JP6416610B2 - Plant equipment maintenance planning system and method - Google Patents

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Description

本発明は、プラントの構成機器の効率を解析し、効率低下による燃料コストの増加量と、機器の効率を改善するためのメンテナンス費用を考慮し、運転保守コストが最小となるメンテナンス計画の立案を行うプラント機器の保守計画システム及び方法に関する。   The present invention analyzes the efficiency of plant components and considers the increase in fuel cost due to the decrease in efficiency and the maintenance cost for improving the efficiency of the device. The present invention relates to a maintenance planning system and method for plant equipment.

発電プラントを構成する機器、例えば、火力発電プラントのガスタービンは、翼の損傷や汚れの付着により経時的に効率が低下していく。効率が低下すると、過剰に燃料を消費し、運転コストが上昇する。したがって、運転コストの上昇を抑えるため、損傷に対しては翼の交換作業を実施し、汚れに対しては洗浄作業を実施して、効率を回復させながら運転を継続している。ただし、これらのメンテナンスは、ガスタービンを分解しての作業になるため、プラントの運転を一定期間停止する必要があり、メンテナンス費用も高額になる。特に、翼などの部品交換が必要となる場合はメンテナンスの作業費用に加えて、部品の購入費用もかかる。   The efficiency of equipment constituting a power plant, for example, a gas turbine of a thermal power plant, decreases with time due to blade damage and dirt adhesion. When the efficiency decreases, the fuel is excessively consumed and the operation cost increases. Therefore, in order to suppress an increase in operating cost, blade replacement is performed for damage and cleaning is performed for dirt, and operation is continued while restoring efficiency. However, since these maintenance operations are performed by disassembling the gas turbine, it is necessary to stop the operation of the plant for a certain period of time, and the maintenance costs are also high. In particular, when parts such as wings need to be replaced, in addition to the maintenance work costs, there is also a purchase cost for the parts.

以上のような背景から、プラント機器のメンテナンスを頻繁に実施するのは得策ではなく、効率低下に伴う運転コストの増加量と、効率改善のためのメンテナンス費用の両者を鑑みて、トータルコストが最小となる時期に実施するのが、コスト削減の点で有効である。   Against this background, it is not a good idea to frequently perform maintenance on plant equipment, and the total cost is minimized in view of both the increase in operating cost due to the decrease in efficiency and the maintenance cost for improving efficiency. It is effective in terms of cost reduction to implement at the time.

運転保守コストを最小とするための保守計画を立案するシステムの例としては、特許文献1に、ガスタービンの圧縮機の洗浄作業を対象としてトータルコストを抑える洗浄時期を提示する方法が記載されている。この装置では、圧縮機効率を算出し、洗浄しないことによる損失コストの累積値を求め、この累積損失コストと洗浄に必要なコストを比較することにより、最適な洗浄時期を判定している。この文献では、累積損失コストと洗浄コストが等しくなった時点を洗浄時期と判定するのが好ましいとしている。   As an example of a system for drafting a maintenance plan for minimizing operation and maintenance costs, Patent Document 1 describes a method of presenting a cleaning time for reducing the total cost for a cleaning operation of a compressor of a gas turbine. Yes. In this apparatus, the compressor efficiency is calculated, the cumulative value of the loss cost due to the absence of cleaning is obtained, and the optimum cleaning time is determined by comparing the cumulative loss cost with the cost required for cleaning. In this document, it is preferable that the time when the accumulated loss cost becomes equal to the cleaning cost is determined as the cleaning time.

特開2005‐133583JP2005-133583

上記特許文献1に記載の方法では、累積損失コストと洗浄コストを比較して最適な洗浄時期を判定するとしているが、比較判定するための具体的な方法としては、両コストが一致した時点を最適とする方法のみが提示されている。しかしながら、効率の低下傾向が線形的ではなく、より急速に低下する場合、また、逆に緩やかに低下する場合には、累積損失コストと洗浄コストが一致した時点でトータルコストが最小になるとは限らない。急速に効率が低下する場合は、両コストが一致する時点より早い時期に洗浄し、メンテナンスの頻度を増やす方がコスト最小となる。一方、緩やかに低下する場合は、両コストが一致する時点より遅い時期に洗浄し、メンテナンスの頻度を減らす方がコスト最小となる。   In the method described in Patent Document 1, it is determined that the optimum cleaning time is determined by comparing the accumulated loss cost and the cleaning cost. However, as a specific method for comparing and determining, a time point when both the costs coincide with each other is determined. Only the optimal method is presented. However, if the trend of decreasing efficiency is not linear and decreases more rapidly or conversely, the total cost is not necessarily minimized when the accumulated loss cost and the cleaning cost match. Absent. If the efficiency decreases rapidly, cleaning is performed at an earlier time than when the two costs coincide and the frequency of maintenance is increased to minimize the cost. On the other hand, if the cost decreases gradually, cleaning is performed at a time later than the time when the two costs coincide with each other, and the maintenance frequency is reduced to minimize the cost.

以上のように、従来の技術では、プラント構成機器の効率低下による燃料コストの増加傾向に基づいたメンテナンス時期を判定できていなかった。   As described above, according to the conventional technique, it has not been possible to determine the maintenance time based on the increasing tendency of the fuel cost due to the decrease in efficiency of the plant component equipment.

