JP6710039B2 - 計画装置、計画方法およびプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、タービンの部品の運用計画を生成する計画装置、計画方法およびプログラムに関する。
特許文献１には、ガスタービン高温部品のローテーション計画において、高温部品の余寿命が次回予定運転期間に満たない場合に、自主点検タイミングの時期を変更することで、高温部品の廃却時における余寿命を最小化する技術が開示されている。
しかしながら、プラントによっては自主点検を実施せずに定期点検のみを実施することがある。この場合、特許文献１に開示された技術によっては、部品の余寿命を最小化することができない可能性がある。
本発明の目的は、自主点検タイミングの変更によらずにタービンの部品を効率よく運用する計画装置、計画方法およびプログラムを提供することにある。
本発明の目的は、自主点検タイミングの変更によらずにタービンの部品を効率よく運用する計画装置、計画方法およびプログラムを提供することにある。
本発明の第１の態様によれば、計画装置は、タービンに組み込み可能な複数の部品の余寿命を特定する余寿命特定部と、前記タービンの点検時期に、特定された前記複数の部品の余寿命に基づいて、前記複数の部品の中から前記余寿命が次回の点検時期までのインターバル未満となる部品を特定し、特定した前記部品のうち前記余寿命の差が許容誤差値となる組み合わせに係る部品を前記タービンに組み込み、特定した前記部品のうち前記組み合わせ以外の部品を倉庫に格納することを示す運用計画を生成する運用計画生成部とを備える。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る計画装置は、前記運用計画生成部が、特定された前記余寿命に基づいて、同一のタイミングにおいて、同一の前記タービンに組み込まれた複数の部品の余寿命が前記許容誤差値以内になるように、前記運用計画を生成する。
本発明の第３の態様によれば、第２の態様に係る計画装置は、前記部品の余寿命と前記インターバルとに基づいて、前記タービンに組み込むと計画されたすべての部品が、次の点検時期において許容誤差値以内となる温度となるように、組み込み対象の前記タービンの負荷を決定する運転計画生成部とを備える。
本発明の第４の態様によれば、第２または第３の態様に係る計画装置は、前記運用計画生成部が、第１部品の余寿命および第２部品の余寿命が定期点検のインターバルより短く、かつ前記第１の部品の余寿命と前記第２部品の余寿命との差が許容誤差値以内である場合に、前記第１部品と前記第２部品とを同一の前記タービンに組み込むことを示す前記運用計画を生成する。
本発明の第５の態様によれば、第１の態様に係る計画装置は、前記運用計画生成部が、特定された前記余寿命に基づいて、前記タービンの点検時期において、前記タービンに組み込まれた前記部品の余寿命が前記許容誤差値以内になるように、前記運用計画を生成する。
本発明の第６の態様によれば、第５の態様に係る計画装置は、複数のタービンについて、前記定期点検のインターバルの間における前記部品の消費寿命を算出する消費寿命算出部をさらに備え、前記運用計画生成部が、各前記タービンへの組み込み回数と消費寿命の積の総和と、前記部品の余寿命との差が所定値以内となるように、前記タービンへの組み込み回数を示す前記運用計画を生成する。
本発明の第７の態様によれば、計画方法は、計画装置の余寿命特定部が、タービンに組み込み可能な複数の部品の余寿命を特定するステップと、前記計画装置の運用計画生成部が、前記タービンの点検時期に、特定された前記複数の部品の余寿命に基づいて、前記複数の部品の中から前記余寿命が次回の点検時期までのインターバル未満となる部品を特定し、特定した前記部品のうち前記余寿命の差が許容誤差値となる組み合わせに係る部品を前記タービンに組み込み、特定した前記部品のうち前記組み合わせ以外の部品を倉庫に格納することを示す運用計画を生成するステップとを有する。
本発明の第８の態様によれば、プログラムは、コンピュータを、タービンに組み込み可能な複数の部品の余寿命を特定する余寿命特定部、前記タービンの点検時期に、特定された前記複数の部品の余寿命に基づいて、前記複数の部品の中から前記余寿命が次回の点検時期までのインターバル未満となる部品を特定し、特定した前記部品のうち前記余寿命の差が許容誤差値となる組み合わせに係る部品を前記タービンに組み込み、特定した前記部品のうち前記組み合わせ以外の部品を倉庫に格納することを示す運用計画を生成する運用計画生成部として機能させる。
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、計画装置は、部品の余寿命が許容誤差値以内になるように運用計画を生成する。これにより、計画装置は、自主点検タイミングの変更によらずにタービンの部品を効率よく運用することができる。
