JP4824518B2 - Gas turbine performance diagnostic system, diagnostic method and display screen - Google Patents

Gas turbine performance diagnostic system, diagnostic method and display screen Download PDF

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本発明はガスタービンの性能診断システムと診断方法に関する。また、ガスタービン性能診断システムにおける表示画面に関する。   The present invention relates to a performance diagnosis system and a diagnosis method for a gas turbine. Moreover, it is related with the display screen in a gas turbine performance diagnostic system.

ガスタービンの性能は、燃料流量などの操作条件だけでなく、吸気温度などの大気条件によっても大きく変化する。発電出力の計測値は吸気温度の年間変動によって年内周期で大きく波打っているだけでなく、運転時の負荷率の変動や吸気温度の日変動によっても変動しているため、常に大きい上下変動幅をもっており、このままでは性能の劣化の異常を全く判別できない。これに対応するため、従来、様々な診断方法が提案されている。   The performance of a gas turbine varies greatly depending not only on operating conditions such as fuel flow rate but also on atmospheric conditions such as intake air temperature. The measured value of the power generation output is not only greatly waved in the cycle of the year due to the annual fluctuation of the intake air temperature, but also fluctuates due to fluctuations in the load factor during operation and daily fluctuations in the intake air temperature. Therefore, it is impossible to discriminate any abnormality in performance degradation. In order to cope with this, various diagnostic methods have been proposed.

例えば、特許文献1は、運転条件による性能の変動を除外するために、実機のデータを一定の共通条件に揃えて評価することを提案している。また、特許文献2は、いくつかの性能因子を特定の複数の運転条件と組み合わせてモデル化し、この結果に基づいて運転条件の変化による変動を除外する方法を提案している。また、特許文献3は、性能因子と運転条件を組み合わせてモデル化した上で、さらに変動の影響を除外するための移動平均処理方法を提案している。   For example, Patent Document 1 proposes to evaluate actual machine data in a certain common condition in order to exclude performance fluctuations due to operating conditions. Patent Document 2 proposes a method in which several performance factors are modeled in combination with a plurality of specific operating conditions, and fluctuations due to changes in operating conditions are excluded based on the results. Patent Document 3 proposes a moving average processing method for excluding the influence of fluctuations after modeling performance factors and operating conditions in combination.

一方、多次元の情報の分布状態に基づいて、データの正常や異常などをグループ分けする方法として、マハラノビス・タグチ法(以下、MT法)がある(非特許文献1,2)。MT法は、もともと、多次元の計測値について、予め基準となる正常データのグループを定め(このグループは単位空間と呼ばれる)、この正常データのグループ(単位空間)に対する評価対象データのマハラノビス距離を計算し、計算された統計距離がある一定のしきい値以下かどうかで、当該評価対象データが正常か異常かを判定する方法である。   On the other hand, there is a Mahalanobis-Taguchi method (hereinafter referred to as MT method) as a method for grouping normality and abnormality of data based on the distribution state of multidimensional information (Non-Patent Documents 1 and 2). The MT method originally defines a normal data group as a reference in advance for multi-dimensional measurement values (this group is called a unit space), and calculates the Mahalanobis distance of the evaluation target data with respect to this normal data group (unit space). This is a method of determining whether the data to be evaluated is normal or abnormal depending on whether the calculated statistical distance is equal to or less than a certain threshold value.

特開平11−15516号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-15516 特開2003−83089号公報JP 2003-83089 A 特許第3538670号公報Japanese Patent No. 3538670 田口玄一:「MTシステムにおける技術開発」、日本規格協会、(2002)Genichi Taguchi: “Technology Development in MT Systems”, Japanese Standards Association, (2002) 鴨下隆志他:「おはなしMTシステム」、日本規格協会、(2004)Takashi Kamoshita et al .: “Ohanashi MT System”, Japanese Standards Association, (2004)

上述の性能診断方法には、高精度化を目指すとデータの抽出率(抽出されるデータの割合)が低下するという課題がある。ガスタービンの性能は、負荷によって特性が大きく異なり、特に部分負荷での特性は非線形で複雑になる。このため、精度のよいモデルを構築して高精度に性能評価をするためには、ベースロード運転データ(部分負荷を除外した定格負荷近傍の運転データ)をいかに高精度に抽出するかが重要となる。   The above-described performance diagnosis method has a problem that the data extraction rate (the ratio of data to be extracted) decreases when aiming at high accuracy. The performance of the gas turbine varies greatly depending on the load. Particularly, the characteristics at a partial load are nonlinear and complicated. For this reason, it is important to extract the base load operation data (operation data near the rated load excluding partial loads) with high accuracy in order to build a highly accurate model and evaluate the performance with high accuracy. Become.

しかし、これは、モデルの精度を高めるためにしきい値の範囲を狭めることになるためデータの抽出率が低下する。反対に、抽出率が低くならないようにしきい値の範囲を広げるとモデルの精度が低下する。データの抽出率が低下すると、以下に述べるような問題の原因になりうる。
(1)性能モデル構築のための運転条件やデータの点数が不足して、性能モデルの精度が低くなり、その結果、性能評価の精度が低下する。
(2)データの抽出状況にむらが発生し、抽出段階で除外されて評価できない時間が生じてくる。このような時間が増加し、性能評価できない運転期間が虫食い状に断続的に生じることになり、継続的な性能評価の支障になる。
(3)性能モデルを構築するのに必要な実機データの期間が長くなるため、性能評価システムを導入しても、実際に実機の性能モデルを構築して性能評価を開始するのに要する期間が長くなる。また、信頼性を確保して評価を確定するのに必要なデータ期間が長くなり、診断が遅くなる。
(4)診断結果のデータを利用して、さらに別の解析をしようとするときに、元になるデータ数が減少するために、詳細解析の十分な精度が確保できなくなる。
However, this decreases the range of the threshold value in order to increase the accuracy of the model, so that the data extraction rate decreases. On the other hand, if the threshold range is widened so that the extraction rate does not decrease, the accuracy of the model decreases. Decreasing the data extraction rate can cause problems as described below.
(1) The operating conditions and the number of data for building the performance model are insufficient, and the accuracy of the performance model is lowered. As a result, the accuracy of performance evaluation is lowered.
(2) Unevenness occurs in the data extraction status, and time that cannot be evaluated is excluded at the extraction stage. Such a time increases, and an operation period in which performance evaluation cannot be performed occurs intermittently in a worm-eaten state, which hinders continuous performance evaluation.
(3) Since the period of actual machine data required to build a performance model becomes longer, even if a performance evaluation system is introduced, the period required to actually build a performance model of the actual machine and start performance evaluation become longer. In addition, the data period necessary to ensure the reliability and confirm the evaluation becomes longer, and the diagnosis becomes slower.
(4) When further analysis is performed using the data of the diagnosis result, the number of original data decreases, so that sufficient accuracy of the detailed analysis cannot be ensured.

本発明の目的は、高精度の診断を可能にするために、精度を十分高く保ちつつ、より多くのデータを抽出できるようにした診断システム及び診断方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a diagnostic system and a diagnostic method that can extract more data while keeping the accuracy sufficiently high in order to enable highly accurate diagnosis.

本発明のガスタービンの性能診断システムは、ガスタービンの運転データに基づいて、吸気温度を入力に含む関数として性能指標を特性モデル化する特性モデル化手段を備え、得られた特性モデルにガスタービンの運転データを入力して得られる出力値に基づいてガスタービンの性能を診断するガスタービンの性能診断システムにおいて、時系列の運転データの各時刻(以下、当該時刻)に対応して予め定められた期間内(以下、参照期間)から予め定められた方法で過去の複数時刻の運転データ(以下、参照データ)を選択し、選択した該参照データの実測値の分布又は実測値に基づいて計算された少なくとも1種類の指標値の分布に対する当該時刻運転データの実測値又は実測値に基づいて計算された指標値の接近度を示す統計距離を計算して、該統計距離が予め定められた上下限範囲内にある場合に当該時刻運転データを前記特性モデル化のベースロード運転データとして選択する処理を前記時系列の運転データの各時刻又は予め定めた複数の時刻に対して繰り返し、繰り返し処理によって選択されたベースロード運転データを前記特性モデル化手段への入力とする運転データ選択手段を備えたことを特徴とする The gas turbine performance diagnosis system according to the present invention includes characteristic modeling means for characteristic-modeling a performance index as a function including an intake air temperature as an input based on operation data of the gas turbine. In the gas turbine performance diagnosis system for diagnosing the performance of the gas turbine based on the output value obtained by inputting the operation data, the time is determined in advance corresponding to each time of the time-series operation data (hereinafter, the time). The operation data (hereinafter referred to as reference data) at a plurality of times in the past is selected within a predetermined period (hereinafter referred to as reference period) and calculated based on the distribution or actual measurement value of the selected reference data. A measured distance indicating the degree of approach of the index value calculated based on the measured value or the measured value of the time operation data for the distribution of at least one type of index value Then, when the statistical distance is within a predetermined upper and lower limit range, a process of selecting the time operation data as the base load operation data for the characteristic modeling is performed at each time of the time series operation data or predetermined. It is characterized by comprising operation data selection means for repeatedly inputting the base load operation data selected by repetition processing for a plurality of times to the characteristic modeling means .

本発明のガスタービンの性能診断方法は、ガスタービンの運転データに基づいて、発電出力、発電効率、圧縮機圧力比、燃料流量、圧縮機効率、タービン効率、吸気流量のうち少なくとも1つの性能指標を、少なくとも吸気温度と吸気圧力を入力に含む関数として特性モデル化し、得られた特性モデルにガスタービンの運転データを入力して得られる出力値によりガスタービンの性能を診断するガスタービンの性能診断方法において、前記特性モデル化に使われるベースロード運転データを、実測値又は該実測値に基づいて計算された少なくとも1種類の指標値を判定することによって選択し、前記判定の方法は、時系列の運転データの各時刻(当該時刻)に対応して定められた参照期間から予め定めた方法で過去の複数時刻の運転データを選択し、該複数時刻の運転データの実測値又は実測値から計算された少なくとも1種類の指標値の分布に対する当該時刻運転データの実測値又は指標値の統計距離を計算し、該統計距離が予め定められた上下限値のしきい値の範囲内にあるかどうかを判定して、範囲内にあればこの運転データを前記ベースロード運転データとして選択するという処理を前記時系列の各時刻のデータに対して繰り返すものであることを特徴とする According to the gas turbine performance diagnosis method of the present invention, at least one performance index among power generation output, power generation efficiency, compressor pressure ratio, fuel flow rate, compressor efficiency, turbine efficiency, and intake air flow rate is based on the operation data of the gas turbine. Is characterized as a function that includes at least the intake air temperature and the intake pressure as inputs, and the performance diagnosis of the gas turbine is performed based on the output value obtained by inputting the operation data of the gas turbine to the obtained characteristic model. In the method, the base load operation data used for the characteristic modeling is selected by determining an actual measurement value or at least one kind of index value calculated based on the actual measurement value. The operation data of a plurality of times in the past is obtained in a predetermined method from the reference period determined corresponding to each time (the time) of the operation data of And calculating a statistical distance of the measured value or index value of the driving data for the time with respect to the distribution of the measured value of the driving data for the plurality of times or the distribution of at least one index value calculated from the measured values. Data of each time series in the time series is determined as to whether or not it is within a predetermined upper and lower limit threshold value range, and if it is within the range, this operation data is selected as the base load operation data. It repeats with respect to, It is characterized by the above-mentioned .

本発明により、高精度化を図るとデータ抽出率が低下するという問題を解決でき、また、複数のベースロード抽出方式を効果的に組み合わせてさらに高精度な抽出することができる。これにより、従来の方法よりも高精度にガスタービンの性能劣化または保守による性能回復を評価できる。   According to the present invention, it is possible to solve the problem that the data extraction rate decreases when high accuracy is achieved, and it is possible to perform extraction with higher accuracy by effectively combining a plurality of base load extraction methods. As a result, it is possible to evaluate the performance deterioration of the gas turbine or the performance recovery due to maintenance with higher accuracy than the conventional method.

図1に、本発明によるガスタービン診断システムの実施形態の1例を示す。   FIG. 1 shows an example of an embodiment of a gas turbine diagnostic system according to the present invention.

本システムでは、ガスタービン101について一定時間周期で採取された時系列の運転データが、送信手段111から送信され、通信回線112を経て、受信手段113にて受信される。そして、受信された情報が計算手段102で処理され、性能の評価結果が出力手段103に出力される。   In this system, time-series operation data collected for the gas turbine 101 at regular time intervals is transmitted from the transmission unit 111 and received by the reception unit 113 via the communication line 112. Then, the received information is processed by the calculation means 102, and the performance evaluation result is output to the output means 103.

ここで通信回線112と送信手段111及び受信手段113は、公知の情報伝送手段とその送受信手段であればよく、例えばインターネットや、有線・無線の情報回線とその送受信手段など任意の通信手段を用いることができる。   Here, the communication line 112, the transmission unit 111, and the reception unit 113 may be any known information transmission unit and transmission / reception unit thereof. For example, any communication unit such as the Internet or a wired / wireless information line and transmission / reception unit thereof is used. be able to.

計算手段102の内部構成と処理システムは以下に述べるようになっている。   The internal configuration and processing system of the calculation means 102 are as described below.

入力手段130は、前記受信手段113から受けた情報を次に示すベースロードデータ抽出手段131に受け渡す。   The input unit 130 passes the information received from the receiving unit 113 to the base load data extracting unit 131 shown below.

ベースロードデータ抽出手段131は、前記入力手段130から入力された実機の運転データからベースロード運転データを抽出する。ベースロード運転データとは、ガスタービンの部分負荷を除いた、定格負荷近傍、即ち、ガスタービンの吸気温度・吸気圧力に応じた最大出力近傍の運転データを指す。ただし、対象ガスタービンの運転計画で負荷率が100%でなく、例えば負荷率90%で連続運転するような場合や、あるいは夜間は負荷率70%で運転するような場合は、これらの一定の負荷率近傍での運転データをベースロード運転データの代わりに抽出するものとする。本発明では、このような一定負荷率近傍の部分負荷データもベースロード運転データと総称する。   The base load data extraction unit 131 extracts base load operation data from the operation data of the actual machine input from the input unit 130. The base load operation data refers to operation data in the vicinity of the rated load excluding the partial load of the gas turbine, that is, in the vicinity of the maximum output corresponding to the intake temperature / intake pressure of the gas turbine. However, in the operation plan of the target gas turbine, when the load factor is not 100%, for example, when continuously operating at a load factor of 90%, or when operating at a load factor of 70% at night, these constants It is assumed that the operation data near the load factor is extracted instead of the base load operation data. In the present invention, such partial load data in the vicinity of the constant load factor are also collectively referred to as base load operation data.

このベースロードデータ抽出手段131は、典型的には同図に示すように、入力手段130から引き渡された時系列の運転データの中からベースロード運転データを選択するために見本のように参照する、過去の或る期間(以下、参照期間)のベースロードデータをどの期間から採用するか、予め定められた手順で決定する参照期間設定手段134を持っている。更に、こうして決められた参照期間から、予め定められた方法に従って参照用のベースロード運転データ(以下、参照データ)を識別して選択する参照データ選定手段135と、このように選定された参照データからなるグループに対して、評価対象となる時系列運転データの各時刻のデータが統計的にどの程度接近しているかを示す統計距離を計算する統計距離計算手段136と、このように各時刻の運転データに対して計算された統計距離が、予め定めたしきい値以下であれば当該運転データをベースロード運転データと判定して選択し、しきい値を超過すれば当該運転データはベースロード運転データでないと判定して選択しない処理をする判定・選択手段137を備えている。   The base load data extraction means 131 is typically referred to as a sample in order to select the base load operation data from the time series operation data delivered from the input means 130 as shown in FIG. A reference period setting unit 134 is provided for determining from which period base load data of a certain period in the past (hereinafter referred to as a reference period) is to be adopted in accordance with a predetermined procedure. Further, reference data selecting means 135 for identifying and selecting reference base load operation data (hereinafter referred to as reference data) from a reference period determined in this manner according to a predetermined method, and the reference data thus selected. A statistical distance calculating means 136 for calculating a statistical distance indicating how close the time-series operation data to be evaluated is statistically close to the group consisting of: If the statistical distance calculated for the driving data is less than or equal to a predetermined threshold, the driving data is selected as base load driving data, and if the threshold is exceeded, the driving data is base loaded. A determination / selection unit 137 that performs a process of determining that the operation data is not selected and not selecting the operation data is provided.

これらの参照期間決定手段134〜判定・選択手段137における具体的な処理方法の例は、後出の図2及び図3で詳述する。なお、参照期間設定手段134は図2の工程7、参照データ選定手段135は図3の工程21、統計距離計算手段136は図2の工程8及び図3の工程22、判定・選択手段137は図2の工程13に対応する。   Examples of specific processing methods in the reference period determination unit 134 to the determination / selection unit 137 will be described in detail with reference to FIGS. The reference period setting means 134 is step 7 in FIG. 2, the reference data selection means 135 is step 21 in FIG. 3, the statistical distance calculation means 136 is step 8 in FIG. 2 and the step 22 in FIG. 3, and the determination / selection means 137 is This corresponds to step 13 in FIG.

モデル化手段132は、ベースロードデータ抽出手段131で出力されたベースロード運転データを入力情報として受け、ガスタービンの性能特性をモデル化する。具体的には性能特性モデルのモデル定数を決定する。ここで、性能特性モデルは、ガスタービンの運転条件を入力として、性能の予測値を計算して出力する計算モデルであり(詳細は図7で後述)、プログラムモジュールとして実装されている。またモデル定数は、これらのプログラムモジュールにおいて設定される対象ガスタービンに固有の定数を指す。なお、本発明において、モデル及びモデル定数とは、以下同様に、データの入力を受けて計算し結果を出力するプログラムモジュールと、このプログラムモジュールで設定される定数を指す。   The modeling unit 132 receives the base load operation data output from the base load data extraction unit 131 as input information, and models the performance characteristics of the gas turbine. Specifically, the model constant of the performance characteristic model is determined. Here, the performance characteristic model is a calculation model that calculates and outputs a predicted value of performance with the operating conditions of the gas turbine as input (details will be described later in FIG. 7), and is implemented as a program module. The model constant is a constant specific to the target gas turbine set in these program modules. In the present invention, a model and a model constant refer to a program module that receives a data input, calculates and outputs a result, and a constant set by the program module.

また、ここでいう性能とは例えば、発電出力、発電効率、圧縮機又はタービンの圧力比、吸気流量又は排気流量、排熱利用効率、燃料流量などである。これらは、運転状態の変化にともなって値が変わって行くような指標全般をさし、ここに上げたものに限定されない。また、運転条件は、必要最小限として吸気の温度と圧力を含み、この他に吸気の湿度、燃料流量、燃焼器への蒸気や水の噴射量などの運転環境や運転操作の条件全般から適宜含められたものとする。   The performance here refers to, for example, power generation output, power generation efficiency, pressure ratio of the compressor or turbine, intake flow rate or exhaust flow rate, exhaust heat utilization efficiency, fuel flow rate, and the like. These are general indicators whose values change as the driving state changes, and are not limited to those shown here. In addition, the operating conditions include the temperature and pressure of the intake air as a necessary minimum. In addition to this, the operating conditions such as the intake air humidity, the fuel flow rate, the amount of steam and water injected into the combustor, and the overall operating conditions are appropriately selected. Included.

性能評価手段133は、モデル化手段132で決定されたモデルとモデル定数に基づいて、ガスタービンの運転データを評価して、経時的な性能低下や、保守実施による性能回復などの推移を定量評価する。このような、性能の経時低下や、保守時の回復など推移の評価を、本発明では性能評価と呼ぶ。   The performance evaluation unit 133 evaluates the operation data of the gas turbine based on the model and the model constant determined by the modeling unit 132, and quantitatively evaluates the transition of performance degradation over time, performance recovery due to maintenance, and the like. To do. Such evaluation of transition such as deterioration of performance over time and recovery during maintenance is referred to as performance evaluation in the present invention.

性能評価の方法は、標準条件に換算する方式と、実測と予測の差を計算する方式の2通りがある。   There are two performance evaluation methods: a method for converting to standard conditions and a method for calculating the difference between actual measurement and prediction.

標準条件に換算する方式では、ベースロードデータ抽出手段131で抽出したベースロード運転データの性能実測値を、標準条件に直したときの相当値(標準化データ)に変換する。標準条件とは、例えばISOで定められた標準大気条件(吸気の温度15℃,気圧1atm,相対湿度60%)などの一定に固定された運転条件のことである。これにより、実機の性能の時系列データを、運転条件の変動の影響を補正して、一定条件下に揃えたときの性能の時系列データに変換する。このようにして生成された標準化データの値の時系列的な減少量は劣化や異常による性能の低下量を示し、増加量は保守実施などによる性能の回復量を示す。   In the method of converting to standard conditions, the performance measurement value of the base load operation data extracted by the base load data extraction means 131 is converted into an equivalent value (standardized data) when the standard condition is corrected. The standard condition is a fixed operating condition such as a standard atmospheric condition defined by ISO (intake temperature 15 ° C., atmospheric pressure 1 atm, relative humidity 60%). Thereby, the time-series data of the performance of the actual machine is converted into time-series data of the performance when adjusted under a certain condition by correcting the influence of the fluctuation of the operating condition. The amount of time-series decrease in the value of the standardized data generated in this way indicates the amount of performance decrease due to deterioration or abnormality, and the increase amount indicates the amount of performance recovery due to maintenance or the like.

この方法の長所は、年間の運転条件の変動にかかわらず、一定の運転条件での性能に換算していることより、季節性などのバイアスなしに、標準化データの上下変動をそのまま性能の上下変動とみなせることである。   The advantage of this method is that it is converted to performance under constant operating conditions regardless of annual operating condition fluctuations. It can be regarded as.

実測と予測の差を計算する方式では、ベースロードデータ抽出手段131で抽出されたベースロード運転データ中に含まれる運転条件のデータを、モデル化手段132でモデル定数が決定されたガスタービンの性能特性モデルに入力して、該運転条件に応じたガスタービンの性能を予測計算し、この予測結果に対する実測値の偏差を計算して、偏差の時系列の推移から、性能の低下状況や、保守による回復効果を評価する。例えば、偏差が拡大していれば該偏差の値により性能の低下量を、偏差が減少していれば、その減少量により性能の回復量を評価する。この方法の長所は、標準条件換算が不要で、簡便なことである。   In the method of calculating the difference between the actual measurement and the prediction, the performance of the gas turbine in which the model constant is determined by the modeling means 132 is obtained from the data of the operating conditions included in the base load operation data extracted by the base load data extraction means 131. Input into the characteristic model to predict and calculate the performance of the gas turbine according to the operating conditions, calculate the deviation of the actual measurement value from this prediction result, and from the transition of the deviation in time series, the performance degradation status and maintenance Evaluate the recovery effect. For example, if the deviation is enlarged, the performance degradation amount is evaluated based on the deviation value, and if the deviation is reduced, the performance recovery amount is evaluated based on the reduction amount. The advantage of this method is that it does not require standard condition conversion and is simple.

このように、ベースロードデータ抽出手段131でベースロード運転データだけを選定することにより、後続のモデル化手段132ではガスタービンの部分負荷性能の非線形性によるモデルの精度低下を回避して高精度にモデル化でき、性能評価手段133では高精度な評価結果が得られる。   In this way, by selecting only the base load operation data by the base load data extraction means 131, the subsequent modeling means 132 avoids a reduction in the accuracy of the model due to the non-linearity of the partial load performance of the gas turbine and increases the accuracy. Modeling is possible, and the performance evaluation means 133 provides a highly accurate evaluation result.