そこで上記課題を解決する為に本発明は、プラントを構成する機器の機器効率を演算する機器効率演算部と、前記機器効率に基づいて前記機器の燃料コストを求める燃料コスト演算部と、前記燃料コストの時系列データを関数にフィッティングして前記燃料コストの増加傾向を求める関数演算部と、前記燃料コストの累積値を求める累積損失演算部と、前記燃料コストの増加傾向に基づいて、前記燃料コストの累積値と前記機器効率を改善するためのメンテナンスコストのトータルコストを最小とするメンテナンス時期を求める最適保守演算部と、を備えるプラント機器の保守計画システムを提供する。   Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides an equipment efficiency computing unit that computes equipment efficiency of equipment constituting a plant, a fuel cost computing unit that calculates a fuel cost of the equipment based on the equipment efficiency, and the fuel A function calculation unit that obtains an increase tendency of the fuel cost by fitting time-series data of costs to a function, an accumulated loss calculation unit that obtains an accumulated value of the fuel cost, and the fuel based on the increase tendency of the fuel cost There is provided a maintenance planning system for plant equipment, comprising an optimum maintenance calculation unit for obtaining a maintenance time that minimizes a cumulative cost and a maintenance cost for improving the equipment efficiency.

本発明によると、プラント構成機器の効率低下による燃料コストの増加傾向を考慮することで、燃料コストの累積値と機器メンテナンスによる保守コストを合わせたトータルコストが最小となるような最適なメンテナンス時期を判定できる。   According to the present invention, by taking into account the increasing tendency of fuel costs due to the decrease in the efficiency of plant component equipment, the optimal maintenance time that minimizes the total cost of the cumulative fuel cost and the maintenance cost due to equipment maintenance can be set. Can be judged.

本発明の実施例であるプラント機器の保守計画システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the maintenance plan system of the plant apparatus which is an Example of this invention. 補正圧縮機効率の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of correction | amendment compressor efficiency. 効率低下による燃料コスト増加量の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the fuel cost increase amount by efficiency fall. 効率低下による累積損失コストの経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the accumulated loss cost by efficiency fall. メンテナンスの最適日を判定するためのロジックを説明する図である。It is a figure explaining the logic for determining the optimal date of a maintenance. トータルコスト、効率劣化に伴う燃料コスト増加による損失額及びメンテナンスに要した総額の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the total amount required for the total cost and the loss amount by the fuel cost increase accompanying efficiency degradation, and the maintenance. 燃料コスト増加量への関数フィッティングを示す図である。It is a figure which shows the function fitting to the fuel cost increase amount. 累積損失コストから最適な保守日を判定する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of determining the optimal maintenance day from accumulated loss cost. システムの表示画面例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display screen of a system. 複数のメンテナンス方法がある場合の提示方法を示す図である。It is a figure which shows the presentation method in case there exist a some maintenance method. コンバインド発電プラントの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a combined power generation plant.

本発明によるプラント機器の保守計画システムの好適な実施例について説明する。尚、下記説明はあくまでも実施の例に過ぎず、下記具体的内容に発明自体が限定されることを意図する趣旨ではない。   A preferred embodiment of a maintenance planning system for plant equipment according to the present invention will be described. The following description is merely an example of implementation and is not intended to limit the invention itself to the following specific contents.

図1は、本発明の実施例になるプラント機器の保守計画システムを示す図である。1は保守計画システムである。2は保守計画立案の対象とするプラントである。3はシステムの処理に必要なデータを入力すると共に、システムの処理結果を出力する入出力装置である。尚、本入出力装置には表示装置も含まれ当該処理結果を運用者に表示することが可能である。   FIG. 1 is a diagram showing a plant equipment maintenance planning system according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a maintenance planning system. Reference numeral 2 denotes a plant to be a maintenance plan. Reference numeral 3 denotes an input / output device that inputs data necessary for system processing and outputs system processing results. The input / output device also includes a display device, and the processing result can be displayed to the operator.

本実施例におけるシステムでは、プラント2として火力コンバインド発電プラント(所謂C/Cプラント)を例に説明する。図11は、C/Cプラントの機器構成を示す図である。21はガスタービンであり、22がガスタービンを構成する圧縮機、23が燃焼器、24が膨張機である。ガスタービン21では、圧縮機22が空気を取り込んで圧縮し、次いで、燃焼器23が圧縮空気と燃料を取り込んで燃焼ガスを生成し、膨張機24が燃焼ガスを取り込んで動力を得る。ガスタービンの出力は、膨張機24が出力した動力と、圧縮機22が使用した動力の差分である。25は排熱回収ボイラである。排熱回収ボイラ25はガスタービンからの高温排ガスを用いて高温蒸気を生成する。26は蒸気タービンである。排熱回収ボイラ25で生成した高温蒸気を取り込んで動力を得る。27は復水器である。蒸気タービン26の排気を取り込んで、冷却水と熱交換させることにより、蒸気を水に凝縮させる。28は発電機である。ガスタービン21と蒸気タービン26の出力を用いて発電する。   In the system of the present embodiment, a thermal power combined power plant (so-called C / C plant) will be described as an example of the plant 2. FIG. 11 is a diagram illustrating a device configuration of the C / C plant. 21 is a gas turbine, 22 is a compressor constituting the gas turbine, 23 is a combustor, and 24 is an expander. In the gas turbine 21, the compressor 22 takes in air and compresses it, then the combustor 23 takes in compressed air and fuel to generate combustion gas, and the expander 24 takes in the combustion gas to obtain power. The output of the gas turbine is the difference between the power output from the expander 24 and the power used by the compressor 22. Reference numeral 25 denotes an exhaust heat recovery boiler. The exhaust heat recovery boiler 25 generates high temperature steam using high temperature exhaust gas from the gas turbine. 26 is a steam turbine. Power is obtained by taking in the high-temperature steam generated in the exhaust heat recovery boiler 25. 27 is a condenser. The steam is condensed into water by taking in the exhaust of the steam turbine 26 and exchanging heat with the cooling water. Reference numeral 28 denotes a generator. Electric power is generated using the outputs of the gas turbine 21 and the steam turbine 26.