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら第１の実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係る計画装置の構成を示す概略ブロック図である。
第１の実施形態に係る計画装置１は、タービンの部品の運用計画を生成する。第１の実施形態に係る部品の運用計画は、点検中のタービンに取り付けられている部品および倉庫に格納されている部品の各部品について、次回の運転のためにタービンに取り付けるか倉庫に格納するかを示す情報である。
第１の実施形態に係る計画装置１は、データ収集部１０１、ヒートバランス算出部１０２、消費寿命算出部１０３、余寿命特定部１０４、余寿命記憶部１０５、点検時期記憶部１０６、運用計画生成部１０７、発電電力量予測部１０８、運転計画生成部１０９、出力部１１０を備える。
以下、図面を参照しながら第１の実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係る計画装置の構成を示す概略ブロック図である。
第１の実施形態に係る計画装置１は、タービンの部品の運用計画を生成する。第１の実施形態に係る部品の運用計画は、点検中のタービンに取り付けられている部品および倉庫に格納されている部品の各部品について、次回の運転のためにタービンに取り付けるか倉庫に格納するかを示す情報である。
第１の実施形態に係る計画装置１は、データ収集部１０１、ヒートバランス算出部１０２、消費寿命算出部１０３、余寿命特定部１０４、余寿命記憶部１０５、点検時期記憶部１０６、運用計画生成部１０７、発電電力量予測部１０８、運転計画生成部１０９、出力部１１０を備える。
データ収集部１０１は、顧客が所有する発電プラントからリアルタイムにタービンの運転データを収集する。具体的には、データ収集部１０１は、タービンに設けられたセンサから所定の収集周期（例えば、５分）ごとに、運転データを収集する。収集周期は、監視の即時性が失われない程度に短い周期である。運転データの例としては、流量、圧力、温度、振動、およびその他の状態量が挙げられる。
ヒートバランス算出部１０２は、データ収集部１０１が収集した運転データに基づいて、タービンのヒートバランスを算出する。ヒートバランスとは、タービンに取り付けられた各部品それぞれにおける温度、圧力、エンタルピ、流量、およびその他の状態量である。ヒートバランス算出部１０２は、運転データに基づくシミュレーションによりヒートバランスを算出する。ヒートバランス算出のためのシミュレーションの手法の例としては、ＦＥＭ（Finite Element Method）およびＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）が挙げられる。
消費寿命算出部１０３は、ヒートバランス算出部１０２が算出したヒートバランスに基づいて、直近の収集周期における各部品の消費寿命を算出する。本実施形態では、消費寿命は等価運転時間によって表される。
余寿命特定部１０４は、余寿命記憶部１０５が記憶する余寿命から、消費寿命算出部１０３が算出する消費寿命を減算することで、部品の余寿命を特定する。
余寿命記憶部１０５は、各部品の余寿命を記憶する。部品の余寿命は、部品ごとに定められる設計寿命から消費寿命算出部１０３が算出する消費寿命を逐次減算することで得られる。
余寿命記憶部１０５は、各部品の余寿命を記憶する。部品の余寿命は、部品ごとに定められる設計寿命から消費寿命算出部１０３が算出する消費寿命を逐次減算することで得られる。
点検時期記憶部１０６は、各発電プラントに設けられる各タービンの点検時期を示す日付を記憶する。タービンの点検は、所定のインターバルごとに実行される。
運用計画生成部１０７は、タービンの点検時期に、そのタービンに取り付けられている部品および倉庫に格納されている部品の各部品について、運用計画を生成する。
発電電力量予測部１０８は、ネットワークを介して市場電力需要情報を取得し、管理対象の各発電プラントが発電すべき電力量を予測する。
運転計画生成部１０９は、タービンの負荷を示す運転計画を生成する。
出力部１１０は、運用計画生成部１０７が生成した運用計画および運転計画生成部１０９が生成した運転計画を出力する。運用計画および運転計画の出力形式の例としては、ディスプレイへの表示、記憶媒体への記録、およびシートへの印刷が挙げられる。
運用計画生成部１０７は、タービンの点検時期に、そのタービンに取り付けられている部品および倉庫に格納されている部品の各部品について、運用計画を生成する。
発電電力量予測部１０８は、ネットワークを介して市場電力需要情報を取得し、管理対象の各発電プラントが発電すべき電力量を予測する。
運転計画生成部１０９は、タービンの負荷を示す運転計画を生成する。
出力部１１０は、運用計画生成部１０７が生成した運用計画および運転計画生成部１０９が生成した運転計画を出力する。運用計画および運転計画の出力形式の例としては、ディスプレイへの表示、記憶媒体への記録、およびシートへの印刷が挙げられる。
