の変動に伴うスケール成長の相違を第一確率分布によって反映させ、運転中に生成された外層スケールの厚さをスケール厚さ確率分布として算出する。
そして、水蒸気酸化スケールは、外層スケールが一定の厚さを超えると特にプラントの運転停止時に外層スケールが剥離し始めることになる。しかし、外層スケールはその厚さがある値になると一斉に剥離するのではなく、同じ厚さでも場所毎に剥離したり剥離しなかったりする。ただ、外層スケール厚さが厚いほど剥離しやすい傾向となる。
本発明では、これを外層スケールの厚さに応じた剥離率を第二確率分布によって反映させ、外層スケールの剥離量を確率的に算出するようにしている。
The steam oxidation scale generated in the stainless steel pipe has a two-layer structure of a dense inner layer scale and a porous outer layer scale, and the growth rates of both layers are substantially the same. This growth rate is proportional to the 1/2 power of the oxidation time, and also depends on the oxidizing atmosphere such as the temperature and the amount of dissolved oxygen.
According to the present invention, the first probability distribution reflects the difference in scale growth accompanying the change in the oxidizing atmosphere that varies depending on the plant location and time, etc., and the thickness of the outer scale generated during operation is the scale thickness probability distribution. Calculate as
And when the outer layer scale exceeds a certain thickness, the outer layer scale starts to peel off particularly when the plant is shut down. However, when the thickness of the outer layer scale reaches a certain value, the outer scale does not peel at the same time, and even at the same thickness, the outer scale may or may not peel from place to place. However, the thicker the outer layer scale, the easier it is to peel off.
In the present invention, the peeling rate corresponding to the thickness of the outer layer scale is reflected by the second probability distribution, and the peeling amount of the outer layer scale is calculated stochastically.
このように、スケール生成量を場所毎の条件の相違を織り込んだ第一確率分布で反映させ、スケール厚さ確率分布として算出し、かつ、外層スケールの剥離量を場所毎の条件の相違を織り込んだ第二確率分布によって反映させて算出しているので、スケールの剥離量を実態に即して正確に推定することができる。
なお、第一確率分布および第二確率分布は、予め実績値あるいは実験データによって作成されたものからプラントの使用環境に合わせて選択して用いる。
また、剥離した外層スケールは下流側に流されて、例えば管のベント部に堆積され、同部を閉塞することになる。この閉塞部に剥離した外層スケールがさらに蓄積されるとついには密閉されることになる。このように密閉されると、過熱されてついには墳破事故につながることになる。
In this way, the amount of scale generation is reflected in the first probability distribution that incorporates the difference in conditions for each location, is calculated as a scale thickness probability distribution, and the amount of peeling of the outer scale is factored in the difference in conditions for each location. Since the calculation is performed by reflecting the second probability distribution, the amount of scale peeling can be accurately estimated in accordance with the actual situation.
The first probability distribution and the second probability distribution are selected and used according to the usage environment of the plant from those created in advance based on actual results or experimental data.
Further, the peeled outer layer scale is caused to flow downstream, and is deposited, for example, on the vent portion of the pipe and closes the same portion. When the outer layer scale peeled off in the closed portion is further accumulated, it is finally sealed. If sealed in this way, it will overheat and eventually lead to a crash.
本発明によれば、スケール剥離量算出工程で算出されたスケール剥離量に基づいて管の閉塞率を算出するので、閉塞の状況を把握することができる。
なお、スケール剥離量と閉塞率との関係は予め実機にて測定した結果より求められている。
本発明によれば、停止時スケール厚さ分布算出工程で外層スケール剥離後の停止時スケール厚さ確率分布を算出するので、この停止時スケール厚さ確率分布に基づいて運転中スケール厚さ分布算出工程以下を繰り返すことにより、将来に亘るプラント停止時のスケール剥離量および管閉塞状況を予測することができる。このため、各プラント停止時のスケール剥離量および管閉塞状況に応じて、例えば、リスクを考慮した実態検査間隔の最適化、スケール剥離量を減少させるためのプラント運用モードの変更、あるいは効果的なメンテナンス計画策定等の対応をとることができる。
According to the present invention, since the blockage rate of the pipe is calculated based on the scale peel amount calculated in the scale peel amount calculation step, it is possible to grasp the state of the blockage.
In addition, the relationship between the scale peeling amount and the blockage rate is obtained from the result of measurement with an actual machine in advance.
According to the present invention, since the scale thickness probability distribution at the time of stop after the outer layer scale peeling is calculated in the scale thickness distribution calculation process at the time of stop, the scale thickness distribution calculation during operation is calculated based on the scale thickness probability distribution at the time of stop. By repeating the following steps, it is possible to predict the scale peeling amount and the tube blockage at the time of plant stoppage in the future. For this reason, depending on the scale peeling amount and the pipe clogging situation at each plant stoppage, for example, optimization of the actual inspection interval considering the risk, change of the plant operation mode for reducing the scale peeling amount, or effective It can take measures such as maintenance planning.
また、本発明にかかるプラントのスケール挙動予測方法は、前記スケール剥離量算出工程の前に、複数箇所のスケール厚さを実測し、この実測値によって前記第一確率分布を修正し、スケール厚さ確率分布を再算出する運転時スケール厚さ分布再算出工程を備えることを特徴とする。 Further, in the plant scale behavior prediction method according to the present invention, before the scale peeling amount calculation step, the scale thickness at a plurality of locations is measured, and the first probability distribution is corrected based on the actually measured value. An operation scale thickness distribution recalculation step for recalculating the probability distribution is provided.
このように、プラント停止時に、複数箇所のスケール厚さを実測し、この実測値によって第一確率分布を修正し、スケール厚さ確率分布を再算出するので、現用のプラントの条件に即した第一確率分布を使用してスケール厚さ確率分布を算出することができる。
このため、スケール厚さ確率分布の正確さが増加するので、スケール剥離量および管閉塞状況について一層正確に推定することができる。
なお、スケール厚さは、例えば超音波で測定し、あるいは抜管して測定する。
また、その測定箇所は、第一確率分布を作成するのに十分な数、例えば総管数の10%が必要である。測定箇所を増加させればスケール剥離量および管閉塞状況はより一層正確に推定できることになる。
As described above, when the plant is stopped, the scale thicknesses at a plurality of locations are measured, the first probability distribution is corrected based on the measured values, and the scale thickness probability distribution is recalculated. One probability distribution can be used to calculate the scale thickness probability distribution.
For this reason, since the accuracy of the scale thickness probability distribution increases, it is possible to more accurately estimate the scale peeling amount and the tube blockage state.
Note that the scale thickness is measured, for example, by ultrasonic waves or by extubation.
Further, the number of measurement points needs to be sufficient to create the first probability distribution, for example, 10% of the total number of tubes. If the number of measurement points is increased, the scale peeling amount and the tube blockage state can be estimated more accurately.
さらに、本発明にかかるプラントのスケール挙動予測方法は、複数箇所におけるスケール堆積量を運転中に測定し、この測定値によって前記第二確率分布を修正する修正工程を備えていることを特徴とする。 Furthermore, the scale behavior prediction method for a plant according to the present invention includes a correcting step of measuring the amount of scale accumulation at a plurality of locations during operation, and correcting the second probability distribution based on the measured value. .
