JP6251201B2 - Occupancy rate prediction device and availability rate prediction method - Google Patents
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Description
本発明は、複数の構成要素からなる機械システムの稼動率の予測を行う、稼動率予測装置及び稼動率予測方法に関する。 The present invention relates to an operation rate prediction apparatus and an operation rate prediction method for predicting an operation rate of a mechanical system including a plurality of components.
近年、火力発電プラント,原子力発電プラント,化学プラントなどの各種プラント、航空機,ロケット,船舶などの各種機械システムでは、稼動率の保証を要求されることが増加するとともに、競合先との競争力を強化するために稼動率の向上が必要とされている。このため、機械システムメーカにとって、保証稼動率を達成できるか否かを正確に見極めることや、稼動率を向上させるために適切な対策を講じることが重要であり、このためには、製品の稼動率を定量的に精度よく評価する手法を確立する必要がある。 In recent years, various plant systems such as thermal power plants, nuclear power plants, and chemical plants, as well as various mechanical systems such as aircraft, rockets, and ships have been increasingly required to guarantee operating rates, and have a competitive edge with competitors. In order to strengthen it, it is necessary to improve the operation rate. For this reason, it is important for machine system manufacturers to accurately determine whether or not the guaranteed operating rate can be achieved, and to take appropriate measures to improve the operating rate. It is necessary to establish a method for quantitatively and accurately evaluating the rate.
機械システムの稼動率を定量的に精度よく評価するための従来の手法として、RAM分析と呼ばれる手法がある。RAM分析では、Reliability (信頼性)、Availability(稼動率)、Maintainability(保全性)の3つの視点より、保全計画が生産性やコストに関して最適な状態で行われているかを保全履歴データより分析・評価するものである。具体的には、機械システム全体の系統図に基づいて、機械システム冗長性を考慮して機械システムの構成要素の相互間の故障のつながりを示す信頼性ブロック図を作成し、構成要素毎に故障率データや復旧時間などを入力してシミュレーションを行って機械システム全体の稼動率を評価する。 As a conventional technique for quantitatively and accurately evaluating the operation rate of a mechanical system, there is a technique called RAM analysis. In the RAM analysis, the maintenance history data is analyzed from the three viewpoints of reliability, availability, and maintainability based on maintenance history data to determine whether the maintenance plan is performed in an optimal state with respect to productivity and cost. It is something to evaluate. Specifically, based on the system diagram of the entire mechanical system, a reliability block diagram showing the linkage of failures among the components of the mechanical system is created taking into account the redundancy of the mechanical system. Input rate data, recovery time, etc. and perform simulation to evaluate the operating rate of the entire mechanical system.
この他、稼動率を定量的に評価するのに適用可能な技術として、特許文献1に記載された技術がある。特許文献1に記載された技術では、プラントを構成する機器に想定される故障事象をTree展開した故障連関展開Treeを作成し、この故障連関展開Treeを使用して運転履歴情報に基づいて該当機器の不信頼度(ある時刻までに故障している確率)を確率論的寿命評価手段により予測する。
In addition, there is a technique described in
上記の従来技術は、稼動率や故障率の予測に、故障率や復旧時間や運転履歴情報などの故障実績データを使用するため、既に類似構成又は同一構成の機器が稼動してその故障実績が豊富に蓄積されているようなものであれば、その故障実績を参照して稼動率や故障率を精度良く予測できる。しかし、新技術を含む機械システムでは、故障実績として参照できるようなデータが十分に蓄積されていないため、上記従来技術では稼動率を精度よく予測するのは困難であるという課題がある。 Since the above prior art uses failure record data such as failure rate, recovery time, and operation history information for predicting the operation rate and failure rate, devices with similar or identical configurations are already in operation and the failure record is If it is abundantly accumulated, the operation rate and failure rate can be accurately predicted by referring to the failure record. However, in the mechanical system including the new technology, there is a problem that it is difficult to accurately predict the operation rate with the above-described conventional technology because data that can be referred to as a failure record is not sufficiently accumulated.
また、故障の形態には、稼動初期に発生件数が多く、時間が経つにつれ発生件数が急激に減少する初期故障,稼動時間に関わらす一定の確率で発生する偶発故障及び稼動時間が進み寿命近くなると発生件数が急激に上昇する経年劣化による故障がある。上記RAM分析では、偶発故障のみ考慮し、上記の特許文献1の技術では、このような故障の形態に着目していないため、何れの技術においても、稼動時間に応じて変化する故障率を正確に予測することができない。
In addition, there are many types of failures in the initial stage of operation, initial failures in which the number of occurrences rapidly decreases with time, accidental failures that occur with a certain probability related to operating time, and operating time is advanced and near life. If so, there is a failure due to aging, where the number of occurrences increases rapidly. In the above-described RAM analysis, only accidental failures are considered, and the technique of
本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、少ない実績データに基づいて精度よく稼動率を予測できるようにした、稼動率予測装置及び稼動率予測方法を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the problems as described above, and an object thereof is to provide an operation rate prediction device and an operation rate prediction method capable of accurately predicting an operation rate based on a small amount of actual data. To do.
[1]上記の目的を達成するために、本発明の稼動率予測装置は、複数の構成要素からなる予測対象機械システムの稼動率を予測する、稼動率予測装置であって、前記複数の構成要素は、それぞれ、故障率に関連する評価項目についてレベルが評価され、前記評価項目のレベルと故障係数との対応関係を規定したマップを記憶した、マップ記憶手段と、前記構成要素の前記評価項目に関するレベルから、前記マップに基づいて前記構成要素の前記故障係数を設定する、故障係数設定手段と、前記故障係数を使用して前記構成要素の故障率を推定する、故障率推定手段と、前記複数の構成要素のそれぞれの前記故障率に基づいて前記予測対象機械システムの前記稼動率を推定する、稼動率推定手段とを備え、前記マップは、前記稼動率推定手段により推定された類似機械システムの稼動率の実績に合うようにフィッティングされたことを特徴としている。 [1] In order to achieve the above object, an operation rate prediction apparatus of the present invention is an operation rate prediction device that predicts an operation rate of a prediction target machine system including a plurality of components, and the plurality of configurations Each element has a map storage means in which a level is evaluated for an evaluation item related to a failure rate, and a map defining a correspondence relationship between the level of the evaluation item and a failure coefficient is stored, and the evaluation item of the component A failure coefficient setting means for setting the failure coefficient of the component based on the map, a failure rate estimation means for estimating a failure rate of the component using the failure coefficient, Operating rate estimating means for estimating the operating rate of the prediction target machine system based on the failure rate of each of a plurality of components, and the map includes the operating rate estimating means It is characterized in that it is fitted to fit more estimated actual operation rate similar mechanical system.
[2]前記マップ記憶手段は、初期故障係数を算出するための初期故障用マップと、偶発故障係数を算出するための偶発故障用マップと、経年劣化故障係数を算出するための経年劣化故障用マップとを記憶し、前記故障係数設定手段は、前記構成要素について、前記初期故障用マップを使用して前記初期故障係数を設定し、前記偶発故障用マップを使用して前記偶発故障係数を設定し、前記経年劣化故障用マップを使用して前記経年劣化故障係数を設定し、前記故障率推定手段は、前記初期故障係数を使用して初期故障率を推定し、前記偶発故障係数を使用して偶発故障率を推定し、前記経年劣化故障係数を使用して経年劣化故障率を算出し、前記故障率を、前記初期故障率,前記偶発故障率及び前記経年劣化故障率の合計として算出することが好ましい。 [2] the map storage means, the initial and early failure map for calculating a failure factor, and random failures map for calculating the random failure coefficients, for aging failure for calculating the aging failure factor And the failure coefficient setting means sets the initial failure coefficient for the component using the initial failure map, and sets the random failure coefficient using the random failure map. and, using said aging failure map sets the aging failure coefficients, the failure rate estimating means estimates the initial failure rate by using the initial failure coefficient, using said random failure factor total and estimates the contingent failure rate, calculates through annual deterioration failure rate by using the aging failure factor, the failure rate, the initial failure rate, the random failure rate and the aging failure rate To calculate as It is preferred.
[3]前記マップ記憶手段は、前記初期故障用マップとして、前記初期故障係数と、前記構成要素の負荷の大きさ及び前記構成要素の新規性との対応関係を規定したマップを記憶し、前記故障係数設定手段は、前記初期故障用マップに基づいて、前記構成要素の負荷の大きさ及び前記構成要素の新規性より、前記構成要素の前記初期故障係数を設定することが好ましい。 [3] The map storage means stores, as the initial failure map, a map that defines a correspondence relationship between the initial failure coefficient, the magnitude of the load of the component, and the novelty of the component, It is preferable that the failure coefficient setting means sets the initial failure coefficient of the component based on the initial failure map based on the load of the component and the novelty of the component.
[4]前記マップ記憶手段は、前記偶発故障用マップとして、前記偶発故障係数と、前記構成要素の異常負荷の発生頻度及び前記構成要素の異常負荷の影響の大きさとの対応関係を規定したマップを記憶し、前記故障係数設定手段は、前記偶発故障用マップに基づいて、前記構成要素の異常負荷の発生頻度及び前記構成要素の異常負荷の影響の大きさにより、前記構成要素の前記偶発故障係数を設定することが好ましい。 [4] The map storage means defines, as the random failure map, a correspondence relationship between the random failure coefficient, the occurrence frequency of the abnormal load of the component, and the magnitude of the influence of the abnormal load of the component The failure coefficient setting means stores the random failure of the component according to the frequency of occurrence of the abnormal load of the component and the magnitude of the influence of the abnormal load of the component based on the random failure map. It is preferable to set a coefficient.
[5]前記マップ記憶手段は、前記経年劣化故障用マップとして、前記経年劣化故障係数と、前記構成要素の設計の不確かさとの対応関係を規定したマップを記憶し、前記故障係数設定手段は、前記経年劣化故障用マップに基づいて、前記構成要素の設計の不確かさにより、前記構成要素の前記経年劣化故障係数を設定することが好ましい。 [5] The map storage means stores, as the aging deterioration fault map, a map that defines a correspondence relationship between the aging failure coefficient and design uncertainty of the component, and the failure coefficient setting means includes: It is preferable to set the aging failure coefficient of the component based on the design uncertainty of the component based on the aging failure map.
[6]前記構成要素の前記故障率と、前記類似機械システムにおける前記構成要素が故障してから復旧するまでにかかった復旧時間の実績及び積算停止時間の実績に基づいて、前記構成要素のそれぞれについて前記予測対象機械システムの停止に対する影響度を推定する、影響度推定手段を備えることが好ましい。
[7]前記予測対象機械システムの運転情報を定期的に蓄積する運転情報蓄積手段から故障情報を取得して、前記故障情報に基づいて前記故障係数を更新する故障係数補正手段を備えることが好ましい。
[6] the and the failure rate of the components, based on the similar mechanical system said component has failed in the recovery time it took to recover from actual and cumulative downtime results, each of said component estimating the influence on stop before SL prediction target machine system for, preferably comprises a influence estimating means.
[7] the operation information before Ki予 measuring target machine system acquires the failure information from the operation information storage means for periodically storing, providing the failure coefficient correction means for updating the fault factor based on said failure information Is preferred.
[8]前記予測対象機械システムがプラントであり、前記類似機械システムが類似プラントであることが好ましい。
[9]上記の目的を達成するために、本発明のプラントの稼動率予測装置の動作方法は、複数の構成要素からなる機械システムの稼動率を予測する、稼動率予測装置の動作方法であって、故障係数を使用して推定された複数の構成要素のそれぞれの故障率に基づいて類似機械システムの稼動率の実績を再現できるように、前記故障係数と、前記故障率に関連する評価項目のレベルとの対応関係を規定したマップを作成する、第1ステップと、前記構成要素の評価項目についてのレベルから前記マップに基づいて前記複数の構成要素の前記故障係数をそれぞれ設定し、前記複数の構成要素の故障率を推定する、第2ステップと、前記複数の構成要素のそれぞれの前記故障率に基づいて前記機械システムの前記稼動率を算出する、第3ステップとを備えたことを特徴としている。
[8] Before Ki予 measuring target machine system is a plant, it is preferable that the similar mechanical system is similar plant.