ここで、本実施形態に係る計画装置１の動作について説明する。
図２は、第１の実施形態に係る計画装置の収集周期ごとの動作を示すフローチャートである。
計画装置１は、収集周期ごとに、以下に示す処理を実行する。
まずデータ収集部１０１は、タービンに設けられたセンサからタービンの運転データを収集する（ステップＳ１）。次に、ヒートバランス算出部１０２は、収集された運転データを入力としてタービンのヒートバランスを算出する（ステップＳ２）。
図２は、第１の実施形態に係る計画装置の収集周期ごとの動作を示すフローチャートである。
計画装置１は、収集周期ごとに、以下に示す処理を実行する。
まずデータ収集部１０１は、タービンに設けられたセンサからタービンの運転データを収集する（ステップＳ１）。次に、ヒートバランス算出部１０２は、収集された運転データを入力としてタービンのヒートバランスを算出する（ステップＳ２）。
次に、計画装置１は、タービンに組み込まれた部品を１つずつ選択し、選択された部品について、それぞれ以下に示すステップＳ４からステップＳ５の処理を実行する（ステップＳ３）。
まず、消費寿命算出部１０３は、ヒートバランス算出部１０２が算出したヒートバランスを用いて、選択された部品の直近の収集周期の間における消費寿命を算出する（ステップＳ４）。次に、余寿命特定部１０４は、余寿命記憶部１０５が選択された部品に関連付けて記憶する余寿命から、算出した消費寿命を減算する（ステップＳ５）。これにより、余寿命特定部１０４は、余寿命記憶部１０５が記憶する余寿命を更新する。
まず、消費寿命算出部１０３は、ヒートバランス算出部１０２が算出したヒートバランスを用いて、選択された部品の直近の収集周期の間における消費寿命を算出する（ステップＳ４）。次に、余寿命特定部１０４は、余寿命記憶部１０５が選択された部品に関連付けて記憶する余寿命から、算出した消費寿命を減算する（ステップＳ５）。これにより、余寿命特定部１０４は、余寿命記憶部１０５が記憶する余寿命を更新する。
計画装置１は、上記ステップＳ１からステップＳ５の処理を収集周期ごとに実行することで、余寿命記憶部１０５が記憶する各部品の余寿命を最新の状態に保つことができる。
ここで、本実施形態に係る計画装置による運用計画の生成処理について説明する。
図３は、第１の実施形態に係る計画装置による運用計画の生成処理を示すフローチャートである。
現在の日付があるタービンの点検期間である場合、計画装置１は、運用計画の生成処理を開始する。まず、運用計画生成部１０７は、点検対象のタービンに組み込まれた各部品と、倉庫に格納されている各部品に関連付けられた余寿命を、余寿命記憶部１０５から読み出す（ステップＳ１０１）。次に、運用計画生成部１０７は、点検時期記憶部１０６を参照し、次回の点検時期までのインターバルを特定する（ステップＳ１０２）。次に、運用計画生成部１０７は、読み出した余寿命が、点検対象のタービンの次回の点検期間までのインターバル未満となる部品があるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。以下、余寿命が点検期間までのインターバル未満である部品を、高齢部品とよぶ。例えば、点検期間のインターバルが１８０００時間である場合、余寿命が１８０００時間未満の部品は、高齢部品である。
図３は、第１の実施形態に係る計画装置による運用計画の生成処理を示すフローチャートである。
現在の日付があるタービンの点検期間である場合、計画装置１は、運用計画の生成処理を開始する。まず、運用計画生成部１０７は、点検対象のタービンに組み込まれた各部品と、倉庫に格納されている各部品に関連付けられた余寿命を、余寿命記憶部１０５から読み出す（ステップＳ１０１）。次に、運用計画生成部１０７は、点検時期記憶部１０６を参照し、次回の点検時期までのインターバルを特定する（ステップＳ１０２）。次に、運用計画生成部１０７は、読み出した余寿命が、点検対象のタービンの次回の点検期間までのインターバル未満となる部品があるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。以下、余寿命が点検期間までのインターバル未満である部品を、高齢部品とよぶ。例えば、点検期間のインターバルが１８０００時間である場合、余寿命が１８０００時間未満の部品は、高齢部品である。
高齢部品がない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、運用計画生成部１０７は、所定のアルゴリズムに従って、各部品の運用計画を生成する（ステップＳ１０７）。例えば、運用計画生成部１０７は、各部品の余寿命のばらつきが最小になるように各部品の運用計画を生成することができる。また例えば、運用計画生成部１０７は、予め定めた部品グループをローテーションするように運用計画を生成することができる。