本実施例では、メンテナンスを実施する上で最適な実施日を判定する機器としてガスタービンの圧縮機22を例にあげて処理を以下に説明する。   In the present embodiment, the processing will be described below by taking the compressor 22 of the gas turbine as an example of the device for determining the optimal implementation date for performing maintenance.

図1を参照して、本発明になるプラント機器の保守計画システム1の構成を示す。 本システムは、プロセス値データベース11、プラントモデルデータベース14、燃料コストデータベース15、保守費用データベース19はハードディスクを含む記憶媒体等に保存されるデータベース部4と、機器効率演算部12、燃料コスト演算部13、累積損失演算部16、関数演算部17、最適保守演算部18は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサーにより演算処理を行う演算部5で主構成される。また、データベース部4と演算部5は、有線又は無線により通信処理を行う。以下各構成について説明する。   With reference to FIG. 1, the structure of the maintenance plan system 1 of the plant apparatus which becomes this invention is shown. In this system, a process value database 11, a plant model database 14, a fuel cost database 15, and a maintenance cost database 19 are stored in a storage medium including a hard disk, a database unit 4, a device efficiency calculation unit 12, and a fuel cost calculation unit 13. The cumulative loss calculation unit 16, the function calculation unit 17, and the optimum maintenance calculation unit 18 are mainly configured by the calculation unit 5 that performs calculation processing by a processor such as a CPU (Central Processing Unit). In addition, the database unit 4 and the calculation unit 5 perform communication processing by wire or wireless. Each configuration will be described below.

プロセス値データベース11は、プラント2から計測データを取り込み、データベースに格納する。機器効率演算部12は、プロセス値データベースからデータを取り出し、プラントを構成する機器の効率を算出する。上記したように、本実施例では圧縮機を対象機器としている。圧縮機の効率ηを算出する手段として、以下の式を用いる。   The process value database 11 captures measurement data from the plant 2 and stores it in the database. The equipment efficiency calculation unit 12 extracts data from the process value database, and calculates the efficiency of equipment constituting the plant. As described above, in this embodiment, the compressor is the target device. The following equation is used as means for calculating the efficiency η of the compressor.

ここで、PinとPoutは圧縮機入口と出口の圧力、TinとToutは圧縮機入口と出口の温度、κは空気の比熱比を表している。   Here, Pin and Pout are compressor inlet and outlet pressures, Tin and Tout are compressor inlet and outlet temperatures, and κ is a specific heat ratio of air.

機器効率演算部12は、プロセス値データベース11から圧縮機の温度と圧力の計測値を取り込み、数1により圧縮機効率を算出する。ただし、数1で求めた圧縮機効率の値は、機器の劣化状況に加えて大気条件や運転条件にも影響される。これは圧縮機が取り込む空気の質量流量が変わるためである。大気温度によって空気の密度が変わり、また、IGV(Inlet Guide Vane)の開度でも変わる。本実施例におけるシステムでは、機器の劣化状況をより正確に判断することが重要である。このため、数1で求めた圧縮機効率の値に対し、以下で示すように大気温度とIGV開度の依存性をなくすための補正処理を行い、補正圧縮機効率を算出する。   The equipment efficiency calculation unit 12 takes in the measured values of the temperature and pressure of the compressor from the process value database 11 and calculates the compressor efficiency by Equation 1. However, the value of the compressor efficiency obtained by Equation 1 is affected by atmospheric conditions and operating conditions in addition to the deterioration status of the equipment. This is because the mass flow rate of air taken in by the compressor changes. The density of air varies depending on the atmospheric temperature, and also varies depending on the opening degree of IGV (Inlet Guide Vane). In the system according to the present embodiment, it is important to more accurately determine the deterioration state of the device. For this reason, the correction efficiency for eliminating the dependence of the atmospheric temperature and the IGV opening is performed on the value of the compressor efficiency obtained in Equation 1 to calculate the corrected compressor efficiency as shown below.

補正後圧縮機効率は、圧縮機効率から大気温度補正係数及びIGV開度補正係数の差分を取って算出する。ここで、圧縮機効率に対する空気流量及びIGV開度との関係は、設計時の試験データまたは実機の運転データを用いて、予め作成する。   The corrected compressor efficiency is calculated by taking the difference between the atmospheric temperature correction coefficient and the IGV opening correction coefficient from the compressor efficiency. Here, the relationship between the air flow rate and the IGV opening relative to the compressor efficiency is created in advance using test data at the time of design or operation data of the actual machine.

図2は、補正圧縮機効率の経時変化を示すグラフである。洗浄などのメンテナンスを実施しない場合は、図に示すように効率が徐々に低下していく。機器効率演算部12は、このような効率の変化傾向を算出する。   FIG. 2 is a graph showing the change over time of the correction compressor efficiency. When maintenance such as cleaning is not performed, the efficiency gradually decreases as shown in the figure. The device efficiency calculation unit 12 calculates such a tendency of change in efficiency.