[9] To achieve the above object, a method of operating a plant operating rate predicting apparatus of the present invention predicts the rate of operation of the machine system comprising a plurality of components, the operating method of operating Ritsu予 measuring device The failure factor and the evaluation related to the failure rate so that the performance rate of the similar machine system can be reproduced based on the failure rate of each of the plurality of components estimated using the failure factor. Creating a map that defines the correspondence with the level of the item, the first step, and setting the failure coefficient of the plurality of components based on the map from the level for the evaluation item of the component, respectively, estimating the failure rate of a plurality of components, a second step to calculate the rate of operation of the prior Symbol machinery system based on each of the failure rate of the plurality of components, a third step It is characterized by comprising.
本発明によれば、複数の構成要素のそれぞれについて故障率に関連する評価項目のレベルを評価し、複数の構成要素のそれぞれについて、前記レベルから、類似機械システムの稼動率の実績に基づくマップを使用して故障係数を設定し、ひいては故障率を算出する。そして、この複数の構成要素の故障率に基づいて、予測対象機械システムの稼動率を予測する。
複数の構成要素のそれぞれについて評価された評価項目のレベルと、類似機械システムの稼動率の実績に基づくマップとを使用して、最終的に予測対象機械システムの稼動率を予測するので、少ない稼動率の実績に基づいて精度よく今後の稼動率を予測できる。
According to the present invention, the level of the evaluation item related to the failure rate is evaluated for each of the plurality of constituent elements, and the map based on the actual operation rate of the similar mechanical system is calculated from the level for each of the plurality of constituent elements. Use it to set the failure factor and thus calculate the failure rate. And based on the failure rate of this some component, the operation rate of a prediction object machine system is estimated.
The operation rate of the target machine system is finally predicted using the level of the evaluation items evaluated for each of the plurality of components and the map based on the actual operation rate of similar machine systems. The future operating rate can be predicted accurately based on the rate performance.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
以下の各実施形態では、本発明の稼動率予測装置及び稼動率予測方法をボイラプラントに適用した例を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that each embodiment described below is merely an example, and there is no intention of excluding various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. Each configuration of the following embodiments can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof, and can be selected as necessary or can be appropriately combined.
In the following embodiments, an example in which the operation rate prediction device and the operation rate prediction method of the present invention are applied to a boiler plant will be described.
[1.第1実施形態]
[1−1.ボイラプラントの全体構成]
本発明に係る予想対象機械システムとしてのボイラプラント(以下、予測対象プラントともいう)1の全体構成を、図1を参照して説明する。
ボイラプラント1は、石炭を燃料とするボイラ2を有する。ボイラ2は、内部に火炉(燃焼室)3が形成される火炉壁4と、火炉壁4の下部に多段(ここでは上段,中段及び下段の3段)に設置された微粉炭バーナ(以下、単にバーナという)5と、火炉3の出口部近傍に取り付けられ二段燃焼用の空気を火炉に供給するアディショナルエアノズル6と、火炉3の出口に連結された煙道7と、火炉3の上部から煙道7に向かってこの順に並ぶ過熱器8,再熱器9及びエコノマイザ10と、火炉3の上部に設けられたドラム11とを備えている。
[1. First Embodiment]
[1-1. Overall configuration of boiler plant]
An overall configuration of a boiler plant (hereinafter also referred to as a prediction target plant) 1 as a prediction target machine system according to the present invention will be described with reference to FIG.
The
火炉壁4は、管軸方向を上下方向に向けた水管(図示略)が複数並ぶ水冷壁として構成されている。各水管は上下各端部が図示しないヘッダ,上昇管及び降水管を介してドラム11に接続されている。
ボイラプラント1は、さらにバーナ5に微粉炭を供給するための微粉炭供給手段12と、バーナ5とアディショナルエアノズル6に燃焼用空気を供給する空気供給手段13と、ボイラ2から排出された燃焼排ガスを外部に排出するための排ガスライン14とが備えられている。
微粉炭供給手段12は、図1では上段及び中段のバーナ5については省略しているが、バーナ5の段ごとに設けられている。微粉炭供給手段12は、石炭バンカ12aと、微粉炭機12bと、微粉炭機12bとバーナ5とを接続する微粉炭管12cと、微粉炭機12bの出口において微粉炭管12cに介装されるオンオフバルブ12dを備えている。
The
The
Although the pulverized coal supply means 12 is omitted for the upper and
空気供給手段13には、空気を加圧して供給する押込通風機13aと、火炉壁4の外側に設けられた風箱13bと、押込通風機13aと風箱13bおよびアディショナルエアノズル6とを接続する空気ダクト13cと、再生式空気予熱器13dの空気側とが備えられている。
Connected to the air supply means 13 are a forced
排ガスライン14は、排ガスダクト14aと、燃焼排ガスの流通方向で上流側からこの順に排ガスダクト14aに介装された脱硝装置14b,上記再生式空気予熱器13dの燃焼排ガス側,電気集塵機14c,誘引通風機14d及び脱硫装置14eと、排ガスダクト14aの下流端が接続する煙突14fとを備えている。
すなわち、ボイラプラント1は、図1に示す上記の構成機器(構成要素)1〜14を備えて構成されている。
The
That is, the
以上の構成により、ボイラプラント1では、ボイラ2において、押込通風機13aにより外部から取り込まれた空気が加圧されて送り出され、この空気は、空気ダクト13cを流通して再生式空気予熱器13dで燃焼排ガスと熱交換して加熱された後に、風箱13bを介して各バーナ5に供給されるとともに、アディショナルエアノズル6に供給される。
また、石炭バンカ12aの石炭は、微粉炭機12bに供給されて粉砕され、燃焼に適した大きさ(例えば、数μm〜数百μm)の微粉炭とされる。微粉炭は図示しない空気源から供給される加圧搬送空気と混合して微粉炭混合気となって微粉炭管12cを介してバーナ5へ気流搬送される。
With the above configuration, in the
In addition, the coal of the
バーナ5は、燃焼用空気と微粉炭混合気を火炉3に噴射する。バーナ5から噴射された燃焼用空気と微粉炭混合気は、バーナ5の噴射口において火炎を形成するとともに、燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは火炉3を上昇し、過熱器8及び再熱器9をこの順に通過し、誘引通風機14dにより誘引されて火炉3から煙道7に排出される。
The
煙道7のエコノマイザ10を通過した燃焼排ガスは、排ガスダクト14aを流通し、脱硝装置14bにより窒素酸化物(NOx)を除去され、再生式空気予熱器13dにより燃焼用空気と熱交換して熱量を回収され(冷却され)、電気集塵機14cにより除塵され、脱硫装置14eにより硫黄酸化物(SOx)を除去された後、煙突14fから大気に排出される。
The combustion exhaust gas that has passed through the
また、図示しない給水ポンプから供給された水が、煙道7に配置されたエコノマイザ10で燃焼ガスと熱交換して予熱された後、火炉壁4へと送られる。火炉壁4へと送られた水は、バーナ5の火炎の放射熱や燃焼ガスの顕熱により加熱されて、水と飽和蒸気とからなる気液二相流となる。この気液二相流は、ドラム11により飽和蒸気と飽和水とに分離される。飽和水は火炉壁4に送り返され再び過熱される。飽和蒸気は、過熱器8に導入され、バーナ5の火炎の放射熱及び燃焼ガスの顕熱によって加熱され、過熱蒸気となる。この過熱蒸気は、主蒸気管8aを介して発電用の蒸気タービンに供給され、蒸気タービンでの膨張過程の中途で取り出された蒸気は、低温再熱蒸気管を介して再熱器9に導入され、燃焼ガスによって再度過熱されて高温再熱蒸気管を介して再び蒸気タービンに供給される(蒸気タービン,低温再熱蒸気管及び高温再熱蒸気管は図示略)。
Further, water supplied from a water supply pump (not shown) is preheated by exchanging heat with combustion gas in an
[1−2.プラントの稼動率予測装置の構成]
本発明の第1実施形態に係るプラントの稼動率予測装置20の構成を、図2を参照して説明する。
[1-2. Configuration of plant operating rate prediction device]
The configuration of the plant operation
先ず、本実施形態のプラントの稼動率予測装置20の概略を説明する。
稼動率予測装置20は、予測対象プラント1の各構成機器の故障率に基づいて、予測対象プラント1の稼動率(以下、プラント稼動率ともいう)を予測するものである。そして、稼動率予測装置20は、各構成機器の故障率を、初期故障の故障率(以下、初期故障率という)と、偶発故障の故障率(以下、偶発故障率という)と、経年劣化による故障(以下、経年劣化故障という)の故障率(以下、経年劣化故障率という)との合計値として算出する。
First, an outline of the plant operation
The operation
ここで、「初期故障とは」、設計不良,製造不良,材料選択不良,据付不良などの潜在していて実施後に現出する不良に起因して、稼動初期に生じる故障形態である。「偶発故障」とは、時間的にランダムに発生する故障形態であり、稼動時期に関わらずほぼ一定の故障率で生じる故障形態である。「経年劣化故障」とは、摩耗や疲労などの経年劣化に起因して主に稼動期間の後半に生じる故障形態である。 Here, “initial failure” is a failure mode that occurs in the early stage of operation due to potential defects such as design failure, manufacturing failure, material selection failure, and installation failure that appear after implementation. The “accidental failure” is a failure mode that randomly occurs in time and is a failure mode that occurs at a substantially constant failure rate regardless of the operation time. “Aging failure” is a failure mode mainly occurring in the second half of the operation period due to aging deterioration such as wear and fatigue.
そして、初期故障率,偶発故障率及び経年劣化故障率は、初期故障用のリスクマトリクス(初期故障用マップ)24a,偶発故障用のリスクマトリクス(偶発故障用マップ)24b,経年劣化故障用のリスクマトリクス(経年劣化故障用マップ)24cを使用して算出される。これらのリスクマトリクス24a,24b,24cは、類似プラントの故障実績にあうようにフィッティングされている。リスクマトリクス24a,24b,24cについては詳しく後述する。
The initial failure rate, the accidental failure rate, and the aging failure rate are the risk matrix (initial failure map) 24a for the initial failure, the risk matrix for accidental failure (map for the accidental failure) 24b, and the risk for the aging failure. It is calculated using a matrix (aged deterioration failure map) 24c. These
ここで、本願でいう類似プラント(類似機械システム)とは、予想対象プラント1における新技術と共通又は類似の技術が使用されているプラントをいう。典型的な類似プラントは、予想対象プラント1の実証プラント及び試験プラントである。
実証プラントとは、予想対象プラント1に対して、スケールダウン及び構成の簡略化の少なくとも一方を図ったものである。試験プラントとは、同様に、予想対象プラント1に対して、スケールダウン及び構成の簡略化の少なくとも一方を図ったものであるが、実証プラントよりもスケールダウン及び構成の簡略化の程度が大きいものをいう。本実施形態では、故障実績を参照する類似プラントに実証プラントを使用している。
また、新技術とは、予想対象プラント1又は類似プラントにおいて初めて採用される技術又は予想対象プラント1及び類似プラント以外に採用実績が殆どない技術をいう。
Here, the similar plant (similar mechanical system) referred to in the present application refers to a plant in which a technology common to or similar to the new technology in the
The demonstration plant is intended to at least one of scale-down and simplification of the configuration with respect to the
The new technology refers to a technology that is employed for the first time in the
以下、本実施形態のプラントの稼動率予測装置20について詳しく説明する。
稼動率予測装置20は、図2に示すように、キーボード,マウス又は記録媒体読取装置などにより構成される入力手段21と、それぞれソフトウェアにより構成される評価情報記憶手段22,リスクマトリクス作成手段23,リスクマトリクス記憶手段(マップ記憶手段)24,故障係数設定手段25,故障率算出手段(故障率推定手段)26及びプラント稼動率算出手段(プラント稼動率推定手段)27と、モニタやプリンタなどにより構成される外部出力手段28とを備えて構成されている。
Hereinafter, the plant operation
As shown in FIG. 2, the operating
なお、入力手段21,評価情報記憶手段22及びリスクマトリクス作成手段23は、稼動率予測装置20の構成要素として必須ではなく、稼動率予測装置20と独立した装置としてもよい。この場合、入力手段21,評価情報記憶手段22及びリスクマトリクス作成手段23からなる別装置によりリスクマトリクスを作成し、これを稼動率予測装置20のリスクマトリクス記憶手段24に記憶させれば良い。
Note that the
入力手段21から、既に稼動している実証プラントの評価情報を取得することで、図3に示すようなデータセット22Aが作成されて評価情報記憶手段22に記憶される。
このデータセット22Aは、FMEA(Failure Mode and Effect Analysis:故障モード影響解析)に必要な項目により構成されるFMEAシートであり、横並びのデータが1組のデータ組を構成している。以下、このデータセット22AをFMEAシート22Aという。
FMEAシート22Aについてさらに説明する。FMEAシート22Aには、故障実績毎に、「構成機器」,「新技術」,「設計想定寿命(耐用年数)」,「故障形態」,「故障による稼動率への影響度」,「故障マトリクス」及び「対策の効果」の項目について情報が入力され蓄積されている。
By obtaining the evaluation information of the demonstration plant that is already operating from the input means 21, a
This data set 22A is an FMEA sheet composed of items necessary for FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), and the side-by-side data constitutes one data set. Hereinafter, this data set 22A is referred to as FMEA sheet 22A.