他方、高齢部品がある場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、運用計画生成部１０７は、余寿命の差が許容誤差値（例えば、１００時間）以内となる高齢部品の組み合わせが存在するか否かを判定する（ステップＳ１０４）。高齢部品の組み合わせは、２つの高齢部品の組み合わせに限られず、３つ以上の高齢部品の組み合わせであってよい。例えば、余寿命９９５０時間の第１部品と余寿命１００００時間の第２部品と、余寿命１００３０時間の第３部品の組み合わせは、余寿命の差が許容誤差値である１００時間以内となる高齢部品の組み合わせである。
余寿命の差が許容誤差値以内となる高齢部品の組み合わせが存在しない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、運用計画生成部１０７は、各高齢部品について、倉庫に格納することを示す運用計画を生成する（ステップＳ１０６）。次に、運用計画生成部１０７は、運用計画が未定である残りの部品について、所定のアルゴリズムに従って運用計画を生成する（ステップＳ１０７）。これにより、運用計画生成部１０７は、次回の点検期間までに寿命に至る部品がないように、運用計画を生成することができる。
他方、余寿命の差が許容誤差値以内となる高齢部品の組み合わせが存在する場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、運用計画生成部１０７は、特定した組み合わせに係る高齢部品について、点検対象のタービンに組み込むことを示す運用計画を生成する（ステップＳ１０５）。具体的には、運用計画生成部１０７は、第１部品および第２部品の余寿命が定期点検のインターバルより短く、かつ第１の部品の余寿命と第２部品の余寿命との差が許容誤差値以内である場合に、第１部品と第２部品とを同一のタービンに組み込むことを示す運用計画を生成する。
次に、運用計画生成部１０７は、運用計画が未定である残りの高齢部品について、倉庫に格納することを示す運用計画を生成する（ステップＳ１０６）。次に、運用計画生成部１０７は、運用計画が未定である残りの部品について、所定のアルゴリズムに従って運用計画を生成する（ステップＳ１０７）。これにより、運用計画生成部１０７は、点検対象のタービンの運用によって、組み合わせに係る高齢部品が略同時に寿命に至るように、運用計画を生成することができる。
次に、運用計画生成部１０７は、運用計画が未定である残りの高齢部品について、倉庫に格納することを示す運用計画を生成する（ステップＳ１０６）。次に、運用計画生成部１０７は、運用計画が未定である残りの部品について、所定のアルゴリズムに従って運用計画を生成する（ステップＳ１０７）。これにより、運用計画生成部１０７は、点検対象のタービンの運用によって、組み合わせに係る高齢部品が略同時に寿命に至るように、運用計画を生成することができる。
運用計画生成部１０７が運用計画を生成すると、運転計画生成部１０９は、生成された運用計画を参照し、点検対象のタービンに高齢部品が組み込まれるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。点検対象のタービンに高齢部品が組み込まれる場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、運転計画生成部１０９は、次回の定期点検時に高齢部品の余寿命が許容誤差値以内になるように運転計画を生成する（ステップＳ１０９）。具体的には、運転計画生成部１０９は、以下の手順で運転計画を生成する。まず運転計画生成部１０９は、高齢部品の余寿命を示す等価運転時間と定期点検のインターバルの間の等価運転時間とに基づいて、次回の定期点検時にすべての高齢部品の余寿命が許容誤差値以内となる温度を算出する。次に、運転計画生成部１０９は、高齢部品が組み込まれる部位の温度が、算出された温度となるようなタービンの負荷を算出する。そして、運転計画生成部１０９は、算出した負荷でタービンを運転させる運転計画を生成する。
他方、点検対象のタービンに高齢部品が組み込まれない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、発電電力量予測部１０８は、ネットワークを介して市場電力需要情報を取得し、管理対象の各発電プラントが発電すべき電力量を予測する（ステップＳ１１０）。次に、運転計画生成部１０９は、予測した電力量を満たすように、点検対象のタービンの運転計画を生成する（ステップＳ１１１）。具体的には、運転計画生成部１０９は、管理対象の各発電プラントの最適な発電電力量分担を算出し、当該発電電力量分担に基づいて点検対象のタービンの運転計画を生成する。このとき、一部のタービンがステップＳ１０９によって生成された運転計画に基づいて運転される場合、運転計画生成部１０９は、発電電力量予測部１０８が予測した発電電力量を満たすように残りのタービンの発電電力量分担を算出する。