次に、前述の図1に示した燃料コスト演算部13が、算出された補正圧縮機効率を用いて、効率低下による燃料消費量の増加分を求める。例えば図11に示したコンバインド発電プラントの機器構成においては、圧縮機22の効率が低下すると、圧縮機が使用する動力が上昇するため、ガスタービン21の効率が低下する。ガスタービン21の出力は低下し、排ガス温度は上昇する。その後段にある排熱回収ボイラ25では、取り込むガスの温度が上昇しているので、蒸気の生成量は増加する。したがって、蒸気タービン26の出力は上昇する。つまり、圧縮機22の効率が低下すると、ガスタービン21の出力が低下し、一方、蒸気タービン26の出力は上昇する。このとき、ガスタービンの出力低下分の方が大きいため、トータルとしての出力は低下する。したがって、同じ発電出力を得るには、燃料を過剰に消費することになる。   Next, the fuel cost calculation unit 13 shown in FIG. 1 obtains an increase in fuel consumption due to efficiency reduction using the calculated corrected compressor efficiency. For example, in the device configuration of the combined power plant shown in FIG. 11, when the efficiency of the compressor 22 decreases, the power used by the compressor increases, so the efficiency of the gas turbine 21 decreases. The output of the gas turbine 21 decreases and the exhaust gas temperature increases. In the exhaust heat recovery boiler 25 in the subsequent stage, since the temperature of the gas to be taken up has increased, the amount of steam generated increases. Therefore, the output of the steam turbine 26 increases. That is, when the efficiency of the compressor 22 decreases, the output of the gas turbine 21 decreases, while the output of the steam turbine 26 increases. At this time, since the output decrease of the gas turbine is larger, the total output decreases. Therefore, in order to obtain the same power generation output, fuel is excessively consumed.

以上のように、コンバインド発電プラントは、ガスタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンが相互に関係するため、ガスタービン単体として効率が低下した場合でも、排熱回収ボイラ、蒸気タービンを含むプラント全体に与える影響を考慮する必要がある。上記の図1に記載した本実施例におけるシステムでは、プラントモデルデータベース14に、ガスタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンの機能を有するヒートバランスモデルを装備する。燃料コスト演算部13は、プラントモデルデータベース14に格納したヒートバランスモデルを用いて、ガスタービン圧縮機の効率低下による燃料流量の増加量を算出する。尚、コンバインド発電プラントに限らず各種プラントのモデルデータを保持しており、当該効率低下による燃料流量の増加量を算出可能である。   As described above, in a combined power plant, a gas turbine, an exhaust heat recovery boiler, and a steam turbine are related to each other. It is necessary to consider the impacts. In the system according to the present embodiment described in FIG. 1, the plant model database 14 is equipped with a heat balance model having functions of a gas turbine, an exhaust heat recovery boiler, and a steam turbine. The fuel cost calculation unit 13 uses the heat balance model stored in the plant model database 14 to calculate the increase amount of the fuel flow rate due to the efficiency reduction of the gas turbine compressor. In addition, the model data of not only a combined power generation plant but various plants are hold | maintained, and the increase amount of the fuel flow volume by the said efficiency fall is computable.

さらに、燃料コスト演算部13は、燃料流量の増加量を燃料コストの増加量に換算する。この処理のために、燃料コストデータベース15には、購入時期に応じた燃料の価格を時系列データとして格納している。燃料コスト演算部13は、前述したヒートバランスモデルを用いて算出した燃料流量の増加量に対し、燃料価格を乗じて燃料コストの増加量を求める。図3は、燃料コスト演算部13が算出した燃料コスト増加量の経時変化を示す図である。   Further, the fuel cost calculation unit 13 converts the increase amount of the fuel flow rate into the increase amount of the fuel cost. For this processing, the fuel cost database 15 stores the price of the fuel according to the purchase time as time series data. The fuel cost calculation unit 13 obtains the increase amount of the fuel cost by multiplying the increase amount of the fuel flow rate calculated using the heat balance model described above by the fuel price. FIG. 3 is a diagram showing a change with time of the fuel cost increase amount calculated by the fuel cost calculation unit 13.

次に、図1に示した累積損失演算部16が、燃料コスト演算部13が算出した燃料コストの増加量を用いて、累積損失コストを算出する。図4は、累積損失コストの経時変化を示す図である。これは、例えば燃料コスト増加量のトレンドを積分することにより得られる。本実施例におけるシステムでは、算出した累積損失コストと効率改善のためのメンテナンス費用とを比較して、運転保守のトータルコストが最小となるメンテナンス実施の時期を判定する。   Next, the cumulative loss calculation unit 16 illustrated in FIG. 1 calculates the cumulative loss cost using the increase amount of the fuel cost calculated by the fuel cost calculation unit 13. FIG. 4 is a diagram showing a change with time of the accumulated loss cost. This can be obtained, for example, by integrating the trend of fuel cost increase. In the system according to the present embodiment, the calculated cumulative loss cost is compared with the maintenance cost for improving the efficiency, and the maintenance execution time at which the total cost of operation and maintenance is minimized is determined.