このように、複数箇所におけるスケール堆積量を運転中に測定し、この測定値によって第二確率分布を修正する修正工程を備えているので、運転中においても、随時第二確率分布をその時の運転状況に沿ったものに変更していける。運転状況に変更があってもその都度第二確率分布を適当なものに修正できるので、一層正確なスケール剥離量を算出することができ、また、管閉塞状況について一層正確に推定することができる。
なお、スケール堆積量は、例えば下流側のヘッダに取付けられた温度計の表示を見て推定される。
また、その測定箇所は、第二確率分布を作成するのに十分な数、例えば総管数の10%が必要である。測定箇所を増加させればスケール剥離量および管閉塞状況はより一層正確に推定できることになる。
さらに、測定箇所において、著しい異常、例えば、温度の急激な上昇等が発生すれば把握できるので、異常監視としても活用することができる。
As described above, since the scale accumulation amount at a plurality of locations is measured during operation and the second probability distribution is corrected based on the measured value, the second probability distribution can be obtained from time to time even during operation. You can change it to suit your situation. Even if there is a change in the operating status, the second probability distribution can be corrected to an appropriate one each time, so a more accurate scale separation amount can be calculated, and a more accurate estimation of the tube blockage status can be made. .
For example, the scale accumulation amount is estimated by looking at a display of a thermometer attached to the downstream header.
In addition, the number of measurement points needs to be sufficient to create the second probability distribution, for example, 10% of the total number of tubes. If the number of measurement points is increased, the scale peeling amount and the tube blockage state can be estimated more accurately.
Furthermore, since it can be grasped if a significant abnormality, for example, a rapid rise in temperature, occurs at the measurement location, it can also be used for abnormality monitoring.
本発明にかかるプラントのスケール挙動予測装置は、ステンレス鋼製の管内に生成される水蒸気酸化スケールの挙動を予測するプラントのスケール挙動予測装置において、運転中に生成される水蒸気酸化スケールの外層スケール厚さを予め実績値あるいは実験データによって作成されたスケール厚さ分布の中から使用環境に合わせて選択された第一確率分布によって計算し、スケール厚さ確率分布を算出する運転中スケール厚さ分布算出手段と、プラント停止時におけるスケール剥離量を、前記スケール厚さ確率分布に予め実績値あるいは実験データによって作成されたスケール厚さの剥離確率の中から使用環境に合わせて選択された第二確率分布によって表される外層スケール厚さに応じた剥離率を乗じて算出するスケール剥離量算出手段と、該スケール剥離量算出手段で算出されたスケール剥離量に基づいて前記管の閉塞率を算出する閉塞率算出手段と、前記スケール厚さ確率分布から前記スケール剥離量算出手段で算出されたスケール剥離量を除いて停止時スケール厚さ確率分布を算出する停止時スケール厚さ分布算出手段と、を備えることを特徴とする。 The plant scale behavior prediction apparatus according to the present invention is a plant scale behavior prediction apparatus for predicting the behavior of a steam oxidation scale generated in a stainless steel pipe, and the outer layer scale thickness of the steam oxidation scale generated during operation. Calculate the scale thickness probability distribution during operation by calculating the scale thickness probability distribution using the first probability distribution selected according to the usage environment from the scale thickness distribution previously created from actual values or experimental data. And a second probability distribution in which the scale peeling amount at the time of the plant shutdown is selected in accordance with the use environment from the scale thickness peeling probability previously created in the scale thickness probability distribution based on the actual value or experimental data. Scale peeling amount calculation means for calculating by multiplying the peeling rate according to the outer layer scale thickness represented by A clogging rate calculating means for calculating a clogging rate of the tube based on the scale peeling amount calculated by the scale peeling amount calculating means; and a scale peeling calculated by the scale peeling amount calculating means from the scale thickness probability distribution. And a stop scale thickness distribution calculating means for calculating a stop scale thickness probability distribution excluding the amount.
このように、運転中スケール厚さ分布算出手段によってスケール生成量を場所毎の条件の相違を織り込んだ第一確率分布で反映させ、スケール厚さ確率分布として算出し、かつ、スケール剥離量算出手段によって外層スケールの剥離量を場所毎の条件の相違を織り込んだ第二確率分布によって反映させて算出しているので、スケールの剥離量を実態に即して正確に推定することができる。
また、スケール剥離量算出手段で算出されたスケール剥離量に基づいて管の閉塞率を算出するので、閉塞の状況を把握することができる。
さらに、停止時スケール厚さ分布算出手段で外層スケール剥離後の停止時スケール厚さ確率分布を算出するので、この停止時スケール厚さ確率分布に基づいて運転中スケール厚さ分布算出手段以下を繰り返し動作させることにより、将来に亘るプラント停止時のスケール剥離量および管閉塞状況を予測することができる。このため、各プラント停止時のスケール剥離量および管閉塞状況に応じて、例えば、リスクを考慮した実態検査間隔の最適化、スケール剥離量を減少させるためのプラント運用モードの変更、あるいは効果的なメンテナンス計画等の対応をとることができる。
As described above, the scale generation amount during operation is reflected in the first probability distribution incorporating the difference in conditions for each place by the scale thickness distribution calculation unit, and is calculated as the scale thickness probability distribution, and the scale peeling amount calculation unit Therefore, the amount of peeling of the outer scale is calculated by reflecting the second probability distribution incorporating the difference in conditions for each location, so that the amount of peeling of the scale can be accurately estimated according to the actual situation.
In addition, since the blockage rate of the tube is calculated based on the scale peel amount calculated by the scale peel amount calculating means, it is possible to grasp the state of the blockage.
Furthermore, since the scale thickness probability distribution during stoppage is calculated by the scale thickness distribution calculation during stoppage, the scale thickness distribution during stoppage is calculated based on the scale thickness probability distribution during stoppage. By operating it, it is possible to predict the scale peeling amount and the tube blockage state at the time of plant stoppage in the future. For this reason, depending on the scale peeling amount and the pipe clogging situation at each plant stoppage, for example, optimization of the actual inspection interval considering the risk, change of the plant operation mode for reducing the scale peeling amount, or effective It is possible to take measures such as maintenance plans.
また、本発明にかかるプラントのスケール挙動予測装置は、プラント停止時に、複数箇所のスケール厚さを実測する実測手段と、該実測手段により実測された実測値によって前記第一確率分布を修正し、スケール厚さ確率分布を再算出する運転時スケール厚さ分布再算出手段と、を備えることを特徴とする。 Further, the plant scale behavior prediction apparatus according to the present invention corrects the first probability distribution by an actual measurement unit that actually measures the scale thickness at a plurality of locations when the plant is stopped, and an actual measurement value that is actually measured by the actual measurement unit, A scale thickness distribution recalculation unit for operation that recalculates the scale thickness probability distribution.