そして、出力部１１０は、運用計画生成部１０７が生成した運用計画と運転計画生成部１０９が生成した運転計画とを出力する（ステップＳ１１２）。
このように、本実施形態に係る計画装置１は、タービンの部品の余寿命を特定し、同一のタイミングにおいて複数の高齢部品が寿命に至るように運用計画を生成する。同一のタイミングで複数の部品が寿命に至ることにより、部品交換のためにタービンを停止する回数、または定期点検までに寿命に至らないようにタービンを部分負荷で運転する頻度を低減することができる。したがって、計画装置１は、自主点検タイミングの変更によらずに高齢部品を効率よく運用することができる。
また、本実施形態に係る計画装置１は、複数の高齢部品が寿命に至るタイミングとタービンの点検時期とが一致するように、タービンの運転計画を生成する。これにより、利用者は、寿命に至った部品の交換を点検時期に行うことができるため、寿命に至った部品の交換のみのためにタービンを停止することをなくすことができる。なお、他の実施形態に係る計画装置１は、タービンに高齢部品が組み込まれているか否かによって運転計画を変更しなくても良い。例えば、定期点検の時期より前の時点において、自主点検を設定することで、自主点検のタイミングで寿命に至った部品を交換してもよい。また例えば、他の実施形態に係る計画装置１は、点検時期のインターバルおよび通常運転の負荷が異なる複数のタービンが存在する場合、インターバルおよび負荷から特定される消費寿命と組み合わせに係る高齢部品の余寿命との差が許容誤差値以内となるタービンに、その高齢部品を組み込むように運用計画を決定しても良い。このとき、組み込みの対象のタービンは、必ずしも同一の顧客が所有するプラントに設けられたものでなくてもよい。
《第２の実施形態》
第１の実施形態に係る計画装置１は、他の部品の余寿命が許容誤差値以内となるタイミングにおいて、ある部品の余寿命が許容誤差値以内となるように、運用計画を生成する。これに対し、第２の実施形態に係る計画装置２は、タービンの定期点検のタイミングにおいて、部品の余寿命が許容誤差値以内となるように、運用計画を生成する。
第１の実施形態に係る計画装置１は、他の部品の余寿命が許容誤差値以内となるタイミングにおいて、ある部品の余寿命が許容誤差値以内となるように、運用計画を生成する。これに対し、第２の実施形態に係る計画装置２は、タービンの定期点検のタイミングにおいて、部品の余寿命が許容誤差値以内となるように、運用計画を生成する。
図４は、第２の実施形態に係る計画装置の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態に係る運用計画は、各部品について、当該部品が取り付けられるタービンの種類と、そのタービンに取り付けられる回数とを示す情報である。例えば、計画装置２の管理対象のタービンがタービンＡ、タービンＢ、タービンＣの３種類である場合、ある部品についての運用計画は、その部品がタービンＡに取り付けられる回数、その部品がタービンＢに取り付けられる回数、およびその部品がタービンＣに取り付けられる回数を示す。
第２の実施形態に係る計画装置２は、データ収集部２０１、ヒートバランス算出部２０２、ヒートバランス履歴記憶部２０３、消費寿命算出部２０４、設計寿命記憶部２０５、余寿命特定部２０６、運用計画生成部２０７、出力部２０８を備える。
第２の実施形態に係る運用計画は、各部品について、当該部品が取り付けられるタービンの種類と、そのタービンに取り付けられる回数とを示す情報である。例えば、計画装置２の管理対象のタービンがタービンＡ、タービンＢ、タービンＣの３種類である場合、ある部品についての運用計画は、その部品がタービンＡに取り付けられる回数、その部品がタービンＢに取り付けられる回数、およびその部品がタービンＣに取り付けられる回数を示す。
第２の実施形態に係る計画装置２は、データ収集部２０１、ヒートバランス算出部２０２、ヒートバランス履歴記憶部２０３、消費寿命算出部２０４、設計寿命記憶部２０５、余寿命特定部２０６、運用計画生成部２０７、出力部２０８を備える。
データ収集部２０１は、顧客が所有する発電プラントからリアルタイムにタービンの運転データを収集する。ヒートバランス算出部２０２は、データ収集部２０１が収集した運転データに基づいて、タービンのヒートバランスを算出する。ヒートバランス履歴記憶部２０３は、ヒートバランス算出部２０２が算出したヒートバランスを時系列に記憶する。消費寿命算出部２０４は、ヒートバランス履歴記憶部２０３が記憶する直近の点検時期のインターバルの間におけるヒートバランスに基づいて、インターバルの間の運転による各部品の消費寿命を算出する。設計寿命記憶部２０５は、部品の種別ごとに設計寿命を記憶する。余寿命特定部２０６は、運用計画の生成対象の部品に関連付けられた設計寿命を、設計寿命記憶部２０５から取得する。運用計画生成部２０７は、新たな部品が導入された場合に、当該部品がタービンの定期点検のタイミングにおいて寿命に至るように、運用計画を生成する。出力部２０８は、運用計画生成部２０７が生成した運用計画を出力する。