なお、以上のベースロードデータ抽出手段131とモデル化手段132及び性能評価手段133の機能は、ガスタービン101に付属するデータ採取手段から最終的な出力手段103に至る情報経路上の任意の場所に分散していてよい。例えば、ベースロード運転データを抽出するベースロードデータ抽出手段131を、送信手段111で情報を送信する前の段階に備えることが可能である。このようにすると、通信回線112を経て伝送される情報は抽出後のベースロードデータのみになるため情報通信量を軽減でき、また計算手段側でのベースロードデータ抽出手段131の実行が不要になるので計算負荷を下げることができる。   The functions of the base load data extraction unit 131, the modeling unit 132, and the performance evaluation unit 133 described above can be performed at any place on the information path from the data collection unit attached to the gas turbine 101 to the final output unit 103. It may be dispersed. For example, the base load data extraction means 131 for extracting the base load operation data can be provided in a stage before the information is transmitted by the transmission means 111. In this way, the information transmitted through the communication line 112 is only the base load data after extraction, so the amount of information communication can be reduced, and the execution of the base load data extraction means 131 on the calculation means side becomes unnecessary. Therefore, the calculation load can be reduced.

以上のようにして計算手段102で処理された結果は、情報回線114を介して出力手段103に伝達されて出力される。出力手段103は具体的には、計算機のディスプレイなどの表示装置や、ハードディスクやメモリなどの電子データ格納手段、印刷機などの情報印字・描画手段など、公知の任意の手段を用いることができる。出力手段103における出力データは、標準化データの時系列の推移を示すトレンドグラフや、時系列レコードデータとして出力される。   The result processed by the calculation means 102 as described above is transmitted to the output means 103 via the information line 114 and output. Specifically, the output means 103 may be any known means such as a display device such as a computer display, electronic data storage means such as a hard disk or memory, and information printing / drawing means such as a printing machine. The output data in the output means 103 is output as a trend graph indicating time series transition of standardized data or time series record data.

本例における、ガスタービン101、計算手段102、出力手段103の設置場所の位置関係は、計算手段102と出力手段103がガスタービン101の設置サイトとは別の場所にあるものとする。   In this example, the positional relationship between the installation locations of the gas turbine 101, the calculation means 102, and the output means 103 is assumed to be in a location different from the installation site of the gas turbine 101.

このようにすると、多数の設備の劣化状況を遠隔監視センターなどで集中的に監視して把握できる。また、計算手段102を自らの管理化において運用し、また、計算手段の新型機器への更新や計算方法の改良などが実機サイトの情報管理系統に変更を加えることなくできるため、長期的にみて柔軟かつ効率的に運用できる。   In this way, the deterioration status of a large number of facilities can be intensively monitored and grasped at a remote monitoring center or the like. In addition, the calculation means 102 can be operated in its own management, and the calculation means can be updated to new equipment and the calculation method can be improved without changing the information management system of the actual machine site. It can be operated flexibly and efficiently.

ただし、これは一例にすぎず、設置場所の位置関係はこれに限らず、任意でよい。例えば、出力手段103をガスタービン101の設置サイトに設置してもよい。これは、ガスタービン101を設置しているサイトの事業者(ここではサイト事業者と呼ぶ)が、ガスタービン101についての性能診断サービスを別の事業者(診断事業者と呼ぶ)から受ける場合に好適な形態である。前記サイト事業者側では、計算手段102などの設備を自ら設置して維持管理することなく、最終的に必要な、劣化の診断結果の情報のみを入手することができる。   However, this is only an example, and the positional relationship between the installation locations is not limited to this, and may be arbitrary. For example, the output unit 103 may be installed at the installation site of the gas turbine 101. This is when a business operator (referred to as a site business operator here) where the gas turbine 101 is installed receives a performance diagnosis service for the gas turbine 101 from another business operator (referred to as a diagnostic business operator). This is a preferred form. The site provider side can obtain only the information of the diagnosis result of deterioration that is finally necessary without installing and maintaining the equipment such as the calculation means 102 by itself.

あるいは例えば、出力手段103を、ガスタービン101の設置サイトとも、計算手段102の設置場所とも異なる別の場所、例えばガスタービン101の設置事業者(サイト事業者)の本社に配置してもよい。これは、ガスタービン101の劣化状況の診断結果情報にもとづく、保守計画の立案・検討を行う部署がサイト事業者の本社など、サイトと別の場所にある場合に好適である。   Alternatively, for example, the output unit 103 may be arranged at a different location from the installation site of the gas turbine 101 and the installation site of the calculation unit 102, for example, at the head office of the installation company (site company) of the gas turbine 101. This is suitable when the department that develops and examines the maintenance plan based on the diagnosis result information of the deterioration state of the gas turbine 101 is located at a site different from the site such as the head office of the site operator.

図2に、前述の図1のベースロードデータ抽出手段131における内部処理手順を示す。大きく分けて、評価対象となる各時刻のデータが、参照期間のデータの分布に対して持つ統計距離を計算する統計距離計算工程4と、計算された各時刻の統計距離が一定のしきい値の範囲内にあるかどうかを判定して、範囲内にあればデータを選択するしきい値判定・データ選択工程5からなる。それぞれ以下に説明する。   FIG. 2 shows an internal processing procedure in the base load data extraction unit 131 of FIG. Broadly speaking, a statistical distance calculation step 4 for calculating the statistical distance that the data at each time to be evaluated has with respect to the distribution of data in the reference period, and a threshold at which the calculated statistical distance at each time is constant The threshold value determination / data selection step 5 is performed for determining whether or not the data is within the range and selecting data within the range. Each is described below.

統計距離計算工程4は、評価対象期間の各時刻のデータに対する、工程6を起点とする繰返し処理となっており、該繰返し処理は、各時刻のデータの統計距離を計算するために参照する過去のデータの期間(参照期間)を設定する参照期間設定工程7と、該参照期間設定工程7で選択された過去のデータのグループに対して当該時刻のデータの統計距離を計算する工程8と、このようにして工程7,8で行った統計距離の計算を評価対象期間の運転データの全時刻に対して完了したかどうか判定する工程9と、未完了の場合に次の時刻のデータに進む工程10からなる。   The statistical distance calculation process 4 is an iterative process starting from the process 6 for the data at each time in the evaluation target period, and the repetitive process refers to the past referred to in order to calculate the statistical distance of the data at each time. A reference period setting step 7 for setting the data period (reference period), and a step 8 for calculating a statistical distance of the data at the time for the past data group selected in the reference period setting step 7; In this way, step 9 for determining whether or not the calculation of the statistical distance performed in steps 7 and 8 has been completed for all times of the operation data in the evaluation target period, and if not completed, the process proceeds to the data at the next time. It consists of process 10.

前記参照期間設定工程7における参照期間の設定方法は、予め定められた一定の方法であればよく、評価対象期間中における任意の時刻のデータに対して、当該時刻以前の或る期間の複数データを特定できるようなものであればよい。例としては、各時刻に対応して一定日数もしくは時間数分の過去のデータを参照期間として設定する方法がある。この場合の参照期間の長さは1週間程度がよい。ガスタービンの運転は発電需要が低下する週末には負荷が低めになることがあり、1週間は運用周期の1つの目安になるため、このようにすると後で統計距離を評価するという目的に対して好適である。あるいは同じように運用周期の目安から考えるならば、吸気温度や運転条件が一巡する参照期間の長さとして一日が設定されてもよい。あるいはまた、過去の一定期間のデータから、吸気温度や発電出力が予め定めた範囲内にあるデータを抽出するなどの方法であってもよい。また例えば、夜間は電力の需要が低下して、ガスタービンの負荷率も低下することがあるが、このような日変化特性を考慮して夜間を除外したり、あるいは日中の一定時刻のみを抽出したり、あるいは週末のデータを除外したりするなど、様々な選択基準を組み合わせて一定の選択条件を構成し、これによってデータを特定して選択するような方法であってもよい。   The reference period setting method in the reference period setting step 7 may be a predetermined method, and a plurality of data in a certain period before the time with respect to data at an arbitrary time in the evaluation target period. What is necessary is just to be able to specify. As an example, there is a method of setting past data for a certain number of days or hours as a reference period corresponding to each time. In this case, the length of the reference period is preferably about one week. The operation of gas turbines may be lighter on weekends when power generation demand decreases, and one week is a measure of the operation cycle. It is preferable. Alternatively, in the same way, when considering from the guideline of the operation cycle, one day may be set as the length of the reference period in which the intake air temperature and the operating conditions are completed. Alternatively, a method of extracting data in which the intake air temperature and the power generation output are within a predetermined range from data in a certain period in the past may be used. In addition, for example, the demand for electric power is reduced at night, and the load factor of the gas turbine may also be reduced. In consideration of such diurnal characteristics, the night is excluded, or only a certain time of day is used. A method may be used in which certain selection conditions are configured by combining various selection criteria, such as extracting or excluding weekend data, thereby specifying and selecting data.

前記の工程8(各時刻のデータの統計距離計算工程)での統計距離の計算方法としては、参照期間から選択された前記過去データのグループについての、ガスタービンの負荷状態を反映する少なくとも1つ以上の指標、例えば発電出力、発電効率、圧力比、燃料流量、排気温度、吸気流量、あるいは後述する図4、図5、図6の方法で計算された負荷指標のうちの少なくとも1つ以上の指標からなる多次元空間(例えば指標が4つなら4次元空間)の分布に対する、当該時刻のデータの統計学的距離、例えばマハラノビス距離が計算される。   As a statistical distance calculation method in the step 8 (statistical distance calculation step of data at each time), at least one of reflecting the load state of the gas turbine with respect to the past data group selected from the reference period. One or more of the above indices, for example, power generation output, power generation efficiency, pressure ratio, fuel flow rate, exhaust gas temperature, intake air flow rate, or a load index calculated by the method of FIGS. A statistical distance, for example, Mahalanobis distance, of the data at the time is calculated with respect to a distribution in a multi-dimensional space composed of indices (for example, a four-dimensional space if there are four indices).

前記の工程9の判定結果が偽(False,未完了)となり、工程10で次の時刻のデータに進んだ場合は、再び工程7,8を繰り返す。これを繰り返して評価期間全体に対する処理が完了すると、工程9の判定は真(True)になり、処理は後半の工程5に移る。   If the determination result in Step 9 is false (False, incomplete) and the process proceeds to data at the next time in Step 10, Steps 7 and 8 are repeated again. When this process is repeated and the process for the entire evaluation period is completed, the determination in step 9 becomes true, and the process proceeds to process 5 in the latter half.

しきい値判定・データ選択工程5は、評価対象期間の各時刻のデータに対する、工程11を起点とする繰返し処理となっている。該繰返し処理は、統計距離計算工程4で計算された当該時刻のデータの参照期間データに対する統計距離があらかじめ定めた方法に基づいて設定したしきい値の上下限範囲内にあるかどうかを判定するしきい値判定工程12と、前記しきい値判定工程12の結果が真(TRUE)であれば当該時刻のデータを選択し、偽(FALSE)であれば選択しないようにする選択工程13と、このようなしきい値判定と判定結果に応じた選択が評価対象期間の運転データの全時刻に対して完了したかどうかを判定する判定工程14と、該判定の結果が偽(FALSE,未完了)の場合に次の時刻のデータに進む工程15からなる。   The threshold determination / data selection step 5 is an iterative process starting from step 11 for the data at each time in the evaluation target period. In the iterative process, it is determined whether or not the statistical distance with respect to the reference period data of the data at the time calculated in the statistical distance calculation step 4 is within the upper and lower limits of the threshold set based on a predetermined method. A threshold determination step 12, and a selection step 13 for selecting data at the time if the result of the threshold determination step 12 is true (TRUE) and not selecting it if false (FALSE); A determination step 14 for determining whether or not such threshold determination and selection according to the determination result are completed for all times of the operation data in the evaluation target period, and the determination result is false (FALSE, incomplete) In this case, the process 15 advances to data at the next time.

前記判定工程14の判定結果が偽(FALSE,未完了)で、工程15で次の時刻のデータに進んだ場合、前記しきい値判定工程12の判定と、該判定結果が真の場合に選択する前記選択工程13が、全時刻のデータに対して終了するまで繰り返される。これが全時刻に対して終了すると、判定工程14の判定結果は真になり、データの抽出処理は終了となる。以上のしきい値判定・データ選択工程5の繰り返し処理において選択工程13で選択された時刻のデータのグループが、ベースロード運転データとして抽出されたデータになる。   If the determination result of the determination step 14 is false (FALSE, incomplete) and the process proceeds to the data at the next time in step 15, select the determination of the threshold determination step 12 and the determination result is true The selection step 13 to be repeated is repeated for all time data. When this is completed for all times, the determination result of the determination step 14 becomes true, and the data extraction process ends. The group of data at the time selected in the selection step 13 in the above-described threshold determination / data selection step 5 repetition process becomes the data extracted as the base load operation data.

なお、しきい値判定工程12でのしきい値の設定方法としては、統計距離の上下限値が、あらかじめ設定された固定値に設定されていたり、あるいはデータのばらつきの関数として逐次的に計算して設定されたりする方式であってもよい。   As a threshold setting method in the threshold determination step 12, the upper and lower limits of the statistical distance are set to preset fixed values, or are sequentially calculated as a function of data variation. It is also possible to use a method that is set as follows.

本方法では、このようにして、運転データの多次元の評価指標についての、過去の参照期間に対する統計距離についてしきい値判定がなされる。このように多次元の指標の統計距離を使うことにより、例えば、特定の1つの指標がノイズや突変的な値であったような場合に、他の指標との相関が統計的に考慮される。そして、その指標の変動や突変が他の指標においても同時に生起しているような相関性があるものの場合には統計距離は相対的に小さくなり、他の指標では生起していない当該指標だけのノイズの場合には統計距離が相対的に大きくなり、このようにして分布の中心への近さが複数指標のばらつきを考慮して定量化される。このため、しきい値判定工程12と選択工程13において、ベースロード運転データを統計的にばらつきの大きい部分を除外して変動の中心付近から選択できる。したがって、これらのデータに基づいて構築される性能モデルの精度が高くなり、性能の低下や回復の評価精度が高くなる。   In this way, in this way, the threshold determination is performed for the statistical distance with respect to the past reference period for the multidimensional evaluation index of the driving data. By using the statistical distance of the multidimensional index in this way, for example, when one specific index is a noise or a sudden value, the correlation with the other index is statistically considered. The If there is a correlation such that the fluctuation or sudden change of the indicator occurs simultaneously in other indicators, the statistical distance becomes relatively small, and only the indicator that does not occur in other indicators. In the case of noise, the statistical distance becomes relatively large, and thus the proximity to the center of the distribution is quantified in consideration of the variation of multiple indices. For this reason, in the threshold value determination step 12 and the selection step 13, the base load operation data can be selected from the vicinity of the center of the fluctuation by excluding a statistically large portion. Therefore, the accuracy of the performance model constructed based on these data becomes high, and the evaluation accuracy for performance degradation and recovery becomes high.

なお、以上の説明では、参照期間設定工程7における過去データ参照期間の決定のタイミングは、工程6〜9の繰返し処理のたびに実行しているが、このように参照期間を毎回更新せず、例えば、一定時間数ごとや日数ごと、あるいは、運転状態や環境の変化を評価する予め定めた関数の計算値が、事前に設定したしきい値を超過するかどうかによって更新のタイミングを決めてもよい。このようにすると、参照データの更新処理の演算量が削減されるので、診断の演算処理を高速化できる。   In the above description, the timing for determining the past data reference period in the reference period setting step 7 is executed every time the processes 6 to 9 are repeated, but the reference period is not updated every time as described above. For example, even if the update timing is determined depending on whether the calculated value of a predetermined function that evaluates changes in operating conditions or environments every certain number of hours or days exceeds a preset threshold value Good. In this way, the amount of calculation of the reference data update process is reduced, so that the diagnosis calculation process can be speeded up.

図3に、各時刻のデータに対する統計距離の計算フローの1例を示す。これは前述の図2における各時刻の統計距離計算を行う工程8(或いは、図1の参照データ選定手段135及び統計距離計算手段136)の詳細手順例である。全体は、参照期間から複数時刻の過去データを選択する工程(単位空間設定工程21)と、該工程により選択されたデータのグループと当該時刻データの統計距離を計算する工程(各時刻データの参照期間から選択されたデータへの統計距離の計算工程22)からなる。工程21は図1の参照データ選定手段135に対応する。工程22は図1の統計距離計算手段136及び図2の工程8に対応する。それぞれ以下に説明する。   FIG. 3 shows an example of a statistical distance calculation flow for the data at each time. This is a detailed procedure example of the step 8 (or the reference data selection means 135 and the statistical distance calculation means 136 in FIG. 1) for calculating the statistical distance at each time in FIG. The whole is a step of selecting past data at a plurality of times from a reference period (unit space setting step 21), a step of calculating a statistical distance of the time data and a group of data selected by the step (reference of each time data) It comprises a statistical distance calculation step 22) from the period to the selected data. Step 21 corresponds to the reference data selection means 135 of FIG. Step 22 corresponds to the statistical distance calculation means 136 of FIG. 1 and step 8 of FIG. Each is described below.

参照期間から複数時刻の過去データを選択する工程(単位空間設定工程21)は、前述の参照期間設定工程7(図2)で選択された参照期間の各時刻のデータに対する工程23を起点とする繰り返し処理になっている。該繰返し処理は、以下に述べる工程24〜工程30にて行なわれる。まず、各時刻の対象データについて、ガスタービンの負荷状態を反映する少なくとも1つの指標、すなわち図2の工程8で設定された、発電出力、発電効率、圧力比、燃料流量、排気温度、吸気流量あるいは後述する図4、図5の方法で計算された負荷率指標などのうちの少なくとも1つの指標(以下、負荷率指標と総称する)の各々に対して、指標ごとに予め定めた上下限範囲内にあるかどうか真偽判定する(指標別しきい値判定工程24〜26)。該指標別しきい値判定工程24〜26で実行された各指標のしきい値判定結果に基づいて、これらの全指標の判定結果が真であるか、そうでないか(1つでも偽の指標であれば偽)を真偽判定する(全指標の論理積判定工程27)。全指標の論理積判定工程27の判定結果が真であれば、参照期間中のその時刻の運転データを選択する(選択工程28)。以上の工程24〜28まで(工程27の結果が偽の場合、工程28は無し)の処理が、過去の参照期間の全データ(すなわち前述の工程7の全データ)に対して実行されたか判定(完了判定工程29)し、該完了判定の結果が偽(FALSE、未完了)の場合に次の時刻のデータに進む(工程30)。   The step of selecting past data at a plurality of times from the reference period (unit space setting step 21) starts from the step 23 for the data at each time in the reference period selected in the reference period setting step 7 (FIG. 2). It is an iterative process. The repetitive processing is performed in steps 24 to 30 described below. First, for the target data at each time, at least one index reflecting the load state of the gas turbine, that is, the power generation output, power generation efficiency, pressure ratio, fuel flow rate, exhaust gas temperature, intake air flow rate set in step 8 of FIG. Alternatively, for each of at least one of the load factor indicators calculated by the methods of FIGS. 4 and 5 (to be described later) (hereinafter collectively referred to as load factor indicators), upper and lower limit ranges predetermined for each indicator. It is determined whether it is within the range (index-specific threshold determination steps 24-26). Based on the threshold value determination result of each index executed in the threshold value determination steps 24 to 26 for each index, whether the determination result of all these indexes is true or not (at least one false index If it is false, true / false is determined (logical index determination step 27 for all indices). If the determination result of the logical product determination step 27 for all indexes is true, the operation data at that time in the reference period is selected (selection step 28). Determining whether the above-described steps 24 to 28 (when the result of step 27 is false, step 28 is not performed) have been executed for all data in the past reference period (that is, all data of step 7 described above) (Completion determination step 29), and when the result of the completion determination is false (FALSE, incomplete), the process proceeds to data at the next time (step 30).

記完了判定工程29の結果が偽(全データに対して完了しておらず)で、工程30で参照期間中の次の時刻データに進んだ場合は、工程24〜28(あるいは27)までの処理を、工程29の判定が真になるまで(参照期間の運転データの全時刻に対して完了するまで)繰り返す。このようにして工程29の判定が真になると、処理は次の工程22に移る。   If the result of the completion determination step 29 is false (not completed for all data) and the process proceeds to the next time data in the reference period in step 30, the steps 24 to 28 (or 27) are performed. The process is repeated until the determination in step 29 becomes true (until it is completed for all times of operation data in the reference period). When the determination in step 29 becomes true in this way, the process proceeds to the next step 22.

なお、前記指標別しきい値判定工程22〜24のしきい値判定は、図3では3個の指標の判定例を示したが、指標の数がn個の場合も同様にn個の指標に対してしきい値判定処理を実行する。   Note that the threshold value determination in the index-specific threshold value determination steps 22 to 24 shows the determination example of three indexes in FIG. 3, but in the case where the number of indexes is n, similarly n index values Threshold determination processing is executed for.

また、前記選択工程28で選択されたデータのグループの分布は、MT法(マハラノビス・タグチ法)の単位空間に相当する。この点で、以下適宜、このグループのデータを単位空間と呼ぶ。   The distribution of the data group selected in the selection step 28 corresponds to a unit space of the MT method (Mahalanobis Taguchi method). In this respect, the data of this group is hereinafter referred to as a unit space as appropriate.

続く工程22では、上の工程23〜29の繰り返し処理において工程28で選択されたデータのグループを参照し、このグループと評価対象時刻のデータの統計距離を計算する。統計距離の計算方法としては、公知のマハラノビス距離などを用いるとよく、なかでも好適な方法として、次の(1)式で示すタグチの定義によるマハラノビス距離Dがある。   In the subsequent step 22, the group of data selected in the step 28 in the repetition process of the above steps 23 to 29 is referred to, and the statistical distance between this group and the data of the evaluation target time is calculated. As a method for calculating the statistical distance, a known Mahalanobis distance or the like may be used. Among them, a Mahalanobis distance D based on Taguchi definition represented by the following equation (1) is preferable.

Figure 0004824518
本方法には以下の効果がある。
Figure 0004824518
This method has the following effects.

(ア) 工程24〜26のように複数指標からの観点を使って判定することにより、ベースロード判定の基準となる単位空間のデータを高精度に抽出できる。また、全指標の論理積判定工程27にて全指標での判定結果が真のデータのみを単位空間データに選択するため、単位空間のデータに含まれるデータは統計的に見た外れ値がきわめて少なくなる。この結果、工程22で計算される距離は、ベースロード運転域に対する距離の高精度な評価値になり、後続のしきい値判定・データ選択工程5(図2)でのベースロードデータの抽出精度が高くなる。これにより、続くモデル化手段132(図1)の性能特性モデルが高精度化し、最終の性能評価手段133(図1)での性能の低下や回復の評価精度が高精度化する。   (A) By performing determination using viewpoints from a plurality of indices as in steps 24 to 26, it is possible to extract unit space data serving as a reference for base load determination with high accuracy. In addition, in the logical product determination step 27 for all indexes, only data for which the determination result for all indexes is true is selected as unit space data. Therefore, the data included in the unit space data is extremely outlier in statistical terms. Less. As a result, the distance calculated in step 22 becomes a highly accurate evaluation value of the distance to the base load operation area, and the accuracy of base load data extraction in the subsequent threshold determination / data selection step 5 (FIG. 2). Becomes higher. As a result, the performance characteristic model of the subsequent modeling unit 132 (FIG. 1) becomes highly accurate, and the performance degradation and recovery evaluation accuracy in the final performance evaluation unit 133 (FIG. 1) becomes high.

