JP6801112B2 - 弁および作動装置監視システムのための固体粒子腐食インジケータモジュール - Google Patents

Description

本願および結果として得られる特許は全般的に蒸気タービンおよび他のタイプのターボ機械を監視および制御システムに関し、より詳細には連続的な構成要素およびシステムステータス情報、警告、および修正を提供する蒸気タービンなどのための弁および作動装置監視システムに関する。

蒸気タービンは加圧された蒸気の動的または熱的なエネルギーを有用な機械的仕事に変換する。一般的に記載されるように、蒸気は蒸気発生器またはボイラで生成され、制御弁および停止弁を通過してセクションに入り、ロータアセンブリを駆動する。そしてロータアセンブリは電気エネルギーなどを生成する発電機を駆動してもよい。制御弁および停止弁は、セクションへの蒸気の流れを制御することによって蒸気タービンの運転を制御する。制御弁は典型的には、正常運転レベルの間、容積的な流れおよび／または蒸気の圧力がセクションへ入ることを制御または規制する。停止弁は典型的には安全弁である。停止弁は典型的には正常運転の間は開けられ、即時のシャットダウンが必要とされる際は閉じられるように保持される。いくつかの用途では、制御弁および停止弁は単一のユニットに一体化されてもよい。

市場の要求により、蒸気タービンは、サイクルを延ばして、および検査間隔をより長く開けて運転することを要求されることがある。制御弁および停止弁などの蒸気タービン構成要素の状態について意味のある情報を得るために、状態監視システムが用いられてよい。しかしながら、そのような監視システムは、特定のタイプの構成要素が摩耗または損傷することが、システムのシャットダウンの間に目視検査によってのみ明らかになることがある点について、限定的であり得る。そのような停止期間のコストおよび時間は重大なものとなることがある。

米国特許出願公開第２０１６／００７１００４号明細書

本願および結果として得られる特許は、データ取得システムによってタービン内の弁の状態を評価する方法を提供する。方法は、いくつかのセンサからいくつかの運転パラメータを受信するステップであって、運転パラメータは経時的に決定される蒸気温度および蒸気圧力を含んでよい、受信するステップと、蒸気の化学組成、スロットリング履歴およびパイプの材料を決定するステップと、経時的に決定される蒸気温度、蒸気の化学組成、スロットリング履歴およびパイプの材料に基づいて弁の腐食の可能性を決定するステップと、決定された可能性に基づいて運転パラメータのうちの１つまたは複数を変更するステップおよび／または修復手順を開始するステップと、を含むことができる。

本願および結果として得られる特許は、さらにタービンシステムを提供する。タービンシステムは、いくつかの弁、タービンおよび弁の運転パラメータを受信できるいくつかのセンサならびに、センサと通信するプロセッサを含むデータ取得システムを含んでよい。データ取得システムは以下の動作を実施するように動作可能である：センサからタービンおよび弁の運転パラメータを受信することであって、タービンおよび弁の運転パラメータは経時的に決定される蒸気温度を含んでよい、受信することと、蒸気の化学組成、スロットリング履歴およびパイプの材料を決定することと、蒸気温度、蒸気の化学組成、スロットリング履歴およびパイプの材料に基づいて弁の腐食の可能性を決定すること。

本願および結果として得られる特許は、さらにデータ取得システムによってタービン内の弁の状態を評価する方法を提供する。方法は、いくつかのセンサからいくつかの運転パラメータを受信するステップであって、運転パラメータは蒸気温度および運転時間を含んでよい、受信するステップと、蒸気の化学組成およびパイプの材料を決定するステップと、蒸気温度、運転時間、蒸気の化学組成およびパイプの材料に基づいて弁のスケーリングの可能性を決定するステップと、決定された可能性に基づいて運転パラメータのうちの１つまたは複数を変更することおよび／または修復手順を開始すること、を含むことができる。

本願および結果として得られる特許の、これらの、および他の特徴および改善は、いくつかの図面および添付の特許請求の範囲と共に下記の詳細な説明を検討することによって当業者に明らかになるであろう。