ここで、本実施形態に係る計画装置による運用計画の生成処理について説明する。
図５は、第２の実施形態に係る計画装置による運用計画の生成処理を示すフローチャートである。
新たなタービンの部品が導入されると、計画装置２は、当該部品の運用計画の生成処理を開始する。まず、余寿命特定部２０６は、設計寿命記憶部２０５から、導入された部品の種別に関連付けられた設計寿命を読み出す（ステップＳ２０１）。これにより、余寿命特定部２０６は、導入された部品の余寿命を特定する。
図５は、第２の実施形態に係る計画装置による運用計画の生成処理を示すフローチャートである。
新たなタービンの部品が導入されると、計画装置２は、当該部品の運用計画の生成処理を開始する。まず、余寿命特定部２０６は、設計寿命記憶部２０５から、導入された部品の種別に関連付けられた設計寿命を読み出す（ステップＳ２０１）。これにより、余寿命特定部２０６は、導入された部品の余寿命を特定する。
次に、消費寿命算出部２０４は、管理対象のタービンを１つずつ選択し、タービンごとに、以下に示すステップＳ２０３からステップＳ２０４の処理を実行する（ステップＳ２０２）。
消費寿命算出部２０４は、ヒートバランス履歴記憶部２０３が記憶する直近のインターバルにおける、導入された部品と同じ種別の部品についてのヒートバランス履歴を取得する（ステップＳ２０３）次に、消費寿命算出部２０４は、取得したヒートバランス履歴に基づいて、選択されたタービンのインターバルの間の運転による部品の消費寿命を算出する（ステップＳ２０４）。
消費寿命算出部２０４は、ヒートバランス履歴記憶部２０３が記憶する直近のインターバルにおける、導入された部品と同じ種別の部品についてのヒートバランス履歴を取得する（ステップＳ２０３）次に、消費寿命算出部２０４は、取得したヒートバランス履歴に基づいて、選択されたタービンのインターバルの間の運転による部品の消費寿命を算出する（ステップＳ２０４）。
消費寿命算出部２０４がすべてのタービンについて、導入された部品と同じ種別の部品の消費寿命を算出すると、運用計画生成部２０７は、以下に示す式（１）を満たす各タービンの組み込み回数ａｋを算出し、当該組み込み回数を示す運用計画を生成する（ステップＳ２０５）。
ｔ０は、導入された部品の余寿命を示す。ｎは、タービンの個数を示す。ａｋは、第ｋのタービンへの組み込み回数を示す。ｔｋは、第ｋのタービンのインターバル間の運転による消費寿命を示す。ｔａは、許容誤差値を示す。
つまり、運用計画生成部２０７は、各タービンへの組み込み回数と消費寿命の積の総和と導入された部品の余寿命との差が所定値以内となるように、各タービンへの組み込み回数を示す運用計画を生成する。例えば、インターバルにおけるタービンＡの消費寿命が１００００時間、タービンＢの消費寿命が１０３００時間、タービンＣの消費寿命が９８００時間であり、新たに導入された部品の余寿命が６００００時間である場合、運用計画生成部２０７は、タービンＡへの組み込み回数を１回、タービンＢへの組み込み回数を２回、タービンＣへの組み込み回数を３回とする運用計画を生成する。
つまり、運用計画生成部２０７は、各タービンへの組み込み回数と消費寿命の積の総和と導入された部品の余寿命との差が所定値以内となるように、各タービンへの組み込み回数を示す運用計画を生成する。例えば、インターバルにおけるタービンＡの消費寿命が１００００時間、タービンＢの消費寿命が１０３００時間、タービンＣの消費寿命が９８００時間であり、新たに導入された部品の余寿命が６００００時間である場合、運用計画生成部２０７は、タービンＡへの組み込み回数を１回、タービンＢへの組み込み回数を２回、タービンＣへの組み込み回数を３回とする運用計画を生成する。
運用計画生成部２０７が運用計画を生成すると、出力部２０８は、生成された運用計画を出力する（ステップＳ２０６）。
このように、本実施形態に係る計画装置２は、タービンの部品の余寿命を特定し、あるタービンの点検時期において部品が寿命に至るように運用計画を生成する。タービンの部品が点検時期に寿命に至ることにより、部品交換のみのためにタービンを停止する必要がなくなり、さらに定期点検までに寿命に至らないようにタービンを部分負荷で運転する必要がなくなる。したがって、計画装置２は、自主点検タイミングの変更によらずに部品を効率よく運用することができる。
なお、本実施形態に係る計画装置２は、新たに導入された部品について、部品の運用計画を生成する。これは、既に導入されている部品については、すでに運用計画が決まっているためである。他方、他の実施形態に係る計画装置２は、既に導入されている部品について、運用の途中で再度運用計画を見直してもよい。例えば、運用計画の生成時と現在とで、少なくとも１つのタービンの運転方法が変更されている場合に、運用計画が見直される。この場合、計画装置２は、第１の実施形態のように余寿命記憶部１０５を備え、余寿命特定部２０６が余寿命記憶部１０５から見直し対象の部品の余寿命を取得することで、当該部品の余寿命を特定することができる。