以下に、その判定方法の概要を示す。先ず、仮定として、メンテナンスを実施する時間間隔は同一とし、これをTで表す。また、メンテナンスによって効率が常に同じ状態に回復し、その後の効率の低下傾向も変わらないとする。このとき、機器の効率低下による燃料コストの増加量は、図5(a)に示すように同じパターンの繰り返しとなる。ここで、燃料コストの増加傾向を表す関数を数2のF(t)で定義する。   The outline of the determination method is shown below. First, it is assumed that the time interval for performing maintenance is the same, and this is represented by T. Further, it is assumed that the efficiency is always restored to the same state by the maintenance, and the tendency of the subsequent efficiency to decrease is not changed. At this time, the increase amount of the fuel cost due to the reduction in the efficiency of the device is repeated in the same pattern as shown in FIG. Here, a function representing an increasing tendency of the fuel cost is defined by F (t) of Formula 2.

tは時間、nは効率低下の傾向を表すパラメータ、aは係数である。nが1のときは効率が線形的に低下、すなわち、燃料コストが線形的に増加することを示す。nが1より大きい場合は、効率低下の進行が早いことを示し、1より小さい場合は、進行が緩やかなことを示す。燃料コストを表す数2に対し、累積損失コストを表す関数は数3のL(t)で表される。   t is time, n is a parameter indicating a tendency of efficiency reduction, and a is a coefficient. When n is 1, the efficiency decreases linearly, that is, the fuel cost increases linearly. When n is larger than 1, it indicates that the progress of efficiency reduction is fast, and when it is smaller than 1, it indicates that the progress is slow. The function representing the accumulated loss cost is expressed by L (t) in Expression 3 with respect to Expression 2 representing the fuel cost.

数1で示す燃料コストを表す関数F(t)を積分した形となる。図5(b)に累積損失コストのグラフを示した。   The function F (t) representing the fuel cost expressed by Equation 1 is integrated. FIG. 5B shows a graph of the accumulated loss cost.

十分に長い期間Pを仮定し、上記したようにメンテナンスを実施する時間間隔をTとした場合、期間Pの間にメンテナンスを行う回数はP/T回となる。1回のメンテナンスにかかる費用をMとすると、期間Pでの機器効率低下に伴う燃料コストの増加額と、メンテナンスに要した費用とを合計したトータルコストは数4のC(T)で表される。   Assuming a sufficiently long period P and assuming that the maintenance time interval is T as described above, the number of times maintenance is performed during the period P is P / T times. Assuming that the cost for one maintenance is M, the total cost, which is the sum of the increase in fuel cost due to the decrease in equipment efficiency during the period P and the cost required for maintenance, is expressed by C (T) in Formula 4. The

第1項が燃料コストの増加による損失額、第2項がメンテナンスに要した総額である。このトータルコストC(T)を最小にするには、数5の条件を満足すればよい。   The first term is the loss due to the increase in fuel cost, and the second term is the total amount required for maintenance. In order to minimize the total cost C (T), the condition of Equation 5 should be satisfied.

上記数5は、トータルコストC(T)の関数の傾きが0になるときを示しており、変動するトータルコストが下に凸となる最小値を求めている。この条件から数6に示す関係を導くことができ、これに数3を代入すると数7の関係が得られる。   The above formula 5 shows the case where the slope of the function of the total cost C (T) becomes 0, and the minimum value at which the fluctuating total cost becomes convex is obtained. From this condition, the relationship shown in Equation 6 can be derived. If Equation 3 is substituted into this relationship, the relationship of Equation 7 is obtained.

数7は、左辺が累積損失コストL(T)である。右辺が1回当たりのメンテナンス費用Mを効率低下の傾向を表すパラメータnで除した値である。両者の値が一致するときがコスト最小となる。n=1の場合、すなわち効率が線形的に低下する場合には、累積損失コストとメンテナンス費用が同額になる時点がコスト最小である。しかし、機器の効率低下が線形に比べて、急激に進行する場合、あるいは、緩やかに進行する場合は、コスト最小にならないことが分かる。   In Equation 7, the left side is the accumulated loss cost L (T). The right side is a value obtained by dividing the maintenance cost M per time by the parameter n representing the tendency of efficiency reduction. The cost is minimized when both values match. When n = 1, that is, when the efficiency decreases linearly, the time at which the accumulated loss cost and the maintenance cost are equal is the minimum cost. However, it can be seen that the cost is not minimized when the reduction in the efficiency of the device progresses more rapidly or more slowly than linear.

この関係を図6に示した。図6は、数4で示すトータルコストC(T)、及び、その第1項である効率劣化に伴う燃料コスト増加による損失額、第2項であるメンテナンスに要した総額を示すグラフである。グラフの横軸はメンテナンスの実施間隔Tを示し、右に行くほどメンテナンスの頻度を減らした状態に相当する。(a)、(b)、(c)は、数式4のnがそれぞれ0.5、1.0、2.0の場合を示している。なお、各グラフの縦軸・横軸のスケールは変えて図示している。   This relationship is shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing the total cost C (T) expressed by Equation 4, the amount of loss due to the increase in fuel cost associated with efficiency degradation, which is the first term, and the total amount required for maintenance, which is the second term. The horizontal axis of the graph indicates the maintenance execution interval T, which corresponds to a state in which the maintenance frequency decreases as it goes to the right. (A), (b), and (c) have shown the case where n of Numerical formula 4 is 0.5, 1.0, and 2.0, respectively. In addition, the scale of the vertical axis | shaft of each graph and the horizontal axis are changing and shown in figure.

ある期間Pにおける燃料コスト増加による損失額は、メンテナンスの実施間隔Tを延ばす、すなわちメンテナンスの頻度を減らすほど単調に増加する傾向を示す。一方、メンテナンスコストは、メンテナンスの頻度を減らすほど単調に減少する傾向を示す。したがって、両者の合計であるトータルコストC(T)は下に凸の関数となる。本システムは、このトータルコストが最小となるように、メンテナンスの最適な実施時期Tを決定する。   The amount of loss due to an increase in fuel cost in a certain period P tends to increase monotonically as the maintenance execution interval T is extended, that is, the frequency of maintenance is reduced. On the other hand, the maintenance cost tends to monotonously decrease as the maintenance frequency decreases. Accordingly, the total cost C (T), which is the sum of both, is a downward convex function. The system determines an optimum execution time T of maintenance so that the total cost is minimized.