このように、プラント停止時に、実測手段によって複数箇所のスケール厚さを実測し、この実測値によって第一確率分布を修正し、運転時スケール厚さ分布再算出手段によってスケール厚さ確率分布を再算出するので、現用のプラントの条件に即した第一確率分布を使用してスケール厚さ確率分布を算出することができる。
このため、スケール厚さ確率分布の正確さが増加するので、スケール剥離量および管閉塞状況について一層正確に推定することができる。
なお、実測手段としては、例えば超音波による測定器、あるいは抜管して直接測定する測定器等が用いられる。
また、その測定箇所は、第一確率分布を作成するのに十分な数、例えば総管数の10%が必要である。測定箇所を増加させればスケール剥離量および管閉塞状況はより一層正確に推定できることになる。
As described above, when the plant is stopped, the scale thicknesses at a plurality of locations are actually measured by the measuring unit, the first probability distribution is corrected by the actually measured values, and the scale thickness probability distribution is re-read by the operating scale thickness distribution recalculating unit. Since the calculation is performed, the scale thickness probability distribution can be calculated using the first probability distribution according to the conditions of the current plant.
For this reason, since the accuracy of the scale thickness probability distribution increases, it is possible to more accurately estimate the scale peeling amount and the tube blockage state.
As the actual measurement means, for example, a measuring instrument using ultrasonic waves or a measuring instrument that directly measures by extubation is used.
Further, the number of measurement points needs to be sufficient to create the first probability distribution, for example, 10% of the total number of tubes. If the number of measurement points is increased, the scale peeling amount and the tube blockage state can be estimated more accurately.
また、本発明にかかるプラントのスケール挙動予測装置は、複数箇所におけるスケール堆積量を運転中に測定する測定手段と、該測定手段により測定された測定値によって前記第二確率分布を修正する修正手段と、を備えていることを特徴とする。 Further, the scale behavior prediction apparatus for a plant according to the present invention includes a measuring unit that measures the amount of scale accumulation at a plurality of locations during operation, and a correcting unit that corrects the second probability distribution based on the measurement value measured by the measuring unit. And.
このように、測定手段によって複数箇所におけるスケール堆積量を運転中に測定し、この測定値によって第二確率分布を修正する修正手段を備えているので、運転中においても、随時第二確率分布をその時の運転状況に沿ったものに変更することができる。運転状況に変更があってもその都度第二確率分布を適当なものに修正できるので、一層正確なスケール剥離量を算出することができ、また、管閉塞状況について一層正確に推定することができる。
なお、測定手段としては、例えば下流側のヘッダに取付けられた温度計が採用される。
また、その測定箇所は、第二確率分布を作成するのに十分な数、例えば総管数の10%が必要である。測定箇所を増加させればスケール剥離量および管閉塞状況はより一層正確に推定できることになる。
さらに、測定箇所において、著しい異常、例えば、温度の急激な上昇等が発生すれば測定手段によって把握できるので、異常監視としても活用することができる。
As described above, the measurement means measures the amount of scale accumulation at a plurality of locations during operation, and includes a correction means for correcting the second probability distribution based on the measured value. Therefore, even during operation, the second probability distribution can be obtained at any time. It can be changed according to the driving situation at that time. Even if there is a change in the operating status, the second probability distribution can be corrected to an appropriate one each time, so a more accurate scale separation amount can be calculated, and a more accurate estimation of the tube blockage status can be made. .
As the measuring means, for example, a thermometer attached to the downstream header is employed.
In addition, the number of measurement points needs to be sufficient to create the second probability distribution, for example, 10% of the total number of tubes. If the number of measurement points is increased, the scale peeling amount and the tube blockage state can be estimated more accurately.
Furthermore, if a significant abnormality, for example, a rapid rise in temperature, occurs at the measurement location, it can be grasped by the measuring means, so that it can also be used for abnormality monitoring.
さらに、本発明にかかるプラントは、請求項4ないし請求項6のいずれかに記載のプラントのスケール挙動予測装置を用いたことを特徴とする。 Furthermore, a plant according to the present invention is characterized in that the plant scale behavior prediction apparatus according to any one of claims 4 to 6 is used.
スケール挙動予測装置によって、スケール剥離量および管閉塞状況を正確に推定でき、かつ将来に亘る変動を予測できるので、それに応じてリスクを考慮した実態検査間隔の最適化、スケール剥離量を減少させるためのプラント運用モードの変更、あるいは効果的なメンテナンス計画等の対応をとることができる。 The scale behavior prediction device can accurately estimate the amount of scale peeling and the condition of tube blockage, and can predict future fluctuations. To optimize the actual inspection interval considering the risk and reduce the amount of scale peeling. The plant operation mode can be changed or an effective maintenance plan can be taken.
本発明によれば、スケールの剥離量を実態に即して正確に推定することができる。また、管の閉塞状況を把握することができる。さらに、将来に亘るプラント停止時のスケール剥離量および管閉塞状況を予測することができ、各プラント停止時のスケール剥離量および管閉塞状況に応じた対応をとることができる。 According to the present invention, the amount of scale peeling can be accurately estimated in accordance with the actual situation. In addition, the state of blockage of the tube can be grasped. Further, it is possible to predict the scale peeling amount and the pipe blockage state when the plant is stopped in the future, and it is possible to take measures according to the scale peeling amount and the pipe blockage state when each plant is stopped.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態について、図1〜図11を用いて説明する。本実施形態は、プラントとしてボイラ1に適用したものである。
図1は、ボイラ1の全体概略構成を示すブロック図である。
ボイラ1には、鉛直方向に設置された火炉3と、火炉3の火炉壁5の下部に設置された燃焼装置7と、火炉3の出口に連結された煙道9と、火炉3の上部から煙道9にかけて設けられた過熱器11、再熱器13および節炭器15と、火炉3の上部に設けられた蒸気ドラム17とが備えられている。
火炉壁5の内側には、多数の水管(図示せず)がそれぞれ上下方向に延設されている。各水管は、上下各端部が蒸気ドラム17に接続されている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is applied to the
FIG. 1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of the
The
A large number of water pipes (not shown) extend in the vertical direction inside the
燃焼装置7によって火炉3内の下部に火炎を生じさせると、燃焼ガスが火炉3内を下から上に流れ、煙道9に排出される。この時、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器15によって予熱された後、蒸気ドラム17に供給される。蒸気ドラム17から火炉壁5の各水管(図示せず)に供給された水は、水管を下から上に流れる間に加熱されて飽和蒸気となり、蒸気ドラム17に送り込まれる。さらに、蒸気ドラム17の飽和蒸気は過熱器11に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器11で生成された過熱蒸気は、例えば、タービン等に供給される。
なお、タービン等での膨張過程の中途で取り出した蒸気を再熱器13に導入し、再度過熱しタービンに戻すことも行われる。
When a flame is generated in the lower part of the
In addition, the steam taken out in the middle of the expansion process in the turbine or the like is introduced into the
図2は、過熱器11の概略構成を示す正面図である。
過熱器11は、水平面上で互いに平行に配置された入口ヘッダ19と出口ヘッダ21を有し、入口ヘッダ19と出口ヘッダ21は多数の伝熱管(管)23によって連結されている。
入口ヘッダ19の軸心方向略中央には、蒸気ドラム17内の蒸気を入口ヘッダ19に送り込む蒸気供給管25が連結されており、出口ヘッダ21の軸心方向略中央には、出口ヘッダ21から、タービン等に蒸気を送り出す蒸気排出管27が連結されている。
伝熱管23は、入口ヘッダ19および出口ヘッダ21の軸心方向所定間隔おきに設けられており、軸心方向の各取付箇所において各ヘッダ19,21の下半分側において周方向に分散されて多数本、例えば300本(図2では図示の都合上6本)設けられている。各伝熱管23はステンレス鋼製で、図2に示すように略W字状に曲げられることにより流路長を稼いでおり、伝熱管23内での蒸気の滞留時間を稼いでいる。したがって、伝熱管23には、小さな曲率半径を持つベント部24が形成されている。
なお、再熱器13もほぼ同様に構成されている。
FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of the
The
A
The
Note that the
過熱器11および再熱器13を構成する伝熱管23の内部は、高温の過熱蒸気(水蒸気)が通過するので、この過熱蒸気によってステンレス鋼が酸化され伝熱管23の内壁にスケール(水蒸気酸化スケール)が生成される。
このスケールは、緻密な内層スケールとポーラスな外層スケールとの2層構造となっており、両層の成長速度は略同等である。
スケールの成長速度は、時間に対して式(1)に示される放物線則で与えられる。
d:スケール厚み(mm)
k:速度定数(mm/s0.5)
t:酸化時間(運転時間)(s)
速度定数kは、ステンレス鋼の材質および酸化雰囲気(温度、溶存酸素量等)によって異なるので、それらの条件毎に実績からみた値が求められている。
Since high-temperature superheated steam (steam) passes through the
This scale has a two-layer structure of a dense inner layer scale and a porous outer layer scale, and the growth rates of both layers are substantially equal.