The FMEA sheet 22A will be further described. The FMEA sheet 22A includes “component equipment”, “new technology”, “designed expected life (service life)”, “failure mode”, “degree of influence of failure on operating rate”, “failure matrix” for each failure record. "And" Effects of measures "are entered and stored.
「構成機器」の項目には故障を起こした構成機器の名称が入力されている。「新技術」の項目には、構成機器が、新技術を含んでいると評価された場合には「1」が入力され、新技術を含んでいないと評価された場合には「2」が入力されている。「設計想定寿命(耐用年数)」の項目には、対応する構成機器の設計段階で想定されていた寿命が入力されている。
「故障形態」の項目には、「初期故障」,「偶発故障」及び「経年劣化」(経年劣化故障)の何れであるかが評価され入力されている。
In the item “component device”, the name of the component device in which the failure has occurred is entered. In the “new technology” item, “1” is input when the component device is evaluated to include the new technology, and “2” is input when the component device is evaluated not to include the new technology. Have been entered. In the “designed expected life (service life)” item, the expected life at the design stage of the corresponding component device is entered.
In the item of “failure type”, whether “initial failure”, “accidental failure”, or “aging deterioration” (aging deterioration failure) is evaluated and inputted.
「故障による稼動率への影響度」の項目は、「運転可能出力P_a」と「復旧時間t_r」との二つの項目から構成されている。「運転可能出力P_a」には、その構成機器の故障時に実証プラントが発生できた出力が入力されており、プラントがトリップしたときには0(零)が入力されている。「復旧時間t_r」には構成機器の復旧までに要した時間が入力されている。 The item “degree of influence on operation rate due to failure” is composed of two items, “operational output P_a” and “recovery time t_r”. In the “operable output P_a”, an output that can be generated by the demonstration plant at the time of failure of the component device is input, and 0 (zero) is input when the plant trips. In “Recovery time t_r”, the time required to recover the constituent devices is entered.
「故障マトリクス」の項目は、「初期故障評価」,「偶発故障評価」及び「経年劣化評価」の3つの項目に分かれている。これらの項目における評価は、故障状況や、開発者や施工者など実証プラントや予想対象プラント1について知見を有する者(以下、知見者ともいう)の意見に基づいて評価される。特に「新技術」の項目に「1」を入力された構成機器については知見者に対して詳細にヒアリングが行われて慎重に評価される。
The item of “Fault Matrix” is divided into three items of “Initial Failure Evaluation”, “Random Failure Evaluation”, and “Aging Degradation Evaluation”. The evaluation in these items is evaluated based on the failure status and the opinions of a person who has knowledge about the demonstration plant or the predicted
「初期故障評価」は、「故障形態」が「初期故障」である場合に評価される項目である。「初期故障評価」には、「負荷の大きさX_1」と「新規性X_2」との二つの評価項目がある。
「負荷の大きさX_1」とは、構成機器の負荷のレベルの評価である。本願でいう負荷とは、広義の負荷であり、構成機器の出力負荷のみならず、構成機器が受ける荷重や、構成機器の環境温度や、構成機器の環境の腐食しやすさなど構成機器が受けるストレスを含むものである。「負荷の大きさX_1」の評価項目へは、負荷が想定よりも小さいと評価された場合には、低負荷を意味する「1」が入力され、負荷が想定どおりであると評価された場合には、中負荷を意味する「2」が入力され、負荷が想定よりも大きいと評価された場合は、高負荷を意味する「3」が入力される。
The “initial failure evaluation” is an item evaluated when the “failure mode” is “initial failure”. “Initial failure evaluation” has two evaluation items of “load magnitude X_1” and “newness X_2”.
“Load magnitude X_1” is an evaluation of the load level of the component device. The load referred to in this application is a load in a broad sense, and not only the output load of the component device but also the component device such as the load received by the component device, the environmental temperature of the component device, and the environmental corrosion of the component device. It includes stress. When the load is evaluated to be smaller than expected, “1” meaning low load is input to the evaluation item for “load size X_1” and the load is evaluated as expected Is inputted with “2” meaning medium load, and “3” meaning high load is inputted when it is evaluated that the load is larger than expected.
「新規性X_2」とは、構成機器が、量産品及び非量産品の何れであるのか、同種のプラント(ここではボイラプラント)での使用実績があるのかの2つの観点に基づく評価項目である。「負荷の大きさX_1」の評価項目へは、構成機器が量産品で実績が有ると評価された場合には、「新規性X_2」が低レベルである(換言すれば信頼性が高い)ことを意味する「1」が入力され、構成機器が非量産品で実績が有ると評価された場合には、「新規性X_2」が中レベルであることを意味する「2」が入力され、構成機器が非量産品で実績が無いと評価された場合には、「新規性X_2」が高レベルである(換言すれば信頼性が低い)との評価を意味する「3」が入力される。 "Novelty X_2" is an evaluation item based on two viewpoints, whether the component equipment is mass-produced or non-mass-produced, or whether it has been used in the same type of plant (here, boiler plant) . If the evaluation item for “load size X_1” is evaluated as a mass-produced component, “novel X_2” must be low (in other words, high reliability) If “1” meaning “No” is input and it is evaluated that the component equipment is a non-mass produced product and has a track record, “2” meaning “Novelty X_2” is in the middle level is input. When it is evaluated that the device is a non-mass produced product and has no track record, “3”, which means an evaluation that “novel X_2” is at a high level (in other words, low reliability), is input.
「偶発故障評価」は、「故障形態」が「偶発故障」である場合に評価される項目である。「偶発故障評価」の評価項目には、「異常負荷の発生頻度Y_1」と「異常負荷の影響の大きさY_2」との二つの評価項目がある。
「異常負荷の発生頻度Y_1」は、構成機器が過大な負荷を被る頻度の評価である。「異常負荷の発生頻度Y_1」の評価項目へは、この発生頻度が、低頻度(例えば20年に1回以下の発生頻度)と評価されれば「1」が入力され、中頻度(例えば20年に1回を越え且つ1月に1回以下の発生頻度)と評価されれば「2」が入力され、高頻度(例えば1月に1回を越える発生頻度)と評価されれば「3」が入力される。
The “accidental failure evaluation” is an item evaluated when the “failure type” is “accidental failure”. The evaluation items of “accidental failure evaluation” include two evaluation items of “abnormal load occurrence frequency Y_1” and “abnormal load influence magnitude Y_2”.
The “abnormal load occurrence frequency Y_1” is an evaluation of the frequency with which the component device is subjected to an excessive load. In the evaluation item of “abnormal load occurrence frequency Y_1”, if this occurrence frequency is evaluated as low frequency (for example, occurrence frequency of once or less in 20 years), “1” is input, and medium frequency (for example, 20 “2” is input if it is evaluated as an occurrence frequency exceeding once a year and not more than once a month), and “3” if it is evaluated as a high frequency (for example, an occurrence frequency exceeding once a month). Is entered.
「異常負荷の影響の大きさY_2」は、対応する構成機器が過大な負荷を被った場合にプラントに影響を及ぼすレベルの評価項目であり、ここでは、過大な負荷を何回被った場合にプラントがトリップするかを目安としている。「異常負荷の影響の大きさY_2」の項目へは、対応する構成機器が異常負荷を何回被ったとしてもプラントがトリップしないと評価されれば、「異常負荷の影響の大きさY_2」のレベルは低レベルであると評価されて「1」が入力され、対応する構成機器が異常負荷を複数回繰り返して被るとプラントがトリップすると評価されれば「異常負荷の影響の大きさY_2」のレベルは中レベルであると評価されて「2」が入力され、対応する構成機器が異常負荷を1回被っただけでもプラントがトリップすると評価されれば、「異常負荷の影響の大きさY_2」のレベルは高レベルであると評価されて「1」が入力される。 “Magnitude of influence of abnormal load Y_2” is an evaluation item that affects the plant when the corresponding component equipment receives an excessive load. The standard is whether the plant will trip. If the plant is evaluated not to trip regardless of how many times the corresponding component equipment is subjected to the abnormal load, the item “The magnitude of the influence of the abnormal load Y_2” If the level is evaluated to be low and “1” is input and the corresponding component is repeatedly subjected to abnormal load multiple times, it is evaluated that the plant will trip. If it is evaluated that the level is medium level and “2” is input and the corresponding component equipment is subjected to an abnormal load only once, it will be evaluated that the plant will trip. Is evaluated as being at a high level, and “1” is input.
「経年劣化評価」の項目は、「故障形態」が「経年劣化」である場合に評価される項目である。「経年劣化評価」の項目には「設計の不確かさZ」の一つの評価項目がある。
ここでは、経年劣化により故障が起きるまでには相当の時間が掛かるので、実証プラントでも未だ経年劣化故障の実績がないため、構成機器の負荷のばらつきと、構成機器の強度のばらつきとから経年劣化を評価している。これは、構成機器の負荷のばらつきと構成機器の強度のばらつきが大きいほど、想定していた設計条件が実際の条件から外れる可能性が高く、経年劣化の進行が想定していたよりも速く進行して経年劣化故障率が高くなるからである。本発明では、この構成機器の負荷のばらつきと構成機器の強度のばらつきとを「設計の不確かさZ」と表現している。構成機器の負荷のばらつきは、実証プラントにおける構成機器の劣化の進行の程度により評価し、構成機器の強度のばらつきは材料試験により得られたデータベースに基づき評価している。
The item of “aging deterioration evaluation” is an item evaluated when the “failure mode” is “aging deterioration”. The item of “Aging degradation assessment” has one evaluation item of “Design uncertainty Z”.
Here, since it takes a considerable amount of time until a failure occurs due to aging deterioration, there is no track record of aging deterioration failure even in the demonstration plant, so the aging deterioration is caused by the variation in the load of the component equipment and the variation in the strength of the component equipment. Is evaluated. This is because the greater the variation in the load on the component equipment and the variation in the strength of the component equipment, the more likely the design conditions that were assumed to deviate from the actual conditions. This is because the aging failure rate increases. In the present invention, the variation in the load of the component device and the variation in the strength of the component device are expressed as “design uncertainty Z”. The variation in the load of the component equipment is evaluated based on the degree of progress of the deterioration of the component equipment in the demonstration plant, and the variation in the strength of the component equipment is evaluated based on the database obtained by the material test.
さらに、本実施形態では、「設計の不確かさZ」に、経年劣化の進行が想定より早いことの原因が明確であるか否かを考慮している。これは、経年劣化の原因が不明である場合には、想定外の理由により経年劣化の進行がさらに速くなる可能性があるためである。
具体的には、「設計の不確かさZ」の評価項目へは、経年劣化の進行速度が想定どおりであれば、「設計の不確かさZ」は低レベルであると評価されて「1」が入力され、経年劣化の進行速度が想定を越えているがその原因が明確であれば、「設計の不確かさZ」は中レベルであると評価されて「2」が入力され、経年劣化の進行速度が想定を越え且つその原因が不明であれば、「設計の不確かさZ」は高レベルであると評価されて「3」が入力される。
Furthermore, in the present embodiment, the “design uncertainty Z” takes into account whether or not the cause of the progress of aging deterioration earlier than expected is clear. This is because when the cause of aging deterioration is unknown, the progress of aging deterioration may be further accelerated for an unexpected reason.
Specifically, the evaluation item of “Design Uncertainty Z” is evaluated to be “1” because “Design Uncertainty Z” is evaluated as a low level if the progress rate of aging deterioration is as expected. If it is entered and the rate of progress of aging is higher than expected, but the cause is clear, “Design Uncertainty Z” is evaluated as a medium level and “2” is entered, and the progress of aging is progressing. If the speed exceeds the assumption and the cause is unknown, the “design uncertainty Z” is evaluated as a high level and “3” is input.