本明細書に記載され得るような蒸気タービンシステムの概略図である。 図１の蒸気タービンシステムで使用され得る組み合わせた停止弁および制御弁の部分斜視図である。 図２の組み合わせた停止弁および制御弁の部分断面図である。 図２の組み合わせた停止弁および制御弁との使用のために分散された制御システムの概略図である。 本明細書に記載され得るような弁および作動装置監視システム（「ＶＡＭＳ」）の概略図である。 図５のＶＡＭＳとの使用のための高度なスタートアップカウンタモジュールにおける、例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のための高度なスロットリング時間カウンタモジュールにおける、例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のためのガイド状態査定モジュールにおける、例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のための弁ストロークおよびスピンドル経路カウンタモジュールにおける、例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のための緊密試験評価モジュールにおける、例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のための高度な緊密試験評価モジュールにおける例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のためのスピンドル振動評価モジュールにおける例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のための断熱品質インジケータモジュールにおける、例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のための固体粒子腐食インジケータモジュールにおける、例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のためのスケーリングインジケータモジュールにおける、例示的な方法ステップのフローチャートである。 図５のＶＡＭＳとの使用のためのフレキシブルなサービスカウンタモジュールにおける、例示的な方法ステップのフローチャートである。

次に、いくつかの図面を通じて同じ番号が同じ要素を指す図面を参照すると、図１は、本明細書に記載され得るような蒸気タービンシステム１００の概略図である。一般的に記載されるように、蒸気タービンシステム１００は、高圧力セクション１１０、中間圧力セクション１２０、および低圧力セクション１３０を含んでよい。高圧力セクション１１０、中間圧力セクション１２０、および低圧力セクション１３０はロータ軸１４０に位置付けられてもよく、ロータ軸１４０を駆動してもよい。ロータ軸１４０はまた電力の生成または他のタイプの有用な仕事のためにジェネレータ１５０を駆動してもよい。蒸気タービンシステム１００は任意の適した大きさ、形状、構成または能力を有していてもよい。

ボイラ１６０などが蒸気１７０の流れを生成することができる。ボイラ１６０および蒸気１７０の流れは高圧力ライン１８０を介して高圧力セクション１１０と連通してもよい。蒸気１７０は高圧力セクション１１０を駆動してもよく、低温再熱ライン１９０を介して高圧力セクション１１０から出ることができる。低温再熱ライン１９０は再熱器２００（すなわち、ボイラ１６０またはその一部）と連通してよい。再熱器２００は蒸気１７０の流れを再加熱することができる。再熱器２００および蒸気１７０の流れは、中間圧力ライン２１０を介して中間圧力セクション１２０と連通してよい。蒸気１７０の流れは中間圧力セクション１２０を駆動することができ、および低圧力ライン２２０を介して中間圧力セクション１２０から出ることができる。次いで、蒸気１７０の流れは低圧力セクション１３０を駆動してもよく、凝縮器ライン２３０を介して凝縮器２４０に出てもよい。今では凝縮された蒸気１７０の流れは次いでボイラ１６０に戻されてもよく、または他のところへ向けられてもよい。本明細書においては、他のタイプのサイクルおよび他のタイプの構成要素が使用されてもよい。

蒸気タービンシステム１００はいくつかの蒸気弁２６０を含んでよい。蒸気弁２６０は停止弁２７０および制御弁２８０を含んでよい。特に、高圧力停止弁および制御弁２９０は高圧力ライン１８０に位置付けられてよく、一方、中間圧力停止および制御弁３００は中間圧力ライン２１０に位置付けられてよい。本明細書においては、他のタイプの弁および他の位置が使用されてもよい。図２および図３に示すように、停止および制御弁２９０、３００は、共通ケーシング３１０内に位置付けられる停止弁２７０および制御弁２８０を含んでよい。ケーシング３１０は１つまたは複数の断熱層３１５を含んでよい。停止弁２７０は停止弁閉部材３２０を含んでよい。停止弁閉部材３２０は停止弁スピンドル３３０によって駆動されることがある。結果として停止弁スピンドル３３０は停止弁作動装置３４０によって駆動されることがある。同様に、制御弁２８０は制御弁閉部材３５０、制御弁スピンドル３６０、および制御弁作動装置３７０を含んでよい。本明細書に記載される蒸気弁２６０は例示目的だけのためである。多くの他のタイプの蒸気弁２７０およびその構成要素は本明細書において、任意の適切な大きさ、形状、または構成において使用されてもよい。