The growth rate of the scale is given by the parabolic law shown in equation (1) with respect to time.
d: Scale thickness (mm)
k: Speed constant (mm / s 0.5 )
t: oxidation time (operation time) (s)
Since the rate constant k varies depending on the material of the stainless steel and the oxidizing atmosphere (temperature, dissolved oxygen amount, etc.), a value obtained from actual results is required for each of these conditions.
図3には、スケールの成長状況が模式的に示されている。スケールの無い状態から、ボイラ1の運転が開始されると、式(1)によってスケールは当初急激に成長し厚さを増加させられるが、運転時間が長くなるに連れてその成長率は減少する。
スケールの剥離は、特にボイラ1の運転停止時、すなわちスケールが冷却される過程で、内層スケールと外層スケールとの境界で発生する。
ボイラ1の運転が再開されると、スケールが剥がれなかったところでは式(1)に沿ってスケールが成長する。一方、スケールが剥がれたところでは、内層スケールとともに外層スケールが再成長することになる。この再成長の速度は、当初の急激な成長速度になるのではなく、剥がれなかったところと略同等の成長速度となる。
これは、スケールが剥がれたところも、剥がれなかったところも、どちらも内層スケールの厚さは同等であるので、母材から拡散してくる鉄を主体とする金属イオンの量が略同等であるからである。
FIG. 3 schematically shows the growth situation of the scale. When the operation of the
The peeling of the scale occurs at the boundary between the inner layer scale and the outer layer scale, particularly when the
When the operation of the
This is because the thickness of the inner scale is the same both when the scale is peeled off and where it is not peeled off, so the amount of metal ions mainly composed of iron diffusing from the base material is almost the same. Because.
このスケールの挙動、すなわち成長、剥離、堆積等はボイラ1の運用に大きな影響を及ぼすことになる。本実施形態では、この挙動を推定あるいは予測するスケール挙動予測装置31が備えられている。
図4は、スケール挙動予測装置31の概略構成を示すブロック図である。
スケール挙動予測装置31には、処理部33と、入出力機能を備えた表示部35とが備えられている。
処理部33には、プログラム、データおよび処理結果等を貯蔵する記憶部37と、表示部35との間の入出力を制御する入出力インターフェース39と、運転中スケール厚さ分布算出処理部(運転中スケール厚さ分布算出手段)41と、スケール剥離量算出部(スケール剥離量算出手段)43と、閉塞率算出部(閉塞率算出手段)45と、停止時スケール厚さ分布算出処理部(停止時スケール厚さ分布算出手段)47と、が備えられている。
The behavior of this scale, i.e., growth, separation, deposition, etc., has a great influence on the operation of the
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the scale
The scale
The
運転中スケール厚さ分布算出処理部41、スケール剥離量算出部43、閉塞率算出部45および停止時スケール厚さ分布算出処理部47は、図3において分離して記載しているが、1個または複数個のCPUで構成されたものであり、表示部35からの指示あるいはプログラムに従ってそれぞれ所要の機能を奏するものである。これら所要の機能については、後で詳述するが、運転中スケール厚さ分布算出処理部41は、運転中に生成される水蒸気酸化スケールの外層スケール厚さをスケール厚さ確率分布として算出するものである。 スケール剥離量算出部43は、ボイラ1停止時におけるスケール剥離量を算出するものである。閉塞率算出部45は、スケール剥離量算出手段で算出されたスケール剥離量に基づいて伝熱管の閉塞率を算出するものである。停止時スケール厚さ分布算出処理部47は、スケールが剥離した後のスケール厚さ確率分布である停止時スケール厚さ確率分布を算出するものである。
The operating scale thickness distribution
以上説明した本実施形態にかかるスケール挙動予測装置31の作用について説明する。
図5は、スケール挙動予測装置31の処理の流れをフローチャートで示した図である。
まず、運転中スケール厚さ分布算出工程S1について説明する。
記憶部37には、速度定数kについてステンレス鋼の材質および酸化雰囲気(温度、溶存酸素量等)等の条件毎に実績からみた値が確率分布K(第一確率分布)として格納されている。運転中スケール厚さ分布算出処理部41において、ボイラ1の運転条件にあった確率分布Kを選択し、式(1)によりスケールの成長計算を行う。この計算によって、図6に示されるように、確率分布Kに沿う運転中スケール厚さ分布が求められる。
The operation of the scale
FIG. 5 is a flowchart showing the processing flow of the scale
First, the operating scale thickness distribution calculation step S1 will be described.
The
次に、スケール剥離量算出工程S2について説明する。
水蒸気酸化スケールは、図8に示されるように外層スケールが一定の厚さDを超えると特にプラントの運転停止時に外層スケールが剥離し始めることになる。しかし、外層スケールはその厚さがある値になると一斉に剥離するのではなく、同じ厚さでも場所毎に剥離したり剥離しなかったりする。この事象は、剥離限界外層スケール厚さ分布(第二確率分布)Sのように正規分布モデルで表せる。
今、例えば外層スケールが全体として均一に成長していると仮定して剥離の状況を図8により説明する。ボイラ1がΔt時間運転された後停止された時、外層スケールの厚さがD1(>D)となる。このとき剥離限界外層スケール厚さ分布Sによる剥離確率は標準正規分布でX1となり、全体のX1で剥離が生じることになる。その結果、外層スケールの平均厚さはD1×(1−X1)となる。この状態で、ボイラ1が次のΔt時間運転されて停止され、外層スケールの厚さがD2(>D)となった場合、剥離限界外層スケール厚さ分布Sによる剥離確率は標準正規分布でX2となり、全体のX2で剥離が生じることになる。その結果、外層スケールの平均厚さはD1×(1−X1)となる。
Next, the scale peeling amount calculation step S2 will be described.