図では、nの値を変えた3パターンを示しており、トータルコストが最小となる条件での、燃料コスト増加による損失額とメンテナンスコストの関係を見る。(a)のn=0.5では燃料コスト増加による損失額がメンテナンスコストに対して2倍のとき、(b)のn=1.0では両者が等しいとき、(c)のn=2.0では半分のときにトータルコストが最小になることが分かる。これは前述の数7の関係と等価である。nの値が異なることは、効率低下による燃料コストの増加傾向が異なることを示す。nの値が大きいほど、効率低下が急激に進行し、燃料コストの損失額も急激に増えることを意味する。つまり、効率の低下傾向によって、トータルコストを最小とする燃料コストの損失額とメンテナンスコストとの関係は変わる。   In the figure, three patterns with different values of n are shown, and the relationship between the loss due to the increase in fuel cost and the maintenance cost under the condition that the total cost is minimized is seen. When (a) n = 0.5, the loss due to the increase in fuel cost is twice the maintenance cost, when (b) n = 1.0, both are equal, and (c) n = 2. It can be seen that when 0 is half, the total cost is minimized. This is equivalent to the relationship of Equation 7 described above. Different values of n indicate that the increasing tendency of the fuel cost due to the decrease in efficiency is different. The larger the value of n, the more rapidly the efficiency decrease and the more the fuel cost loss increases. That is, the relationship between the loss of the fuel cost that minimizes the total cost and the maintenance cost changes depending on the decreasing tendency of efficiency.

以上の特性を考慮し、本実施例におけるシステムでは、効率の低下傾向、すなわち、燃料コストの増加傾向を踏まえて、累積損失コストとメンテナンス費用からコスト最小となるメンテナンスの実施時期を判定する。   Considering the above characteristics, in the system according to the present embodiment, the maintenance execution timing at which the cost is minimized is determined from the accumulated loss cost and the maintenance cost in consideration of the decreasing tendency of the efficiency, that is, the increasing tendency of the fuel cost.

関数演算部17は、図1に示した燃料コスト演算部13が算出したデータに対し、図7に示すように関数へのフィッティングを行う。このときの関数形は上記数2を使用する。フィッティングによって燃料増加傾向を表すパラメータnの値が得られる。   The function calculation unit 17 performs fitting to the function as shown in FIG. 7 on the data calculated by the fuel cost calculation unit 13 shown in FIG. The function form at this time uses Equation 2 above. The value of the parameter n representing the fuel increase tendency is obtained by the fitting.

次に、最適保守演算部18が、累積損失演算部16が出力した累積損失コスト、関数演算部17が出力した燃料増加傾向を表すパラメータnを取り込み、コスト最小となる保守日を演算する。保守日の判定方法は、上記数7に従う。このとき、メンテナンスコストは、図1に示す保守費用データベース19に格納しておく。   Next, the optimum maintenance calculation unit 18 takes in the cumulative loss cost output from the cumulative loss calculation unit 16 and the parameter n representing the fuel increase tendency output from the function calculation unit 17, and calculates the maintenance date that minimizes the cost. The method for determining the maintenance date follows Equation 7 above. At this time, the maintenance cost is stored in the maintenance cost database 19 shown in FIG.

図8に、コスト最小となる保守日を判定するための処理の概要を示す。累積損失コストが、判定基準コストに到達した時点を最適日とする。ここで判定基準コストとは、数7に示す右辺の値であり、メンテナンスコストMを効率低下の傾向を表すパラメータnで除した値である。この図の例では、関数演算部17が判定したnの値が1より大きいため、判定基準コストはメンテナンスコストよりも小さい。つまり、累積損失コストがメンテナンスコストの額に達するよりも早い時点が、コスト最小となる最適日と判断している。また、関数演算部17が判定したnの値が1より小さい場合は、判定基準コストはメンテナンスコストよりも大きくなる為、累積損失コストがメンテナンスコストの額に達する時点よりも遅い時点を、コスト最小となる最適日と判断する。   FIG. 8 shows an outline of processing for determining the maintenance date that minimizes the cost. The time when the accumulated loss cost reaches the judgment reference cost is set as the optimal date. Here, the determination reference cost is a value on the right side shown in Equation 7, and is a value obtained by dividing the maintenance cost M by a parameter n representing a tendency of efficiency reduction. In the example of this figure, since the value of n determined by the function calculation unit 17 is greater than 1, the determination reference cost is lower than the maintenance cost. In other words, it is determined that the point in time when the accumulated loss cost reaches the maintenance cost amount is the optimum date that minimizes the cost. Further, when the value of n determined by the function calculation unit 17 is smaller than 1, the determination reference cost is larger than the maintenance cost. Therefore, the time point at which the accumulated loss cost is later than the time point at which the maintenance cost amount is reached is the minimum cost. Judged as the best day.