(イ) 多次元の指標間の相関が高い場合に距離が小さく、相関が低い場合に距離が大きくなるマハラノビス距離の特性を利用しているので、単独の指標の判定では除外されるデータであっても、他の指標との相関が高い場合は、マハラノビス距離がしきい値の範囲内となり、ベースロードデータとして抽出することが出来る。この抽出範囲の広げ方は、多次元空間でのデータの分布状況、すなわち、密集しているか、ちらばっているか、あるいは密集はどのような方向に偏っているか、などの分布特性を考慮して、データが密集している重心付近から周囲方向に向かって、分布密度の濃い部分から薄い部分へと、濃さが等しい部分を均等に順次選択していくようになっている。したがって、抽出の精度を極端に落とすことなくほぼ同等に保ったまま、データ抽出率を増加させて行ける範囲が確保できる。   (B) Since the Mahalanobis distance characteristic is used, where the distance is small when the correlation between multidimensional indices is high and the distance is large when the correlation is low, the data is excluded in the judgment of a single index. However, when the correlation with other indexes is high, the Mahalanobis distance falls within the threshold range and can be extracted as base load data. The method of expanding the extraction range is based on the distribution characteristics of data in a multidimensional space, that is, whether it is dense, scattered, or in what direction the density is biased, From the vicinity of the center of gravity where the data is concentrated toward the peripheral direction, the portions having the same density are sequentially selected in order from the portion having the higher distribution density to the portion having the lower distribution density. Therefore, it is possible to secure a range in which the data extraction rate can be increased while keeping the extraction accuracy substantially the same without drastically reducing.

(ウ) 本図で述べたように評価対象の各時刻のデータごとに、単位空間を逐次的に更新しているので、運転状態の季節性の変動や、経年劣化による性能特性の変動の影響を考慮できる。すなわち、これらの状態変化に追従して単位空間が設定されるため、ベースロードデータの抽出において、季節変動や経年劣化の影響を加味して、高精度な抽出が可能である。   (C) As described in this figure, the unit space is sequentially updated for each data of the evaluation target, so the influence of seasonal variations in operating conditions and performance characteristics due to deterioration over time Can be considered. That is, since the unit space is set following these state changes, the base load data can be extracted with high accuracy in consideration of the influence of seasonal variation and aging deterioration.

以上により、本発明では、高精度化を図るとデータ抽出率が低下するという問題を解決できる。また、複数のベースロード抽出方式を効果的に組み合わせてさらに高精度な抽出する方法を提供できる。   As described above, the present invention can solve the problem that the data extraction rate decreases when the accuracy is increased. In addition, it is possible to provide a method for extracting more accurately by effectively combining a plurality of base load extraction methods.

図4に、前述の図3における工程24(または工程25,26)で判定される負荷率指標値の計算処理フローの1例を示す。この処理手順による計算方法を以下、出力回帰法と呼ぶ。その手順は、吸気温度と吸気圧力に応じた発電出力の変化を表す出力特性モデルを実機時系列運転データにもとづいて同定する出力特性モデル同定工程41と、該出力特性モデルに吸気温度と吸気圧力の実測値を代入して出力される発電出力の計算値と発電出力の実測値にもとづいて負荷率指標の値を計算する負荷率計算工程42と、該負荷率計算工程42で計算された負荷指標の値の変動を抑えるように変換する負荷率計算工程43からなる。各工程の詳細を以下に説明する。   FIG. 4 shows an example of a calculation process flow of the load factor index value determined in step 24 (or steps 25 and 26) in FIG. Hereinafter, the calculation method based on this processing procedure is referred to as an output regression method. The procedure includes an output characteristic model identification step 41 for identifying an output characteristic model representing a change in power generation output according to the intake air temperature and the intake pressure based on actual machine time-series operation data, and the intake air temperature and the intake air pressure in the output characteristic model. The load factor calculation step 42 for calculating the value of the load factor based on the calculated value of the power generation output that is output by substituting the actual measurement value and the actual value of the power generation output, and the load calculated in the load factor calculation step 42 It comprises a load factor calculation step 43 for converting so as to suppress fluctuations in the index value. Details of each step will be described below.

前記出力特性モデル同定工程41の出力特性モデルとは、吸気温度Tci、吸気圧力Pciを入力に含み、発電出力Weを出力する次式で示されるような関数である。
We = f_We(Tci, Pci) …(2−1)
この関数f_Weは具体的には例えば次式のようにすると好適である。
We = a×(Tci−Tci) + b×(Pci−Pci) +α×t + We …(2−2)
ここで、tは稼働時間を表し、Tci、Pciは吸気温度と吸気圧力の標準条件値である。稼動時間tは時間経過を表すものであればよく、例えばガスタービンの稼動時間に燃焼温度や起動停止による寿命への影響を考慮して変換した等価運転時間など、劣化に影響する要因を加味して補正した時間を使ってもよい。以下の説明においても稼働時間tはこのような換算時間を含むものとする。稼働時間tの項は、評価する時系列の運転データの期間において、経時劣化の影響が無視できるほど小さいと考えられる場合は省略可能であるが、前述したようにデータ収集期間中に経時的に性能劣化していることが無視できない場合は、この項を含めておくことが望ましい。
The output characteristic model in the output characteristic model identification step 41 is a function represented by the following equation that includes the intake air temperature Tci and the intake air pressure Pci as inputs and outputs the power generation output We.
We = f_We (Tci, Pci) (2-1)
Specifically, this function f_We is preferably expressed as follows, for example.
We = a e × (Tci- Tci 0) + b e × (Pci-Pci 0) + α e × t + We 0 ... (2-2)
Here, t represents the operating time, and Tci 0 and Pci 0 are standard condition values of the intake air temperature and the intake air pressure. The operating time t only needs to be indicative of the passage of time. For example, the operating time of the gas turbine is considered taking into account factors that affect deterioration, such as the equivalent operating time converted in consideration of the effect on the life due to combustion temperature and start / stop. You may use the corrected time. In the following description, it is assumed that the operation time t includes such conversion time. The term of the operating time t can be omitted when the influence of deterioration over time is considered to be negligible in the time-series operation data period to be evaluated. It is desirable to include this term if it cannot be ignored that performance has deteriorated.

経時劣化の影響がこの項とその係数αに分離されることにより、出力の運転条件特性の項a,bに経時劣化によるバイアスが含まれることを避けることができ、出力特性を高精度にモデル化できる。 By the influence of deterioration over time is separated from the section to the coefficients alpha e, it can be avoided to include bias due time degradation to claim a e, b e operating conditions characteristic of the output, the high output characteristics Can be modeled with accuracy.

また、式(2−2)で、a、b、α、Weはモデル定数を示す。出力特性モデル同定工程41におけるモデル同定とは、これらのモデル定数値を決定することである。a、bは、吸気温度と圧力の標準条件からのずれによって、発電出力を補正する係数である。αは時間の経過tにともなう発電出力の低下率を示す(以下、劣化係数と呼ぶ)。劣化係数αは、出力特性モデル同定工程41で使う実機時系列運転データの期間中の性能劣化がほとんどないと考えられる場合は省略可能である。Weは、Tci、Pciが標準条件値のときの初期(期間中の劣化がはじまる前)の発電出力を示す。 In the formula (2-2), a e , b e , α e and We 0 indicate model constants. Model identification in the output characteristic model identification step 41 is to determine these model constant values. a e and b e are coefficients for correcting the power generation output by the deviation of the intake air temperature and pressure from the standard conditions. α e indicates a rate of decrease in the power generation output with time t (hereinafter referred to as a deterioration coefficient). The deterioration coefficient α e can be omitted when it is considered that there is almost no performance deterioration during the period of the actual machine time series operation data used in the output characteristic model identification step 41. We 0 indicates the power generation output in the initial stage (before deterioration during the period starts) when Tci 0 and Pci 0 are standard condition values.

また、式(2−2)で計算される項目として、蒸気などの冷媒を噴射するガスタービン(以下、冷媒噴射型、蒸気噴射型などと記す)の場合は、冷媒噴射量Gsの標準条件での値Gsとの偏差に応じて補正する項C×(Gs−Gs)を加えたものであってもよい。ここでCはモデル定数である。このようにすると、冷媒噴射型のガスタービンで特に噴射される冷媒の流量や温度などの変化が大きい場合に、その影響を考慮して負荷率を高精度に定量化できる。 In addition, as an item calculated by Expression (2-2), in the case of a gas turbine that injects a refrigerant such as steam (hereinafter referred to as a refrigerant injection type, a steam injection type, etc.), the standard condition of the refrigerant injection amount Gs is used. The term C e × (Gs−Gs 0 ) to be corrected in accordance with the deviation from the value Gs 0 may be added. Here C e is a model constant. In this way, when the change in the flow rate or temperature of the refrigerant particularly injected in the refrigerant injection type gas turbine is large, the load factor can be quantified with high accuracy in consideration of the influence.

これらのモデル定数a、b、α、Weの決定方法としては、実機の時系列運転データに含まれる運転条件を式(2−2)の右辺に代入して計算される発電出力の時系列の計算結果と、実機時系列運転データに含まれる発電出力の時系列データとの誤差が、データの期間を通じて最小になるように決定するとよい。これは最小二乗法などの公知の手法によって求めることができる。このような方法の1例を後に図8で述べる。 As a method for determining these model constants a e , b e , α e , We 0 , the power generation output calculated by substituting the operating condition included in the time series operation data of the actual machine into the right side of the equation (2-2) It is preferable to determine such that the error between the time-series calculation result and the time-series data of the power generation output included in the actual machine time-series operation data is minimized throughout the data period. This can be obtained by a known method such as a least square method. An example of such a method will be described later with reference to FIG.

あるいは、モデル定数a、b、α、Weの設計値や計画仕様値、経験値(以下、先験値と総称する)がある場合はこれを使ってもよい。この方法は、運転開始後間もなく実機データ数が少ない場合や、部分負荷運転が多くベースロードデータの数が十分確保できない場合などには、不正確なモデル回帰をするよりも値が正確なことも多く、有効である。また、データ数が少ない運転開始後の初期はこのような先験値を設定し、その後運転データが一定量蓄積された時点でデータから回帰した値で更新したり、両者を運転開始後の時間数に応じて重み付け加重平均して、徐々に実機データからの回帰値に移行させたりする方法も有効である。なお、以後の説明においても、各種モデル定数の同定は最小二乗法などの公知の方法を例に説明するが、ここでの説明と同じように先験値があれば利用してもよい。 Alternatively, if there are design values, plan specification values, and experience values (hereinafter collectively referred to as a priori values) of the model constants a e , b e , α e , We 0 , these may be used. This method may be more accurate than inaccurate model regression when there are few actual machine data shortly after the start of operation, or when there are many partial load operations and the number of base load data cannot be secured sufficiently. Many and effective. In addition, such an a priori value is set in the initial stage after the start of operation with a small number of data, and after that, when a certain amount of operation data is accumulated, it is updated with a value that is regressed from the data. It is also effective to perform a weighted weighted average according to the number and gradually shift to the regression value from the actual machine data. In the following description, identification of various model constants will be described using a known method such as the least square method as an example, but if there is an a priori value as in the description here, it may be used.

なお、出力特性モデル同定工程41では、実機時系列運転データの代わりに、吸気温度などの運転条件を種々に変化させて採取した実機データを使用してもよい。この場合、データの採取期間が短期間であれば、上述したのと同様に劣化係数αは省略可能である。 In the output characteristic model identification step 41, actual machine data collected by variously changing operating conditions such as intake air temperature may be used instead of the actual machine time-series operation data. In this case, if the data collection period is short, the deterioration coefficient α e can be omitted as described above.

前記工程42(負荷率計算工程A)における負荷率指標の値の計算とは、式(3−1)に示すように、前記出力特性モデル同定工程41でモデル定数を決定した出力特性モデル(例えば式(2−2))に評価対象期間の実機運転条件(上の例では吸気温度と圧力の計測値)の時系列データを入力して出力される発電出力の予測値Wecalcに対して、実機の発電出力実測値Weactの比(負荷率Loadと呼ぶ)を計算することである。
Load = Weact / Wecalc …(3−1)
前記工程43(負荷率計算工程B)における負荷率指標の値の計算とは、式(3−2)に示すように、ある時刻での前記負荷率Loadの値を、当該時刻を含む或る期間の移動平均値ないし特定パーセンタイル値LoadAmavで除した比(負荷率Load)を計算することである。ここでいう、移動平均値とは、前記した、その時点を含む或る期間の値の単純移動平均値や重み付き移動平均値を指す。また、特定パーセンタイル値とは、その期間の値の分布における累積パーセント値を示す(例えば50%値(中央値)、下位からの累積70%値など)。以下、他の説明においても、これらの移動平均値やパーセンタイル値のことを総称して移動平均値と呼ぶ。このように移動平均値との比をとることにより、プラント性能の経時劣化と季節的な性能変動の影響を除外して、負荷率指標の誤差変動幅を十分小さくして、一定値を中心とした上下変動に変換できる。
Load = Load / LoadAmav …(3−2)
この場合の、移動平均期間の取り方としては、例えば対象となっている時刻までの直前の1週間、あるいは100−200点程度のデータ期間を取ると好適である。これには以下の理由がある。例えば、典型的な計測記録として1時間間隔の運転データを保存しているような場合、1日〜2日(24〜48点)の期間で移動平均化すると、例えば週末休日の土曜日・日曜日のように電力需要が低下して負荷率が下がるような場合に、移動平均期間の大半がこの間に含まれることになり、式(2−2)での負荷率の計算結果が過大評価になる危険性がある。このようになると、実際には週末に負荷率が低下しているのに、計算上は負荷率が低下していないことになり、負荷率を正確に評価できなくなる。反対に、1ヶ月以上の期間で移動平均化すると、期間が長すぎるために一週間単位での性能の低下を捉えられなくなる危険性がある。これらを考えると、1時間間隔のデータにもとづいて処理をする場合は、上述のような期間あるいはデータ点数で移動平均化すると、種々の運転条件変動や経時劣化の影響をほどよく反映することができ、好適である。
The calculation of the value of the load factor index in the step 42 (load factor calculation step A) is an output characteristic model (for example, a model constant determined in the output characteristic model identification step 41, as shown in equation (3-1)). For the predicted value We calc of the power generation output that is output by inputting the time series data of the actual machine operating conditions (measured values of the intake air temperature and pressure in the above example) in the evaluation target period in the equation (2-2)), This is to calculate the ratio of the actual power generation output measured value We act of the actual machine (referred to as load factor Load A ).
Load A = We act / We calc (3-1)
The calculation of the value of the load factor index in the step 43 (load factor calculation step B) includes the value of the load factor Load A at a certain time as shown in Expression (3-2). The ratio (load factor Load B ) divided by the moving average value or the specific percentile value Load Amav during a certain period is calculated. The moving average value here refers to the above-described simple moving average value or weighted moving average value of a certain period including the time point. Further, the specific percentile value indicates a cumulative percentage value in the distribution of values during the period (for example, a 50% value (median value), a cumulative 70% value from the lower order, etc.). Hereinafter, in other descriptions, these moving average values and percentile values are collectively referred to as moving average values. By taking the ratio to the moving average value in this way, the error fluctuation range of the load factor index is made sufficiently small, excluding the effects of deterioration of plant performance over time and seasonal performance fluctuations, with a constant value at the center. Can be converted to vertical fluctuations.
Load B = Load A / Load Aav (3-2)
In this case, as a method of taking the moving average period, for example, it is preferable to take one week immediately before the target time, or a data period of about 100 to 200 points. There are the following reasons for this. For example, when driving data is stored at intervals of 1 hour as a typical measurement record, moving average over a period of 1 to 2 days (24 to 48 points), for example, Saturdays and Sundays of weekend holidays When the power demand decreases and the load factor falls, the moving average period is included in this period, and the calculation result of the load factor in Equation (2-2) is overestimated. There is sex. In this case, the load factor actually decreases on the weekend, but the load factor does not decrease in calculation, and the load factor cannot be accurately evaluated. On the other hand, if the moving average is performed over a period of one month or longer, there is a risk that the deterioration in performance in units of one week cannot be captured because the period is too long. Considering these, when processing based on data at one hour intervals, moving average over the period or number of data points as described above may reflect the effects of various operating condition fluctuations and deterioration over time. It is possible and suitable.

このようにして前記工程42で計算されたLoadと前記工程43で計算されたLoadのうち、通常は、工程43で計算されたLoadを負荷率のしきい値判定(図3の工程24〜26)に使う。ただし、前記工程43については、工程42の式(2−1)による負荷率Loadの計算結果の変動幅が十分小さいか、負荷率Loadの値が1に十分近い場合などは省略可能である。この場合、負荷率Loadの値を負荷率指標値とするとよい。 In this way, among Load A calculated in Step 42 and Load B calculated in Step 43, Load B calculated in Step 43 is normally determined as a load factor threshold value determination (Step of FIG. 3). 24 to 26). However, the step 43 can be omitted when the fluctuation range of the calculation result of the load factor Load A according to the equation (2-1) in the step 42 is sufficiently small or the value of the load factor Load A is sufficiently close to 1. is there. In this case, the value of the load factor Load A may be used as the load factor index value.

このようにして出力回帰法で計算された負荷率指標値を、前述の工程24(または工程25,26)でしきい値判定する際に、しきい値の設定は例えば次のようにするとよい。すなわち、負荷率LoadまたはLoadの上下限値を100±P%と設定し(この場合、負荷率Loadの値が100−P%以上、100+P%以下の範囲が判定で真になる)、Pの値としてはベースロード運転時間帯が比較的多い産業用などのガスタービンでは1〜3%程度に、負荷率の変動が比較的大きい発電事業用ガスタービンでは最大10%程度にするとよい。あるいは上下限値をこのように100%の上下に対称に設定せず、例えば下限は97%、上限は102%、というように別々に設定してもよい。 When the load factor index value calculated by the output regression method is determined as a threshold value in the above-described step 24 (or steps 25 and 26), the threshold value may be set as follows, for example. . That is, the upper and lower limit values of the load factor Load A or Load B are set to 100 ± P% (in this case, the value of the load factor Load A is 100-P% or more and 100 + P% or less is true in the determination) The value of P should be about 1 to 3% for industrial gas turbines with a relatively large base load operating time, and about 10% at maximum for power generation gas turbines with relatively large load factor fluctuations. . Alternatively, the upper and lower limit values may not be set symmetrically above and below 100%, and may be set separately, for example, the lower limit is 97% and the upper limit is 102%.

なお、前記工程42〜43で負荷率を計算するときの実機時系列データの期間と、前述の工程41でモデル定数を決定するときに使う実機時系列データの期間は異なっていてもよい。例えば、工程41では実機時系列データのうちの或る一定の期間で出力特性モデル(式(2−1),式(2−2))の定数を決定し、工程42〜43ではこのモデル定数を、負荷率を評価したい期間全体に適用することができる。このようにすると、劣化評価の対象期間の全データを使うことなく、少ないデータで効率的にモデル定数を決定できる。   It should be noted that the period of the actual machine time series data when calculating the load factor in the steps 42 to 43 may be different from the period of the actual machine time series data used when determining the model constant in the step 41 described above. For example, in step 41, constants of the output characteristic model (formula (2-1), formula (2-2)) are determined in a certain period of the actual machine time series data, and in steps 42 to 43, the model constants are determined. Can be applied to the entire period for which the load factor is to be evaluated. In this way, the model constant can be determined efficiently with a small amount of data without using all the data in the target period for degradation evaluation.

この出力回帰法の式(2−1)〜(3−2)で示した方法では、吸気温度、圧力、発電出力という3つの情報だけで負荷率を計算している。また式(2−2)では出力の運転条件補正と劣化による補正を分離している。したがって、運転条件の変動や経年劣化を加味した負荷率の算定を、少ない情報量と計算量で効率的に実施できる。また、出力回帰法では、負荷率を、予想される全負荷での発電出力(いわば期待される最大出力)に対する実際の出力の比として、運転結果から直接的に評価するので、負荷率指標を、プラントの出力指令や計画の観点でなく、出力結果の観点から定量化できる特徴がある。   In the method shown by the equations (2-1) to (3-2) of the output regression method, the load factor is calculated using only three pieces of information such as intake air temperature, pressure, and power generation output. Further, in Formula (2-2), the output operating condition correction and the correction due to deterioration are separated. Therefore, it is possible to efficiently calculate the load factor taking into account fluctuations in operating conditions and aging deterioration with a small amount of information and calculation amount. In the output regression method, the load factor is directly evaluated from the operation results as the ratio of the actual output to the power generation output at the expected full load (so-called maximum expected output). It has the feature that it can be quantified from the viewpoint of the output result, not from the viewpoint of the plant output command or plan.

図5に、前述の図3における工程24(または工程25,26)で判定される負荷率指標値の計算処理フローの別の1例を示す。この処理手順による計算方法を以下、排気温度法と呼ぶ。排気温度方法では、負荷率の指標値を計算するために、ガスタービンの全負荷状態での排気温度またはタービンの中間段ガス温度、または制御用の燃焼温度管理指標の上限値を使う。以下これらをまとめて排気温度指標値Tmxと記す。排気温度法による負荷率指標の計算手順は、排気温度指標値の吸気温度との関係を表す特性モデルの定数を実機の時系列運転データにもとづいて決定する排気温度指標モデル同定工程44と、該排気温度指標モデル同定工程44に実機の吸気温度を入力して出力される排気温度指標値の予測値と実際の値から負荷率の指標値を計算する負荷率指標計算工程45と、該工程45で計算された負荷率指標値の変動を抑えるように変換する負荷率指標計算工程46からなる。各工程の詳細を以下に説明する。   FIG. 5 shows another example of the calculation process flow of the load factor index value determined in step 24 (or steps 25 and 26) in FIG. Hereinafter, the calculation method based on this processing procedure is referred to as an exhaust gas temperature method. In the exhaust temperature method, in order to calculate the index value of the load factor, the exhaust temperature at the full load state of the gas turbine or the intermediate stage gas temperature of the turbine, or the upper limit value of the combustion temperature management index for control is used. Hereinafter, these are collectively referred to as an exhaust gas temperature index value Tmx. The calculation procedure of the load factor index by the exhaust gas temperature method includes an exhaust gas temperature index model identification step 44 for determining a constant of a characteristic model representing the relationship between the exhaust gas temperature index value and the intake air temperature based on time series operation data of the actual machine, A load factor index calculating step 45 for calculating an index value of the load factor from the predicted value and the actual value of the exhaust temperature index value output by inputting the actual intake air temperature to the exhaust temperature index model identifying step 44; The load factor indicator calculation step 46 for converting so as to suppress the fluctuation of the load factor indicator value calculated in step (b). Details of each step will be described below.