As shown in FIG. 8, when the outer layer scale exceeds a certain thickness D as shown in FIG. 8, the outer layer scale begins to peel off particularly when the plant is shut down. However, when the thickness of the outer layer scale reaches a certain value, the outer scale does not peel at the same time, and even at the same thickness, the outer scale may or may not peel from place to place. This event can be expressed by a normal distribution model such as a peeling limit outer layer scale thickness distribution (second probability distribution) S.
Now, for example, assuming that the outer scale is growing uniformly as a whole, the state of peeling will be described with reference to FIG. When the
図9は、このX1、X2を展開して外層スケール厚さと剥離率(剥離確率)との関係を示したものであり、実際のプラントでの実績に基づいて表したものである。
ボイラ1の水質管理には、水に含まれる酸素濃度を所定の値(例えば7ppb)以下に維持することで腐食の進行を抑える全揮発性物質処理(AVT;All Volatile Treatment)という方法と、水に含まれる酸素濃度を20〜200ppb程度に維持することで腐食の進行ならびにスケールの成長を抑制する複合水処理(CWT;Combined Water Treatment)という方法とがあり、それぞれ剥離率は異なっている。CWTにより生成されるスケールの方が剥離しやすいので、外層スケール厚さが薄くても剥離率が高くなっている。
FIG. 9 shows the relationship between the outer layer scale thickness and the peeling rate (peeling probability) by developing X1 and X2, and is expressed based on actual results in the plant.
The water quality management of the
スケール剥離量算出部43では、ボイラ1の水質管理によって記憶部37に貯蔵された図9のデータにおけるCWTあるいはAVTのいずれかの剥離率を、運転中スケール厚さ分布算出工程S1で算出した運転中スケール厚さ分布(図6)に乗じ、剥離部Rとする。図7は、この状態を表している。
そして、スケール剥離量算出部43では、次の式(2)によってスケールの剥離重量を算出する。
スケール剥離重量=スケール厚さ×内表面積×剥離率×比重 (2)
ここで、内表面積は、伝熱管23の内表面の面積であり、比重は、例えば5.2g/cm3である。
In the scale peeling
Then, the scale peeling
Scale peel weight = scale thickness x internal surface area x peel rate x specific gravity (2)
Here, the inner surface area is the area of the inner surface of the
このように、スケール生成量を場所毎の条件の相違を織り込んで実績に基づいて作成された速度定数kの確率分布Kによって反映させ、スケール厚さ確率分布として算出し、かつ、外層スケールの剥離量を場所毎の条件の相違を織り込んだ剥離限界外層スケール厚さ分布Sによって反映させて算出しているので、スケールの剥離量を実態に即して正確に推定することができる。 In this way, the scale generation amount is reflected by the probability distribution K of the rate constant k created based on the results incorporating the difference in conditions for each place, calculated as a scale thickness probability distribution, and peeling of the outer scale Since the amount is calculated by reflecting the separation limit outer layer scale thickness distribution S that incorporates the difference in conditions for each location, the amount of separation of the scale can be accurately estimated according to the actual situation.
次に、閉塞率算出工程S3についいて説明する。
剥離した外層スケールは下流側に流れて、例えば伝熱管に形成された小さな曲率半径を持つベント部24に堆積され、同部を閉塞することになる。この閉塞は、スケールの剥離重量に略比例して発生する。図10は、スケールの剥離重量と閉塞率との関係を実機の実績によって求めたものである。
閉塞率算出部45では、記憶部37に格納されたスケールの剥離重量と閉塞率との関係を用いてスケール剥離量算出部43において算出されたスケールの剥離重量から伝熱管23の閉塞率を算出する。
これにより、伝熱管23の閉塞状況を把握することができる。
Next, the blockage rate calculation step S3 will be described.
The peeled outer layer scale flows downstream, and is deposited on, for example, the
The blockage
Thereby, the obstruction | occlusion condition of the
次に、停止時スケール厚さ分布算出工程S4について説明する。
水蒸気酸化スケールの剥離は、内層スケールと外層スケールとの境界で発生するので、図7において、剥離部Rの部分は外層スケールが無いことになる。剥離していない部分は外層スケールの厚さは元のままである。
停止時スケール厚さ分布算出処理部47では、この関係を用いて停止時スケール厚さ分布を算出する。
この停止時スケール厚さ分布は、次のボイラ1運転開始時にスケール成長計算を行う際の元データとなるものである。
Next, the stop-time scale thickness distribution calculating step S4 will be described.
Since the peeling of the steam oxidation scale occurs at the boundary between the inner layer scale and the outer layer scale, the portion of the peeling portion R in FIG. 7 has no outer layer scale. The thickness of the outer scale remains the same for the part that has not been peeled off.
The stop scale thickness distribution
This scale thickness distribution at the time of stop is the original data when the scale growth calculation is performed at the start of the
本実施形態では、停止時スケール厚さ分布算出部47によって外層スケール剥離後の停止時スケール厚さ確率分布を算出するので、この停止時スケール厚さ確率分布に基づいて運転中スケール厚さ分布算出部41によって運転中スケール厚さ分布を計算し、次いでスケール剥離量算出部43によってスケール剥離重量を算出し、次に閉塞率算出部45によって伝熱管23の閉塞率を算出する。これを繰り返すことにより、将来に亘るプラント停止時のスケール剥離重量および伝熱管の閉塞状況を予測することができる。
このように、将来に亘るプラント停止時のスケール剥離量および管閉塞状況を予測できるので、それに対応したボイラ1の運用を行うことができる。
In the present embodiment, the scale thickness
Thus, since the scale peeling amount at the time of a plant stop in the future and the pipe | tube obstruction | occlusion situation can be estimated, the operation | use of the
例えば、リスクを考慮した実態検査間隔の最適化について図11により説明する。
伝熱管23のベント部24に剥離した外層スケールが堆積し、密閉することになると、過熱されてついには墳破事故につながることになる。このため、実態検査を行い密閉の状況を検査することになる。この検査は、費用がかかるものであり、検査回数が少なくすなわち検査間隔が大きくなればボイラ1の運転時間当たりの検査費用Cは小さくなる。
一方、閉塞率は運転時間が多くなれば大きくなる。すなわち、検査と検査の間の運転時間が長くなれば、閉塞率も大きくなる。墳波事故による損害額に閉塞率を乗じたものを配管閉塞リスクEとすれば、配管閉塞リスクEは図11に示されるように検査間隔が長くなるに連れて増加するように表される。
検査費用Cと配管閉塞リスクEとを加えた総リスク額Fは下に凸の曲線になり、総リスクEがミニマムとなる検査間隔を見出すことができる。
For example, the optimization of the actual inspection interval considering the risk will be described with reference to FIG.
If the peeled outer layer scale accumulates on the
On the other hand, the blocking rate increases as the operation time increases. That is, as the operation time between inspections becomes longer, the blocking rate also increases. Assuming that the amount of damage caused by the tsunami accident multiplied by the blockage rate is the pipe blockage risk E, the pipe blockage risk E is expressed as the inspection interval becomes longer as shown in FIG.
The total risk amount F obtained by adding the inspection cost C and the piping blockage risk E becomes a downwardly convex curve, and the inspection interval at which the total risk E becomes the minimum can be found.