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態に係る計画装置１および計画装置２は、部品の余寿命および消費寿命を等価運転時間によって計算するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る計画装置１および計画装置２は、部品の余寿命および消費寿命を、ＬＭＰ（Larson-Miller Parameter）などの他のパラメータを用いて計算してもよい。
ＬＭＰは、以下に示す式（２）により求められるパラメータである。
例えば、上述した実施形態に係る計画装置１および計画装置２は、部品の余寿命および消費寿命を等価運転時間によって計算するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る計画装置１および計画装置２は、部品の余寿命および消費寿命を、ＬＭＰ（Larson-Miller Parameter）などの他のパラメータを用いて計算してもよい。
ＬＭＰは、以下に示す式（２）により求められるパラメータである。
ＬＭＰ＝Ｔ（ｌｏｇｔ＋Ｃ） ・・・（２）
Ｔは、部品の熱力学温度を示す。熱力学温度は、セルシウス温度に２７３．１５を加算した値と等価である。部品の温度は、ヒートバランスによって特定される。ｔは、温度Ｔでのタービンの運転時間を示す。Ｃは、部品の材料により定められる定数である。例えば部品の材料が低炭素鋼またはクロムモリブデン鋼である場合、定数Ｃは２０であってよい。また例えば部品の材料がステンレス鋼である場合、定数Ｃは１５であってよい。
この場合、消費寿命は、実際の部品温度と運転時間とに基づいて特定されるＬＭＰを定格温度での運転時間に換算することにより、算出される。
また他の実施形態に係る計画装置１は、温度とサイクル数との関係を示す温度履歴変数を用いることで、低サイクル疲労によりパーツが寿命に至るか否かを判定してもよい。また他の実施形態に係る計画装置１は、複数の温度履歴変数を用いて、クリープ変形および低サイクル疲労など、複数の劣化事由に基づいてパーツが寿命に至るか否かを判定してもよい。
Ｔは、部品の熱力学温度を示す。熱力学温度は、セルシウス温度に２７３．１５を加算した値と等価である。部品の温度は、ヒートバランスによって特定される。ｔは、温度Ｔでのタービンの運転時間を示す。Ｃは、部品の材料により定められる定数である。例えば部品の材料が低炭素鋼またはクロムモリブデン鋼である場合、定数Ｃは２０であってよい。また例えば部品の材料がステンレス鋼である場合、定数Ｃは１５であってよい。
この場合、消費寿命は、実際の部品温度と運転時間とに基づいて特定されるＬＭＰを定格温度での運転時間に換算することにより、算出される。
また他の実施形態に係る計画装置１は、温度とサイクル数との関係を示す温度履歴変数を用いることで、低サイクル疲労によりパーツが寿命に至るか否かを判定してもよい。また他の実施形態に係る計画装置１は、複数の温度履歴変数を用いて、クリープ変形および低サイクル疲労など、複数の劣化事由に基づいてパーツが寿命に至るか否かを判定してもよい。
また上述した実施形態では、計画装置１がタービンを構成する各パーツの消費寿命に基づいて、タービン全体の余寿命を算出するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る計画装置１は、パーツごとの消費寿命の算出を行わずに、タービン全体の設計寿命に基づいて直接的にタービン全体の余寿命を算出してもよい。
また上述した実施形態では、消費寿命算出部１０３および余寿命特定部１０４が、ヒートバランス算出部１０２が算出したヒートバランスに基づいて計算を行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、消費寿命算出部１０３および余寿命特定部１０４の少なくとも１つが、データ収集部１０１が収集した運転データに基づいて計算を行ってもよい。
特に、他の実施形態において、消費寿命算出部１０３および余寿命特定部１０４のいずれもが、データ収集部１０１が収集した運転データに基づいて計算を行う場合、計画装置１は、ヒートバランス算出部１０２を備えなくてもよい。
特に、他の実施形態において、消費寿命算出部１０３および余寿命特定部１０４のいずれもが、データ収集部１０１が収集した運転データに基づいて計算を行う場合、計画装置１は、ヒートバランス算出部１０２を備えなくてもよい。
図６は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述の計画装置１および計画装置２は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述の計画装置１および計画装置２は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。