排気温度指標の特性モデル同定工程である排気温度指標モデル同定工程44における排気温度指標の特性モデルは、次式に示すように、吸気温度Tciを入力として、このときの排気温度指標値Tmxを或る関数関係に従って計算して出力するものである。
Tmx = f_Tmx (Tci) …(4−1)
この排気温度指標の特性モデルすなわち式(4−1)の関数f_Tmxは、一般にはガスタービンの運転制御ロジックに組み込まれている関係式を使うことができる。ガスタービンの運転制御は一般に、吸気温度と、燃焼器への冷媒噴射量などいくつかの運転条件が与えられたときに、サイクル最高温度が高温材料の耐熱温度を超えないよう保護するために管理する指標値がある。この指標値は、運転条件によらずに守られるべき上限温度が運転条件や計測値の関数として設定されている。そして、運転においては、指標値がこの上限値以下になるように燃料の投入量などが制御されている。従って、上限温度に対して実際の指標値がどれだけ近いかは、設備が最高運転温度にどれだけ近いか、すなわち全負荷状態にどれだけ近いか、言い換えると、ベースロード運転域にどれだけ近いかの目安になる。そこで、この関係式を式(4−1)のモデル式として使うと、実際の制御状態をそのまま反映して、正確にベースロード運転時の指標値を予測できる。これにより、より高精度にベースロード運転データを抽出でき、最終的に高精度に劣化診断ができる。
The exhaust gas temperature index characteristic model in the exhaust gas temperature index model identification step 44, which is the exhaust gas temperature characteristic model identification step, receives the intake air temperature Tci and inputs the exhaust gas temperature index value Tmx at this time. It is calculated and output according to the function relationship.
Tmx = f_Tmx (Tci) (4-1)
As the characteristic model of the exhaust gas temperature index, that is, the function f_Tmx in the equation (4-1), a relational expression incorporated in the operation control logic of the gas turbine can be generally used. Gas turbine operation control is generally managed to protect the maximum cycle temperature from exceeding the heat-resistant temperature of the high temperature material when given several operating conditions such as the intake air temperature and the amount of refrigerant injected into the combustor. There is an index value to do. In this index value, the upper limit temperature that should be observed regardless of the operating condition is set as a function of the operating condition and the measured value. During operation, the amount of fuel input is controlled so that the index value is less than or equal to this upper limit value. Therefore, how close the actual index value is to the upper limit temperature is how close the equipment is to the maximum operating temperature, ie how close to full load conditions, in other words how close to the base load operating range. It becomes a guide. Therefore, when this relational expression is used as a model expression of Expression (4-1), the actual control state is reflected as it is, and the index value at the time of base load operation can be accurately predicted. As a result, base load operation data can be extracted with higher accuracy, and degradation diagnosis can be finally performed with higher accuracy.

また、排気温度指標の特性モデルとして、このように制御ロジックが利用できない場合は、単純に次式のように表して、実機運転データや計画仕様値などに基づいて排気温度をモデル化することで代替してもよい。
Tto = ato×(Tci−Tci) + bto×(Gs−Gs) +Tto …(4−2)
ここで、Gsは燃焼器への冷媒噴射量で、Gsはその標準条件(吸気条件として温度15℃、1気圧、相対湿度60%)での値である。但し、ガスタービンが冷媒噴射しない型式の場合、あるいは冷媒噴射の影響が吸気温度と比較して比較的小さい場合は、右辺第2項は省略される。また、吸気温度以外の運転操作条件として、排気温度への影響が強いものがあれば、Gsの代わりにこれを使うか、あるいはその項を第1、第2項と同様の標準条件からの偏差をモデル定数で補正する項として追加するとよい。このような条件の例としては、圧縮機出口温度、タービン中間段のガス温度などがある。また、上式のato、bto 、Ttoはモデル定数であり、とくにTtoは前記標準条件での排気温度である。これらのモデル定数は、複数の実機運転データ、あるいは計画仕様値、試験運転データなどにもとづいて、フィッティングして決定できる。すなわち、吸気温度と冷媒噴射量に応じた排気温度の複数組のデータを使って、右辺に吸気温度と冷媒噴射量を代入して計算した排気温度の値と、実データの排気温度との誤差の二乗和が最小になるように、これらのモデル定数の値を決めるとよい。これには最小二乗法などの公知の方法を使うことができる。本方法によれば、排気温度制御ロジックの情報がなくても、吸気温度と冷媒噴射量に応じた排気温度の変化についての、運転データや計画仕様値などの情報さえあれば簡単にモデル化が可能である。
If the control logic cannot be used as a characteristic model for the exhaust gas temperature index, simply represent the following equation and model the exhaust gas temperature based on actual machine operation data and planned specification values. It may be replaced.
Tto = a to × (Tci- Tci 0) + b to × (Gs-Gs 0) + Tto 0 ... (4-2)
Here, Gs is the refrigerant injection amount to the combustor, and Gs 0 is a value under the standard conditions (temperature 15 ° C., 1 atm, relative humidity 60% as intake conditions). However, if the gas turbine is of a type that does not inject refrigerant, or if the influence of refrigerant injection is relatively small compared to the intake air temperature, the second term on the right side is omitted. If there are operating conditions other than the intake air temperature that have a strong influence on the exhaust temperature, use this instead of Gs, or change the term from the standard conditions similar to the first and second terms. May be added as a term to be corrected by the model constant. Examples of such conditions include compressor outlet temperature and turbine intermediate stage gas temperature. Also, a to , b to , and Tto o in the above formula are model constants, and in particular, Tto o is the exhaust temperature under the standard conditions. These model constants can be determined by fitting based on a plurality of actual machine operation data, plan specification values, test operation data, or the like. That is, the error between the exhaust temperature value calculated by substituting the intake air temperature and the refrigerant injection amount into the right side and the exhaust temperature of the actual data using multiple sets of exhaust temperature data according to the intake air temperature and the refrigerant injection amount The values of these model constants should be determined so that the sum of squares is minimized. For this, a known method such as a least square method can be used. According to this method, even if there is no information on the exhaust temperature control logic, it is possible to easily model if there is information such as operation data and planned specification values about changes in the exhaust temperature according to the intake air temperature and the refrigerant injection amount. Is possible.

なお、式(4−2)は、さらに上述したように単純化して冷媒噴射量の項を省き、次式(4−3)のようにしてもよい。蒸気噴射ガスタービンであっても、燃料流量と蒸気噴射流量の比率を一定に保つ制御方式の設備では、この方式でも排気温度と吸気温度の関係を十分高精度にモデル化できる。この場合の利点は、より少ない変数で簡便に排気温度を推定できることである。
Tto = ato×(Tci−Tci) +Tto …(4−3)
前記工程45(負荷率指標計算工程)における負荷率の指標値の計算とは、工程44で特定された吸気温度Tciを入力に含み、排気温度指標値Tmxを出力する関数(式(4−1))に、評価対象期間における各時点の吸気温度Tciの運転データを代入して出力される排気温度指標値の予測値Tmxcalcと、これに対する実測値Tmxactの偏差ΔTmxの、次式による計算である。このΔTmxは負荷率の指標値となり、この値が0の場合は負荷率100%、値が正の場合は負荷率100%超、値が負の場合は負荷率100未満であることを示す。
ΔTmx = Tmxact − Tmxcalc …(5−1)
負荷率指標計算工程46における負荷率の指標値の計算とは、前の工程45で計算された負荷率指標値ΔTmxについての、評価対象期間中の各時点での値と、該時点を含む或る期間の移動平均値または特定パーセンタイル値ΔTmxAmavとの偏差の、次式による計算である。このΔTmxは、移動平均との偏差をとることにより、ΔTmxが周期的変動などを持つ場合に、この変動を除外して一定値の周辺の上下変動に変換したものとなる。なお、移動平均とパーセンタイル値については出力回帰法の手順と同様に設定される。
ΔTmx = ΔTmx − ΔTmxAmav …(5−2)
このようにして計算された前記工程45で計算されたΔTmxと前記工程46で計算されたΔTmxのうち、通常は工程46で計算されたΔTmxを負荷指標のしきい値判定(図3の工程24〜26)に使う。ただし、工程46については、工程45の式(5−1)による負荷率指標ΔTmxの計算結果の変動幅が十分小さいか、その値が0に十分近い場合(例えば変動が1℃以内の場合)などは省略可能である。この場合、負荷率指標ΔTmxの値を負荷率指標値とするとよい。
Note that the equation (4-2) may be further simplified as described above, omitting the term of the refrigerant injection amount, and the following equation (4-3). Even with a steam-injected gas turbine, with a control-type facility that maintains a constant ratio between the fuel flow rate and the steam-injection flow rate, the relationship between the exhaust temperature and the intake air temperature can be modeled with sufficiently high accuracy even with this method. The advantage in this case is that the exhaust temperature can be estimated easily with fewer variables.
Tto = a to × (Tci- Tci 0) + Tto o ... (4-3)
The calculation of the load factor index value in the step 45 (load factor index calculation step) is a function (formula (4-1)) that includes the intake air temperature Tci specified in the step 44 and outputs the exhaust gas temperature index value Tmx. )), The estimated value Tmx calc of the exhaust gas temperature index value that is output by substituting the operation data of the intake air temperature Tci at each time point in the evaluation target period, and the deviation ΔTmx A of the actual measurement value Tmx act with respect to this, It is a calculation. This ΔTmx A is an index value of the load factor. When this value is 0, the load factor is 100%, when the value is positive, the load factor exceeds 100%, and when the value is negative, the load factor is less than 100. .
ΔTmx A = Tmx act - Tmx calc ... (5-1)
The calculation of the load factor index value in the load factor index calculation step 46 includes the value at each time point in the evaluation target period for the load factor index value ΔTmx A calculated in the previous step 45 and the time point. This is a calculation based on the following equation for the deviation from the moving average value or specific percentile value ΔTmx Amak for a certain period. This ΔTmx B is obtained by taking a deviation from the moving average, and when ΔTmx A has a periodic fluctuation or the like, this fluctuation is excluded and converted into a vertical fluctuation around a constant value. Note that the moving average and percentile value are set in the same manner as the procedure of the output regression method.
ΔTmx B = ΔTmx A −ΔTmx Amak (5-2)
Of the ΔTmx A calculated in the step 45 and the ΔTmx B calculated in the step 46, the ΔTmx B calculated in the step 46 is usually used as a load index threshold determination (FIG. 3). Used in Steps 24-26). However, for the process 46, when the fluctuation range of the calculation result of the load factor index ΔTmx A by the expression (5-1) of the process 45 is sufficiently small or the value is sufficiently close to 0 (for example, when the fluctuation is within 1 ° C.) ) Etc. can be omitted. In this case, the value of the load factor index ΔTmx A may be the load factor index value.

このようにして計算された排気温度法の負荷率指標を用いて、前述の工程24(あるいは工程25,26)でしきい値判定をする場合、そのしきい値は、例えばΔTmxあるいはΔTmxの値が、−P℃以上+P℃以下の範囲内にあれば真、範囲外ならば偽と判定すればよく、Pの具体的な値としては標準的には1〜3℃程度が好適であるが、部分負荷運転時間が比較的多い場合や、計測データの精度やガスタービンサイクル・燃焼器の形式によっては最大10℃程度まで広げてもよい。また、特に負荷率指標の実測値が予測値よりも低い場合は、さらに偏差の許容範囲を狭くすると好適である。このような場合は、運転状態が出力低下や燃料発熱量の減少などにより部分負荷状態の側にあるためである。このようにして部分負荷側のデータを極力除くと、負荷率100%近傍でより高精度に運転データを抽出でき、最終的により高精度に劣化を診断できる。 When the threshold value is determined in the aforementioned step 24 (or steps 25 and 26) using the load factor index of the exhaust gas temperature method thus calculated, the threshold value is, for example, ΔTmx A or ΔTmx B. Is determined to be true if the value is within the range of −P ° C. or higher and + P ° C. or lower, and false if the value is out of the range. A typical value of P is typically about 1 to 3 ° C. However, if the partial load operation time is relatively long, or depending on the accuracy of the measurement data and the type of the gas turbine cycle / combustor, it may be expanded up to about 10 ° C. In particular, when the actually measured value of the load factor index is lower than the predicted value, it is preferable to further narrow the allowable range of deviation. In such a case, the operating state is on the partial load state side due to a decrease in output or a decrease in the amount of heat generated by the fuel. If data on the partial load side is eliminated as much as possible in this way, operation data can be extracted with higher accuracy near a load factor of 100%, and deterioration can be diagnosed with higher accuracy in the end.

また、工程46で使用する移動平均値ΔTmxAmavは、代わりに保守によって挟まれた運転期間ごとに一定の固定値を使用してもよい。このような期間毎の固定値は、プラント保守時の試運転調整時の設定情報に含まれていることも多く、取得可能な場合はこれを利用するとよい。取得できない場合は、各期間の排気温度指標値の実測値Tmxactの分布を取り、このなかの分布密度の最も高い値を選定するとよい。ベースロード運転時間が多い実機の場合、その値の目安は累積分布50%値付近である。夜間や週末に負荷が低下しているような場合は、例えば70%値、あるいは最大で90%値程度までの範囲で調整するとよい。 Further, the moving average value ΔTmx Amak used in the step 46 may be a fixed value for each operation period sandwiched by maintenance instead. Such a fixed value for each period is often included in the setting information at the time of trial operation adjustment at the time of plant maintenance. If you can not get takes a measured value Tmx distribution act of exhaust temperature index value of each period, it is preferable to select the highest value of the distribution density of within this. In the case of an actual machine with a long base load operation time, the standard of the value is around the cumulative distribution 50% value. When the load is reduced at night or on weekends, for example, it may be adjusted within a range of, for example, a 70% value or a maximum value of about 90%.

本方法(排気温度法)の特徴としては、まず、ガスタービンの高温部品保護のための温度管理指標をそのまま使うため、比較的精度が高いことである。また、図4で説明した出力回帰法のように負荷率の複雑な特性を実機データからモデル化する必要がない。すなわち、出力回帰法による負荷率の計算モデルは、ガスタービンの100%負荷出力が、吸気温度や燃料流量、冷媒噴射量などの条件によって代わるため、モデル構築には一定の計算量と処理手順を要するものであったが、これに対して、排気温度法では、排気温度と吸気温度の関係が、通常は、制御ロジックや、制御に使われる簡単な関係式が定まっていることが多いため、工程44においては特別なモデルを独自に構築することなく、これらの既存の関係式を流用することが出来る。したがって、省力的にモデル構築でき、かつ、はじめから精度の高いモデル(実際に制御に使われているので、実機の運転データはその値通りに制御されて運用されているのが通常である)を使うことができる。また、これにより、診断システムを迅速に構築し、効率的に運用できる。   As a feature of this method (exhaust temperature method), first, a temperature management index for protecting a high-temperature part of a gas turbine is used as it is, so that the accuracy is relatively high. Further, it is not necessary to model a complicated characteristic of the load factor from actual machine data unlike the output regression method described in FIG. In other words, the calculation model for the load factor based on the output regression method is that the 100% load output of the gas turbine is changed depending on conditions such as the intake air temperature, the fuel flow rate, and the refrigerant injection amount. On the other hand, in the exhaust temperature method, the relationship between the exhaust temperature and the intake air temperature usually has a control logic and a simple relational expression used for control. In step 44, these existing relational expressions can be used without building a special model independently. Therefore, it is possible to build a model in a labor-saving manner and a highly accurate model from the beginning (because it is actually used for control, it is normal that the operation data of the actual machine is controlled and operated according to its value) Can be used. This also allows a diagnostic system to be quickly constructed and operated efficiently.

また、式(4−1)〜式(5−2)で示した方法で使用する情報は、吸気温度と排気温度、あるいはさらに冷媒噴射量と、2〜3個だけである。この方法では、種々の運転条件のさまざまな違いが負荷率にどのように影響するかを、これら数個の条件で代表させて負荷率が定常負荷近傍にあるかどうかを判定できる。したがって、運転条件の違いを加味したベースロード運転データの抽出を、出力回帰法の場合とは別に少ない情報量と計算量で効果的に実施できる。   Moreover, the information used by the method shown by Formula (4-1)-Formula (5-2) is only intake air temperature and exhaust temperature, or also refrigerant | coolant injection amount, and 2-3 pieces. In this method, it is possible to determine whether or not the load factor is in the vicinity of the steady load by representing how various differences in various operating conditions affect the load factor by using these several conditions. Therefore, the extraction of the base load operation data taking into account the difference in the operation conditions can be effectively performed with a small amount of information and a calculation amount separately from the case of the output regression method.

排気温度法において、このように少ない変数量で、効果的にベースロード運転データを抽出できるのは、排気温度が次のような特性を持つためである。すなわち、排気温度は、熱力学的には、主として吸気流量と燃料流量と冷媒噴射流量という3つの要因によって決まっている。そして、これらの3要因は共通して、ガスタービンの排気温度制御の結果から決まっている。そして、排気温度制御はガスタービンの負荷率が最大近辺になるように制御されている。したがって、排気温度制御の主な入出力である吸気温度と排気温度の関係は、負荷率に影響する上記の3要因の影響を集約した入出力関係になっているといえる。排気温度法は、この特性に着目することによって、負荷率を判定するための入力変数を上記の2〜3項目に減らすことができている。このことにより、排気温度法は比較的安定的かつ高精度にガスタービンの負荷率状態を定量化できる。   In the exhaust gas temperature method, the base load operation data can be extracted effectively with such a small amount of variables because the exhaust gas temperature has the following characteristics. In other words, the exhaust temperature is determined thermodynamically mainly by three factors, that is, the intake flow rate, the fuel flow rate, and the refrigerant injection flow rate. These three factors are determined in common from the result of the exhaust gas temperature control of the gas turbine. And exhaust gas temperature control is controlled so that the load factor of a gas turbine becomes near the maximum. Therefore, it can be said that the relationship between the intake air temperature and the exhaust gas temperature, which is the main input / output of the exhaust gas temperature control, is an input / output relationship that summarizes the effects of the above three factors that affect the load factor. The exhaust gas temperature method can reduce the input variables for determining the load factor to the above-mentioned 2-3 items by paying attention to this characteristic. As a result, the exhaust gas temperature method can quantify the load factor state of the gas turbine relatively stably and with high accuracy.

また、排気温度法は、排気温度管理指標(排気温度または制御指標)といういわば制御側の観点から、負荷率を評価している。このことは、劣化や季節条件などの運転条件変動の影響があるもとで、プラントがこれらの影響が反映された運転データに基づいてどのように制御されているか、という観点から負荷率を評価していることになる。この際に、排気温度指標の制御設定値(あるいは制御指令値を計測値から計算する関数)などは、劣化や吸気温度などの運転条件変動によらず、一定に保たれることが一般的である。このため、本方式による負荷率指標値は、劣化や季節条件などの運転条件変動の影響を受けず、一定値の周囲の上下変動として評価され、このため、負荷状態を比較的高精度に定量化できる長所がある。   The exhaust gas temperature method evaluates the load factor from the viewpoint of the control side, that is, the exhaust gas temperature management index (exhaust temperature or control index). This is because the load factor is evaluated from the viewpoint of how the plant is controlled based on the operation data that reflects these influences under the influence of operating conditions such as deterioration and seasonal conditions. Will be. At this time, the control setting value of the exhaust gas temperature index (or a function for calculating the control command value from the measured value) is generally kept constant regardless of operating conditions such as deterioration and intake air temperature. is there. For this reason, the load factor index value according to this method is not affected by fluctuations in operating conditions such as deterioration and seasonal conditions, and is evaluated as vertical fluctuations around a certain value. There is an advantage that can be.

図6に、前述の図3における工程24(または工程25,26)で判定される負荷率指標値の計算処理フローの別の1例を示す。この処理手順による計算方法を以下、入熱回帰法と呼ぶ。その手順は吸気温度と吸気圧力に応じたガスタービンへの入熱量の変化を表す入熱特性モデルを実機時系列運転データに基づいて同定する入熱特性モデル同定工程47と、入熱特性モデルに実機の吸気温度と吸気圧力を代入して出力される入熱量の予測値と実際の入熱量に基づいて負荷指標の値を計算する負荷率計算工程48と、該工程48で計算された負荷指標の値の変動を抑えるように変換する負荷率計算工程49からなる。   FIG. 6 shows another example of the calculation process flow of the load factor index value determined in step 24 (or steps 25 and 26) in FIG. Hereinafter, the calculation method based on this processing procedure is referred to as a heat input regression method. The procedure includes a heat input characteristic model identification step 47 for identifying a heat input characteristic model representing a change in the amount of heat input to the gas turbine according to the intake air temperature and the intake pressure based on the actual time series operation data, and a heat input characteristic model. A load factor calculation step 48 for calculating a load index value based on a predicted value of the heat input amount output by substituting the intake air temperature and the intake pressure of the actual machine and the actual heat input amount, and a load index calculated in the step 48 The load factor calculation process 49 which converts so that the fluctuation | variation of a value may be suppressed.

ここで、前記入熱量とは、ガスタービンへの投入燃料のエネルギーのことである。但し、ガスタービンに蒸気などの冷媒を噴射している場合は、この冷媒の熱量を含めた総入熱量を含むものであってもよい。あるいは燃料の発熱量や密度がほぼ一定と考えられる場合は、燃料の流量であってもよい。   Here, the heat input is the energy of fuel input to the gas turbine. However, when the refrigerant such as steam is injected into the gas turbine, the total heat input including the heat quantity of the refrigerant may be included. Alternatively, when the calorific value or density of the fuel is considered to be substantially constant, the flow rate of the fuel may be used.

以下に前記工程47〜49の詳細を説明する。   Details of the steps 47 to 49 will be described below.

入熱特性モデル同定工程47の入熱特性モデルとは、吸気温度Tci、吸気圧力Pciを入力に含み、入熱量GFを出力する次式で示されるような関数である。
GF = f_GF(Tci, Pci) …(6−1)
この関数f_GFは具体的には例えば次式のようにすると好適である。
GF = a×(Tci−Tci) + b×(Pci−Pci) +α×t + GF …(6−2)
ここで、tは稼働時間を表し、Tci、Pciは吸気温度と吸気圧力の標準条件値である。稼働時間tの項は、評価する時系列の運転データの期間において、経時劣化の影響が無視できるほど小さいと考えられる場合は省略可能であるが、前述したようにデータ収集期間中に経時的に性能劣化していることが無視できない場合は、この項を含めておくことが望ましい。経時劣化の影響がこの項とその係数αに分離されることにより、出力の運転条件特性の項a,bに経時劣化によるバイアスが含まれることを避けることができ、入熱特性を高精度にモデル化できる。
The heat input characteristic model in the heat input characteristic model identification step 47 is a function as shown by the following expression that includes the intake air temperature Tci and the intake air pressure Pci and outputs the heat input GF.
GF = f_GF (Tci, Pci) (6-1)
Specifically, the function f_GF is preferably expressed by the following equation, for example.
GF = a F × (Tci- Tci 0) + b F × (Pci-Pci 0) + α F × t + GF 0 ... (6-2)
Here, t represents the operating time, and Tci 0 and Pci 0 are standard condition values of the intake air temperature and the intake air pressure. The term of the operating time t can be omitted when the influence of deterioration over time is considered to be negligible in the time-series operation data period to be evaluated. It is desirable to include this term if it cannot be ignored that performance has deteriorated. By the influence of deterioration over time is separated from the section to the coefficients alpha F, section a e operating conditions characteristic of the output, to b e can avoid to include bias caused by aging, the heat input characteristic Model with high accuracy.

また、式(6−2)で、a、b、α、GFはモデル定数を示す。本工程47におけるモデル同定とは、これらのモデル定数値を決定することである。a、bは、吸気温度と圧力の標準条件からのずれによって、発電出力を補正する係数であり、αは時間の経過tにともなう発電出力の低下率を示す(以下、劣化係数)。劣化係数αは、本工程47で使う実機時系列運転データの期間中の性能劣化がほとんどないと考えられる場合は省略可能である。GFは、Tci、Pciが標準条件値における初期の(期間中に劣化がはじまる前の)入熱量を示す。 Further, in the formula (6-2), a F, b F, α F, GF 0 indicates the model constants. The model identification in this step 47 is to determine these model constant values. a F and b F are coefficients for correcting the power generation output based on deviations from the standard conditions of the intake air temperature and pressure, and α F indicates the rate of decrease in power generation output over time (hereinafter referred to as a degradation coefficient). . The deterioration coefficient α F can be omitted when it is considered that there is almost no performance deterioration during the period of the actual machine time-series operation data used in this step 47. GF 0 indicates an initial heat input amount (before deterioration begins during the period) when Tci 0 and Pci 0 are standard condition values.