また、ボイラ1の運用モードには、LSS(long Start Stop)、WSS(Week Start Stop)、DSS(Day Start Stop)がある。LSSは運転時間が長く運転中のスケール成長量が大きく、そのため停止時に大量にスケール剥離が起こり、スケールが堆積し易い傾向にある。一方、WSSおよびDSSでは、運転時間が短いので、運転中のスケール成長が大きくなく、停止時のスケール剥離量は少なくスケールが堆積しにくい傾向がある。
本実施形態では、LSS、WSSおよびDSSの運用モード毎に、あるいはこれらを組み合わせた運用モードについてスケール剥離重量および閉塞率がどう変化するか予測できるので、例えば、長期的に閉塞の可能性の少ない運用を行うことができる。
さらに、閉塞の状況が将来に亘り把握できるので、それに応じてメンテナンスの効果を予測して、効果的なメンテナンス計画を立案することができる。
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態にかかるスケール挙動予測装置31について、図12〜図14を用いて説明する。
本実施形態のスケール挙動予測装置31は、第一実施形態と同じボイラ1に適用したものであるので、ボイラ1の構造および動作についての説明は省略する。また、本実施形態のスケール挙動予測装置31の基本構成は、第一実施形態と同様であるが、第一実施形態とは、処理部33の構成に追加部分がある点で異なっている。よって、本実施形態においては、この追加部分について主として説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
The operation mode of the
In the present embodiment, it is possible to predict how the scale peeling weight and the blockage rate will change for each operation mode of LSS, WSS, and DSS, or for an operation mode that combines them. For example, there is little possibility of blockage in the long term. Operation can be performed.
Furthermore, since the state of the blockage can be grasped in the future, the effect of the maintenance can be predicted accordingly, and an effective maintenance plan can be made.
[Second Embodiment]
Next, the scale
Since the scale
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、処理部33に確率分布Kを再計算する第一確率分布算出手段49と、第一確率分布算出手段49によって算出された確率分布Kによってスケール成長計算を行い、スケール厚さ確立分布を算出する運転時スケール厚さ分布再算出手段51とが備えられている。
スケール剥離量算出部43は、運転時スケール厚さ分布再算出手段51によって算出されたスケール厚さ確率分布に基づいてスケール剥離重量を算出するように構成されている。
In this embodiment, the scale growth calculation is performed by the first probability distribution calculating means 49 for recalculating the probability distribution K in the
The scale peeling
スケール挙動予測装置31には、ボイラ停止時に複数箇所のスケール厚さを測定して、その結果を表示装置35およびI/Oインターフェース39を介して第一確率分布算出手段49に伝送する実測手段53が備えられている。
実測手段53によるスケール厚さの測定としては、超音波による測定、あるいは抜管による測定等適宜手段を用いることができる。
また、測定箇所は、少なくとも第一確率分布算出手段49によって確率分布Kを作成するのに十分な数、例えば、30箇所が必要である。
The scale
As the measurement of the scale thickness by the actual measurement means 53, an appropriate means such as measurement by ultrasonic waves or measurement by extubation can be used.
In addition, the number of measurement points is required to be at least a sufficient number to create the probability distribution K by the first probability distribution calculation means 49, for example, 30 points.
このように構成された本実施形態にかかるスケール挙動予測装置31の動作について図13により説明する。
運転中スケール厚さ分布算出工程S1、スケール剥離量算出工程S2、閉塞率算出工程S3および停止時スケール厚さ分布算出工程S4については、第一実施形態と同様であるので重複した説明を省略する。
本実施形態では、運転中スケール厚さ分布算出工程S1とスケール剥離量算出工程S2との間に、運転時スケール厚さ分布再算出工程S5が挿入されている。
The operation of the scale
The operating scale thickness distribution calculating step S1, the scale peeling amount calculating step S2, the blockage rate calculating step S3, and the stop-time scale thickness distribution calculating step S4 are the same as those in the first embodiment, and thus redundant description is omitted. .
In the present embodiment, the operating scale thickness distribution recalculation step S5 is inserted between the operating scale thickness distribution calculation step S1 and the scale peeling amount calculation step S2.
運転時スケール厚さ分布再算出工程S5について、説明する。
ボイラ1の停止時に、過熱器11の伝熱管23について30箇所(伝熱管23数の10%)のスケール厚さを超音波により測定する。これは、抜管して測定してもよい。
その測定結果を、実測手段53から表示装置35およびI/Oインターフェース39を介して第一確率分布算出手段49に伝送する。
第一確率分布算出手段49は、伝送された30箇所のスケール量からスケール成長速度の速度定数kの確率分布Kを計算し、運転時スケール厚さ分布再算出手段51へと伝送する。
The operating scale thickness distribution recalculation step S5 will be described.
When the
The measurement result is transmitted from the actual measurement means 53 to the first probability distribution calculation means 49 via the
The first probability
運転時スケール厚さ分布再算出手段51では、伝送された確率分布Kに基づいて、運転中スケール厚さ分布算出工程S1と同様にスケール厚さ確率分布を再算出する。
スケール剥離量算出工程S2では、運転時スケール厚さ分布再算出手段51によって算出されたスケール厚さ確率分布に基づいてスケール剥離重量を算出する。
The operating scale thickness distribution recalculation means 51 recalculates the scale thickness probability distribution based on the transmitted probability distribution K in the same manner as the operating scale thickness distribution calculation step S1.
In the scale peeling amount calculation step S2, the scale peeling weight is calculated based on the scale thickness probability distribution calculated by the operating scale thickness distribution recalculation means 51.
このように、本実施形態では、ボイラ1停止時にスケール厚さを実測し、これに基づいて確率分布Kを修正し、スケール厚さ確率分布を再算出するので、現用のボイラ1の条件に即した確率分布Kを使用してスケール厚さ確率分布を算出することができる。
このため、スケール厚さ確率分布の正確さが増加するので、スケール剥離量および管閉塞状況について一層正確に推定することができる。
なお、スケール厚さ測定箇所を増加させればスケール剥離量および管閉塞状況はより一層正確に推定できることになる。
また、本実施形態では、前記した第一実施形態の作用、効果は同様に奏する。
As described above, in this embodiment, the scale thickness is actually measured when the
For this reason, since the accuracy of the scale thickness probability distribution increases, it is possible to more accurately estimate the scale peeling amount and the tube blockage state.
If the number of scale thickness measurement points is increased, the scale peeling amount and the tube blockage state can be estimated more accurately.
Moreover, in this embodiment, there exists the effect | action and effect of above-described 1st embodiment similarly.