「対策の効果」の項目へは、故障が生じたとしても、作業の習熟や作業要領に見直しにより防止できると評価された故障については「A」が入力され、試運転期間に講じられた対策により防止できると評価された故障については「B」が入力され、対策を講じることができない又は対策を講じても依然としてリスクが残存すると評価された故障については「C」が入力される。「対策の効果」が「A」又は「B」と評価され、予測対象プラント1に対して対策が講じられている場合には、この故障実績は、予測対象プラント1への稼動率W(t)の予測には反映されない。
In the item of “Effects of measures”, “A” is entered for failures that have been evaluated as being able to be prevented by reviewing the learning and work procedures even if a failure occurs. “B” is input for a failure that is evaluated as being preventable, and “C” is input for a failure that is not able to take countermeasures or that is evaluated to still have a risk even if countermeasures are taken. When the “effect of the countermeasure” is evaluated as “A” or “B” and the countermeasure is taken for the
「初期故障評価」における「負荷の大きさX_1」及び「新規性X_2」、「偶発故障評価」における「異常負荷の発生頻度Y_1」及び「異常負荷の影響の大きさY_2」、並びに「経年劣化評価」における「設計の不確かさZ」の各評価項目は、初期故障率,偶発故障率,経年劣化故障率に影響する度合い(リスク)が低い順に「1」,「2」又は「3」と評価される(換言すれば故障のリスクが高いほど大きい数値が付される)。
すなわち、これらの各評価項目X_1,X_2,Y_1, Y_2,Zは、本発明における初期故障率,偶発故障率,経年劣化故障率に関連する評価項目であり、これらの評価項目X_1,X_2,Y_1, Y_2,Zに付される「1」,「2」又は「3」の数値は、本発明における評価項目についてのレベルである。
"Load magnitude X_1" and "Novelty X_2" in "Initial failure evaluation", "Abnormal load occurrence frequency Y_1" and "Abnormal load influence magnitude Y_2" in "Random failure evaluation", and "Aging deterioration" Each evaluation item of “Design Uncertainty Z” in “Evaluation” is “1”, “2”, or “3” in order of increasing influence (risk) on the initial failure rate, accidental failure rate, and aging failure rate. (In other words, the higher the risk of failure, the higher the value.)
That is, each of these evaluation items X_1, X_2, Y_1, Y_2, and Z is an evaluation item related to the initial failure rate, the accidental failure rate, and the aging failure rate in the present invention, and these evaluation items X_1, X_2, Y_1 , Y_2, and Z, the numerical values “1”, “2”, and “3” are levels for the evaluation items in the present invention.
また、構成機器に初期故障が生じ無かった場合には、その構成機器における「負荷の大きさX_1」及び「新規性X_2」は、それぞれ最も故障リスクの低い「1」と評価され、構成機器に偶発故障が生じ無かった場合には、その構成機器における「異常負荷の発生頻度Y_1」及び「異常負荷の影響の大きさY_2」は、それぞれ最もリスクの低い「1」と評価され、構成機器に経年劣化の兆候が見られ無かった場合には、その構成機器における「設計の不確かさZ」は最もリスクの低い「1」と評価される。 If no initial failure occurred in the component device, the “load magnitude X_1” and “novelty X_2” in the component device are evaluated as “1” with the lowest failure risk. If no accidental failure has occurred, the “abnormal load occurrence frequency Y_1” and “abnormal load impact magnitude Y_2” of the component equipment are evaluated as “1” with the lowest risk, respectively. If there is no sign of aging, the “design uncertainty Z” of the component is rated as “1” with the lowest risk.
したがって、各構成機器は、「負荷の大きさX_1」,「新規性X_2」,「異常負荷の発生頻度Y_1」,「異常負荷の影響の大きさY_2」及び「設計の不確かさZ」のそれぞれについて「1」,「2」,「3」の何れかの評価がなされることになる。そして、これらの実証プラントの構成機器について評価は実績データ蓄積情報に蓄積されている。 Therefore, each component device has “load magnitude X_1”, “newness X_2”, “abnormal load occurrence frequency Y_1”, “abnormal load impact magnitude Y_2”, and “design uncertainty Z”. One of “1”, “2”, and “3” is evaluated. And evaluation about the component apparatus of these demonstration plants is accumulate | stored in track record data storage information.
以下、構成機器として「バーナ」,「オンオフバルブ」及び「火炉壁」を取り上げて具体的な評価例を説明する。 Hereinafter, specific examples of evaluation will be described by taking “burner”, “on / off valve”, and “furnace wall” as constituent devices.
(a)バーナ
バーナは、図1のバーナ5に相当するものである。バーナ自体は量産品で実績があったが、その冷却管構造が新しい構造であり知見がなかったため冷却管の取付施工要領が不適切であった。これにより、バーナ本体の熱負荷が大きくなり焼損に至った。焼損の発生後、冷却管の取付施工要領が見直され、同様の故障は発生していない。
この例では、冷却管構造が新しい構造であるため「新技術」の項目に新技術を含むことを意味する「1」が入力され、取付施工要領の不適切といった潜在していた不良に起因するものであるため「故障形態」は「初期故障」と評価される。「初期故障」であることから、「初期故障評価」の「負荷の大きさX_1」及び「新規性X_2」の二項目について評価される。ここでは、「負荷の大きさX_1」には、バーナ本体が焼損にまで至ったことから高負荷と評価されて「3」が入力され、「新規性X_2」には、バーナ自体は量産品で実績があったため新規性は低いと評価されて「1」が入力される。
(A) Burner The burner corresponds to the
In this example, since the cooling pipe structure is a new structure, “1”, which means that the new technology is included, is entered in the “new technology” item, which is caused by a potential failure such as inappropriate installation procedure. Therefore, “failure mode” is evaluated as “initial failure”. Since it is an “initial failure”, two items of “load magnitude X_1” and “novel X_2” of “initial failure evaluation” are evaluated. In this case, “3” is entered for “load size X_1” because the burner body has been burned out, and “3” is entered in “novel X_2”. The burner itself is a mass-produced product. Since there is a track record, it is evaluated that the novelty is low and “1” is input.
「対策の効果」の項目には、冷却管の取付施工要領が見直し後は同様の故障が発生していないことから、習熟により再発が無いと評価されて「A」が入力される。予測対象プラント1においても同様の対策が講じられることから、このバーナの故障実績データは、予測対象プラント1の稼動率の予想には反映されない。すなわち後述のリスクマトリクスのフィッティングデータには使用されない。
In the item “Effects of countermeasures”, since a similar failure has not occurred after the review of the cooling pipe installation procedure, “A” is input because it is evaluated that there is no recurrence due to proficiency. Since similar measures are taken in the
(b)オンオフバルブ
オンオフバルブは、図1のオンオフバルブ12dに相当するものである。オンオフバルブは、偶発的に、1年に1回程度の頻度で、微粉炭を噛み込み(弁可動部や摺動部に微粉炭が入り込み)、弁可動部がスティックする(膠着する)ことがある。スティックが生じるとオンオフバルブに過剰な負荷が掛かり、スティックが数回繰り返されると、オンオフバルブに損傷が生じ正常に動作しなくなり、プラントのトリップを招く可能性もある。現状では実証プラント及び予測対象プラント1ではこの微粉炭の噛み込みに対して有効な対策が講じられていない。
(B) On / off valve The on / off valve corresponds to the on / off
この例では、オンオフバルブの故障は、偶発的な微粉炭に噛み込みに起因するものであるため「故障形態」は「偶発故障」と評価され、「偶発故障」であることから、「偶発故障評価」の「異常負荷の発生頻度Y_1」及び「異常負荷の影響の大きさY_2」の二項目について評価される。ここでは、「異常負荷の発生頻度Y_1」には、発生頻度は中頻度と評価されて「2」が入力され、「異常負荷の影響の大きさY_2」には、複数回の故障でプラントのトリップを招くと評価されて中レベルを意味する「2」が入力される。
また、現状では噛み込みに対して有効な対策が講じられていないことから、「対策の効果」の項目には、故障のリスクが残存していると評価されて「C」が入力される。予想対象プラント1においても有効な対策が講じられていないことから、このオンオフバルブの故障実績は、予想対象プラント1の稼動率の予想に反映される。すなわち後述のリスクマトリクスのフィッティングデータに使用される。
In this example, the failure of the on / off valve is due to accidental biting into the pulverized coal, so the “failure mode” is evaluated as “accidental failure” and is “incidental failure”. “Evaluation” “Evaluation frequency Y_1 of abnormal load” and “Magnitude of influence of abnormal load Y_2” are evaluated. Here, “abnormal load occurrence frequency Y_1” is evaluated as a medium frequency and “2” is input, and “abnormal load influence magnitude Y_2” is a plant failure due to multiple failures. “2”, which is evaluated as inviting a trip and meaning a middle level, is input.
In addition, since no effective measures are taken for biting at present, it is evaluated that the risk of failure remains in the item “effect of measures” and “C” is input. Since effective measures are not taken in the
(c)火炉壁
火炉壁は、図1の火炉壁4に相当するものである。実証プラントにおける5年間の稼動後の検査において、耐用年数が10年とされる火炉壁にき裂が多数発見された。
この例では、き裂は実証プラント1の稼動による経年変化であるため「故障形態」は「経年劣化」と評価される。「経年劣化」と評価されたことから、「経年劣化評価」の「設計の不確かさZ」について評価される。経年変化の速度は想定していたよりも速かったものの原因は明確であると評価されて「設計の不確かさZ」の項目に中レベルを意味する「2」が入力される。
また、現状では火炉壁のき裂に対して有効な対策が講じられていないことから、「対策の効果」の項目には、故障のリスクが残存していると評価されて「C」が入力される。予想対象プラント1においても有効な対策が講じられていないことから、この火炉壁の故障実績データは、予想対象プラント1の稼動率の予想に反映される。すなわち後述のリスクマトリクスのフィッティングデータに使用される。
(C) Furnace wall A furnace wall is equivalent to the
In this example, since the crack is a secular change due to the operation of the
In addition, since no effective countermeasures have been taken against the cracks in the furnace wall at present, “C” is entered in the item “Effects of countermeasures” because the risk of failure remains. Is done. Since no effective measures are taken in the
リスクマトリクス作成手段23は、実証プラントの各構成機器の機器故障率h(t)から求まるプラント稼動率W(t)が、実証プラントの稼動実績を再現できるように、後述の初期故障用のリスクマトリクス24a,偶発故障用のリスクマトリクス24b,経年劣化故障用のリスクマトリクス24cを作成する。
より具体的には、機器故障率h(t)を、初期故障率h1(t),偶発故障率h2(t)及び経年劣化故障率h3(t)の合計値として求める〔h(t)=h1(t)+h2(t)+h3(t)〕。そして、各構成機器のそれぞれの機器故障率h(t)に基づいて実証プラント全体の稼動率W(t)を求め、このプラント稼動率W(t)が実証プラントの稼動実績に近似するように、初期故障用のリスクマトリクス24a(詳細にはリスクマトリクス24aによって規定される初期故障係数k11〜k33の値)、偶発故障用のリスクマトリクス24b(詳細にはリスクマトリクス24bによって規定される偶発故障係数C11〜C33の値)、及び経年劣化故障用のリスクマトリクス24c(詳細にはリスクマトリクス24cによって規定される経年劣化故障係数としての対数標準偏差σ1〜σ3の値)を調整するのである。
The risk
More specifically, the equipment failure rate h (t) is obtained as the total value of the initial failure rate h1 (t), the accidental failure rate h2 (t), and the aging failure rate h3 (t) [h (t) = h1 (t) + h2 (t) + h3 (t)]. Then, the operation rate W (t) of the entire demonstration plant is obtained based on the device failure rate h (t) of each component device, so that this plant operation rate W (t) approximates the operation results of the demonstration plant. , Risk matrix 24a for initial failure (specifically, values of initial failure coefficients k11 to k33 defined by the risk matrix 24a),
以下、各リスクマトリクス24a,24b,24cについて説明しつつ、リスクマトリクス作成手段23についてさらに説明する。
Hereinafter, the risk
初期故障用のリスクマトリクス24aは、図4(a)に示すように、2次元マトリクスであり、行及び列が、それぞれ、前述した図3に示すFMEAシート22Aの「負荷の大きさX_1」及び「新規性X_2」に対応するものである。上述した通り、実証プラントの構成機器について「負荷の大きさX_1」及び「新規性X_2」について評価がなされており、この評価は評価情報記憶手段22に記憶されている。リスクマトリクス作成手段23は、評価情報記憶手段22から各構成機器の「負荷の大きさX_1」及び「新規性X_2」に関する評価を取得し、この評価に応じて構成機器をリスクマトリクス24a中の欄X11〜X33の中の対応する欄に振り分ける。例えば、上述の実証プラントにおけるバーナの初期故障の例では、予測対象プラント1では対策済みなのでリスクマトリクス24aに反映させないが、仮に反映させるとすれば、「負荷の大きさX_1」が「3」、「新規性X_2」が「1」なので欄X13に振り分けられる。
The risk matrix 24a for initial failure is a two-dimensional matrix as shown in FIG. 4A, and the rows and columns are respectively “load magnitude X_1” and FMEA sheet 22A shown in FIG. This corresponds to “Novelty X_2”. As described above, the “load magnitude X_1” and “novelty X_2” are evaluated for the components of the demonstration plant, and this evaluation is stored in the evaluation information storage means 22. The risk
そして、各構成機器の初期故障率h1(t)が、以下に示すワイブル分布に基づく故障率算出式(1)により、稼動時間t,形状母数(初期故障係数)k及び尺度母数λを使用して算出される。このワイブル分布に基づく故障率算出式(1)は、故障率を一定の精度で再現・予測できることが知られている。
図4(b)は、上式(1)により3つの異なる値の形状母数kを使用して求めた故障率カーブの例である。この図4(b)からも明らかなように形状母数kが1未満の正数では形状母数kの値が小さいほど初期故障率h1は高い傾向を示す。リスクマトリクス24aでは、形状母数k11〜k33は、「負荷の大きさX_1」が高くなるほど(図4(a)で上になるほど)小さい値に設定され(k11>k12>k13、k21>k22>k23、k31>k32>k33)、「新規性X_2」のレベルが高くなるほど(図4(a)で右になるほど)小さい値が設定されるようになっている(k11>k21>k31、k12>k22>k32、k13>k23>k33)。すなわち、「負荷の大きさX_1」のレベルが高く「新規性X_2」のレベルが高くなるほど、初期故障率h1(t)が高くなるように形状母数k11〜k33が設定されるようになっている。 FIG. 4B is an example of a failure rate curve obtained by using the shape parameter k having three different values according to the above equation (1). As is apparent from FIG. 4B, the positive failure rate h1 tends to be higher as the value of the shape parameter k is smaller when the shape parameter k is less than 1. In the risk matrix 24a, the shape parameters k11 to k33 are set to smaller values as the “load magnitude X_1” is higher (as it is higher in FIG. 4A) (k11> k12> k13, k21> k22>). k23, k31> k32> k33), and the higher the level of “novelty X_2” (the more right it becomes in FIG. 4A), the smaller the value is set (k11> k21> k31, k12> k22> k32, k13> k23> k33). That is, the shape parameters k11 to k33 are set so that the initial failure rate h1 (t) becomes higher as the level of the “load magnitude X_1” is higher and the level of the “newness X_2” is higher. Yes.