また、式(6−2)で計算される項目として、蒸気などの冷媒を噴射するガスタービン(以下、冷媒噴射型、蒸気噴射型などと記す)の場合は、冷媒噴射量Gsの標準条件での値Gsとの偏差に応じて補正する項 C×(Gs−Gs)を加えたものであってもよい。ここでCはモデル定数である。このようにすると、冷媒噴射型のガスタービンで特に噴射される冷媒の流量や温度などの変化が大きい場合に、その影響を考慮して負荷率を高精度に定量化できる。 Further, as an item calculated by the equation (6-2), in the case of a gas turbine that injects a refrigerant such as steam (hereinafter referred to as a refrigerant injection type, a steam injection type, etc.), the standard condition of the refrigerant injection amount Gs is used. The term C F × (Gs−Gs 0 ) to be corrected in accordance with the deviation from the value Gs 0 may be added. Here, C F is a model constant. In this way, when the change in the flow rate or temperature of the refrigerant particularly injected in the refrigerant injection type gas turbine is large, the load factor can be quantified with high accuracy in consideration of the influence.

これらのモデル定数a、b、α、GFの決定方法としては、実機の時系列運転データに含まれる運転条件を式(6−2)の右辺に代入して計算される発電出力の時系列の計算結果と、実機時系列運転データに含まれる発電出力の時系列データとの誤差が、データの期間を通じて最小になるように決定するとよい。これは最小二乗法などの公知の手法によって求めることができる。このような方法の1例を後に図8で述べる。あるいは、モデル定数a、b、α、GFの設計値や計画仕様値、経験値(以下、先験値と総称する)がある場合はこれを使ってもよい。この方法は、運転開始後間もなく実機データ数が少ない場合や、部分負荷運転が多くベースロードデータの数が十分確保できない場合などには、不正確なモデル回帰をするよりも値が正確なことも多く、有効である。また、データ数が少ない運転開始後の初期はこのような先験値を設定し、その後運転データが一定量蓄積された時点でデータから回帰した値で更新したり、両者を運転開始後の時間数に応じて重み付け加重平均して、徐々に実機データからの回帰値に移行させたりする方法も有効である。 As a method for determining these model constants a F , b F , α F , and GF 0 , the power generation output calculated by substituting the operation conditions included in the time series operation data of the actual machine into the right side of the equation (6-2) It is preferable to determine such that the error between the time-series calculation result and the time-series data of the power generation output included in the actual machine time-series operation data is minimized throughout the data period. This can be obtained by a known method such as a least square method. An example of such a method will be described later with reference to FIG. Alternatively, when there are design values, plan specification values, and experience values (hereinafter collectively referred to as a priori values) of model constants a F , b F , α F , and GF 0 , these may be used. This method may be more accurate than inaccurate model regression when there are few actual machine data shortly after the start of operation, or when there are many partial load operations and the number of base load data cannot be secured sufficiently. Many and effective. In addition, such an a priori value is set in the initial stage after the start of operation with a small number of data, and after that, when a certain amount of operation data is accumulated, it is updated with a value that is regressed from the data. It is also effective to perform a weighted weighted average according to the number and gradually shift to the regression value from the actual machine data.

なお、前記工程47では、実機時系列運転データの代わりに、吸気温度などの運転条件を種々に変化させて採取した実機データを使用してもよい。この場合、データの採取期間が短期間であれば、上述したのと同様に劣化係数αは省略可能である。 In the step 47, actual machine data collected by variously changing operating conditions such as intake air temperature may be used instead of the actual machine time-series operation data. In this case, if the data collection period is short, the deterioration coefficient α F can be omitted as described above.

前記工程48(負荷率計算工程A)における負荷率指標の値の計算とは、式(7−1)に示すように、前記入熱特性モデル同定工程47でモデル定数を決定した入熱特性モデル(式(6−1)あるいは式(6−2))に評価対象期間の実機運転条件(上の例では吸気温度と圧力の計測値)の時系列データを入力して出力される入熱量の予測値GFcalcに対する実機の計測値から計算される入熱量GFactの比(負荷率Loadと呼ぶ)を計算することである。
Load = GFact / GFcalc …(7−1)
前記工程48(負荷率計算工程B)における負荷率指標の値の計算とは、式(7−2)に示すように、ある時刻での前記負荷率Loadの値を、当該時刻を含む或る期間の移動平均値ないし特定パーセンタイル値LoadAmavで除した比(負荷率Load)を計算することである。ここでいう移動平均値とは、図4の負荷率計算工程43で説明したのと同様に、その時点を含む或る期間の値の単純移動平均値や重み付き移動平均値を指す。また、特定パーセンタイル値とは、その期間の値の分布における累積パーセント値を示す。このように移動平均値との比をとることにより、プラント性能の経時劣化と季節的な性能変動の影響を除外して、負荷率指標の誤差変動幅を十分小さくして、一定値を中心とした上下変動に変換できる。
Load = Load / LoadAmav …(7−2)
この場合の、移動平均期間の取り方は、図4の負荷率計算工程43で説明したのと同様に、例えば1時間間隔のデータにもとづいて処理をする場合は、対象となっている時刻までの直前の1週間、あるいは100−200点程度のデータ期間をとると、種々の運転条件変動や経時劣化の影響をほどよく加味することができ、好適である。
Calculation of the value of the load factor index in the step 48 (load factor calculation step A) is a heat input characteristic model in which the model constant is determined in the heat input characteristic model identification step 47 as shown in equation (7-1). (Equation (6-1) or Equation (6-2)) is input the time series data of actual machine operating conditions (in the above example, measured values of intake air temperature and pressure) during the evaluation target period, This is to calculate the ratio of the heat input GF act calculated from the measured value of the actual machine to the predicted value GF calc (referred to as load factor Load A ).
Load A = GF act / GF calc (7-1)
The calculation of the value of the load factor index in the step 48 (load factor calculation step B) includes the value of the load factor Load A at a certain time as shown in the equation (7-2). The ratio (load factor Load B ) divided by the moving average value or the specific percentile value Load Amav during a certain period is calculated. The moving average value here refers to a simple moving average value or a weighted moving average value for a certain period including that time, as described in the load factor calculation step 43 of FIG. The specific percentile value indicates a cumulative percentage value in the value distribution during the period. By taking the ratio to the moving average value in this way, the error fluctuation range of the load factor index is made sufficiently small, excluding the effects of deterioration of plant performance over time and seasonal performance fluctuations, with a constant value at the center. Can be converted to vertical fluctuations.
Load B = Load A / Load Amav (7-2)
In this case, the moving average period can be determined in the same manner as described in the load factor calculation step 43 in FIG. 4, for example, when processing is performed on the basis of data at one hour intervals, up to the target time. Taking the data period of one week immediately before or about 100-200 points is preferable because the influence of various operating condition fluctuations and deterioration over time can be taken into account.

このようにして前記工程48で計算されたLoadと前記工程49で計算されたLoadのうち、通常は工程49で計算されたLoadを負荷指標のしきい値判定(図3の工程24〜26)に使う。ただし、工程49については、工程48の式(6−1)または式(6−2)による負荷率指標GFの計算結果の変動幅が十分小さいか、その値が1に十分近い場合(例えば0.95以上の場合など)は省略可能である。この場合、負荷率指標Loadの値を負荷率指標値とするとよい。 In this way, among Load A calculated in Step 48 and Load B calculated in Step 49, Load B calculated in Step 49 is usually used as a load index threshold determination (Step 24 in FIG. 3). To 26). However, for step 49, when the fluctuation range of the calculation result of the load factor index GF according to formula (6-1) or formula (6-2) in step 48 is sufficiently small or the value is sufficiently close to 1 (for example, 0) .95 or more) can be omitted. In this case, the value of the load factor index Load A may be set as the load factor index value.

このようにして負荷率指標を計算する入熱回帰法は、出力回帰法と同様に比較的少ないデータ項目に基づいてガスタービンの負荷状態を効率的に評価できる。また、出力回帰法による負荷状態の評価が、発電出力という出力側(運転結果側)の観点からの評価であったのに対して、入熱回帰法ではプラントへの入熱量といういわば入力側(運転指令側)の観点からの入力エネルギーを基準にした評価になっている。このため、入熱回帰法による負荷率評価では、プラントへの入力エネルギー状態の推移の観点から負荷率を評価できる特徴がある。ガスタービンの異常の発生時などにおいては、運転指令と実際の運転状態が異なることがあるために、このように出力側の出力回帰法と別に、入力側の入熱法の視点を活用できることは有用である。   The heat input regression method for calculating the load factor index in this way can efficiently evaluate the load state of the gas turbine based on relatively few data items as in the output regression method. The load regression evaluation by the output regression method was an evaluation from the viewpoint of the output side (operation result side) as the power generation output, whereas the heat input regression method is the input side (so-called heat input to the plant). The evaluation is based on the input energy from the viewpoint of the operation command side. For this reason, the load factor evaluation by the heat input regression method has a feature that the load factor can be evaluated from the viewpoint of the transition of the input energy state to the plant. In the event of an abnormality in the gas turbine, the operation command and the actual operation state may differ, so that it is possible to utilize the viewpoint of the input heat input method separately from the output regression method on the output side in this way. Useful.

図17に、前述の図1における前記ベースロードデータ抽出手段131内部の計算処理フローの別の1例を示す。この処理手順による計算方法を以下、両立法と呼ぶ。その手順は、評価対象となる時系列データの各時刻に対する繰返し処理になっており、該繰返し処理は各時刻のデータに対して、ガスタービンの負荷状態を反映する少なくとも1つ以上の指標、すなわち図2の工程8で設定された、発電出力、発電効率、圧力比、燃料流量、排気温度、吸気流量あるいは後述する図4、図5の方法で計算された負荷率指標のうちの少なくとも1つ以上の指標(負荷率指標)の各々に対して、指標ごとに予め定めた上下限範囲内にあるかどうか真偽判定する指標別しきい値判定工程24〜26と、該判定工程24〜26で実行された各指標のしきい値判定結果にもとづいて、これらの全指標の判定結果が真か、そうでないか(1つでも偽の指標であれば偽)真偽判定する工程(全指標での論理積判定工程152)と、前記工程152の判定結果が真であれば、その時刻の運転データを選択する選択工程153と、以上の工程24〜26、工程152、工程153(工程152の判定が偽の場合、工程153は無し)の処理が、評価対象となる時系列データの全時刻のデータに対して実行されたか判定する完了判定工程154と、該完了判定の結果が偽(FALSE、未完了)の場合に次の時刻のデータに進む工程155からなる。   FIG. 17 shows another example of the calculation processing flow inside the base load data extraction means 131 in FIG. Hereinafter, the calculation method based on this processing procedure is referred to as a coexistence method. The procedure is an iterative process for each time of the time-series data to be evaluated, and the iterative process has at least one index reflecting the load state of the gas turbine for each time data, that is, At least one of the power generation output, power generation efficiency, pressure ratio, fuel flow rate, exhaust gas temperature, intake air flow rate, or load factor index calculated by the method shown in FIGS. For each of the above indices (load factor indices), an index-specific threshold value determination process 24-26 for determining whether or not each index is within a predetermined upper and lower limit range, and the determination processes 24-26 Based on the threshold value determination result of each index executed in step 1, the determination result of all these indices is true or not (false even if one is a false index) AND determination step 152 in FIG. If the determination result of the step 152 is true, the selection step 153 for selecting the operation data at that time, and the above steps 24-26, 152, 153 (if the determination of the step 152 is false, 153 is none) and the completion determination step 154 for determining whether or not the processing of the time series data to be evaluated has been executed for all times, and the result of the completion determination is false (FALSE, incomplete) Step 155 proceeds to data at the next time.

前記完了判定工程154の判定結果が偽(FALSE、未完)となり、工程155で時系列データの次の時刻のデータに進んだ場合、前記工程24〜26から工程152を経て、工程152が真の場合はさらに選択工程153を経て、完了判定工程154に至るまでを再度実行する。この一連の処理を完了判定工程154での判定が真(TRUE,時系列データの全時刻に対して完了)になるまで繰り返す。   If the determination result of the completion determination step 154 is false (FALSE, incomplete) and the process proceeds to data at the next time of the time series data in step 155, the process 152 is true through the steps 24-26 to 152. In this case, the process from the selection step 153 to the completion determination step 154 is executed again. This series of processing is repeated until the determination in the completion determination step 154 becomes true (TRUE, completed for all times of time-series data).

このようにして前記完了判定工程154の判定が真(TRUE)となったときに、以上の繰返し処理の前記選択工程153で選択されていた運転データがベースロードとした抽出されたデータとなる。   Thus, when the determination in the completion determination step 154 becomes true (TRUE), the operation data selected in the selection step 153 of the above repeated processing becomes the extracted data based on the base load.

本方法には以下の効果がある。   This method has the following effects.

(ア) 工程24〜26のように複数指標の観点を使い、全指標の判定結果が真のデータのみをベースロードデータとして選択するため、ベースロードデータの抽出精度が高くなり、これにより、続くモデル化手段132(図1)の性能特性モデルが高精度化し、最終の性能評価手段133(図1)での性能の低下や回復の評価精度が高精度化する。   (A) Since multiple indicators are used as in steps 24 to 26 and only data for which the determination result of all indicators is true is selected as base load data, the accuracy of base load data extraction increases, and this continues. The performance characteristic model of the modeling unit 132 (FIG. 1) becomes highly accurate, and the performance degradation accuracy and recovery evaluation accuracy in the final performance evaluation unit 133 (FIG. 1) become high.

(イ) 出力回帰法・排気温度法・入熱回帰法のうち最も高精度な方式と同等以上のベースロードデータの抽出精度が得られる。これは、両立法では、出力回帰法・排気温度法・入熱回帰法などの複数指標のAND条件(すべてを満たすかどうかの論理積)を取り、一指標でもしきい値判定を外れるデータは除外しており、これは各指標で抽出した範囲を重ね合わせ、重なる部分に抽出範囲を絞り込んでいることになっているためである(この具体例を後に図11に示す)。   (A) Base load data extraction accuracy equivalent to or better than the most accurate method among the output regression method, exhaust temperature method, and heat input regression method can be obtained. This is a coexistence method that takes AND conditions (logical product of whether all the conditions are satisfied) of multiple indicators such as output regression method, exhaust temperature method, heat input regression method, etc. This is because the ranges extracted by each index are overlapped and the extracted ranges are narrowed down to the overlapping portions (a specific example is shown later in FIG. 11).

(ウ)出力回帰法と排気温度法と入熱回帰法のどの方法が適しているかの事前情報や、これを確かめるための手間が不要となるので、迅速かつ効率的に高精度な結果が得られる。例えば、出力回帰法と排気温度法と入熱回帰法のうち、どの方式のベースロード抽出の精度が高いかは、サイトの各計測項目の精度やガスタービンの機種型式によって異なる。このようにどのベースロード抽出方式が適しているか事前に分からない場合、通常は、出力回帰法と排気温度法と入熱回帰法の全方式を実施し、精度を比較してから、いずれかの方式を選択する必要がある。しかし、両立法では、これらの複数方式をまとめて実施し、かつその結果を自動的に織り込んで、上述のようにこれらの方式の中で最も高精度な方式と同等以上の抽出精度を得ることができるためである。   (C) Preliminary information on which method of the output regression method, exhaust temperature method, and heat input regression method is suitable, and the effort to confirm this are not required, so high-precision results can be obtained quickly and efficiently. It is done. For example, among the output regression method, exhaust temperature method, and heat input regression method, which method of base load extraction accuracy is high depends on the accuracy of each measurement item on the site and the model type of the gas turbine. If you do not know in advance which base load extraction method is suitable in this way, you usually perform all the output regression, exhaust temperature, and heat input regression methods, compare the accuracy, and then It is necessary to select a method. However, in the compatibility method, these multiple methods are implemented together and the results are automatically incorporated to obtain an extraction accuracy equivalent to or higher than the most accurate method among these methods as described above. It is because it can do.

以下に、前述の図1のモデル化手段132における処理手順の例を説明する。モデル化手段132では、前述したように、ベースロードデータ抽出手段131で抽出されたベースロード運転データに基づいて、ガスタービンの性能特性モデルのモデル定数を決定する。   Hereinafter, an example of a processing procedure in the above-described modeling unit 132 in FIG. 1 will be described. As described above, the modeling unit 132 determines the model constant of the performance characteristic model of the gas turbine based on the base load operation data extracted by the base load data extraction unit 131.

この際、対象ガスタービンが、エネルギーサービス事業用に用いられているものや、経年機などの場合、設備の保有事業者や運転保守の実施事業者には、対象機の性能モデルやモデル定数が未知であることが一般的である。特にモデル定数は、メーカーの設計情報であり、一般にはほとんど開示されておらず、仮に開示されていても、経年機では度重なる保守や部品交換などによって、性能特性が当初の設計時とは異なっていることも多い。   At this time, if the target gas turbine is used for the energy service business or is an aged machine, the owner of the equipment and the operator of the operation and maintenance have the performance model and model constants of the target machine. It is common to be unknown. Model constants, in particular, are manufacturer's design information and are generally not disclosed. Even if they are disclosed, performance characteristics may differ from the original design due to repeated maintenance and parts replacement on aged machines. There are many.

このような場合、性能特性モデルは実機の運転データから構築する必要がある。このためには、代表的な運転条件である吸気温度、すなわち大気温度の範囲が運転範囲の全体を含むようにデータを採取する必要がある。例えば、年間の最高・最低気温の範囲を含めるために、望ましくは1年周期、少なくとも最高気温と最低気温の間の期間として約半年程度の期間が必要になる。これは連続運転設備の場合、稼働時間が約4000〜8000時間に相当する。   In such a case, the performance characteristic model needs to be constructed from the operation data of the actual machine. For this purpose, it is necessary to collect data so that the range of the intake air temperature, that is, the atmospheric temperature, which is a typical operation condition, includes the entire operation range. For example, in order to include the range of annual maximum and minimum temperatures, it is desirable that a period of about half a year is required as a period between at least the maximum temperature and the minimum temperature. In the case of a continuous operation facility, this corresponds to an operation time of about 4000 to 8000 hours.

しかし、このような期間中にもガスタービンの性能は劣化する。例えば運転開始後の5000時間において発電出力が約3%低下することが典型例として報告されている(Harry G.Stoll,Creating Owner’s Competitive Advantage through Contractual Services,GE Power Systems,GER4208,P.10,(2001))。これによる問題点は、設備が劣化する前の正常状態のモデルを構築するために収集したデータのなかに劣化の影響が含まれてしまうことである。したがって、経時劣化の影響が含まれた実機運転データからでも、劣化前の性能特性モデルを同定できる方法が必要となる。   However, the performance of the gas turbine deteriorates even during such a period. For example, it has been reported as a typical example that the power generation output decreases by about 3% in 5000 hours after the start of operation (Harry G. Stall, Creating Owner's Competitive Advantage through Structural Services, GE Power Systems, ER 4208). , (2001)). The problem with this is that the influence of deterioration is included in the data collected to construct a model in a normal state before the equipment deteriorates. Therefore, there is a need for a method capable of identifying a performance characteristic model before deterioration even from actual machine operation data including the influence of deterioration over time.

これに対応するため、劣化の影響を加味して実機データの性能特性をモデル化した後に、このモデルから劣化の計算を除外することによって、劣化進行前の初期の性能特性モデルを同定する方法を以下に示す。   In order to cope with this, after modeling the performance characteristics of actual machine data taking into account the effects of deterioration, a method for identifying the initial performance characteristic model before the progress of deterioration is excluded by excluding the calculation of deterioration from this model. It is shown below.

図7は、初期性能特性モデルの同定に使う性能特性モデルの模式図である。この性能特性モデルは、大気条件などの運転条件64と設計条件によって決まる対象機固有のモデル定数62を性能特性モデル61に入力し、性能の計算結果(性能計算値65)を出力するものであり、この際に、劣化の進行を性能計算に反映させるためのモデル定数(以下、特に劣化係数63と呼ぶ)を入力に加えるようになっている。はじめに、前記運転条件64に、前述のベースロードデータ抽出手段131(図1)で抽出した実機のベースロード運転の時系列データに含まれる運転条件データを入力し、このときに性能特性モデル61から出力される性能計算値65が、同じベースロード運転の時系列データに含まれる性能の値との誤差が予め定めた許容範囲内になるように、最小二乗法などの公知の未知パラメータ決定手法により、前記モデル定数62と前記劣化係数63を同定する。このようにして同定された該性能特性モデル61から、劣化係数63及びこれを使った性能計算部分が除かれるようにし、これを性能劣化前の初期性能特性モデルとする。   FIG. 7 is a schematic diagram of a performance characteristic model used for identification of an initial performance characteristic model. In this performance characteristic model, an operating condition 64 such as atmospheric conditions and a model constant 62 specific to the target machine determined by design conditions are input to the performance characteristic model 61, and a performance calculation result (performance calculation value 65) is output. At this time, a model constant for reflecting the progress of deterioration in the performance calculation (hereinafter referred to as the deterioration coefficient 63 in particular) is added to the input. First, the operating condition data included in the time series data of the base load operation of the actual machine extracted by the base load data extracting means 131 (FIG. 1) is input to the operating condition 64. The known performance parameter determination method such as the least square method is used so that the output performance calculation value 65 is within the predetermined allowable range with respect to the performance value included in the time series data of the same base load operation. The model constant 62 and the deterioration coefficient 63 are identified. The degradation coefficient 63 and the performance calculation portion using the degradation coefficient 63 are removed from the performance characteristic model 61 thus identified, and this is used as the initial performance characteristic model before performance degradation.

具体的な例を以下に示す。式(8−1)及び(8−2)、(8−3)は、本発明が提供するモデル化方法の1例である(以下、これらをまとめて式(8)と呼ぶ)。式(8−1)は、性能Yを、運転条件が標準条件のときの性能Yに、標準条件からのずれによる性能の補正量ΔYを加えて計算する。このさいに、式(8−2)は、補正量ΔYを、少なくとも1つ以上の運転条件x(i=1,2,…)の関数f_opr(以下、運転条件補正関数と呼ぶ)として計算する。この運転条件補正関数f_oprの中に使用される係数や定数項の中に前述の図7のモデル定数62が含まれる。また、式(8−3)は、標準条件での性能Yを、劣化の進行に応じて変えるように関数f_dgr(以下、経時低下関数と呼ぶ)によって計算する。経時低下関数f_dgrは、変数として稼働時間tを含み、この他に、劣化が起こる前の当初の性能値(標準条件での値であり、定数)と、稼働時間tの経過による性能低下の進行を模擬するための少なくとも1つ以上の定数係数(図7の劣化係数63)をモデル定数として含んでいる。 Specific examples are shown below. Expressions (8-1), (8-2), and (8-3) are examples of modeling methods provided by the present invention (hereinafter, these are collectively referred to as Expression (8)). Expression (8-1) calculates the performance Y by adding the performance correction amount ΔY due to the deviation from the standard condition to the performance Y 0 when the operating condition is the standard condition. At this time, the equation (8-2) calculates the correction amount ΔY as a function f_opr (hereinafter referred to as an operation condition correction function) of at least one operation condition x i (i = 1, 2,...). To do. The above-described model constant 62 in FIG. 7 is included in the coefficients and constant terms used in the operating condition correction function f_opr. Further, the equation (8-3) calculates the performance Y 0 under the standard conditions by a function f_dgr (hereinafter referred to as a time-decreasing function) so as to change according to the progress of deterioration. The time-decreasing function f_dgr includes the operating time t as a variable. In addition to this, the initial performance value (a value under standard conditions and a constant) before the deterioration occurs, and the progress of the performance deterioration due to the elapse of the operating time t. Includes at least one constant coefficient (deterioration coefficient 63 in FIG. 7) as a model constant.