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態にかかるスケール挙動予測装置31ついて、図14〜図16を用いて説明する。
本実施形態のスケール挙動予測装置31は、第一実施形態と同じボイラ1に適用したものであるので、ボイラ1の構造および動作についての説明は省略する。また、本実施形態のスケール挙動予測装置31の基本構成は、第一実施形態と同様であるが、第一実施形態とは、処理部33の構成に追加部分がある点で異なっている。よって、本実施形態においては、この追加部分について主として説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Third embodiment]
Next, the scale
Since the scale
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、処理部33に剥離限界外層スケール厚さ分布Sを再計算する第二確率分布算出手段55と、リスク評価手段57とが備えられている。
スケール剥離量算出部43は、第二確率分布算出手段55によって算出された剥離限界外層スケール厚さ分布Sに基づいてスケール剥離重量を算出するように構成されている。
スケール挙動予測装置31には、ボイラ1運転中に複数箇所のスケール堆積量を測定して、その結果を表示装置35およびI/Oインターフェース39を介して第二確率分布算出手段55に伝送する計測手段59が備えられている。
In the present embodiment, the
The scale peeling
The scale
計測手段59によるスケール堆積量の測定としては、下流側に設けられている出口ヘッダ21に取り付けられた温度計を用い、温度計の表示をみてスケール堆積量を推定する。
また、測定箇所は、少なくとも第二確率分布算出手段55によって剥離限界外層スケール厚さ分布Sを作成するのに十分な数、例えば、30箇所が必要である。
計測手段59による測定箇所は、増加させれば剥離限界外層スケール厚さ分布Sはより一層正確に推定できることになるが、一方で設備費用が高価となることになる。
リスク評価手段57は、リスクが最小となる最適の測定箇所数を算出するものである。
As the measurement of the amount of scale accumulation by the measuring means 59, a thermometer attached to the
In addition, the number of measurement points is required to be at least a sufficient number, for example, 30 points, for creating the separation limit outer layer scale thickness distribution S by the second probability distribution calculating means 55.
If the number of measurement points by the measuring means 59 is increased, the peeling limit outer layer scale thickness distribution S can be estimated more accurately, but on the other hand, the equipment cost becomes expensive.
The risk evaluation means 57 calculates the optimal number of measurement points that minimizes the risk.
このように構成された本実施形態にかかるスケール挙動予測装置31の動作について図15により説明する。
運転中スケール厚さ分布算出工程S1、スケール剥離量算出工程S2、閉塞率算出工程S3および停止時スケール厚さ分布算出工程S4については、第一実施形態と同様であるので重複した説明を省略する。
本実施形態では、第一実施形態に加えてスケール剥離量算出工程S2にて使用する剥離限界外層スケール厚さ分布Sを実機のデータによって修正する剥離限界外層スケール厚さ分布S修正工程(修正工程)が設けられている。
The operation of the scale
The operating scale thickness distribution calculating step S1, the scale peeling amount calculating step S2, the blockage rate calculating step S3, and the stop-time scale thickness distribution calculating step S4 are the same as those in the first embodiment, and thus redundant description is omitted. .
In the present embodiment, in addition to the first embodiment, the peeling limit outer layer scale thickness distribution S used in the scale peeling amount calculation step S2 is corrected based on the actual machine data. ) Is provided.
剥離限界外層スケール厚さ分布S修正工程S6について、説明する。
ボイラ1運転時に、伝熱管23の出口ヘッダ23近傍位置について30箇所(伝熱管23数の10%)の蒸気温度を測定する。
上流側にスケールが堆積したところがあると、堆積量に応じて温度が上昇するので、温度計の表示によって、スケールの堆積量は推定できる。
その測定結果を、計測手段59から表示装置35およびI/Oインターフェース39を介して第二確率分布算出手段55に伝送する。
第二確率分布算出手段55は、伝送された30箇所の堆積スケール量から剥離限界外層スケール厚さ分布Sを計算し、スケール剥離量算出部43へと伝送する。
スケール剥離量算出部43では、伝送された剥離限界外層スケール厚さ分布Sに基づいて、運転中スケール厚さ分布算出工程S1で算出されたスケール厚さ確率分布からスケール剥離重量を算出する。
The peeling limit outer layer scale thickness distribution S correction step S6 will be described.
During the
If there is a place where scale has accumulated on the upstream side, the temperature rises in accordance with the amount of deposition, so the amount of scale deposition can be estimated by displaying the thermometer.
The measurement result is transmitted from the measuring means 59 to the second probability distribution calculating means 55 via the
The second probability distribution calculating means 55 calculates the separation limit outer layer scale thickness distribution S from the transmitted 30 accumulated scale amounts and transmits it to the scale separation
Based on the transmitted peeling limit outer layer scale thickness distribution S, the scale peeling
次に、リスク評価手段57の作用について図16により説明する。
伝熱管23のベント部24に剥離した外層スケールが堆積し、密閉することになると、過熱されてついには墳破事故につながることになる。このため、密閉の状況を正確に推定することは重要である。計測手段59による計測箇所が増加すれば、密閉の状況を一層正確に推定できるようになる。計測箇所の増加は、測定費用Gの増加につながる。
一方、閉塞率は一層正確に推定できるようになるので、配管閉塞リスク(噴波事故による損害額に閉塞率を乗じたもの)Eは測定箇所の増加に伴い減少することになる。
測定費用Gと配管閉塞リスクEとを加えた総リスク額Fは下に凸の曲線になり、総リスクEがミニマムとなる測定箇所数を見出すことができる。
リスク評価手段57は、図16に示されるような関係から最適な測定箇所数を算出するものである。
Next, the operation of the risk evaluation means 57 will be described with reference to FIG.
If the peeled outer layer scale accumulates on the
On the other hand, since the blockage rate can be estimated more accurately, the piping blockage risk (which is obtained by multiplying the amount of damage caused by the jet accident by the blockage rate) E decreases as the number of measurement points increases.
The total risk amount F including the measurement cost G and the piping blockage risk E becomes a downwardly convex curve, and the number of measurement points where the total risk E becomes the minimum can be found.
The risk evaluation means 57 calculates the optimum number of measurement points from the relationship as shown in FIG.
また、測定箇所数は、ボイラ1の運用モードに応じて、例えば、大きな剥離が起き易いLSSでは多く、その可能性がより少ないWSSおよびDSSでは少なく設定することができる。
さらに、定期検査により、推定された堆積量と実際の堆積量とに差がある場合には、この測定箇所数を増減させてもよい。例えば実際の堆積量の方が少ない場合には減少させ、多い場合には増加させる。
Further, the number of measurement points can be set to be small for, for example, an LSS in which large peeling is likely to occur, and less for WSS and DSS where there is less possibility depending on the operation mode of the
Further, when there is a difference between the estimated accumulation amount and the actual accumulation amount by the periodic inspection, the number of measurement points may be increased or decreased. For example, when the actual deposition amount is smaller, it is decreased, and when it is larger, it is increased.
このように、測定手段59によって複数箇所におけるスケール堆積量を運転中に測定し、この測定値によって剥離限界外層スケール厚さ分布Sを修正する修正工程を備えているので、運転中においても、随時剥離限界外層スケール厚さ分布Sをその時の運転状況に沿ったものに変更していける。運転状況に変更があってもその都度剥離限界外層スケール厚さ分布Sを適当なものに修正できるので、一層正確なスケール剥離重量を算出することができ、管閉塞状況について一層正確に推定することができる。
なお、スケール厚さ測定箇所を増加させればスケール剥離量および管閉塞状況はより一層正確に推定できることになる。
As described above, the measuring means 59 measures the amount of scale deposition at a plurality of locations during operation, and includes a correction process for correcting the peeling limit outer layer scale thickness distribution S based on this measurement value. The separation limit outer layer scale thickness distribution S can be changed in accordance with the operation state at that time. Even if there is a change in the operating conditions, the separation limit outer layer scale thickness distribution S can be corrected to an appropriate one each time, so that a more accurate scale separation weight can be calculated, and the tube clogging situation can be estimated more accurately. Can do.