なお、少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
１ 計画装置
１０１ データ収集部
１０２ ヒートバランス算出部
１０３ 消費寿命算出部
１０４ 余寿命特定部
１０５ 余寿命記憶部
１０６ 点検時期記憶部
１０７ 運用計画生成部
１０８ 発電電力量予測部
１０９ 運転計画生成部
１１０ 出力部
２ 計画装置
２０１ データ収集部
２０２ ヒートバランス算出部
２０３ ヒートバランス履歴記憶部
２０４ 消費寿命算出部
２０５ 設計寿命記憶部
２０６ 余寿命特定部
２０７ 運用計画生成部
２０８ 出力部
９００ コンピュータ
９０１ ＣＰＵ
９０２ 主記憶装置
９０３ 補助記憶装置
９０４ インタフェース
１０１ データ収集部
１０２ ヒートバランス算出部
１０３ 消費寿命算出部
１０４ 余寿命特定部
１０５ 余寿命記憶部
１０６ 点検時期記憶部
１０７ 運用計画生成部
１０８ 発電電力量予測部
１０９ 運転計画生成部
１１０ 出力部
２ 計画装置
２０１ データ収集部
２０２ ヒートバランス算出部
２０３ ヒートバランス履歴記憶部
２０４ 消費寿命算出部
２０５ 設計寿命記憶部
２０６ 余寿命特定部
２０７ 運用計画生成部
２０８ 出力部
９００ コンピュータ
９０１ ＣＰＵ
９０２ 主記憶装置
９０３ 補助記憶装置
９０４ インタフェース
Claims (8)
- タービンに組み込み可能な複数の部品の余寿命を特定する余寿命特定部と、
前記タービンの点検時期に、特定された前記複数の部品の余寿命に基づいて、前記複数の部品の中から前記余寿命が次回の点検時期までのインターバル未満となる部品を特定し、特定した前記部品のうち前記余寿命の差が許容誤差値となる組み合わせに係る部品を前記タービンに組み込み、特定した前記部品のうち前記組み合わせ以外の部品を倉庫に格納することを示す運用計画を生成する運用計画生成部と
を備える計画装置。 - 前記運用計画生成部が、特定された前記余寿命に基づいて、同一のタイミングにおいて、同一の前記タービンに組み込まれた複数の部品の余寿命が前記許容誤差値以内になるように、前記運用計画を生成する
請求項１に記載の計画装置。 - 前記部品の余寿命と前記インターバルとに基づいて、前記タービンに組み込むと計画されたすべての部品が、次の点検時期において許容誤差値以内となる温度となるように、組み込み対象の前記タービンの負荷を決定する運転計画生成部と
を備える請求項２に記載の計画装置。 - 前記運用計画生成部が、第１部品の余寿命および第２部品の余寿命が定期点検のインターバルより短く、かつ前記第１の部品の余寿命と前記第２部品の余寿命との差が許容誤差値以内である場合に、前記第１部品と前記第２部品とを同一の前記タービンに組み込むことを示す前記運用計画を生成する
請求項２または請求項３に記載の計画装置。 - 前記運用計画生成部が、特定された前記余寿命に基づいて、前記タービンの点検時期において、前記タービンに組み込まれた前記部品の余寿命が前記許容誤差値以内になるように、前記運用計画を生成する
請求項１に記載の計画装置。 - 複数のタービンについて、定期点検のインターバルの間における前記部品の消費寿命を算出する消費寿命算出部をさらに備え、
前記運用計画生成部が、各前記タービンへの組み込み回数と消費寿命の積の総和と、前記部品の余寿命との差が所定値以内となるように、前記タービンへの組み込み回数を示す前記運用計画を生成する
請求項５に記載の計画装置。 - 計画装置の余寿命特定部が、タービンに組み込み可能な複数の部品の余寿命を特定するステップと、
前記計画装置の運用計画生成部が、前記タービンの点検時期に、特定された前記複数の部品の余寿命に基づいて、前記複数の部品の中から前記余寿命が次回の点検時期までのインターバル未満となる部品を特定し、特定した前記部品のうち前記余寿命の差が許容誤差値となる組み合わせに係る部品を前記タービンに組み込み、特定した前記部品のうち前記組み合わせ以外の部品を倉庫に格納することを示す運用計画を生成するステップと
を有する計画方法。 - コンピュータを、
タービンに組み込み可能な複数の部品の余寿命を特定する余寿命特定部、
前記タービンの点検時期に、特定された前記複数の部品の余寿命に基づいて、前記複数の部品の中から前記余寿命が次回の点検時期までのインターバル未満となる部品を特定し、特定した前記部品のうち前記余寿命の差が許容誤差値となる組み合わせに係る部品を前記タービンに組み込み、特定した前記部品のうち前記組み合わせ以外の部品を倉庫に格納することを示す運用計画を生成する運用計画生成部
として機能させるためのプログラム。
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