リスクマトリクス作成手段23は、これらの係数k11〜k33を用いて得られた各構成機器の故障率に基づくプラント稼動率が、実証プラントの実績を精度よく再現できるように形状母数k11〜k33の具体的な数値を決定して、リスクマトリクス24aを作成する。図4(a)における括弧内の数値は、リスクマトリクス作成手段23により決定された係数k11〜k33の具体的な数値の一例であり、これに限定されるものではない。
The risk
なお、上のワイブル分布に基づく故障率算出式(1)は、形状母数kを1とすると下式(2)となる。すなわち、稼動時間tに対して機器故障率h(t)が一定となる偶発故障率を一定の精度で算出することが可能となる。ここでは、実証プラントの稼動時間が数年経過して故障率ひいては稼動率が略一定となった時期における故障率を下式(2)の機器故障率h(t)に代入し、逆算して尺度母数λを求めている。
偶発故障用のリスクマトリクス24bは、図5(a)に示すように、2次元マトリクスであり、行及び列が、それぞれ、前述した図3に示すFMEAシート22Aの「異常負荷の発生頻度Y_1」及び「異常負荷の影響の大きさY_2」に対応する。上述した通り、実証プラントの構成機器について「異常負荷の発生頻度Y_1」及び「異常負荷の影響の大きさY_2」について評価がなされており、この評価は評価情報記憶手段22に記憶されている。リスクマトリクス作成手段23は、評価情報記憶手段22から各構成機器の「異常負荷の発生頻度Y_1」及び「異常負荷の影響の大きさY_2」に関する評価を取得し、この評価に応じて構成機器をリスクマトリクス24b中の欄Y11〜Y33の中の対応する欄に振り分ける。例えば、上述のオンオフバルブの偶発故障の例では、「異常負荷の発生頻度Y_1」が「2」、「異常負荷の影響の大きさY_2」が「2」なので欄Y22に振り分けられる。
The
そして、各構成機器の偶発故障率h2(t)が、下式(3)により、偶発故障係数C,従来の火力発電用のボイラプラントの従来偶発故障率h2_0を使用して算出される。なお、従来偶発故障率h2_0に用いられる従来の火力発電用のボイラプラント(以下、従来プラントという)は、予測対象のボイラプラント1と構成の類似するものが好ましい。
図5(b)は、上式(3)により3つの異なる値の偶発故障係数Cを使用して求めた故障率ラインの例である。上式(3)及び図5(b)からも明らかなように偶発故障係数Cが大きいほど偶発故障率h2(t)は高い傾向を示す。リスクマトリクス24bでは、偶発故障係数C11〜C33は、「異常負荷の発生頻度Y_1」が高くなるほど(図5(a)で上になるほど)大きい値が設定され(C11<C12<C13,C21<C22<C23,C31<C32<C33)、「異常負荷の影響の大きさY_2」が高くなるほど(図5(a)で右になるほど)大きい値が設定されている(C11<C21<C31、C12<C22<C32、C13<C23<C33)。すなわち、「異常負荷の発生頻度Y_1」が高く「異常負荷の影響の大きさY_2」が高くなるほど偶発故障率h2(t)が高くなるように偶発故障係数C11〜C33が設定されるようになっている。
ここで、リスクマトリクス24bの各欄Y11〜Y33内に記入されているC11〜C33は、上式(3)の偶発故障係数Cとして使用される具体的な数値である。リスクマトリクス作成手段23は、これらの係数C11〜C33を用いて得られた各構成機器の故障率に基づくプラント稼動率が、実証プラントの実績を精度よく再現できるように、故障係数C11〜C33の具体的な数値を決定して、リスクマトリクス24bを作成する。図5(a)における括弧内の数値は、リスクマトリクス作成手段23により決定された係数C11〜C33の具体的な数値の一例であり、これに限定されるものではない。
FIG. 5B is an example of a failure rate line obtained by using the random failure coefficient C having three different values according to the above equation (3). As is clear from the above equation (3) and FIG. 5 (b), the larger the random failure coefficient C, the higher the random failure rate h2 (t). In the
Here, C11 to C33 entered in each column Y11 to Y33 of the
経年劣化故障率予想用のリスクマトリクス24cは、図6(a)に示すように、一次元マトリクスであり、その行は、前述した図3に示すFMEAシート22Aの「設計の不確かさZ」に対応するものである。上述した通り実証プラントの構成機器について「設計の不確かさZ」について評価がなされており、この評価は評価情報記憶手段22に記憶されている。リスクマトリクス作成手段23は、評価情報記憶手段22から各構成機器の「設計の不確かさZ」に関する評価を取得し、この評価に応じて構成機器をリスクマトリクス24c中の欄Z1〜Z3の中の対応する欄に振り分ける。例えば、上述の火炉壁の偶発故障の例では、「設計の不確かさZ」が「2」なので欄Z2に振り分けられる。上述したとおり「設計の不確かさZ」は構成機器の負荷や強度のばらつきを意味し、欄Z1〜Z3内に記入されている予想対象プラントの構成機器の経年劣化故障率を予想するためのるσ1〜σ3は、構成機器の負荷や強度のばらつきの大きさを示す対数標準偏差である。
As shown in FIG. 6A, the
ここで、リスクマトリクス24cの欄Z1〜Z3内に記入されている対数標準偏差σ1〜σ3は、下式(4)の故障係数としての対数標準偏差σに使用される具体的な数値である。上記火炉壁の例では、火炉壁の対数標準偏差σには、欄Z2に割り当てられたσ2が使用される。
そして、経年劣化故障率h3(t)は、対数正規分布でモデル化されており、下式(4)により、経年劣化故障係数としての対数標準偏差σ,対数平均μ及び誤差関数erfを使用して算出され、対数標準偏差σに、具体的な数値であるσ1〜σ3の何れかが代入され算出される。対数平均μは、構成機器の設計想定寿命が、対数正規分布の95%下限値に一致するように設定される。すなわち対数標準偏差σと95%下限値との2条件が与えられることから対数平均μを求めることができる。
リスクマトリクス作成手段23は、これらの対数標準偏差σ1〜σ33を用いて得られた各構成機器の故障率に基づくプラント稼動率が、実証プラントの実績を精度よく再現できるように対数標準偏差σ1〜σ3の具体的な数値を決定して、リスクマトリクス24cを作成する。図6(a)における括弧内の数値は、リスクマトリクス作成手段23により決定された対数標準偏差σ1〜σ3の具体的な数値の一例であり、これに限定されるものではない。
Here, the logarithmic standard deviations σ1 to σ3 entered in the columns Z1 to Z3 of the
The aging failure rate h3 (t) is modeled by a lognormal distribution, and the logarithmic standard deviation σ, logarithmic mean μ, and error function erf are used as the aging failure factor by the following equation (4). One of the specific numerical values σ1 to σ3 is substituted for the logarithmic standard deviation σ. The logarithmic average μ is set so that the design life expectancy of the component equipment matches the 95% lower limit value of the lognormal distribution. That is, since two conditions of the logarithmic standard deviation σ and the 95% lower limit value are given, the logarithmic average μ can be obtained.
The risk
リスクマトリクス記憶手段24は、リスクマトリクス作成手段23より情報を取得してリスクマトリクス作成手段23により作成されたリスクマトリクス24a,24b,24cを記憶する手段である。
The risk
故障係数設定手段25は、リスクマトリクス記憶手段24により記憶されたリスクマトリクス24a,24b,24cを使用して、図1に示す予想対象プラント1の各構成機器の機器故障率h(t)を算出するものである。
故障係数設定手段25には、入力手段21から、予想対象プラント1の各構成機器について、初期故障評価(つまり「負荷の大きさX_1」及び「新規性X_2」)、偶発故障評価(つまり「異常負荷の発生頻度Y_1」及び「異常負荷の影響の大きさY_2」)及び経年劣化評価(つまり「設計の不確かさZ」)が入力される。
The failure
The failure coefficient setting means 25 receives from the input means 21 an initial failure evaluation (that is, “load magnitude X_1” and “newness X_2”) and an accidental failure evaluation (that is, “abnormal” for each component of the
これらの各評価項目X_1,X_2,Y_1,Y_2,Zは、実証プラントと同様の構成機器については、特段の事情がなければ、対応する実証プラントの構成機器と同じ値が入力される。特段の事情とは、例えば、予想対象プラント1の構成機器が実証プラントの構成機器と相違し、その相違から、評価項目のレベルに違が生じることが知見者により当然に予想できる場合などの事情である。
さらに、実証プラントに同様のものがない構成機器については、知見者の意見に基づいて各評価項目X_1,X_2,Y_1,Y_2,Zの各レベルが設定され入力される。
故障係数設定手段25は、各構成機器について、その各評価項目X_1,X_2,Y_1及びZから、リスクマトリクス作成手段23に記憶された各リスクマトリクス24a,24b,24cに基づいて各故障係数k,C,σを設定する。
For each of the evaluation items X_1, X_2, Y_1, Y_2, and Z, the same value as that of the corresponding verification plant is input for the same configuration device as that of the verification plant unless there are special circumstances. The special circumstances are, for example, situations where the constituent equipment of the
Furthermore, for the component equipment that does not have the same thing in the demonstration plant, the respective levels of the evaluation items X_1, X_2, Y_1, Y_2, and Z are set and inputted based on the opinions of the inspectors.