If the number of scale thickness measurement points is increased, the scale peeling amount and the tube blockage state can be estimated more accurately.
また、測定箇所において、著しい異常、例えば、温度の急激な上昇等が発生すれば把握できるので、異常監視としても活用することができる。
なお、本実施形態では、前記した第一実施形態の作用、効果は同様に奏する。
Moreover, since it can grasp | ascertain if remarkable abnormality, for example, a rapid rise of temperature, etc. generate | occur | produce in a measurement location, it can utilize also as abnormality monitoring.
In addition, in this embodiment, the effect | action of the above-mentioned 1st embodiment and an effect are show | played similarly.
なお、本実施形態では、第一実施形態のスケール挙動予測手段31に第二確率分布算出手段55およびリスク評価手段57を追加しているが、これに限定されるものではなく、第二実施形態のスケール挙動予測装置31に第二確率分布算出手段55およびリスク評価手段57を追加するようにしてもよい。
このようにすれば、スケール剥離量および管閉塞状況はさらに一層正確に予測することができる。
また、リスク評価手段57は、本発明では特に必須というものではなく省略してもよい。
In the present embodiment, the second probability distribution calculating means 55 and the
In this way, the scale peeling amount and the tube blockage state can be predicted even more accurately.
Further, the risk evaluation means 57 is not particularly essential in the present invention and may be omitted.
1 ボイラ
23 伝熱管
31スケール挙動予測装置
41 運転中スケール厚さ分布算出手段
43 スケール剥離量算出手段
45 閉塞率算出手段
47 停止時スケール厚さ確率分布算出手段
51 運転時スケール厚さ分布再算出手段
53 実測手段
55 第二確率分布算出手段
59 計測手段
K 確率分布
S 剥離限界外層スケール厚さ分布
S1 運転中スケール厚さ分布算出工程
S2 スケール剥離量算出工程
S3 閉塞率算出工程
S4 停止時スケール厚さ確率分布算出工程
S5 運転時スケール厚さ分布再算出工程
S6 剥離限界外層スケール厚さ分布S修正工程
DESCRIPTION OF
Claims (7)
運転中に生成される水蒸気酸化スケールの外層スケール厚さを予め実績値あるいは実験データによって作成されたスケール厚さ分布の中から使用環境に合わせて選択された第一確率分布によって計算し、スケール厚さ確率分布を算出する運転中スケール厚さ分布算出工程と、
プラント停止時におけるスケール剥離量を、前記スケール厚さ確率分布に予め実績値あるいは実験データによって作成されたスケール厚さの剥離確率の中から使用環境に合わせて選択された第二確率分布によって表される外層スケール厚さに応じた剥離率を乗じて算出するスケール剥離量算出工程と、
該スケール剥離量算出工程で算出されたスケール剥離量に基づいて前記管の閉塞率を算出する閉塞率算出工程と、
前記スケール厚さ確率分布から前記スケール剥離量算出工程で算出されたスケール剥離量を除いて停止時スケール厚さ確率分布を算出する停止時スケール厚さ分布算出工程と、
を備えることを特徴とするプラントのスケール挙動予測方法。 In the plant scale behavior prediction method for predicting the behavior of steam oxidation scale generated in a stainless steel pipe,
The outer layer scale thickness of the steam oxidation scale generated during operation is calculated by the first probability distribution selected according to the use environment from the scale thickness distribution created in advance by actual values or experimental data. An operating scale thickness distribution calculating step for calculating a thickness probability distribution;
The amount of scale peeling when the plant is stopped is expressed by the second probability distribution selected according to the use environment from the scale thickness peeling probability previously created from the actual value or experimental data in the scale thickness probability distribution. A scale peeling amount calculation step of calculating by multiplying the peeling rate according to the outer layer scale thickness,
A blockage rate calculating step of calculating the blockage rate of the tube based on the scale peel amount calculated in the scale peel amount calculating step;
Stop scale thickness distribution calculation step for calculating a stop scale thickness probability distribution by removing the scale peel amount calculated in the scale peel amount calculation step from the scale thickness probability distribution;
A scale behavior prediction method for a plant, comprising:
運転中に生成される水蒸気酸化スケールの外層スケール厚さを予め実績値あるいは実験データによって作成されたスケール厚さ分布の中から使用環境に合わせて選択された第一確率分布によって計算し、スケール厚さ確率分布を算出する運転中スケール厚さ分布算出手段と、
プラント停止時におけるスケール剥離量を、前記スケール厚さ確率分布に予め実績値あるいは実験データによって作成されたスケール厚さの剥離確率の中から使用環境に合わせて選択された第二確率分布によって表される外層スケール厚さに応じた剥離率を乗じて算出するスケール剥離量算出手段と、
該スケール剥離量算出手段で算出されたスケール剥離量に基づいて前記管の閉塞率を算出する閉塞率算出手段と、
前記スケール厚さ確率分布から前記スケール剥離量算出手段で算出されたスケール剥離量を除いて停止時スケール厚さ確率分布を算出する停止時スケール厚さ分布算出手段と、
を備えることを特徴とするプラントのスケール挙動予測装置。 In the plant scale behavior prediction device that predicts the behavior of steam oxidation scale generated in stainless steel pipes,
The outer layer scale thickness of the steam oxidation scale generated during operation is calculated by the first probability distribution selected according to the use environment from the scale thickness distribution created in advance by actual values or experimental data. An operating scale thickness distribution calculating means for calculating a probability distribution;
The amount of scale peeling when the plant is stopped is expressed by the second probability distribution selected according to the use environment from the scale thickness peeling probability previously created from the actual value or experimental data in the scale thickness probability distribution. Scale peeling amount calculating means for calculating by multiplying the peeling rate according to the outer layer scale thickness,
A blockage rate calculating means for calculating the blockage rate of the tube based on the scale peel amount calculated by the scale peel amount calculating means;
Stop scale thickness distribution calculating means for calculating the stop scale thickness probability distribution by removing the scale peel amount calculated by the scale peel amount calculating means from the scale thickness probability distribution;
An apparatus for predicting scale behavior of a plant, comprising:
該実測手段により実測された実測値によって前記第一確率分布を修正し、スケール厚さ確率分布を再算出する運転時スケール厚さ分布再算出手段と、を備えることを特徴とする請求項4に記載のプラントのスケール挙動予測装置。 Actual measurement means for actually measuring the scale thickness at multiple locations when the plant is stopped,
5. The operating scale thickness distribution recalculation means for correcting the first probability distribution based on the actual measurement value actually measured by the actual measurement means and recalculating the scale thickness probability distribution. The scale behavior prediction apparatus of the described plant.
該測定手段により測定された測定値によって前記第二確率分布を修正する修正手段と、を備えていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のプラントのスケール挙動予測装置。 A measuring means for measuring the amount of scale accumulation at a plurality of locations during operation;
The plant scale behavior prediction apparatus according to claim 4, further comprising: a correction unit that corrects the second probability distribution based on a measurement value measured by the measurement unit.
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