ここで、性能Yは、例えば、発電出力、発電効率、圧縮機圧力比、燃料流量などである。Yはこれらに限定されるものではなく、性能が劣化すると値が変化するような運転データであれば対象となる。また、運転条件とは前述した大気温度・圧力などの環境条件や、燃料流量などの操作条件を示し、標準条件とは例えばISOで定められた標準大気条件や、この大気条件に対応する操作条件の値を示す。
Y = ΔY + Y …(8−1)
ΔY = f_opr(x) …(8−2)
= f_dgr(t) …(8−3)
これらの式(8)の特徴は、劣化による性能特性の変化の影響を、標準条件での性能を示す経時低下項(式(8−1)の右辺第2項、式(8−3))に集約したことである。厳密には、劣化による性能特性の変化は、補正項ΔY(式(8−1)の右辺第1項)の運転条件補正関数f_opr(式(8−2))にも及ぶ。しかし、発明者らはガスタービンの性能特性を分析した結果、補正項ΔYへの影響は、標準条件換算性能Yの経時変化への影響に比べて、相対的に小さいことを見出した。そこで、性能の経時劣化を、このように標準条件での性能値Yについて、値を劣化に応じて変化させる経時低下関数f_dgrのようにしてモデル化し、一方で、標準条件からのずれによって性能を補正する運転条件補正関数f_oprは劣化によらず一定とするモデル化方法を考案した。この方式は、ガスタービンの性能劣化の複雑な影響を、上のように標準条件での出力値の経時低下だけに着目してモデル化し、運転条件の違いによる性能補正への影響を省略している。この単純化によって、本方式では省力的かつ効率的に、ガスタービン性能の経時劣化と、運転条件による性能変化の複雑な特性を分離して評価できる。
Here, the performance Y is, for example, power generation output, power generation efficiency, compressor pressure ratio, fuel flow rate, and the like. Y is not limited to these, and any operation data whose value changes when performance deteriorates is a target. The operating conditions indicate the environmental conditions such as the atmospheric temperature and pressure described above, and the operating conditions such as the fuel flow rate. The standard conditions are, for example, the standard atmospheric conditions determined by ISO and the operating conditions corresponding to the atmospheric conditions. Indicates the value of.
Y = ΔY + Y 0 (8-1)
ΔY = f_opr (x i ) (8-2)
Y 0 = f_dgr (t) (8-3)
The characteristic of these equations (8) is that the influence of the change in performance characteristics due to deterioration is a term with time deterioration indicating the performance under standard conditions (second term on the right side of equation (8-1), equation (8-3)). It is to have been consolidated. Strictly speaking, the change in the performance characteristics due to the deterioration extends to the operating condition correction function f_opr (formula (8-2)) of the correction term ΔY (the first term on the right side of the formula (8-1)). However, the inventors have found that analysis of the performance characteristics of the gas turbine, the effect of the correction term [Delta] Y, as compared with the effect on the time course of standard conditions in terms performance Y 0, was found to be relatively small. Therefore, the deterioration over time of the performance is modeled as a time-decreasing function f_dgr that changes the value according to the deterioration with respect to the performance value Y 0 under the standard conditions as described above. A modeling method has been devised in which the operating condition correction function f_opr for correcting is constant regardless of deterioration. This method models the complicated effects of gas turbine performance degradation, focusing only on the aging of the output value under standard conditions, as described above, and omits the effect on performance correction due to differences in operating conditions. Yes. With this simplification, the present method can separate and evaluate the time-dependent degradation of gas turbine performance and the complex characteristics of performance changes due to operating conditions in a labor-saving and efficient manner.

この式(8)の性能特性モデル61のモデル式についての具体的な一例を示すと次式(9−1)の通りである。この式で、xi0は少なくとも1つ以上の運転条件x(i=1,2,…,n)の標準条件での値を示す。記号Σは項a×(x−xi0)をi=1,2,…nまで加算することを示す(Σの説明は以下同様とする)。係数a(i=1,2,…)は、i番目の運転条件xの標準条件xi0との偏差に応じた、性能Yの補正係数である。αは稼働時間に応じた性能Yの劣化係数である。定数項Y00は標準条件での性能値Yについての、性能が劣化する前の当初の値を示す。なお、本発明で、性能劣化前の当初の値とは、対象期間中における当初の値を指すものである。
Y = Σa×(x−xi0) + (α×t + Y00 ) …(9−1)
Y = Σa×(x−xi0) + Y00 …(9−2)
式(9−1)において、係数a(i=1,2,…)と定数項Y00は図7のモデル定数62に相当し、αは劣化係数63に相当する。これらa、α、Y00の値の決定方法としては、ベースロードデータ抽出手段132で抽出したベースロードの実機時系列運転データを使って、公知の重回帰分析の最小二乗法などで計算するとよい。
A specific example of the model formula of the performance characteristic model 61 of the formula (8) is as the following formula (9-1). In this equation, x i0 represents a value under a standard condition of at least one operating condition x i (i = 1, 2,..., N). The symbol Σ indicates that the term a i × (x i −x i0 ) is added to i = 1, 2,... N (the description of Σ is the same hereinafter). The coefficient a i (i = 1, 2,...) Is a correction coefficient for the performance Y according to the deviation of the i-th operating condition x i from the standard condition x i0 . α is a deterioration coefficient of the performance Y according to the operating time. Constant term Y 00 represents an initial value prior to the Performance values Y 0 at standard conditions, the performance is degraded. In the present invention, the initial value before performance deterioration refers to the initial value during the target period.
Y = Σa i × (x i −x i0 ) + (α × t + Y 00 ) (9-1)
Y = Σa i × (x i -x i0) + Y 00 ... (9-2)
In the equation (9-1), the coefficient a i (i = 1, 2,...) And the constant term Y 00 correspond to the model constant 62 in FIG. As a method for determining the values of a i , α, and Y 00 , calculation is performed by the known least square method of multiple regression analysis using the base load actual machine time-series operation data extracted by the base load data extraction unit 132. Good.

式(9−1)において、このようにしてモデル定数を決定したら、式(9−2)に示すように経時劣化の項を取り去ることで、劣化進行前の性能特性を示すモデル式ができる。この方式では、式(9−1)に示す極めて単純な形で、性能の経時劣化と、運転条件変動の項を分離していることにより、ガスタービンの運転条件変動と劣化による性能の変化を、簡便に模擬することができる。   When the model constant is determined in this way in equation (9-1), a model equation indicating performance characteristics before the progress of deterioration can be obtained by removing the term of deterioration with time as shown in equation (9-2). In this method, the performance deterioration due to the change in the operating condition of the gas turbine and the change in the performance due to the deterioration are separated by separating the term of the deterioration of the performance with time and the term of the change in the operating condition in a very simple form shown in the equation (9-1). It can be easily simulated.

表1に、式(9−1)で性能特性をモデル化する際の性能評価指標Yと運転条件の変数xの好適な対応例を示す。表1で、二重丸印は対象となる性能指標をモデル化するための運転条件として特に使うことが望ましいもの、一重丸印はモデルの精度が不十分な場合にさらに追加して使うことができるものである。 Table 1 shows a preferred example of the correspondence variables x i of performance metrics Y and operating conditions for modeling the performance characteristics by the formula (9-1). In Table 1, double circles are particularly desirable as operating conditions for modeling target performance indicators, and single circles should be additionally used when the accuracy of the model is insufficient. It can be done.

Figure 0004824518
表1に示すように、性能指標Yのうち、発電出力、発電効率、燃料流量は次式のように表すことで十分高精度にモデル化できる。圧縮機圧力比は、変数xに吸気圧力を使わずに吸気温度のみの関数とすることでよいが、吸気温度と湿度の関数にするとさらに特性モデルを高精度化できる。
Y = a×(Tci−Tci) + a×(Pci−Pci) + α×t + Y00 …(9−3
なお、表1の一重丸印の変数の使い方としては、上述のようにモデル化の式に組み込むのではなく、前述のベースロードデータ抽出手段131のデータ抽出条件として組み合わせてもよい。すなわち、前述したベースロードデータ抽出手段131においてデータを抽出するかどうか判定する工程24〜26(図3)の判定は、これら一重丸印の変数の値についての上下限許容範囲の条件がさらに付け加えられたものであってもよい。このようにすると、性能指標の特性モデルに影響は及ぼすものの、支配的に影響はしないこれらの変数の変動による影響を、特性モデルを構築前のデータ抽出の段階(ベースロードデータ抽出手段131)で予め除外することができる。したがって、本モデル化手段132で性能特性をモデル化する際に、主要な影響を及ぼす運転条件に絞って、高精度にモデル化できる。
Figure 0004824518
As shown in Table 1, among the performance index Y, the power generation output, the power generation efficiency, and the fuel flow rate can be modeled with sufficiently high accuracy by being expressed as follows. Compressor pressure ratio may be to a function of only the intake air temperature without the intake pressure to the variable x i, can accurate the more characteristic model when the function of intake air temperature and humidity.
Y = a 1 × (Tci- Tci 0) + a 2 × (Pci-Pci 0) + α × t + Y 00 ... (9-3
The usage of the single circle variable in Table 1 may be combined as a data extraction condition of the base load data extraction unit 131 described above, instead of being incorporated in the modeling equation as described above. That is, the determination in the steps 24 to 26 (FIG. 3) for determining whether or not to extract data in the base load data extraction means 131 described above further adds the conditions of the upper and lower limit allowable ranges for the values of these single circle variables. It may be what was made. In this way, the influence of the fluctuation of these variables, which have an influence on the characteristic model of the performance index but do not have a dominant influence, is detected at the data extraction stage (base load data extraction means 131) before the characteristic model is constructed. It can be excluded in advance. Therefore, when the performance characteristics are modeled by the modeling unit 132, it is possible to model with high accuracy by focusing on the operating conditions that have the main influence.

なお、性能特性モデル式が式(9−1)〜(9−3)のように線形でない場合は、図8に示すような手順でモデル定数を決定するとよい。すなわち、前記モデル定数62(図7)と前記劣化係数63(図7)の初期値を、モデル定数と劣化係数の初期値設定工程71で設定し、つづいて、これらの初期値を設定した前記性能特性モデル61(図7)に前記運転条件64(図7)を入力して性能を計算した性能計算値65(図7)を性能計算工程72で出力し、該性能計算値65が実測値に対して予め定めた一定の誤差範囲内にあるか誤差判定工程73で真偽判定し、偽の場合は前記モデル定数62と前記劣化係数63を設定値修正工程74で修正して前記性能計算工程72を再度実行し、これを誤差判定工程73の判定結果が前記の許容誤差範囲内になるまで繰り返すとよい。誤差判定工程73の終了条件が満たされたときの前記モデル定数62と前記劣化係数63の値がそれぞれの最終的に決定される値である。このような場合は、前述したように設計値、計画仕様値、経験値などの先験値を前記工程71の初期値に使うと好適である。これにより、繰返し計算の収束が高速化するだけでなく、機械的な収束計算で生じることのある、現実にありえない値で解が探索される危険性を減らすことができる。   When the performance characteristic model formula is not linear as in formulas (9-1) to (9-3), the model constant may be determined by the procedure shown in FIG. That is, initial values of the model constant 62 (FIG. 7) and the deterioration coefficient 63 (FIG. 7) are set in the model constant and deterioration coefficient initial value setting step 71, and then the initial values are set. A performance calculation value 65 (FIG. 7) calculated by inputting the operating condition 64 (FIG. 7) into the performance characteristic model 61 (FIG. 7) is output in the performance calculation step 72, and the performance calculation value 65 is an actually measured value. In the error determination step 73, whether the error is within a predetermined error range determined in advance is true / false. If false, the model constant 62 and the deterioration coefficient 63 are corrected in a set value correction step 74 to calculate the performance. Step 72 may be executed again, and this may be repeated until the determination result of error determination step 73 falls within the allowable error range. The values of the model constant 62 and the deterioration coefficient 63 when the end condition of the error determination step 73 is satisfied are values finally determined. In such a case, it is preferable to use an a priori value such as a design value, a planned specification value, and an experience value as the initial value of the step 71 as described above. This not only speeds up the convergence of the iterative calculation, but also reduces the risk of searching for a solution with an impossible value that may occur in the mechanical convergence calculation.

図9を用いて、前述の図1の性能評価手段133における処理内容を説明する。ここでは、性能の時系列データを標準条件での値に換算する場合を例に説明する。   The processing contents in the performance evaluation unit 133 of FIG. 1 will be described with reference to FIG. Here, a case where performance time-series data is converted into values under standard conditions will be described as an example.

これを行うモデル(以下、標準条件換算モデル82と呼ぶ)は、図9に示すように、モデル定数62と運転データ81の入力を受け、運転条件によって変動している実機の性能値を、前述したISOの標準条件に直したときの換算値(以下、標準化データ83、あるいは標準条件換算値と呼ぶ)を出力するものである。   As shown in FIG. 9, the model that performs this (hereinafter referred to as the standard condition conversion model 82) receives the input of the model constant 62 and the operation data 81, and calculates the performance value of the actual machine that fluctuates depending on the operation conditions. A converted value (hereinafter referred to as standardized data 83 or standard condition converted value) when the ISO standard condition is corrected is output.

前記モデル定数62は前述のモデル化手段132で決定した値(図7、8)を使うことができる。前記運転データ81は、実機の運転条件64(図7)とこのときの実機性能Yの実測値からなるデータである。   As the model constant 62, a value (FIGS. 7 and 8) determined by the modeling unit 132 described above can be used. The operation data 81 is data composed of actual machine operating conditions 64 (FIG. 7) and actual measured values of actual machine performance Y at this time.

前記標準条件換算モデル82のモデル式は式(10−1)のようになり、標準化データYを、性能値Yと先に式(8−2)で述べた運転条件補正関数f_opr(X)に基づいて計算する。具体的には例えば、前述の式(9−1)に対応する形では式(10−2)のように、式(9−3)に対応する形では式(10−3)のようにするとよい。これらの場合、モデル定数aは、先に式(9−1)で求めたものを使うことができる。このようにすると、標準条件換算モデルを新たにはじめから作ることなく、前段階のモデル化手段132で決定したモデル定数12を使って効率的に標準条件換算を実行できる。
= Y − f_opr(X) …(10−1)
= Y − Σa×(x−xi0) …(10−2)
= Y − a×(Tci−Tci) − a×(Pci−Pci) …(10−3)
なお、以上で述べたモデル化手段132でのモデル定数決定に使う実機時系列データの期間と、性能評価手段133で実機データを標準条件に換算する実機時系列データの期間は異なっていてもよい。例えば、モデル化手段132では実機時系列データのうち一部の期間で性能特性モデルのモデル定数を決定し、性能評価手段133ではこのモデル定数を性能劣化や保守による性能回復の傾向を評価したい期間全体に適用することができる。このようにすると、劣化評価の対象期間の全データを使うことなく、少ないデータで効率的にモデル定数を決定できる。これは特に、保守によって性能が復帰しているときを含むような期間を評価するときに必須である。例えば、性能が経時的に低下している設備で保守を実施して、その直後から性能が一度に大幅に回復したような場合、性能の不連続期間を含む実機運転データにもとづいて性能特性をモデル化することになるため、モデルの精度が悪くなる。このような場合、例えば、保守実施の前(あるいは後)の期間で性能特性モデルのモデル定数を決定し(モデル化手段132)、性能を標準条件に換算(性能評価手段133)する際には、このモデル定数を保守実施の前後で値を変えず、同じ値を使って性能の標準化データを計算すると、保守による性能の回復効果を高精度に定量化できる。
The model equation of the standard conditions in terms model 82 becomes as shown in Equation (10-1), the normalized data Y 0, the operating conditions described in the equation (8-2) on the performance value Y and the previous correction function f_opr (X i ) To calculate. Specifically, for example, if the form corresponding to the above-described expression (9-1) is as shown in the expression (10-2), the form corresponding to the expression (9-3) is as shown in the expression (10-3). Good. In these cases, as the model constant a i , the one previously obtained by the equation (9-1) can be used. In this way, the standard condition conversion can be efficiently performed using the model constant 12 determined by the modeling means 132 in the previous stage without creating a new standard condition conversion model from the beginning.
Y 0 = Y - f_opr (X i) ... (10-1)
Y 0 = Y - Σa i × (x i -x i0) ... (10-2)
Y 0 = Y - a 1 × (Tci-Tci 0) - a 2 × (Pci-Pci 0) ... (10-3)
Note that the period of the actual machine time series data used for determining the model constant in the modeling unit 132 described above may be different from the period of the actual machine time series data in which the actual machine data is converted into the standard conditions by the performance evaluation unit 133. . For example, the modeling unit 132 determines a model constant of the performance characteristic model in a part of the actual time series data, and the performance evaluation unit 133 uses this model constant to evaluate the tendency of performance recovery due to performance degradation or maintenance. It can be applied to the whole. In this way, the model constant can be determined efficiently with a small amount of data without using all the data in the target period for degradation evaluation. This is particularly essential when evaluating a period that includes when performance is restored by maintenance. For example, when maintenance is performed at a facility whose performance has deteriorated over time, and performance has recovered significantly at once, performance characteristics can be determined based on actual machine operation data including performance discontinuities. Since it will be modeled, the accuracy of a model will worsen. In such a case, for example, when the model constant of the performance characteristic model is determined in the period before (or after) the maintenance is performed (modeling unit 132), and the performance is converted into the standard condition (performance evaluation unit 133). By calculating the standardized data of performance using the same value without changing the value of this model constant before and after maintenance, the performance recovery effect of maintenance can be quantified with high accuracy.

以下、図10〜14を用いて、先に図15で示した運転データの実機を対象に、出力回帰法と、排気温度法、両立法、MT法の4方式で性能劣化評価を実施した事例を述べる。   Hereinafter, with reference to FIGS. 10 to 14, performance degradation evaluation is performed by the output regression method, the exhaust temperature method, the compatibility method, and the MT method for the actual operation data shown in FIG. To state.

図10は、先に図15で示した運転データを対象に、出力回帰法と、排気温度法、両立法、MT法の4方式で性能劣化評価を実施した場合の、モデル予測精度とデータ抽出率の関係を比較した例である。ここでMT法とは、前述の図2、図3で説明した方式であり、統計距離の計算は前述のマハラノビス・タグチ法(MT法)の式(1)によった。   FIG. 10 shows model prediction accuracy and data extraction when performance degradation evaluation is performed by the four methods of the output regression method, the exhaust gas temperature method, the compatibility method, and the MT method for the operation data shown in FIG. It is the example which compared the relationship of the rate. Here, the MT method is the method described with reference to FIGS. 2 and 3, and the calculation of the statistical distance is based on the formula (1) of the Mahalanobis-Taguchi method (MT method) described above.

ここで、各ベースロード抽出方式のしきい値は以下のように設定した。出力回帰法と排気温度法は、抽出率が60−70%程度の範囲で、精度が同等になるしきい値を設定した。両立法は、これら両方式のしきい値をそのまま用いて、両方の判定で真となったものをベースロードデータと判定した。MT法は、両立法の選択データを単位空間とし、単位空間データの分布に対する対象データのマハラノビス距離をしきい値3で判定した。なお、MT法の単位空間は、過去1週間を参照期間として、時刻の進行に応じて逐次更新している。   Here, the threshold value of each base load extraction method was set as follows. In the output regression method and the exhaust temperature method, a threshold value is set so that the accuracy is equal when the extraction rate is in the range of about 60-70%. In the coexistence method, both threshold values are used as they are, and the data that is true in both determinations is determined as the base load data. In the MT method, the selection data of the compatibility method is set as a unit space, and the Mahalanobis distance of the target data with respect to the distribution of the unit space data is determined by the threshold value 3. Note that the unit space of the MT method is sequentially updated according to the progress of time with the past week as a reference period.

結果をみると、両立法は、出力回帰法と排気温度法のうちで精度の高い方の、排気温度法と同等の精度になっている。本実機データの例では、排気温度法が出力回帰法よりも精度が高いが、これら2方式のうちどちらの精度が高いかは、サイトの計測項目の精度や機種型式によって異なる。このような状況に対して、両立法では、これら両方式の精度を個別に確かめて比較することなく、自動的に精度の高い方の方式と同等以上の精度を得ることができる。これは、先に図17で説明したように、両立法での抽出範囲の決定は、排気温度法と出力回帰法の抽出範囲の重なり合う範囲への絞込みになっているためである。   The results show that the compatibility method has the same accuracy as the exhaust temperature method, which is the more accurate of the output regression method and the exhaust temperature method. In this actual machine data example, the exhaust gas temperature method is more accurate than the output regression method, but which of the two methods is higher depends on the accuracy of the measurement items on the site and the model type. In such a situation, the compatibility method can automatically obtain an accuracy equal to or higher than that of the higher accuracy method without checking and comparing the accuracy of both of these methods individually. This is because, as described above with reference to FIG. 17, the determination of the extraction range by the compatibility method is narrowing down to the overlapping range of the extraction ranges of the exhaust temperature method and the output regression method.

また、MT法については、他の3方式と同程度以上の精度を維持しながら、最も抽出率が高い結果となっている。とりわけ、両立法との比較では、両立法の抽出率が51%であるのに対して、MT法は73%と、データを約20%多く抽出し、かつ精度も同等である。また、排気温度法と比べてもMT法は精度が同等かつ抽出率が4%高い。このように、MT法では、出力回帰法や排気温度法を単独で実施したり、あるいは両立法のように単純に組み合わせたりするよりも、同じ精度でもより多くのデータを抽出できる。   In addition, the MT method has the highest extraction rate while maintaining the same or higher accuracy as the other three methods. In particular, in comparison with the coexistence method, the extraction rate of the coexistence method is 51%, whereas the MT method extracts 73%, which is about 20% more data, and the accuracy is equivalent. Compared with the exhaust temperature method, the MT method has the same accuracy and the extraction rate is 4% higher. As described above, in the MT method, more data can be extracted with the same accuracy than when the output regression method and the exhaust gas temperature method are performed alone or simply combined as in the compatible method.

図11は、上述の図10の例における、各方式によるベースロードデータ抽出の様子を示している。図は、出力回帰法の負荷率指標である前記負荷率Loadと、排気温度法の負荷率指標ΔTmxをそれぞれ横軸・縦軸にプロットし、MT法による抽出範囲を他の3方式と対比して示している。 FIG. 11 shows how base load data is extracted by each method in the example of FIG. 10 described above. In the figure, the load factor Load B , which is a load factor indicator of the output regression method, and the load factor indicator ΔTmx B of the exhaust temperature method are plotted on the horizontal axis and the vertical axis, respectively, and the extraction range by the MT method is compared with the other three methods. In contrast.

出力回帰法では、しきい値は100±2%であり、図に示すこれらのしきい値の2本の実線(縦線)に挟まれた領域のデータがベースロードデータと判定される。   In the output regression method, the threshold value is 100 ± 2%, and data in a region sandwiched between two solid lines (vertical lines) of these threshold values shown in the figure is determined as base load data.

排気温度法では、しきい値は0±1℃であり、図に示すこれらのしきい値の2本の実線(横線)に挟まれた領域のデータがベースロードデータと判定される。   In the exhaust temperature method, the threshold value is 0 ± 1 ° C., and data in a region sandwiched between two solid lines (horizontal lines) of these threshold values shown in the figure is determined as base load data.

両立法では、出力回帰法と排気温度法の両方の条件を満たす長方形に囲まれた領域のデータがベースロードデータと判定される。両立法では、このように出力回帰法と排気温度法の抽出範囲の重なる領域に絞り込んで抽出しているため、元になる出力回帰法と排気温度法でどちらの精度が高いかにかかわらず、そのような事前情報がなくても、精度の高い方の方式と同等以上の精度が実現できる。   In the compatibility method, data in a region surrounded by a rectangle that satisfies both the output regression method and the exhaust temperature method is determined as base load data. In the compatibility method, extraction is performed by narrowing down to the overlapping area of the extraction range of the output regression method and exhaust temperature method in this way, so regardless of which accuracy is higher in the original output regression method or exhaust temperature method Even if there is no such prior information, an accuracy equivalent to or higher than that of the more accurate method can be realized.