The failure coefficient setting means 25, for each component device, from each evaluation item X_1, X_2, Y_1 and Z, based on each
故障率算出手段26は、各構成機器における各故障係数k,C,σを故障係数設定手段25から取得し、上式(1),(3),(4)により、測定対象プラント1における各構成機器の初期故障率h1(t),偶発故障率h2(t)及び経年劣化により故障率h3(t)ひいてはこれらのトータルの機器故障率h(t)を算出する(h(t)=h1(t)+h2(t)+h3(t))。
The failure rate calculation means 26 acquires each failure coefficient k, C, σ in each component device from the failure coefficient setting means 25, and calculates each failure in the
プラント稼動率算出手段27は、故障率算出手段26から各構成機器における機器故障率h(t)を取得し、構成機器の相互間の故障のつながりに基づいて予め設定された手法を用いて予想対象プラント1の稼動率W(t)を予想(算出)する。構成機器の相互間の故障のつながりは、背景技術で説明したRAM分析と同様に、プラント全体の系統図に基づいて作成された信頼性ブロック図により予め求めておく。
外部出力手段28は、コンピュータに接続されたモニタやプリンタであり、プラント稼動率算出手段27により算出された稼動率W(t)を稼動時間tに対する稼動率カーブとして表示する。
The plant operation
The external output means 28 is a monitor or printer connected to the computer, and displays the operating rate W (t) calculated by the plant operating
例えば、予想対象プラント1に予備の押込通風機13aがあるなどして押込通風機13aが並列に複数台ある場合には、押込通風機13aが一台故障しても他の押込通風機13aにより燃焼空気をバーナ5に供給できるのでプラントが完全に停止してしまうことはない。したがって、プラント稼動率W(t)を算出する際には、押込通風機13aの機器故障率h(t)の影響度を低めに設定して算出する。
一方、予想対象プラント1に押込通風機13aが一台しかない場合には、押込通風機13aが故障すると燃焼空気をバーナ5に供給できないので予想対象プラント1がトリップ(停止)してしまう。したがって、プラント稼動率W(t)を算出する際には、押込通風機13aの機器故障率h(t)の影響度を高めに設定して算出する。
For example, in the case where there are a plurality of push-in
On the other hand, when the predicted
このように、本稼動率予測装置20における予測対象プラントの稼動率W(t)の予測は、構成機器の相互間の故障のつながりを考慮しつつ各構成機器における機器故障率h(t)に基づいて予想対象プラント1の稼動率W(t)を予想する点では従来のRAM分析と共通する。しかし、本稼動率予測装置20における予測は、実証プラントの故障実績を予測対象プラントの稼動率W(t)の予測に反映するに当たって、実証プラントの構成機器の故障が、初期故障,偶発故障及び劣化故障の何れの故障形態に分類され、且つ、各構成機器が故障率h1(t),h2(t),h3(t)に影響を与える評価項目X_1,X_2,Y_1,Y_2,Zにおいてどの程度のレベルに該当するのかが分析される点で従来のRAM分析とは大きく異なる(以下、本稼動率予測装置20における稼動率W(t)の予測を知識ベースRAM分析ともいう)。
As described above, the prediction of the operation rate W (t) of the prediction target plant in the actual operation
[1−3.プラントの稼動率予測方法]
本実施形態のプラントの稼動率予測装置20によるプラントの稼動率予測方法を図2〜図6を参照して説明する。
入力手段21から実証プラントの構成機器における故障実績が入力され、これが評価情報記憶手段22に蓄積される。リスクマトリクス作成手段23は、評価情報記憶手段22に蓄積された実証プラントの故障実績を参照し、初期故障用のリスクマトリクス24a,偶発故障用のリスクマトリクス24b及び経年劣化故障用のリスクマトリクス24cを、この実証プラントの稼動率の実績にフィッティングさせることで作成する。
[1-3. Plant utilization rate prediction method]
A plant operation rate prediction method by the plant operation
The failure record in the component equipment of the demonstration plant is input from the
すなわち、リスクマトリクス作成手段23は、初期故障用のリスクマトリクス24aにより規定される形状母数k11〜k33,偶発故障用のリスクマトリクス24bにより規定される偶発故障係数C11〜C33及び経年劣化故障用のリスクマトリクス24cにより規定される対数標準偏差σ1〜σ3を、実証プラントの稼動率の実績を精度よく再現できるように具体的な数値として設定する。
リスクマトリクス記憶手段24は、リスクマトリクス作成手段23により作成されたリスクマトリクス24a,24b,24cを記憶し、故障係数設定手段25は、リスクマトリクス記憶手段24に記憶されたリクスマトリクス24a,24b,24cを参照して、予想対象プラント1の構成機器について、それぞれ、形状母数k,偶発故障係数C及び対数標準偏差σを設定する。
That is, the risk
The risk
次いで、故障率算出手段26は、故障係数設定手段25により設定された形状母数k,偶発故障係数C及び対数標準偏差σに基づいて、予想対象プラント1の構成機器について、それぞれ、初期故障率h1(t),偶発故障率h2(t)及び経年劣化故障率h3(t)ひいては機器故障率h(t)を算出する。
図7は、故障率算出手段26により算出された(知識ベースRAM分析に基づいて予想した)構成機器の機器故障率h(t)を、従来のRAM分析に基づいて予想した構成機器の故障率h_RAM(t)とともに示す図である。図7からも明らかなように、従来のRAM分析に基づく構成機器の故障率h_RAM(t)が偶発故障しか考慮していないため稼動時間tに関わらず一定となっているのに対し、本予想装置20による知識ベースRAM分析に基づく構成機器の機器故障率h(t)では、稼動初期,稼動中期及び稼動後期(寿命近くの時期)にかけての故障率の挙動を精度よく再現できている。
Next, the failure rate calculation means 26 determines the initial failure rate for each component device of the
FIG. 7 shows the failure rate h (t) of the component device calculated by the failure rate calculation means 26 (estimated based on the knowledge-based RAM analysis), and the failure rate of the component device predicted based on the conventional RAM analysis. It is a figure shown with h_RAM (t). As is clear from FIG. 7, the failure rate h_RAM (t) of the component device based on the conventional RAM analysis is constant regardless of the operation time t because only the accidental failure is considered. In the equipment failure rate h (t) of the constituent equipment based on the knowledge-based RAM analysis by the
すなわち、本予想装置20による構成機器の機器故障率h(t)では、稼動初期(以下、初期故障期間ともいう)には、稼動しはじめに多発し時間経過に伴い発生件数が急減する初期故障が故障の主要因となり、稼動中期(以下、偶発故障期間ともいう)には、故障率が略一定の小さい値となる偶発故障が故障の主要因となり、稼動後期(以下、経年劣化故障期間ともいう)には、発生件数が急増する経年劣化故障が故障の主要因となるといった、稼動時間tに伴う故障率hの挙動を精度よく再現できている。
In other words, in the device failure rate h (t) of the component device by the
そして、プラント稼動率算出手段27は、故障率算出手段26により算出された(知識ベースRAM分析に基づいて予想した)予想対象プラント1の構成機器の機器故障率h(t)より、予想対象プラント1のプラント稼動率W(t)を予想(算出)し、例えば図8に示すような稼動時間tに対する稼動率曲線として外部出力手段28に出力する。なお、図8では、比較のために、プラント稼動率算出手段27(予想装置20)により算出したプラント稼動率W(t)とともに、従来のRAM分析に基づいて予想したプラント稼動率W_RAM(t)及びリスクマトリクス24A,24b,24cのフィッティングに使用された実証プラントの稼動率の実績W1,W2,W3,W4を示している。
Then, the plant operation rate calculating means 27 calculates the predicted target plant from the equipment failure rate h (t) of the constituent devices of the predicted target plant 1 (predicted based on the knowledge base RAM analysis) calculated by the failure rate calculating means 26. A plant operating rate W (t) of 1 is predicted (calculated), and is output to the external output means 28 as an operating rate curve for the operating time t as shown in FIG. In FIG. 8, for comparison, together with the plant operation rate W (t) calculated by the plant operation rate calculation means 27 (prediction device 20), the plant operation rate W_RAM (t) predicted based on the conventional RAM analysis. And the results W1, W2, W3, and W4 of the operation rate of the demonstration plant used for fitting the
図8からも明らかなように、従来のRAM分析に基づくプラント稼動率W_RAM(t)は、実証プラントの稼動率の実績W1,W2,W3,W4との誤差が大きい。さらに、従来のRAM分析に基づくプラント稼動率W_RAM(t)は、偶発故障しか考慮していないため稼動時間tに関わらず一定となっており、稼動時間が少ない内は稼動率が低くなるといった実績W1,W2,W3,W4の挙動を再現できていない。これに対し、本予想装置20による知識ベースRAM分析に基づくW(t)では、実証プラントの稼動率の実績W1,W2,W3,W4との誤差も少なく、稼動時間tに対する稼動率の実績W1,W2,W3,W4の挙動を精度よく再現できている。
なお、図8では、稼動初期から稼動中期にかけての稼動率の予測を示しており、経年劣化故障が急増する稼動後期の稼動率については示していない。
As is clear from FIG. 8, the plant operation rate W_RAM (t) based on the conventional RAM analysis has a large error with the actual operation rates W1, W2, W3, and W4 of the demonstration plant. Furthermore, the plant operation rate W_RAM (t) based on the conventional RAM analysis is constant regardless of the operation time t because only accidental failures are taken into account, and the operation rate decreases when the operation time is short. The behavior of W1, W2, W3, W4 has not been reproduced. On the other hand, in W (t) based on the knowledge-based RAM analysis by the
Note that FIG. 8 shows the prediction of the operation rate from the initial operation to the middle operation, and does not show the operation rate in the operation late stage in which the aging degradation failures rapidly increase.
[1−4.効果]
第1実施形態のプラントの稼動率予測装置(プラントの稼動率予測方法)によれば、少ない実績データに基づいて今後の稼動率W(t)を精度よく予測できるという利点がある。
すなわち、構成機器の各故障率h1(t),h2(t),h3(t)に関連する評価項目X_1,X_2,Y_1,Y_2,Zのレベル(詳細には故障率に影響を与える大きさのレベル)と、構成機器の故障率h1(t),h2(t),h3(t)の大きさに相関する故障係数k,C,σとの対応関係がリスクマトリクス24a,24b,24cにより規定されている。故障に関連する評価項目X_1,X_2,Y_1,Y_2,Zが構成機器の故障率に影響するレベルに応じて細分化されて構成されたリスクマトリクス24a,24b,24cに、実証プラントの稼動率の実績W1,W2,W3,W4を落とし込むことで(構成機器の故障率に影響する度合いに応じて系統立てて細分化されたリスクマトリクス24a,24b,24cにより故障係数k,C,σを規定し、この故障係数k,C,σを、実証プラントの稼動率の実績W1,W2,W3,W4を精度よく再現できるように設定することで)、実績が少ない場合でも故障係数k,C,σに一定の信頼性を確保することができる。したがって少ない実績に基づいて今後の稼動率W(t)を精度よく予測できる。
[1-4. effect]
According to the plant operation rate prediction apparatus (plant operation rate prediction method) of the first embodiment, there is an advantage that the future operation rate W (t) can be accurately predicted based on a small amount of actual data.
That is, the levels of the evaluation items X_1, X_2, Y_1, Y_2, Z related to each failure rate h1 (t), h2 (t), h3 (t) of the component equipment (details are the magnitudes that affect the failure rate) ) And the failure coefficients k, C, and σ that correlate with the magnitudes of the failure rates h1 (t), h2 (t), and h3 (t) of the component devices are represented by
また、初期故障率h1(t),偶発故障率h2(t)及び経年劣化故障率h3(t)の故障傾向の異なる故障を別々に算出し、初期故障率h1(t),偶発故障率h2(t)及び経年劣化故障率h3(t)の合計を機器故障率h(t)としているので、稼動時間tに応じて傾向の変わる機器故障率h(t)ひいては予想対象プラント1のプラント稼動率W(t)を精度よく予想することができるという利点がある。
In addition, the initial failure rate h1 (t), the accidental failure rate h2 (t), and the aging failure rate h3 (t) are calculated separately for different failures, and the initial failure rate h1 (t), the accidental failure rate h2 (t) and the aged failure rate h3 (t) are used as the equipment failure rate h (t), so the equipment failure rate h (t) whose trend changes according to the operating time t and the plant operation of the
また、近年では、プラントメーカとプラントの納入先企業との間でプラントの稼動率に関する契約が結ばれることがある。このような契約では、例えば、プラントの実稼動率が保障稼動率を下回った場合は、プラントメーカが納入先企業に違約金を支払い、逆にプラントの実稼動率が、保障稼動率又は保障稼動率とは別に規定された稼動率を超えた場合には、納入先企業からプラントメーカに稼動率超過達成ボーナスが支払われる。
本プラントの稼動率予測装置(プラントの稼動率予測方法)では従来よりも精度よく予測対象プラント1の稼動率W(t)を予測できるので、保障稼動率を達成できる確率や、保障稼動率を達成できない未達成リスクを精度よく評価することができる利点がある。これにより、プラントメーカ、納入先企業の双方が、契約内容の事業性を定量的に精度よく評価することが可能となる。
また、稼動率に応じて顧客(納入先企業)にとっての事業投資価値に関するNPV(内部収益率)やIPR(正味現在価値)などの経済性指標を確率論的に算出することができる。
In recent years, a contract regarding a plant operating rate may be concluded between a plant maker and a plant delivery company. In such a contract, for example, if the actual operating rate of the plant falls below the guaranteed operating rate, the plant manufacturer pays a penalty to the delivery company, and conversely, the actual operating rate of the plant is the guaranteed operating rate or the guaranteed operating rate. When the operating rate specified separately from the rate is exceeded, the operating rate excess achievement bonus is paid from the delivery company to the plant maker.