図9は、入出力装置3が出力する表示画面の例である。31は補正圧縮機効率のトレンドを示している。32は圧縮機効率の低下による燃料コスト増加量のトレンド、及びフィッティング式を示している。33は累積損失コスト、メンテナンスコスト、判定基準コストを示しており、これらから判定した最適保守日を出力している。これらの情報をユーザに提供することにより、システムが判定した最適保守日の根拠を示すことができる。また、複数プラントの運用している場合等に、各プラントにおける最適保守日のみを羅列して表示することもできる。   FIG. 9 is an example of a display screen output by the input / output device 3. Reference numeral 31 denotes a trend of corrected compressor efficiency. Reference numeral 32 denotes a trend of an increase in fuel cost due to a decrease in compressor efficiency, and a fitting equation. Reference numeral 33 denotes an accumulated loss cost, a maintenance cost, and a determination reference cost, and outputs the optimum maintenance date determined from these. By providing such information to the user, it is possible to show the basis for the optimum maintenance date determined by the system. In addition, when a plurality of plants are operated, it is possible to display only the optimum maintenance date in each plant.

以上が、本実施例におけるシステムが行う処理の流れである。上記処理では、メンテナンスの方法が1種類という前提で説明した。これに対し、圧縮機の効率を改善するメンテナンスとして、洗浄と翼交換など複数の方法がある場合には、図10に示すように、それぞれのメンテナンス費用から算出した判定基準コストを表示してもよい。   The above is the flow of processing performed by the system in this embodiment. The above processing has been described on the assumption that there is one type of maintenance method. On the other hand, when there are a plurality of methods such as cleaning and blade replacement as maintenance for improving the efficiency of the compressor, as shown in FIG. 10, even if the judgment standard cost calculated from each maintenance cost is displayed. Good.

また、前述の処理では、燃料コストの増加トレンドに対して関数へのフィッティングを行ったが、効率の低下トレンドに対して行ってもよい。この場合も、前述の数2に示す関数にフィッティングし、パラメータnを求めればよい。ただし、低下トレンドに対するフィッティングなので、係数aは負の値になる。   In the above-described processing, the fitting to the function is performed with respect to the increase trend of the fuel cost, but it may be performed with respect to the decrease trend of the efficiency. In this case as well, the parameter n may be obtained by fitting to the function shown in Equation 2 above. However, since the fitting is for the downward trend, the coefficient a is a negative value.

本実施例によれば、プラント構成機器の効率が低下し、燃料コストが増加していく環境において、効率低下による燃料コストの増加量を演算し、この累積値である累積損失コストを演算し、累積損失コストと効率改善のためのメンテナンス費用を比較して、燃料コストとメンテナンスコストとを合計したトータルコストが最小となるメンテナンス時期を判定する場合において、効率の低下傾向、または燃料コストの増加傾向を考慮しているので、トータルコストが最小となる時期を精度よく判定できる。これにより、プラントの運転保守コストを削減できる。さらに、効率の低下傾向が緩やかな場合には、メンテナンスの実施間隔を従来よりも延長できるので、不必要なメンテナンス作業を省略でき、メンテナンス作業時間の短縮化、及びプラント稼働率の向上も実現できる。   According to the present embodiment, in an environment where the efficiency of the plant component equipment decreases and the fuel cost increases, the increase amount of the fuel cost due to the decrease in efficiency is calculated, the cumulative loss cost that is this cumulative value is calculated, Comparing the cumulative loss cost with the maintenance cost for improving efficiency and determining the maintenance time that minimizes the total cost of the fuel cost and maintenance cost, the tendency to decrease in efficiency or increase in fuel cost Therefore, it is possible to accurately determine the time when the total cost is minimum. Thereby, the operation and maintenance cost of the plant can be reduced. In addition, when the efficiency trend is gradual, maintenance intervals can be extended more than before, so unnecessary maintenance work can be omitted, maintenance work time can be shortened, and plant operation rate can be improved. .

また、本発明になるシステムによれば、発電プラント、化学プラントを始めとするプラント全般に利用できる。   In addition, the system according to the present invention can be used for all plants including power plants and chemical plants.

1 保守計画システム
2 プラント
3 入出力装置
4 データベース部
5 演算部
11 プロセス値データベース
12 機器効率演算部
13 燃料増加演算部
14 プラントモデルデータベース
15 燃料コストデータベース
16 累積損失演算部
17 関数演算部
18 最適保守演算部
19 保守費用データベース
21 ガスタービン
22 圧縮機
23 燃焼器
24 膨張機(タービン)
25 排熱回収ボイラ
26 蒸気タービン
27 復水器
28 発電機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Maintenance planning system 2 Plant 3 Input / output device 4 Database part 5 Calculation part 11 Process value database 12 Equipment efficiency calculation part 13 Fuel increase calculation part 14 Plant model database 15 Fuel cost database 16 Cumulative loss calculation part 17 Function calculation part 18 Optimal maintenance Arithmetic unit 19 Maintenance cost database 21 Gas turbine 22 Compressor 23 Combustor 24 Expander (turbine)
25 Waste heat recovery boiler 26 Steam turbine 27 Condenser 28 Generator

Claims (7)