MT法では、両立法の領域のデータを単位空間として、ここより楕円形状に分布の周辺へ拡張した範囲がベースロードデータと判定されている。図から、MT法は出力回帰法と排気温度法の相関を反映し、分布の中心から密度の低い方向へと、分布状況に応じて等価に均等に抽出されていることがわかる。これにより、MT法は、他の3方式と同等の精度を保ちつつ、より多くのデータを抽出できている(抽出率が高い)。   In the MT method, data in the compatible method region is defined as a unit space, and a range that extends from here to the periphery of the distribution is determined as base load data. From the figure, it can be seen that the MT method reflects the correlation between the output regression method and the exhaust gas temperature method, and is equally and equally extracted from the center of the distribution toward the direction of lower density according to the distribution status. As a result, the MT method can extract more data while maintaining the same accuracy as the other three methods (extraction rate is high).

なお、この例では、出力回帰法の方が排気温度法よりも精度が低いが、反対に排気温度法の方が出力回帰法よりも精度が低いような場合もある。このように単独の方式の良し悪しは、実機の型式や各項目の計測精度によって左右されるが、このいかんによらず高精度な結果が得られるのが両立法とMT法である。このうち両立法の精度が高い理由は上述の通りである。一方、MT法では、単独の各方式(出力回帰法、排気温度法)のうち精度の優れた方法で精度の劣る方法を補強し、かつ、それぞれ単独の場合よりも良い結果を得ることができる。すなわち、両方式の良さを生かして最も高精度かつ抽出率の高い結果を安定的に得ることができる。これは複数の負荷率指標についての分布の相関を考慮して、統計距離の近いところから抽出する、というMT法を使った方式の特性によるものである。   In this example, the output regression method is less accurate than the exhaust temperature method, but the exhaust temperature method may be less accurate than the output regression method. In this way, the quality of the single method depends on the model of the actual machine and the measurement accuracy of each item, but it is the compatible method and the MT method that can obtain highly accurate results regardless of this. The reason why the accuracy of the coexistence method is high is as described above. On the other hand, the MT method can reinforce the less accurate method among the individual methods (output regression method and exhaust temperature method), and can obtain better results than the case of each method alone. . That is, it is possible to stably obtain the result with the highest accuracy and the highest extraction rate by taking advantage of the goodness of both types. This is due to the characteristics of the method using the MT method in which extraction is performed from a location close to the statistical distance in consideration of the correlation of distributions for a plurality of load factor indexes.

図12は、前述の図11に対して各方式のベースロード判定のしきい値を変化させたときの、抽出率とモデル予測精度の変化を比較したものである(予測精度は平均誤差で示している)。この図ではしきい値は媒介変数となっているため、直接グラフには表示されていない。グラフは抽出率とモデル予測精度の関係を示している。   FIG. 12 compares the change in extraction rate and model prediction accuracy when the threshold value for base load determination of each method is changed with respect to FIG. 11 (prediction accuracy is indicated by an average error). ing). In this figure, the threshold is a parameter, so it is not displayed directly on the graph. The graph shows the relationship between extraction rate and model prediction accuracy.

結果について述べる前に、各方式を比較するためのしきい値の標準化と、各方式の設定を以下に記す。出力回帰法と排気温度法ではしきい値の単位が異なり、このままでは方式別に比較するには不便である。このため、それぞれの負荷率指標値について、平均値の周囲ばらつきを標準偏差σの定数倍として正規化した。すなわち、しきい値を変化させるときは、このように標準偏差で正規化したnを変化させた。
負荷率 100±nσ [%]
排気温度管理指標値偏差 0±nσ [%]
両立法のしきい値は、出力法と排気温度法の両方のしきい値に依存する。これらを同時に変化させる方法として、上述のように標準偏差で正規化したnを変化させて、各方式のしきい値を設定した。MT法では、単位空間には両立法でベースロードとして判定されたデータを用いた。MT法の元になる出力回帰法と排気温度法の各しきい値は、抽出率が各68%程度になる点を設定し、MT法のしきい値は式(1)で計算したマハラノビス距離をしきい値判定した。
Before describing the results, the standardization of threshold values for comparing each method and the setting of each method are described below. The unit of threshold value differs between the output regression method and the exhaust temperature method. For this reason, for each load factor index value, the peripheral variation of the average value was normalized as a constant multiple of the standard deviation σ. That is, when changing the threshold value, n normalized by the standard deviation was changed.
Load factor 100 ± nσ [%]
Exhaust temperature control index value deviation 0 ± nσ [%]
The threshold value of the compatibility method depends on the threshold values of both the output method and the exhaust temperature method. As a method of changing these simultaneously, the threshold value of each method was set by changing n normalized by the standard deviation as described above. In the MT method, data determined as a base load by the compatibility method was used for the unit space. The threshold values of the output regression method and exhaust temperature method, which are the basis of the MT method, are set at points where the extraction rate is about 68%, and the threshold value of the MT method is the Mahalanobis distance calculated by the equation (1) The threshold was judged.

結果をみると、MT法はどの抽出率範囲においても安定的に他の3方式よりも、平均誤差率が低い。特に、抽出率が上昇するとともに誤差率が急激に増大しはじめる抽出率80%以上の領域でも、他の3方式よりも一貫して誤差率が低い。このように、MT法は抽出率の範囲によらず安定的に高い精度が得られる。   The results show that the MT method has a lower average error rate than the other three methods in any extraction rate range. In particular, the error rate is consistently lower than that of the other three methods even in the region where the extraction rate is 80% or more where the error rate starts to increase rapidly as the extraction rate increases. Thus, the MT method can stably obtain high accuracy regardless of the range of the extraction rate.

これは上述したように、本発明で提案するMT法を応用した本方法では、仮負荷率と排気温度管理指標偏差という複数の指標の相関を考慮し、これらの分布の重心からの統計的なばらつき度合いが均等になるように、しきい値が定められるためである。このようにしきい値が設定されるため、しきい値を変化させた際にも、MT法では、負荷率指標の相関に沿って、より分布の中心に近い値が優先的に選択されることになる。その結果、同程度の抽出率であっても、出力回帰法や排気温度法などの単独の方法や、これを単純に組み合わせた両立法よりも、複数指標の観点から複眼的にみて、よりふさわしいと察せられるデータが選択されているといえる。   As described above, this method, which applies the MT method proposed in the present invention, takes into account the correlation between a plurality of indices, that is, the temporary load factor and the exhaust temperature management index deviation, and is statistically calculated from the center of gravity of these distributions. This is because the threshold value is determined so that the degree of variation is uniform. Since the threshold value is set in this way, even when the threshold value is changed, the MT method preferentially selects a value closer to the center of the distribution along the correlation of the load factor index. become. As a result, even if the extraction rate is comparable, it is more suitable from the viewpoint of multiple indicators than a single method such as the output regression method or exhaust temperature method, or a combined method that simply combines these methods. It can be said that the data considered to be selected.

図13は、前述の図11に対して、各方式の実際のしきい値の変化に対応する、抽出率とモデル予測精度の変化を個別に示している。   FIG. 13 individually shows changes in the extraction rate and the model prediction accuracy corresponding to the changes in the actual threshold value of each method with respect to FIG. 11 described above.

結果をみると、出力回帰法、排気温度法、両立法の3方式では、正規化されたしきい値が1〜10の範囲で、抽出率が約80〜100%へと変化し、同時に95%誤差率が約1%前後から11%まで急激に上昇している。したがって、これら3方式においては、しきい値の設定がモデル予測精度に及ぼす影響の感度が大きく、しきい値の設定には注意が必要である。   The results show that in the three methods of the output regression method, the exhaust temperature method, and the coexistence method, the extraction rate changes to about 80 to 100% in the range of the normalized threshold value of 1 to 10, and 95 at the same time. The% error rate has rapidly increased from about 1% to 11%. Therefore, in these three methods, the sensitivity of the influence of the threshold setting on the model prediction accuracy is large, and care must be taken in setting the threshold.

これに対して、MT法では、しきい値を1〜10まで変化させても、95%誤差率は約1%のまま大きな変化がなく、さらに10〜100まで変化させても、95%誤差率は約3%まで増加するが、その変化は緩やかである。   On the other hand, in the MT method, even if the threshold value is changed from 1 to 10, the 95% error rate remains approximately 1%, and there is no significant change. The rate increases to about 3%, but the change is gradual.

このようになっているのは、MT法ではしきい値を、負荷率指標のもとの尺度から、統計的ばらつきの尺度であるマハラノビス距離に変換しているためである。この変換では、値が密集している付近では統計距離が近く、密集度が薄まるにつれて距離の大きい割合で増大するようになっている。この結果、出力回帰法、排気温度法、両立法のようにもとの値の尺度を使う方法では、分布の密集部分から薄くなる部分への推移が短い区間で急激に変化しているのに対して、MT法では統計的ばらつき度合いの変化に応じてしきい値が変わるため、しきい値の変化に対する抽出率の傾きが他の3方式よりも緩やかになっている。このようにMT法は、統計距離を尺度に使うことにより、抽出率が大きく変化する区間を拡大して緩やかに捉えることができている。これにより、しきい値の設定による精度への影響が、急激にならず緩やかに抑えられている。   This is because, in the MT method, the threshold value is converted from the original scale of the load factor index into the Mahalanobis distance, which is a statistical variation scale. In this conversion, the statistical distance is close in the vicinity where the values are dense, and the distance increases as the density decreases. As a result, in the method using the original value scale such as the output regression method, exhaust temperature method, and compatibility method, the transition from the dense part of the distribution to the thin part changes rapidly in a short interval. On the other hand, in the MT method, since the threshold value changes according to the change in the degree of statistical variation, the slope of the extraction rate with respect to the change in threshold value is gentler than in the other three methods. As described above, the MT method uses the statistical distance as a scale, so that the section where the extraction rate changes greatly can be expanded and grasped gently. Thereby, the influence on the accuracy by setting the threshold value is moderately suppressed rather than abruptly.

以上のように、MT法はしきい値の設定による精度への影響の感度が低い。このため、ベースロード抽出の運用上も安定してしきい値設定ができる。   As described above, the MT method has a low sensitivity to the influence on accuracy due to the threshold setting. Therefore, the threshold value can be set stably in the operation of base load extraction.

図14は、先に図15で示した運転データを対象に、これら4方式をそれぞれ用いて劣化傾向を評価した結果である。   FIG. 14 shows the results of evaluating the deterioration tendency using the four methods for the operation data shown in FIG.

ここで、各方式のしきい値は前述の図10、11とは異なり、以下に述べるようにして定めたものを用いている。   Here, unlike the above-described FIGS. 10 and 11, the threshold values of the respective methods are set as described below.

すなわち、図10、図11では、出力回帰法と排気温度法のしきい値を、そのまま両立法のしきい値と、MT法の単位空間に用いた。しかし、図12で示したように各方式の抽出率と精度にトレードオフがある関係を考慮すると、方式ごとに最も適切なしきい値を設定する基準を統一する必要がある。このためにトレードオフの傾向をみると、図12の例では抽出率が0%からおよそ80%程度までの間は、精度はほぼ一定水準であるが、80%前後を越えると急激に精度が低下することがわかる。このことは、本例では、抽出率が0〜80%程度の領域では、運転データの選択範囲が、ベースロード運転域であり、その分布の中心から周縁方向に向かって選択範囲を拡大しているが、一方で、抽出率が80%前後を超えると部分負荷域のデータを含まれるようになっていることを示している。   That is, in FIGS. 10 and 11, the threshold values of the output regression method and the exhaust temperature method are used as they are for the threshold value of the compatible method and the unit space of the MT method. However, considering the relationship between the extraction rate and accuracy of each method as shown in FIG. 12, it is necessary to unify the criteria for setting the most appropriate threshold value for each method. For this reason, looking at the trade-off trend, in the example of FIG. 12, the accuracy is almost constant when the extraction rate is about 0% to about 80%, but when it exceeds about 80%, the accuracy suddenly increases. It turns out that it falls. In this example, in the region where the extraction rate is about 0 to 80%, the operation data selection range is the base load operation region, and the selection range is expanded from the center of the distribution toward the peripheral direction. However, on the other hand, when the extraction rate exceeds about 80%, it indicates that the data of the partial load area is included.

したがって、しきい値の選定基準として、抽出率をなるべく大きく取りながらも、部分負荷データが含まれて精度が低下する領域を避けることが望まれる。このような点は、図12のようなグラフ上では、精度がほぼ一定で誤差が低い水準を保って、横這いに推移しながら、抽出率が上がって或る点から誤差が上昇し始めるような直前の点である。このような点を以下、誤差率の変曲点と呼ぶ。ここでは平均誤差率についての各方式の変曲点でのしきい値設定による劣化度評価結果を示している。なお、図中の縦線は、エンジンや部品の交換などの保守が実施された時期を示している。   Therefore, it is desirable to avoid an area where partial load data is included and accuracy is lowered while taking an extraction rate as large as possible as a threshold selection criterion. On such a graph as shown in FIG. 12, the accuracy is almost constant and the error is kept at a low level, and the level of the output is increased while the extraction rate is increased and the error starts to increase from a certain point. This is the point just before. Such a point is hereinafter referred to as an error rate inflection point. Here, the average error rate is shown as a result of evaluating the degree of deterioration by setting a threshold value at the inflection point of each method. In addition, the vertical line in a figure has shown the period when maintenance, such as replacement | exchange of an engine or components, was implemented.

結果をみると、いずれの方式でも、保守に挟まれた稼動期間では経時的に性能低下が進行するが、保守を実施する毎に性能が回復している傾向を明らかにすることができている。特に、図中(2)と(5)は、圧縮機・燃焼器・タービンを含むコアエンジン全体の交換保守であるが、このような全体的な交換では、図中(1)のタービン動翼交換、(3)の燃料制御弁交換、(4)の熱電対交換のような部分的な保守に比べて性能の回復幅が大きいことも確認できる。(なお、図中(6)は保守でなく点検のみのため、性能変動がない。また(6)付近以降では実機で特殊な負荷配分運転をしたため性能は変化している)。また、標準化データの時々刻々の上下変動幅も均等であるため、先に保守時の性能回復の例を述べたのと同じように経時的な性能低下についても識別可能といえる。先に示したもとの発電出力計測値の時系列推移(図15)では、吸気温度の年間変動と、運転時の負荷率の変動や吸気温度の日変動により、常に大きい上下変動幅があり、劣化の有無や、保守による回復効果を全く判別できなかったが、本発明の方式によりベースロードデータを抽出し、モデル化して標準条件に換算することにより、運転・保守状況に応じた性能の推移が明らかにできていることが分かる。   The results show that, with either method, the performance declines over time during the operation period between maintenance, but the tendency of performance recovery every time maintenance is performed can be clarified. . In particular, (2) and (5) in the figure are replacement maintenance of the entire core engine including the compressor, the combustor, and the turbine. In such overall replacement, the turbine blade of (1) in the figure is used. It can also be confirmed that the recovery range of performance is large compared to partial maintenance such as replacement, fuel control valve replacement in (3), and thermocouple replacement in (4). (Note that (6) in the figure is not a maintenance, but only an inspection, so there is no performance fluctuation. Also, since (6) and after, a special load distribution operation was performed on the actual machine, the performance has changed). In addition, since the vertical fluctuation width of the standardized data from time to time is uniform, it can be said that the performance deterioration with time can be identified in the same manner as the example of performance recovery at the time of maintenance. In the time-series transition of the original power generation output measurement value shown above (FIG. 15), there is always a large vertical fluctuation range due to the annual fluctuation of the intake air temperature, the fluctuation of the load factor during operation, and the daily fluctuation of the intake air temperature. The recovery effect due to maintenance could not be determined at all.However, by extracting the base load data using the method of the present invention, modeling it, and converting it to standard conditions, the performance transitions according to the operation and maintenance situation You can see clearly.

さらに、これらの方式による結果を仔細に比較すると、本例では出力回帰法の精度が相対的に低く、排気温度法と比べて、分布の中央付近から外れた値が散見される。これに対して、両立法ではこのような分布を外れた値が少なくなっており、MT法ではさらに少なくなっている。   Furthermore, when the results of these methods are compared in detail, the accuracy of the output regression method is relatively low in this example, and values that deviate from the vicinity of the center of the distribution are seen in comparison with the exhaust temperature method. On the other hand, in the coexistence method, the value out of such a distribution is reduced, and in the MT method, it is further reduced.

これは、先に図11で述べたように、両立法では出力回帰法と排気温度法の抽出範囲の重なり合う領域に絞り込んで抽出し、重ならない領域を除外しているためであり、MT法は出力回帰法と排気温度法の相関を考慮し、これらの2次元分布からのはずれ値が除外しているためである。この例では、出力回帰法でいったん選択されたデータに対して、両立法では排気温度指標のしきい値判定で偽(予め定めた上下限範囲外)のデータが除外され、またMT法では排気温度指標との相関からみてはずれ値になるデータが、分布の周辺から除外されることにより、このようにはずれ値がより少ない結果が得られているといえる。   This is because, as described above with reference to FIG. 11, in the coexistence method, extraction is performed by narrowing down to the overlapping region of the extraction range of the output regression method and the exhaust temperature method, and the non-overlapping region is excluded. This is because outliers from these two-dimensional distributions are excluded in consideration of the correlation between the output regression method and the exhaust gas temperature method. In this example, for the data selected once by the output regression method, false data (outside the predetermined upper and lower limits) is excluded by the threshold determination of the exhaust gas temperature index by the compatible method, and by the MT method the exhaust gas is exhausted. It can be said that such a result that the deviation value is smaller is obtained by excluding the data having the deviation value in view of the correlation with the temperature index from the periphery of the distribution.

図16に、本発明のガスタービン性能診断システムに備えておくと好適な表示画面の例を示す。   FIG. 16 shows an example of a display screen that is preferably provided in the gas turbine performance diagnosis system of the present invention.

表示画面140は、前記出力手段103(図1)を示す表示装置の1画面例である。この表示画面140は、前記性能指標についての、診断対象期間中の運転データ(前記元データ)の時系列変化を表示する元データグラフ41と、該表示画面上に配されたボタン又は表示メニューなどのオブジェクトで、画面上でクリックまたは選択されることにより、前記ベースロード運転データ抽出手段において元データからベースロード運転データの抽出が開始されるようなオブジェクト(以下、抽出実行ボタン142と呼ぶ)と、前記ベースロードデータ抽出手段131で抽出されたベースロード運転データ(以下、抽出データ)の時系列変化を表示する抽出データグラフ143と、あるいは前記元データグラフと前記抽出データグラフの代わりに、前記元データと抽出データを区別できるようにプロットの記号や色を変えて1つのグラフに重ねて表示したグラフ(以下、抽出重ねグラフ)と、あるいはさらに前記標準条件換算手段から出力された標準化データの時系列変化を表示するグラフ(標準化データグラフ144)を備えている。   The display screen 140 is an example of one screen of the display device showing the output means 103 (FIG. 1). The display screen 140 includes an original data graph 41 that displays a time series change of operation data (the original data) during the diagnosis target period for the performance index, buttons or display menus arranged on the display screen, and the like. An object (hereinafter referred to as an extraction execution button 142) whose base load operation data extraction means starts extracting base load operation data from the original data when clicked or selected on the screen. , Instead of the original data graph and the extracted data graph, the extracted data graph 143 displaying the time-series change of the base load operation data (hereinafter referred to as extracted data) extracted by the base load data extracting means 131 Change the plot symbol and color so that the original data can be distinguished from the extracted data. Graph displayed over the rough (hereinafter, extracted superimposed graph) includes a or a further graph that displays the time-series change of the normalized data outputted from the standard conditions conversion means (normalized data graph 144).

なお、前記抽出実行ボタン142は図では1個としたが、これに限る必要はなく、前述の出力回帰法や、排気温度法、両立法など、種々のベースロード運転データ抽出方法に対応する複数個のボタンを配置して、抽出方法を選択できるようにしてもよい。この際に、該複数個のボタンは、複数同時選択を許容するものとし、選択された複数通りの抽出方法に応じた各しきい値の値をユーザが入力して設定する画面が併せて表示されるものとする。また、複数通りのベースロードの抽出結果について、AND条件を組み合わせて、1つの結果に集約するかどうかユーザが指定できるオプションボタンが設けられているものとする。   Although the number of extraction execution buttons 142 is one in the figure, the number is not limited to this, and a plurality of extraction load buttons 142 corresponding to various base load operation data extraction methods such as the output regression method, the exhaust gas temperature method, and the compatibility method described above are applicable. It is also possible to arrange the buttons so that the extraction method can be selected. At this time, a plurality of buttons are allowed to be selected at the same time, and a screen for inputting and setting each threshold value according to a plurality of selected extraction methods is also displayed. Shall be. Also, it is assumed that an option button is provided that allows the user to specify whether or not to combine multiple AND conditions into a single result for a plurality of base load extraction results.

ベースロード運転データの抽出は、性能診断の精度に大きく影響するため極めて重要であり、このことは先行発明でも詳細に事例で説明した通りである。本表示画面140は、上述のように抽出実行ボタン142と、元データグラフ141、抽出データグラフ143、あるいは抽出重ねグラフを備えているので、診断にとって重要なベースロード運転データの抽出がどのようになされたか、ユーザが確認したいときに、迅速に表示して、結果を確認したり、新しい条件を試したりすることを効率的に支援できる。   The extraction of the base load operation data is extremely important because it greatly affects the accuracy of the performance diagnosis, and this is as described in detail in the example in the prior invention. Since the display screen 140 includes the extraction execution button 142 and the original data graph 141, the extracted data graph 143, or the extracted overlapping graph as described above, how to extract base load operation data important for diagnosis is described. When the user wants to check whether it has been done, it can efficiently display the result and confirm the result or try a new condition.

さらに標準条件に換算した標準化データグラフ144も備えられている場合は、ユーザが、ベースロード抽出の状況を、標準条件換算グラフに示される性能推移の状況と対比させて見ることができる。これによって、ユーザが、性能劣化の状況と、これに影響するベースロード抽出の状況を総合的に判断して、直観的かつ高精度に診断業務を遂行するのに役立つ。   Further, when a standardized data graph 144 converted into standard conditions is also provided, the user can see the base load extraction status in comparison with the performance transition status shown in the standard condition conversion graph. This helps the user comprehensively determine the performance degradation status and the base load extraction status that affects the performance, and perform the diagnostic work intuitively and with high accuracy.

また、前述のように抽出実行ボタン142が、抽出方法に応じて複数個備えられている場合、本システムのユーザは、例えば、ベースロードデータの抽出状況を画面で観察していて好ましくないと判断した場合に、抽出の方法や組み合わせを変更したりできる。この変更に応じた抽出の結果と劣化診断結果はただちに抽出データグラフ143と標準化データグラフ144に反映されるので、ユーザは種々の抽出方法やその組み合わせを画面上で手軽に試して、表示される結果(抽出グラフ、標準化グラフ)を比較検討することができる。本システムはこのように、抽出方法に応じたベースロード抽出状況をユーザ入力に応じて対話的に表示できるので、最も精度の高い抽出方法をユーザが選定するのを効率的に支援できる。   If a plurality of extraction execution buttons 142 are provided according to the extraction method as described above, the user of this system determines that it is not preferable, for example, by observing the extraction status of the base load data on the screen. In this case, the extraction method and combination can be changed. Since the extraction result and the degradation diagnosis result according to this change are immediately reflected in the extracted data graph 143 and the standardized data graph 144, the user can easily try various extraction methods and their combinations on the screen and display them. The results (extracted graph, standardized graph) can be compared. As described above, the present system can interactively display the base load extraction status corresponding to the extraction method according to the user input, and therefore can efficiently assist the user in selecting the most accurate extraction method.