The plant operation rate prediction device (plant operation rate prediction method) can predict the operation rate W (t) of the
Further, economic indicators such as NPV (internal return) and IPR (net present value) relating to the business investment value for the customer (delivery destination company) can be calculated stochastically according to the operation rate.
[2.第2実施形態]
本発明のプラントの稼動率予測装置及び予測方法について、図9及び図10を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
なお、本実施形態に係る予測対象プラント1は、第1実施形態と同様に図1に示すように構成されており、その説明を省略する。
[2. Second Embodiment]
The plant operation rate prediction apparatus and prediction method of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same element as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
In addition, the
[2−1.プラントの稼動率予測装置の構成]
本実施形態のプラントの稼動率予測装置20Aは、図9に示すように構成されており、図2に示す第1実施形態の稼動率予測装置20に対し、影響度算出手段29が追加された構成となっている。
影響度算出手段29は、故障率算出手段26から各構成機器の機器故障率h(t)を取得するとともに、評価情報記憶手段22に記憶されたFMEAシート21A(図3参照)から、実証プラントの対応する構成機器が故障したときの運転可能出力P_a及び復旧時間t_rを取得する。また、影響度算出手段29は、運転可能出力P_aが0(零)のときの復旧時間t_r、すなわち実証プラントがトリップしたときの時間を積算することにより、実証プラントの停止時間の積算時間t_tripを算出する。
そして、影響度算出手段29は、各構成機器のプラント停止への影響度E_tripを、復旧時間t_rと積算停止時間t_tripとから下式(5)により算出する。
E_trip=h(t)×t_r/t_trip ・・・(5)
[2-1. Configuration of plant operating rate prediction device]
The plant operation rate prediction apparatus 20A of the present embodiment is configured as shown in FIG. 9, and an influence degree calculating means 29 is added to the operation
The influence degree calculation means 29 acquires the equipment failure rate h (t) of each component device from the failure rate calculation means 26, and from the FMEA sheet 21A (see FIG. 3) stored in the evaluation information storage means 22, the demonstration plant The operationable output P_a and the recovery time t_r when the corresponding component device fails are acquired. Further, the influence degree calculating means 29 adds the recovery time t_r when the operable output P_a is 0 (zero), that is, the time when the demonstration plant is tripped, thereby obtaining the integration time t_trip of the demonstration plant stop time. calculate.
Then, the influence degree calculating means 29 calculates the influence degree E_trip on the plant stop of each component device from the recovery time t_r and the accumulated stop time t_trip by the following equation (5).
E_trip = h (t) × t_r / t_trip (5)
なお、構成機器の復旧時間t_rは、予想対象プラント1の構成機器の復旧時間が、実証プラントの対応する構成機器の復旧時間と相違することが明らかであるなど特段の事情があれば、実証プラントの対応する構成機器の復旧時間を補正した時間を使用しても良い。
なお、復旧時間t_rとは、実証プラントにおいて実際に故障がおきた際に復旧に要した時間である。実証プラントにおいて構成機器に故障が生じなかった場合は、予測対象プラント1の対応する構成機器の復旧時間t_rひいては影響度E_tripは0(零)である。
Note that the recovery time t_r of the component equipment is the verification plant if there are special circumstances such as the fact that the recovery time of the component equipment of the
The recovery time t_r is the time required for recovery when a failure actually occurs in the demonstration plant. When no failure occurs in the component equipment in the demonstration plant, the recovery time t_r and consequently the influence E_trip of the corresponding component equipment of the
そして、影響度算出手段29は、各構成機器の影響度E_tripを外部出力手段29に出力し、外部出力手段29は、例えば図10に示すように各構成機器の影響度E_tripを、影響度E_tripの大きい順に並べてこれを表示または印刷する。なお、図10では、バーナ,脱硝設備及び押込通風機以外の構成機器については名称の表記を省略している。
これにより、影響度E_tripが大きくプラント稼動率W(t)を低下させるリスクの高い高リスク機器と、影響度E_tripが小さくプラント稼動率W(t) を低下させるリスクの低い低リスク機器とに分けることができる。
この他の構成は第1実施形態と同様なので説明を省略する。
Then, the influence degree calculating means 29 outputs the influence degree E_trip of each constituent device to the external output means 29, and the external output means 29 converts the influence degree E_trip of each constituent equipment into the influence degree E_trip as shown in FIG. Display or print these items in order of size. In addition, in FIG. 10, description of a name is abbreviate | omitted about structural apparatuses other than a burner, denitration equipment, and a forced air fan.
As a result, high-risk equipment with a high impact E_trip and a high risk of lowering the plant operating rate W (t) is divided into a low-risk device with a low impact E_trip and a low risk of reducing the plant operating rate W (t). be able to.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
[2−2.効果]
第2実施形態のプラントの稼動率予測装置及び予測方法によれば、第1実施形態のプラントの稼動率予測装置及び予測方法と同様の効果が得られることに加え、次のような効果が得られる。
つまり、各構成機器の影響度E_tripを算出することにより、影響度E_tripが大きい構成機器と、影響度E_tripが小さい構成機器とに分けることができる。換言すれば、プラント稼動率W(t)を低下させるリスクが高く、対策の必要な高リスク機器と、プラント稼動率W(t) を低下させるリスクは低く、対策の不要な低リスク機器とに分けることができる。そして、高リスク機器に対して必要な対策を講じることで効率的にプラント稼動率W(t)を向上させることができる。
[2-2. effect]
According to the plant operation rate prediction apparatus and prediction method of the second embodiment, in addition to the same effects as the plant operation rate prediction apparatus and prediction method of the first embodiment, the following effects are obtained. It is done.
That is, by calculating the influence level E_trip of each component device, it is possible to divide the component device into a component device with a large impact level E_trip and a component device with a small impact level E_trip. In other words, there is a high risk of lowering the plant operation rate W (t), a high-risk device that requires countermeasures, and a low risk of reducing the plant operation rate W (t), and a low-risk device that does not require countermeasures. Can be divided. Then, by taking necessary measures for high-risk equipment, the plant operation rate W (t) can be improved efficiently.
図10に示す例では、バーナ5が最も影響度E_tripの大きな構成機器であり、次いで脱硝設備14b,押込通風機13aの順に影響度E_tripが大きい。ここでは、バーナに対しては、検査間隔及び消耗品の定期交換の間隔を短くするといった対策を講じ、脱硝装置14bに対しては、納期に時間のかかる予備品を確保しておくといった対策を講じ、押込通風機13aについては予備機を設けて2系列化するといった対策を講じている。
In the example shown in FIG. 10, the
このような対策を講じた構成機器については、各リスクマトリクス24a,24b,24cにおける評価項目X_1,X_2,Y_1,Y_2,Zの各レベルや、信頼性ブロック図ひいては機器故障率h(t)からプラント稼動率W(t)を算出するための手法が適宜修正される。そして、この修正を反映して再度プラント稼動率W(t)を算出し、プラント稼動率W(t)がそれでも目標稼動率を達成できなかった場合は、対策を講じる構成機器の範囲の拡大や対策のレベルアップ(例えば消耗品の定期交換の間隔の短期化)を行う。逆に、過剰に目標稼動率を上回るような場合は、対策を講じる構成機器の範囲の縮小や対策のレベルダウン(例えば消耗品の定期交換の間隔の長期化)を行う。つまり、構成機器に講じた対策を定量的に評価することができ、対策を講じる構成機器の範囲や対策のレベルを合理的に選定することができる。
For the components that have taken such countermeasures, the levels of the evaluation items X_1, X_2, Y_1, Y_2, and Z in the
[3.第3実施形態]
本発明のプラントの稼動率予測装置及び予測方法について図11及び図12を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
なお、本実施形態に係る予測対象プラント1は、第1実施形態と同様に図1に示すように構成されており、その説明を省略する。
[3. Third Embodiment]
The plant operation rate prediction apparatus and prediction method of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same element as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
In addition, the
[3−1.プラントの稼動率予測装置の構成]
本実施形態のプラントの稼動率予測装置20Bは、図11に示すように構成されており、図1に示す第1実施形態の稼動率予測装置20に対し、故障係数補正手段25aが追加された構成となっている。故障係数補正手段25aは、運転日誌システム30から入力された運転情報を、運転情報蓄積手段31を介して取得し、この運転情報に基づいて故障係数k,c,σを補正する。
ここで、運転日誌システム30は、その日のイベントなどの運転情報を順次入力するためのものであり、例えば予測対象プラント1の中央制御室に配置されている。運転日誌システム30は、ここでは図12に示すように、イベントの開始時刻、イベントの終了時刻、イベントの対象機器、イベントカテゴリ、イベント内容、プラント負荷、及び備考の入力項目を有している。図12に示された例では、18時02分に、微粉炭機が、給炭機軸受けベアリング不良による故障のため停止し、20時02分に復旧したことが入力されている。
運転日誌システム30により入力された運転情報は、運転情報蓄積手段31に逐次蓄積されていく。
[3-1. Configuration of plant operating rate prediction device]
The plant operation rate prediction device 20B of the present embodiment is configured as shown in FIG. 11, and a failure coefficient correction means 25a is added to the operation
Here, the
The driving information input by the driving
故障係数補正手段25aは、運転情報蓄積手段31から、逐次、或いは数日おきに運転情報を取得し、取得した運転情報の中に、故障に関する情報がある場合は、これを故障係数に反映させる。
図12に示す例では、給炭機軸受けベアリング不良により微粉炭機12が故障し、この故障は偶発故障に属するものなので、故障係数補正手段25aは、補正係数設定手段により設定された微粉炭機12の偶発故障係数Cに補正係数を乗じる又は加算することで偶発故障係数Cを補正する。この補正係数は、例えば、微粉炭機12における正常運転が行われた時間と復旧時間との比などに基づいて決定することができる。
The failure
In the example shown in FIG. 12, the pulverized
なお、故障係数補正手段25aは、リスクマトリクス記憶手段24に記憶された各リスクマトリクス24a,24b,24cにおいて、各評価項目に基づいて規定されるk11〜k13,k21〜k23,k31〜k33を変更するようにしても良い。すなわち、リスクマトリクス24a,24b,24c自体を補正するようにしても良い。
The failure
[3−2.効果]
第3実施形態のプラントの稼動率予測装置及び予測方法によれば、第1実施形態のプラントの稼動率予測装置及び予測方法と同様の効果が得られることに加え、次のような効果が得られる。
つまり、運転情報蓄積手段31から取得した故障に関する情報に基づいて故障係数保障手段25aが、故障係数を補正(更新)するので、予測対象プラント1自体の運転実績にあわせて故障係数が逐次更新されるようになり、一層精度よく機器故障率h(t)ひいてはプラント稼動率W(t)を予想できるようになる。
[3-2. effect]
According to the plant operation rate prediction apparatus and prediction method of the third embodiment, in addition to the same effects as the plant operation rate prediction apparatus and prediction method of the first embodiment, the following effects are obtained. It is done.
That is, since the failure
[4.その他]
本発明のプラントの稼動率予測装置及び予測方法は上述の各実施形態に限定されず、例えば以下のような態様をとることもできる。
[4. Others]
The plant operation rate prediction apparatus and the prediction method of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and may take the following aspects, for example.