プラントを構成する機器の機器効率を演算する機器効率演算部と、
前記機器効率に基づいて前記機器の燃料コストの増加量を求める燃料コスト演算部と、
前記燃料コストの増加量の時系列データを累乗関数にフィッティングして前記燃料コストの増加量の傾向を累乗関数の指数値として求める関数演算部と、
前記燃料コストの増加量の累積値を求める累積損失演算部と、
前記燃料コストの増加量の傾向に基づいて、前記燃料コストの累積値と前記機器効率を改善するためのメンテナンスコストのトータルコストを最小とするメンテナンス時期を求める最適保守演算部と、
を備えるプラント機器の保守計画システム。
An equipment efficiency calculation unit for calculating the equipment efficiency of equipment constituting the plant;
A fuel cost calculation unit for obtaining an increase in fuel cost of the device based on the device efficiency;
A function calculating unit for obtaining the tendency of increase of the fuel cost time-series data of the amount of increase in the fuel costs by fitting the power function as an index value of power function,
A cumulative loss calculation unit for obtaining a cumulative value of the fuel cost increase ;
Based on the tendency of the increase in the fuel cost, an optimum maintenance calculation unit for obtaining a maintenance time that minimizes a cumulative value of the fuel cost and a total cost of the maintenance cost for improving the equipment efficiency;
A maintenance planning system for plant equipment.
請求項1に記載のプラント機器の保守計画システムにおいて、
前記最適保守演算部は、前記メンテナンス時期を判定するための基準コストを前記メンテナンスコストを前記関数演算部が求めた累乗関数の指数値で除した値とし、前記燃料コストの増加量の累積値が前記基準コストと一致するとき、前記メンテナンス時期とすることを特徴とするプラント機器の保守計画システム。
In the plant equipment maintenance planning system according to claim 1 ,
The optimum maintenance calculation unit uses a reference cost for determining the maintenance time as a value obtained by dividing the maintenance cost by an exponent value of a power function obtained by the function calculation unit , and a cumulative value of the increase in the fuel cost A maintenance planning system for plant equipment, characterized in that the maintenance time is set when the value matches the reference cost.
請求項1または2の何れかに記載のプラント機器の保守計画システムにおいて、
前記プラントには発電プラントを含むことを特徴とするプラント機器の保守計画システム。
In the maintenance plan system of the plant apparatus in any one of Claim 1 or 2 ,
A plant equipment maintenance planning system, wherein the plant includes a power plant.
請求項に記載のプラント機器の保守計画システムにおいて、
前記発電プラントのヒートバランスモデルを格納するデータベースを備え、
前記燃料コスト演算部は、前記機器の効率低下による燃料コストの増加量を前記ヒートバランスモデルで演算することを特徴とするプラント機器の保守計画システム。
In the plant equipment maintenance planning system according to claim 3 ,
A database for storing the heat balance model of the power plant,
The maintenance plan system for plant equipment, wherein the fuel cost computation unit computes an increase in fuel cost due to a reduction in efficiency of the equipment using the heat balance model.
請求項1乃至の何れかに記載のプラント機器の保守計画システムにおいて、
前記燃料コストの累積値のトレンドを前記基準コストと併せて表示し、前記メンテナンス時期を提示することを特徴とするプラント機器の保守計画システム。
In the maintenance planning system for plant equipment according to any one of claims 1 to 4 ,
A maintenance planning system for plant equipment, wherein a trend of the accumulated value of the fuel cost is displayed together with the reference cost, and the maintenance time is presented.
請求項1乃至の何れかに記載のプラント機器の保守計画システムにおいて、
前記関数演算部は、前記機器効率の低下傾向を求め、
前記最適保守演算部は、前記機器効率の低下傾向に基づいて、前記メンテナンス時期を求めることを特徴とするプラント機器の保守計画システム。
In the maintenance planning system for plant equipment according to any one of claims 1 to 5 ,
The function calculation unit obtains a tendency to decrease the device efficiency,
The maintenance planning system for plant equipment, wherein the optimum maintenance calculation unit obtains the maintenance time based on a tendency of reduction in equipment efficiency.
プラントを構成する機器の機器効率に基づいて前記機器の燃料コストの増加量及びその累積値を求め、かつ前記燃料コストの増加量の時系列データを累乗関数にフィッティングして前記燃料コストの増加量の傾向を求め、前記燃料コストの増加量の傾向のフィッティングから求めた累乗関数の指数値とメンテナンスコストに基づいて、前記燃料コストの増加量の累積値と前記機器効率を改善するためのメンテナンスコストのトータルコストを最小とするメンテナンス時期を求めることを特徴とするプラント機器の保守計画方法。 Determine the increment and the cumulative value thereof of the fuel cost of the device based on the device efficiency of devices constituting the plant, and increase of the fuel cost by fitting the time-series data of power function of increasing the amount of the fuel cost The maintenance cost for improving the cumulative efficiency of the fuel cost and the maintenance efficiency based on the exponent value of the power function obtained from fitting the trend of the increase of the fuel cost and the maintenance cost A maintenance planning method for plant equipment, characterized in that a maintenance time that minimizes the total cost of the plant is obtained.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6930938B2 (en) * 2018-03-16 2021-09-01 株式会社東芝 Operation plan creation device, operation plan creation method, and program
KR101952792B1 (en) * 2018-08-08 2019-02-27 주식회사 블루이코노미전략연구원 Fault diagnosis method and apparatus for energy system
JP2020046814A (en) * 2018-09-18 2020-03-26 東電設計株式会社 Operation support method, operation support device, and operation support program
JP7328577B2 (en) * 2019-06-20 2023-08-17 日本電信電話株式会社 Monitoring and maintenance device, monitoring and maintenance method, and monitoring and maintenance program
JP7152442B2 (en) * 2020-04-08 2022-10-12 ダイキン工業株式会社 Equipment maintenance support system
GB2614951A (en) * 2021-12-21 2023-07-26 Rolls Royce Plc Determination of fuel characteristics

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005133583A (en) * 2003-10-29 2005-05-26 Hitachi Ltd Gas turbine cleaning time determining device and method
JP6071471B2 (en) * 2012-11-26 2017-02-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Upgrade plan support device

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