なお、以上の全実施例で述べたガスタービンの性能劣化の診断方法においては、さらに次のようにすることで診断の精度を向上することができる。すなわち、ベースロードデータ抽出手段131での処理において、事前に運転条件が一定の範囲内にあるデータに絞り込んで(AND条件で)から前述の抽出を実施するとよい。このような運転条件としては、例えば、排ガス中の窒素酸化物濃度の低減や発電出力の増大のために燃焼器に噴霧される蒸気や水などの冷媒の噴射流量またはその温度・圧力・熱量、あるいは再熱サイクルの温度・流量・圧力条件などの、ガスタービンのプロセスの入力に関わる条件が該当する。   In the method for diagnosing performance degradation of the gas turbine described in all the above embodiments, the accuracy of diagnosis can be improved by further performing the following. That is, in the processing by the base load data extracting unit 131, it is preferable to perform the above extraction after narrowing down to data in which the operating condition is within a certain range in advance (under the AND condition). Such operating conditions include, for example, the injection flow rate of refrigerant such as steam or water sprayed on the combustor to reduce the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas or increase the power generation output, or the temperature, pressure, and heat amount thereof, Or the conditions regarding the input of the process of a gas turbine, such as temperature, flow volume, and pressure conditions of a reheat cycle, correspond.

また、同様に、ベースロードデータ抽出手段131における出力回帰法の計算や、モデル化手段132における性能特性モデルの決定において、モデル化を複数の吸気温度条件範囲に分けて、実施することも有効な方法である。ガスタービンは吸気温度が低下すると出力が向上するが、実際には発電機の容量に併せて、吸気温度が低い領域での出力を抑える運転をすることも多く、このような場合に、この低吸気温度域では性能特性が変わることがある。本方法ではこのような特性変化に柔軟に対応することができる。   Similarly, in the calculation of the output regression method in the base load data extraction unit 131 and the determination of the performance characteristic model in the modeling unit 132, it is also effective to divide the modeling into a plurality of intake air temperature condition ranges. Is the method. The output of gas turbines improves when the intake air temperature decreases, but in practice, there are many operations that suppress the output in the region where the intake air temperature is low in accordance with the capacity of the generator. Performance characteristics may change in the intake air temperature range. This method can flexibly cope with such characteristic changes.

本発明による性能劣化診断装置を用いた診断システムの一例の構成図。The block diagram of an example of the diagnostic system using the performance degradation diagnostic apparatus by this invention. 本発明のベースロード運転データ抽出方法における、統計距離の計算のための参照期間のデータの選択方法の一例を示すフロー図。The flowchart which shows an example of the selection method of the data of the reference period for calculation of statistical distance in the base load driving | operation data extraction method of this invention. 本発明のベースロード運転データ抽出方法における、参照期間のデータとの統計距離の計算方法の一例を示すフロー図。The flowchart which shows an example of the calculation method of the statistical distance with the data of a reference period in the base load driving | operation data extraction method of this invention. 本発明の性能劣化診断方法における、ベースロード運転データの抽出方法の一例を示す出力回帰法のフロー図。The flowchart of the output regression method which shows an example of the extraction method of the base load driving | operation data in the performance degradation diagnosis method of this invention. 本発明の性能劣化診断方法における、ベースロード運転データの抽出方法の一例を示す排気温度法のフロー図。The flowchart of the exhaust temperature method which shows an example of the extraction method of the base load operation data in the performance degradation diagnostic method of this invention. 本発明の性能劣化診断方法における、ベースロード運転データの抽出方法の一例を示す入熱回帰法のフロー図。The flow chart of the heat input regression method which shows an example of the extraction method of the base load driving | operation data in the performance degradation diagnosis method of this invention. 本発明の性能劣化診断方法における、性能特性モデルの入出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the input / output of a performance characteristic model in the performance degradation diagnostic method of this invention. 本発明の性能劣化診断方法における、性能特性モデルのモデル定数の同定手順の一例を示すフロー図。The flowchart which shows an example of the identification procedure of the model constant of a performance characteristic model in the performance degradation diagnostic method of this invention. 本発明の性能劣化診断方法における、標準条件換算モデルの入出力の一例を示す図。The figure which shows an example of the input / output of the standard condition conversion model in the performance degradation diagnostic method of this invention. 実機を対象に、出力回帰法と、排気温度法、両立法、MT法の各ベースロード抽出方式を適用して、性能劣化評価を実施した際の、モデル予測精度とデータ抽出率の関係を比較した例。Compare the relationship between model prediction accuracy and data extraction rate when performance degradation is evaluated by applying output regression method, exhaust temperature method, compatibility method, and MT method base load extraction method for actual machine Example. 出力回帰法と、排気温度法、両立法、MT法の各方式によるベースロードデータの抽出範囲を示す図。The figure which shows the extraction range of the base load data by each system of an output regression method, an exhaust temperature method, a coexistence method, and MT method. 出力回帰法と、排気温度法、両立法、MT法の各方式のベースロード判定のしきい値を変化させたときの、抽出率とモデル予測精度の変化の比較図。The comparison figure of the change of an extraction rate and a model prediction accuracy when changing the threshold of base load judgment of each method of an output regression method, an exhaust temperature method, a coexistence method, and an MT method. 出力回帰法、排気温度法、両立法、MT法の各方式における実際のしきい値の変化に対応する、抽出率とモデル予測精度の変化を示す図。The figure which shows the change of the extraction rate and model prediction accuracy corresponding to the change of the actual threshold value in each method of an output regression method, an exhaust temperature method, a coexistence method, and an MT method. 出力回帰、排気温度法、両立法、MT法の各方式を使って抽出したベースロードデータにより性能特性モデル化し、時系列の出力データを標準条件換算した結果を示すトレンド図。The trend figure which shows the result of having converted the performance characteristic model into the base condition data extracted using each method of output regression, exhaust temperature method, compatibility method, and MT method, and converting the time series output data to standard conditions. ガスタービン性能(出力)の経時変化の生データを示すトレンド図。The trend figure which shows the raw data of a time-dependent change of gas turbine performance (output). 本発明を用いた診断システムの表示画面例を示す図。The figure which shows the example of a display screen of the diagnostic system using this invention. 本発明の性能劣化診断方法における、ベースロード運転データの抽出方法の一例を示す両立法のフロー図。The flowchart of the coexistence method which shows an example of the extraction method of the base load driving | operation data in the performance degradation diagnosis method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

4…統計距離計算工程、5…しきい値判定・データ選択工程、21…単位空間設定工程、22…各時刻データの参照期間から選択されたデータへの統計距離の計算工程、24〜26…指標別しきい値判定工程、27…全指標の論理積判定工程、41…出力特性モデル同定工程、42…負荷率計算工程、43…負荷率計算工程、44…排気温度指標モデル同定工程、45…負荷率指標計算工程、46…負荷率指標計算工程、47…入熱特性モデル同定工程、48…負荷率計算工程、49…負荷率計算工程、61…性能特性モデル、62…モデル定数、63…劣化係数、64…運転条件、65…性能計算値、71…モデル定数と劣化係数の初期値設定工程、72…性能計算工程、73…誤差判定工程、74…設定値修正工程、81…運転データ、82…標準条件換算モデル、83…標準化データ、101…ガスタービン、102…計算手段、103…出力手段、131…ベースロードデータ抽出手段、132…モデル化手段、133…性能評価手段、134…参照期間設定手段、135…参照データ選定手段、136…統計距離計算手段、137…判定・選択手段、140…表示画面、141…元データグラフ、142…抽出実行ボタン、143…抽出データグラフ、144…標準化データグラフ、152…全指標の論理積判定工程、153…選択工程。
4 ... Statistical distance calculation step, 5 ... Threshold determination / data selection step, 21 ... Unit space setting step, 22 ... Statistical distance calculation step from the reference period of each time data to selected data, 24-26 ... Threshold determination process for each index, 27 ... AND determination process for all indices, 41 ... Output characteristic model identification process, 42 ... Load factor calculation process, 43 ... Load factor calculation process, 44 ... Exhaust temperature index model identification process, 45 ... load factor index calculation process, 46 ... load factor index calculation process, 47 ... heat input characteristic model identification process, 48 ... load factor calculation process, 49 ... load factor calculation process, 61 ... performance characteristic model, 62 ... model constant, 63 Deterioration coefficient, 64: Operating conditions, 65: Performance calculation value, 71: Model constant and deterioration coefficient initial value setting process, 72: Performance calculation process, 73: Error determination process, 74: Set value correction process, 81: Operation data, 2 ... Standard condition conversion model, 83 ... Standardized data, 101 ... Gas turbine, 102 ... Calculation means, 103 ... Output means, 131 ... Base load data extraction means, 132 ... Modeling means, 133 ... Performance evaluation means, 134 ... see Period setting means, 135 ... reference data selection means, 136 ... statistical distance calculation means, 137 ... determination / selection means, 140 ... display screen, 141 ... original data graph, 142 ... extraction execution button, 143 ... extraction data graph, 144 ... Standardized data graph, 152 ... logical product judgment process of all indexes, 153 ... selection process.

Claims (8)

ガスタービンの運転データに基づいて、吸気温度を入力に含む関数として性能指標を特性モデル化する特性モデル化手段を備え、得られた特性モデルにガスタービンの運転データを入力して得られる出力値に基づいてガスタービンの性能を診断するガスタービンの性能診断システムにおいて、
時系列の運転データの各時刻(以下、当該時刻)に対応して予め定められた期間内(以下、参照期間)から予め定められた方法で過去の複数時刻の運転データ(以下、参照データ)を選択し、選択した該参照データの実測値の分布又は実測値に基づいて計算された少なくとも1種類の指標値の分布に対する当該時刻運転データの実測値又は実測値に基づいて計算された指標値の接近度を示す統計距離を計算して、該統計距離が予め定められた上下限範囲内にある場合に当該時刻運転データを前記特性モデル化のベースロード運転データとして選択する処理を前記時系列の運転データの各時刻又は予め定めた複数の時刻に対して繰り返し、繰り返し処理によって選択されたベースロード運転データを前記特性モデル化手段への入力とする運転データ選択手段を備えたことを特徴とするガスタービンの性能診断システム。
Based on the operation data of the gas turbine, equipped with characteristic modeling means for characteristic modeling of the performance index as a function including the intake air temperature as an input, and the output value obtained by inputting the operational data of the gas turbine to the obtained characteristic model In the gas turbine performance diagnosis system for diagnosing gas turbine performance based on
Operation data (hereinafter referred to as reference data) at a plurality of times in the past by a predetermined method within a predetermined period (hereinafter referred to as reference period) corresponding to each time of the time-series operation data (hereinafter referred to as the time). And the index value calculated based on the measured value or measured value of the time operation data with respect to the distribution of the measured value of the selected reference data or the distribution of at least one index value calculated based on the measured value Calculating the statistical distance indicating the degree of approach, and selecting the time operation data as the base load operation data for the characteristic modeling when the statistical distance is within a predetermined upper and lower limit range, The operation data is repeatedly input for each time of the operation data or a plurality of predetermined times, and the base load operation data selected by the repetitive processing is input to the characteristic modeling means. Performance Diagnosis system for a gas turbine comprising the data selection means.
請求項1において、前記運転データ選択手段における参照データの選択は、前記参照期間中の各時刻運転データの実測値又は実測値に基づいて計算された指標値の値が予め設定された上下限のしきい値の範囲内にあるかどうかを判定し、全ての指標の判定結果が真である場合に該時刻の運転データを参照データとして選択する、という処理を前記参照期間に含まれる全時刻又は予め定めた複数の時刻に対して繰り返すことによって行われることを特徴とするガスタービンの性能診断システム。   In Claim 1, the selection of the reference data in the operation data selecting means is the actual value of each time operation data during the reference period or the value of the index value calculated based on the actual value is set to the upper and lower limits set in advance. It is determined whether or not it is within the range of the threshold value, and when the determination results of all the indexes are true, the operation data of the time is selected as the reference data. A performance diagnosis system for a gas turbine, which is performed by repeating a plurality of predetermined times. 請求項1において、前記運転データ選択手段における前記指標値を計算する手段は、
(1) 吸気温度と吸気圧力を入力に含み、発電出力を出力する、前記時系列の運転データに基づいて同定された関数に、各時刻の吸気温度と吸気圧力の運転データを代入して出力される該時刻の発電出力の予測値に対する実測値の比を計算する手段、または、
(2) 前記(1)で計算された前記比の各時刻の値と、該時刻を含む或る期間の移動平均値または統計学で用いられる特定のパーセンタイル値との比を計算する手段を備えていることを特徴とするガスタービンの性能診断システム
In claim 1, the means for calculating the index value in the operation data selection means,
(1) Substitute the operation data of the intake air temperature and intake air pressure at each time into the function identified based on the time series operation data that includes the intake air temperature and intake air pressure as input and outputs the power generation output. Means for calculating the ratio of the measured value to the predicted value of the power generation output at the time, or
(2) Means for calculating a ratio between each time value of the ratio calculated in (1) above and a moving average value of a certain period including the time or a specific percentile value used in statistics. A gas turbine performance diagnosis system characterized by comprising:
請求項1において、前記運転データ選択手段における前記指標値を計算する手段は、
(1) 吸気温度を入力に含み、このときの該ガスタービンの最大出力における排気温度またはタービンの中間段ガス温度、または制御用の燃焼温度管理指標の上限値(以下まとめて排気温度指標値と記す)を出力する関数に、各時刻の吸気温度の運転データを代入して出力される、排気温度指標値の最大出力での予測値に対する実測値の偏差を計算する手段、または、
(2) 前記(1)で計算された前記偏差の各時刻の値と、該時刻を含む或る期間の移動平均値または統計学で用いられる特定のパーセンタイル値との偏差を計算する手段を備えていることを特徴とするガスタービンの性能診断システム
In claim 1, the means for calculating the index value in the operation data selection means,
(1) The intake air temperature is included in the input, and at this time, the exhaust temperature at the maximum output of the gas turbine or the intermediate stage gas temperature of the turbine, or the upper limit value of the combustion temperature management index for control (hereinafter collectively referred to as the exhaust temperature index value) A means for calculating the deviation of the measured value from the predicted value at the maximum output of the exhaust gas temperature index value, which is output by substituting the operation data of the intake air temperature at each time into the function that outputs
(2) Means for calculating a deviation between each time value of the deviation calculated in (1) and a moving average value or a specific percentile value used in statistics for a certain period including the time. A gas turbine performance diagnosis system characterized by comprising:
請求項1において、前記運転データ選択手段における前記指標値を計算する手段は、
(1) 吸気温度を入力に含み、ガスタービンの最大出力時の入力燃料エネルギー量または該ガスタービンの燃焼器への入力エネルギーの総量(以下、入熱量と総称)を出力する関数に、各時刻の吸気温度の運転データを代入して出力される、最大出力での入熱量の予測値に対する実測値の比を計算する手段、または、
(2) 前記各時刻の値と、該時刻を含む或る期間の移動平均値または統計学で用いられる特定のパーセンタイル値との比を計算する手段を備えていることを特徴とするガスタービンの性能診断システム
In claim 1, the means for calculating the index value in the operation data selection means,
(1) A function that includes the intake air temperature as an input and outputs the input fuel energy amount at the maximum output of the gas turbine or the total amount of input energy to the combustor of the gas turbine (hereinafter referred to as heat input amount) at each time Means for calculating the ratio of the measured value to the predicted value of the heat input at the maximum output, which is output by substituting the operation data of the intake air temperature of, or
(2) A gas turbine comprising: means for calculating a ratio between the value of each time and a moving average value of a certain period including the time or a specific percentile value used in statistics Performance diagnostic system .
ガスタービンの運転データに基づいて、発電出力、発電効率、圧縮機圧力比、燃料流量、圧縮機効率、タービン効率、吸気流量のうち少なくとも1つの性能指標を、少なくとも吸気温度と吸気圧力を入力に含む関数として特性モデル化し、得られた特性モデルにガスタービンの運転データを入力して得られる出力値によりガスタービンの性能を診断するガスタービンの性能診断方法において、
前記特性モデル化に使われるベースロード運転データを、実測値又は該実測値に基づいて計算された少なくとも1種類の指標値を判定することによって選択し、
前記判定の方法は、時系列の運転データの各時刻(当該時刻)に対応して定められた参照期間から予め定めた方法で過去の複数時刻の運転データを選択し、該複数時刻の運転データの実測値又は実測値から計算された少なくとも1種類の指標値の分布に対する当該時刻運転データの実測値又は指標値の統計距離を計算し、該統計距離が予め定められた上下限値のしきい値の範囲内にあるかどうかを判定して、範囲内にあればこの運転データを前記ベースロード運転データとして選択するという処理を前記時系列の各時刻のデータに対して繰り返すものであることを特徴とするガスタービンの性能診断方法
Based on the operation data of the gas turbine, at least one performance index of power generation output, power generation efficiency, compressor pressure ratio, fuel flow rate, compressor efficiency, turbine efficiency, intake air flow rate, and at least intake air temperature and intake air pressure are input. In the performance diagnosis method of the gas turbine, which is characterized by including a characteristic model as a function including, and diagnosing the performance of the gas turbine based on an output value obtained by inputting operation data of the gas turbine to the obtained characteristic model
Selecting base load operation data used for the characteristic modeling by determining at least one kind of index value calculated based on an actual measurement value or the actual measurement value;
The determination method is to select operation data at a plurality of past times by a predetermined method from a reference period determined corresponding to each time of the time-series operation data (the time), and the operation data at the plurality of times. The statistical distance of the actual measured value or index value of the time operation data for the distribution of at least one type of index value calculated from the actual measured value or the measured value is calculated, and the statistical distance is a predetermined upper and lower limit threshold. It is determined whether it is within the range of values, and if it is within the range, the operation of selecting this operation data as the base load operation data is repeated for the data at each time in the time series. A characteristic gas turbine performance diagnosis method .
請求項1に記載のガスタービン性能診断システムに備えられる表示画面であって、
診断対象期間中の複数時点における運転データ(以下、元データ)の時系列変化を表示するグラフ(以下、元グラフ)と、
クリックや画面上の選択によって、前記運転データ選択手段で前記元データからベースロード運転データの抽出が開始される、ボタン又は表示メニューのオブジェクトと、
前記運転データ選択手段で抽出されたベースロード運転データ(以下、抽出データ)の時系列変化を表示するグラフ(以下、抽出グラフ)、もしくは前記元グラフと前記抽出グラフの代わりに、前記元データと抽出データを区別できるようにプロットの記号や色を変えて1つのグラフに重ねて表示したグラフと、
前記ベースロード運転データを前記特性モデル化手段に入力した結果得られる出力値を表示するグラフを備えたことを特徴とするガスタービン性能診断システムの表示画面
A display screen provided in the gas turbine performance diagnosis system according to claim 1,
A graph (hereinafter referred to as the original graph) that displays a time series change of the operation data (hereinafter referred to as the original data) at a plurality of time points during the diagnosis target period,
By clicking or selecting on the screen, extraction of base load operation data from the original data is started by the operation data selection means, a button or a display menu object,
A graph (hereinafter referred to as an extraction graph) displaying a time-series change of base load operation data (hereinafter referred to as extraction data) extracted by the operation data selection means, or the original data and the original graph instead of the original graph and the extraction graph A graph that is superimposed on a single graph with different plot symbols and colors so that the extracted data can be distinguished,
A display screen for a gas turbine performance diagnosis system, comprising a graph for displaying an output value obtained as a result of inputting the base load operation data to the characteristic modeling means .
請求項1において、前記特性モデル化手段は、ガスタービンの運転条件の予め定めた標準条件値からのずれによる影響を補正する運転条件補正関数と、前記標準条件値におけるガスタービンの性能指標値の累積稼働時間あるいは等価運転時間に応じた経時的低下を表す経時低下関数の和として表した特性モデルの前記運転条件補正関数と経時低下関数を、前記運転データの選択手段で選択された運転データにもとづいて重回帰分析により同定する手段を備えていることを特徴とするガスタービンの性能診断システム 2. The characteristic modeling means according to claim 1, wherein the characteristic modeling means includes an operation condition correction function for correcting an influence caused by a deviation of the operation condition of the gas turbine from a predetermined standard condition value, and a performance index value of the gas turbine at the standard condition value. The operation condition correction function and the time decrease function of the characteristic model expressed as the sum of the time decrease function representing the time decrease corresponding to the accumulated operation time or equivalent operation time are used as the operation data selected by the operation data selection means. A gas turbine performance diagnosis system characterized by comprising means for identification based on multiple regression analysis .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10113443B2 (en) 2014-09-01 2018-10-30 Ihi Corporation Failure detection device

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2297622B1 (en) * 2008-06-26 2017-01-25 General Electric Technology GmbH A method of estimating the maximum power generation capacity and for controlling a specified power reserve of a single cycle or combined cycle gas turbine power plant, and a power generating system for use with said method
US8478473B2 (en) * 2008-07-28 2013-07-02 General Electric Company Method and systems for controlling gas turbine engine temperature
US9115648B2 (en) * 2009-04-10 2015-08-25 General Electric Company Corrected megawatt backup curve methodology
JP2010285955A (en) * 2009-06-12 2010-12-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Control device of gas turbine, and power generation system
US8751423B2 (en) 2010-11-30 2014-06-10 General Electric Company Turbine performance diagnostic system and methods
US8738326B2 (en) 2011-03-23 2014-05-27 General Electric Company Performance characteristic calculation and comparison
JP5490277B2 (en) * 2013-03-05 2014-05-14 三菱重工業株式会社 Plant operating condition monitoring method
JP5490278B2 (en) * 2013-03-05 2014-05-14 三菱重工業株式会社 Plant operating condition monitoring method
US10192368B2 (en) 2013-10-07 2019-01-29 Ge Aviation Systems Limited Method for diagnosing an auxiliary power unit fault
JP6366520B2 (en) * 2015-02-02 2018-08-01 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Output fluctuation monitoring apparatus and method
US9879613B2 (en) * 2015-12-16 2018-01-30 General Electric Company Application of combined probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters with scaling factor, related control systems, computer program products and methods
US9797315B2 (en) * 2015-12-16 2017-10-24 General Electric Company Probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters, related control systems, computer program products and methods
US9879615B2 (en) * 2015-12-16 2018-01-30 General Electric Company Machine-specific probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters, related control systems, computer program products and methods
KR102056131B1 (en) * 2018-06-15 2019-12-16 두산중공업 주식회사 Apparatus and method for predicting the condition of a gas turbine
CN114135397B (en) * 2021-11-05 2023-04-25 广州珠江天然气发电有限公司 Diagnosis optimization method, device and system for gas-steam combined cycle performance
KR20240045255A (en) * 2022-04-12 2024-04-05 미츠비시 파워 가부시키가이샤 Data processing devices and data processing methods

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5683526A (en) * 1979-12-10 1981-07-08 Hitachi Ltd Device for discriminating gas turbine output
JPH1115516A (en) * 1997-06-20 1999-01-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Plant performance diagnostic device
JP3538670B2 (en) * 2000-09-04 2004-06-14 川崎重工業株式会社 Gas turbine operating state diagnosis method and diagnosis apparatus
JP3922426B2 (en) * 2001-09-14 2007-05-30 石川島播磨重工業株式会社 Gas turbine performance diagnosis method
JP2004257275A (en) * 2003-02-25 2004-09-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and device for distinguishing vibration mode of blade of turbine
JP2005248848A (en) * 2004-03-04 2005-09-15 Hitachi Ltd Diagnostic method and device for gas turbine
JP2006057595A (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Hitachi Ltd Gas turbine performance diagnosing system and its method
JP4550882B2 (en) * 2004-11-25 2010-09-22 シャープ株式会社 Information classification device, information classification method, information classification program, information classification system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10113443B2 (en) 2014-09-01 2018-10-30 Ihi Corporation Failure detection device

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