(1)上記の各実施形態では、リスクマトリクス24a,24b,24cのフィッティングに使用する類似プラントに実証プラントを1つ使用したが、類似プラントは複数でも良い。例えば、実証プラント及び試験プラントの2つのプラントを類似プラントとしてその両実績をリスクマトリクス24a,24b,24cのフィッティングに使用しても良い。また、予想対象プラントが新技術を複数有する場合に、新技術の一部分を含む類似プラントの新技術に関わる実績と、新技術の他の部分を含む別の類似プラントの新技術に関わる実績とをリスクマトリクス24a,24b,24cのフィッティングに使用しても良い。
(1) In each of the above embodiments, one demonstration plant is used as a similar plant used for fitting the
(2)上記の各実施形態では、本発明の構成要素としてバーナやオンオフバルブなどを例示したが、構成要素は、このような機器単位である必要はなく、構成要素を、機器をさらに細分化した部品単位としても良い。例えば、オンオフバルブをさらに細分化して、弁体,弁体の駆動部分,弁座などを構成要素としても良い。 (2) In each of the above embodiments, a burner, an on / off valve, and the like are exemplified as the constituent elements of the present invention. However, the constituent elements do not have to be in units of such devices, and the constituent elements are further subdivided into devices. It is good also as a part unit. For example, the on / off valve may be further subdivided, and the valve body, the drive portion of the valve body, the valve seat, and the like may be used as components.
(3)各故障係数k,C,σを設定するための評価項目(換言すれば各リスクマトリクス24a,24b,24cの評価軸)の種類や数は上記実施形態に限定されない。例えば、偶発故障係数Cを設定するための評価項目として、「構成機器に関する設計規格や維持規格が整っているか否か」や、「構成機器の完成度(新製品か、技術的に成熟した製品化)」を、上記実施形態における評価項目である「異常負荷の発生頻度Y_1」や「異常負荷の大きさY_2」に替えて或いは加えて使用しても良い。
また、各リスクマトリクス24a,24b,24cの行数や列数(すなわちリスクマトリクス24a,24b,24cの細分化の程度)は上記実施形態に限定されない。例えば、初期故障用のリスクマトリクス24aを、4×4のマトリクスとしてもよい。
(3) The types and number of evaluation items (in other words, evaluation axes of the
Further, the number of rows and columns of each
(4)予測対象プラント1の全ての構成機器について、故障率h(t)をリスクマトリクス24a,24b,24cを使用して算出しなくても良い。例えば、既に実績が多数あり、信頼性の高い既知の故障率カーブがある構成機器については、この既知の故障率カーブを使用しても良い。
(4) The failure rate h (t) may not be calculated using the
(5)上記各実施形態では、本発明の稼動率予測装置及び稼動率予測方法を微粉炭焚ボイラプラントの稼動率の予測に適用したが、本発明の稼動率予測装置及び稼動率予測方法は、発電プラント,原子力発電プラント,化学プラントなどの各種プラントや、航空機,ロケット,船舶などの各種機械システムの稼動率の予測にも適用することができる。要するに、稼動率の予測対象となるものは何ら限定されるものではない。 (5) In each of the above embodiments, the operation rate prediction device and the operation rate prediction method of the present invention are applied to the prediction of the operation rate of the pulverized coal fired boiler plant. It can also be applied to predicting the operating rates of various plants such as power plants, nuclear power plants and chemical plants, and various mechanical systems such as aircraft, rockets and ships. In short, what is to be predicted for the operation rate is not limited at all.
1 ボイラプラント(予測対象機械システム、予測対象プラント)
20,20A,20B 稼動率予測装置
24a 初期故障用のリスクマトリクス(初期故障用マップ)
24b 偶発故障用のリスクマトリクス(偶発故障用マップ)
24c 経年劣化故障用のリスクマトリクス(経年劣化故障用マップ)
24 リスクマトリクス記憶手段(マップ記憶手段)
25 故障係数設定手段
25a 故障係数補正手段
26 故障率算出手段(故障率推定手段)
27 プラント稼動率算出手段(プラント稼動率推定手段)
31 運転情報蓄積手段
32 故障係数補正手段
C,C11〜C33 偶発故障係数
E_trip 構成機械システムのプラント停止への影響度
h(t) 知識ベースRAM分析に基づいて予想した機器故障率
h_RAM(t) 従来のRAM分析に基づいて予想した故障率
h1(t) 初期故障率
h2(t) 偶発故障率
h3(t) 経年劣化故障率
k,k11〜k33 形状母数(初期故障係数)
W(t) 知識ベースRAM分析に基づいて予想したプラント稼動率
X_1 負荷の大きさ
X_2 新規性
Y_1 異常負荷の発生頻度
Y_2 異常負荷の影響の大きさ
Z 設計の不確かさ
σ,σ1〜σ3 対数標準偏差(経年劣化故障係数)
1 Boiler plant (forecast target machine system, forecast target plant)
20, 20A, 20B Occupancy rate prediction device 24a Risk matrix for initial failure (map for initial failure)
24b Risk matrix for accidental failure (Map for accidental failure)
24c Risk matrix for aging failure (Map for aging failure)
24 Risk matrix storage means (map storage means)
25 Failure coefficient setting means 25a Failure coefficient correction means 26 Failure rate calculation means (failure rate estimation means)
27 Plant operation rate calculation means (plant operation rate estimation means)
31 Operation information storage means 32 Failure coefficient correction means
C, C11 to C33 Random failure coefficient
E_trip Influence of component machine system on plant shutdown
h (t) Estimated equipment failure rate based on knowledge-based RAM analysis
h_RAM (t) Failure rate predicted based on conventional RAM analysis
h1 (t) Initial failure rate
h2 (t) Random failure rate
h3 (t) Aging failure rate
k, k11 to k33 Shape parameter (initial failure coefficient)
W (t) Predicted plant utilization based on knowledge-based RAM analysis
X_1 Load size
X_2 Novelty
Y_1 Frequency of abnormal load
Y_2 Influence of abnormal load
Z Design uncertainty σ, σ1 to σ3 Logarithmic standard deviation (aging deterioration factor)
Claims (9)
前記複数の構成要素は、それぞれ、故障率に関連する評価項目についてレベルが評価され、
前記評価項目のレベルと故障係数との対応関係を規定したマップを記憶した、マップ記憶手段と、
前記構成要素の前記評価項目に関するレベルから、前記マップに基づいて前記構成要素の前記故障係数を設定する、故障係数設定手段と、
前記故障係数を使用して前記構成要素の故障率を推定する、故障率推定手段と、
前記複数の構成要素のそれぞれの前記故障率に基づいて前記予測対象機械システムの前記稼動率を推定する、稼動率推定手段とを備え、
前記マップは、前記稼動率推定手段により推定された類似機械システムの稼動率の実績に合うようにフィッティングされた、
ことを特徴とする、稼動率予測装置。 An operation rate prediction device that predicts the operation rate of a prediction target machine system including a plurality of components,
Each of the plurality of components is evaluated for the evaluation item related to the failure rate,
Map storage means storing a map defining a correspondence relationship between the level of the evaluation item and the failure coefficient;
From the level related to the evaluation item of the component, failure coefficient setting means for setting the failure coefficient of the component based on the map;
A failure rate estimation means for estimating a failure rate of the component using the failure coefficient;
An operation rate estimating means for estimating the operation rate of the prediction target machine system based on the failure rate of each of the plurality of components;
The map is fitted so as to match the actual operation rate of the similar mechanical system estimated by the operation rate estimation unit.
An operation rate predicting device characterized by that.
前記故障係数設定手段は、前記構成要素について、前記初期故障用マップを使用して前記初期故障係数を設定し、前記偶発故障用マップを使用して前記偶発故障係数を設定し、前記経年劣化故障用マップを使用して前記経年劣化故障係数を設定し、
前記故障率推定手段は、前記初期故障係数を使用して初期故障率を推定し、前記偶発故障係数を使用して偶発故障率を推定し、前記経年劣化故障係数を使用して経年劣化故障率を算出し、前記故障率を、前記初期故障率,前記偶発故障率及び前記経年劣化故障率の合計として算出する
ことを特徴とする、請求項1に記載の稼動率予測装置。 It said map storage means, the initial failure map for calculating the initial failure factor, and random failures map for calculating the random failure coefficients and aging failure map for calculating the aging failure factor Remember,
The failure coefficient setting means sets the initial failure coefficient using the initial failure map for the component, sets the random failure coefficient using the accidental failure map, and the aging failure Set the aging failure coefficient using the map for
The failure rate estimating means estimates the initial failure rate by using the initial failure factor, using the random failure coefficient estimates the contingent failure rate, after a year using the aging failure factor degradation failure rate is calculated, the failure rate, the initial failure rate, and calculating a sum of the random failure rate and the aging failure rate, operation rate prediction apparatus according to claim 1.
前記故障係数設定手段は、前記初期故障用マップに基づいて、前記構成要素の負荷の大きさ及び前記構成要素の新規性より、前記構成要素の前記初期故障係数を設定する
ことを特徴とする、請求項2に記載の稼動率予測装置。 The map storage means stores, as the initial failure map, a map that defines a correspondence relationship between the initial failure coefficient, the magnitude of the load of the component, and the novelty of the component,
The failure coefficient setting means sets the initial failure coefficient of the component based on the initial failure map, based on the load of the component and the novelty of the component, The operation rate prediction apparatus according to claim 2.
前記故障係数設定手段は、前記偶発故障用マップに基づいて、前記構成要素の異常負荷の発生頻度及び前記構成要素の異常負荷の影響の大きさにより、前記構成要素の前記偶発故障係数を設定する
ことを特徴とする、請求項2又は3に記載の稼動率予測装置。 The map storage means stores, as the random failure map, a map that defines a correspondence relationship between the random failure coefficient, the occurrence frequency of the abnormal load of the component, and the magnitude of the influence of the abnormal load of the component. ,
The failure coefficient setting means sets the random failure coefficient of the component based on the occurrence frequency of the abnormal load of the component and the magnitude of the influence of the abnormal load of the component based on the random failure map. The operating rate predicting apparatus according to claim 2 or 3, wherein
前記故障係数設定手段は、前記経年劣化故障用マップに基づいて、前記構成要素の設計の不確かさにより、前記構成要素の前記経年劣化故障係数を設定する
ことを特徴とする、請求項2〜4の何れか1項に記載の稼動率予測装置。 The map storage means stores, as the aging failure map, a map that defines a correspondence relationship between the aging failure coefficient and the design uncertainty of the component,
5. The failure coefficient setting means sets the aged deterioration failure coefficient of the component based on the design uncertainty of the component based on the aged deterioration failure map. The operation rate prediction apparatus according to any one of the above.
ことを特徴とする、請求項2〜5の何れか1項に記載の稼動率予測装置。 And the failure rate of the component, the similar mechanical system the components in the based on the failure to the recovery time of the actual and cumulative stopping time record it took to recover from, for each pre Symbol of the component The operation rate prediction apparatus according to claim 2, further comprising an influence degree estimation unit configured to estimate an influence degree to stop of the prediction target machine system.
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の稼動率予測装置。 The operation information before Ki予 measuring target machine system acquires the failure information from the operation information storage means for periodically storing, further comprising a failure factor correcting means for updating the fault factor based on said failure information The operating rate prediction apparatus according to any one of claims 1 to 6.
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の稼動率予測装置。 Before Ki予 a measurement target machine system plant, wherein the similar mechanical system is similar plant operating rate prediction apparatus according to any one of claims 1-7.
故障係数を使用して推定された複数の構成要素のそれぞれの故障率に基づいて類似機械システムの稼動率の実績を再現できるように、前記故障係数と、前記故障率に関連する評価項目のレベルとの対応関係を規定したマップを作成する、第1ステップと、
前記構成要素の評価項目についてのレベルから前記マップに基づいて前記複数の構成要素の前記故障係数をそれぞれ設定し、前記複数の構成要素の故障率を推定する、第2ステップと、
前記複数の構成要素のそれぞれの前記故障率に基づいて前記機械システムの前記稼動率を算出する、第3ステップと
を備えた、稼動率予測装置の動作方法。 An operation method of an operation rate prediction apparatus for predicting an operation rate of a mechanical system composed of a plurality of components,
The failure factor and the level of the evaluation item related to the failure rate so that the performance rate of similar mechanical systems can be reproduced based on the failure rate of each of the plurality of components estimated using the failure factor. A first step of creating a map that defines a correspondence relationship with
A second step of setting the failure coefficient of each of the plurality of components based on the map from the level of the evaluation item of the component, and estimating a failure rate of the plurality of components;
Calculates the rate of operation of the prior Symbol machinery system based on each of the failure rate of the plurality of components, and a third step, the operation method of the operation rate predictor.
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WO2019225652A1 (en) | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 日本電気株式会社 | Model generation device for lifespan prediction, model generation method for lifespan prediction, and storage medium storing model generation program for lifespan prediction |
DE112020006667T5 (en) * | 2020-02-04 | 2023-03-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Prediction device, plant, prediction method, program and configuration program |
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