蒸気タービンシステム１００はいくつかのセンサ３８０を含んでよい。センサ３８０は従来の設計のものであってよく、任意のタイプの運転パラメータなどのデータを収集することができる。一例としてのみ、センサ３８０は速度センサ３９０を含んでよい。速度センサ３９０はロータ軸１４０の速度および加速度を決定するようにロータ軸１４０の周りに位置付けられてよい。センサ３８０は、高圧力セクション金属温度センサ４００および中間圧力セクション金属温度センサ４１０などのいくつかの金属温度センサを含んでよい。金属温度センサ４００、４１０は高圧力セクション１１０および中間圧力セクション１２０においてロータ軸１４０の周りに位置付けられてよい。センサ３８０はまたいくつかの蒸気温度センサを含んでよい。蒸気温度センサは高圧力セクション１１０の周りに位置付けられる高圧力セクション入口温度センサ４２０および高圧力セクション出口温度センサ４３０、および中間圧力セクション１２０の周りに位置付けられる中間圧力セクション入口温度センサ４４０を含んでよい。蒸気温度センサはまた高圧力停止および制御弁２９０の周りに位置付けられる高圧力弁温度センサ４５０および中間圧力停止および制御弁３００の周りに位置付けられる中間圧力弁温度センサ４６０を含んでよい。センサ３８０はいくつかの蒸気圧力センサを含んでよい。蒸気圧力センサは高圧力セクション１１０の周りに位置付けられる高圧力セクション排気圧力センサ４７０、高圧力停止および制御弁２９０の下流に位置付けられる高圧力弁圧力センサ４８０、ならびに中間圧力停止および制御弁３００の下流に位置付けられる中間圧力弁圧力センサ４９０を含んでよい。センサ３８０はまた、いくつかの質量流量センサを含んでよい。質量流量センサは、高圧力停止および制御弁２９０の周りに位置付けられる高圧力弁流量センサ５００、ならびに中間圧力停止および制御弁３００の周りに位置付けられる中間圧力弁流量センサ５１０を含んでよい。

停止および制御弁２９０、３００それら自身も、いくつかのセンサを含んでよい。これらの弁は内側壁に停止弁内側ケーシング温度センサ５２０、外側壁に停止弁外側ケーシング温度センサ５３０、内側壁に制御弁内側ケーシング温度センサ５４０、および外側壁に制御弁外側ケーシング温度センサ５５０を含んでよい。停止弁２７０は入口圧力センサ５６０を有してもよい。中圧力センサ５７５は停止弁２７０と制御弁２８０との間に位置付けられてよい。制御弁スピンドル３６０は振動センサ５８０を含んでよく、一方、作動装置３４０、３７０はその中の軸に位置付けられる位置センサ５９０ならびに油圧圧力弁５９５を含んでよい。本明細書に記載されるセンサ３８０は例示目的だけのためである。本明細書においては、多くの他のおよび異なるタイプのセンサが、使用されてもよい。

図４は、既存の弁制御システム６００の例を示している。弁制御システム６００は上述の蒸気弁２６０などのいずれかと使用され得る。上で示されるように、蒸気弁２６０は作動装置６１０を介して運転されてよい。作動装置６１０は従来の設計のものであってよい。特に、蒸気弁２６０は電気油圧コンバータ６２０を介して制御されてよい。電気油圧コンバータ６２０はコンバータ弁６３０および弁制御器６４０を含んでよい。電気油圧コンバータ６２０は作動装置６１０のために、電気的な制御信号を対応する油圧圧力に変換する。電気油圧コンバータ６２０は従来の設計のものであってよい。弁制御器６４０は設置および試運転ツール６５０と通信していてよい。設置および試運転ツール６５０は、従来のマイクロプロセッサなどでよい。設置および試運転ツール６５０は弁のセットアップおよび周期的な測定に使用されてよい。設置および試運転ツール６５０は必要に応じて電気油圧コンバータ６２０に接続されてよい。任意の数の蒸気弁２６０が、タービンガバナ６６０を介して分散された制御システム６７０と通信して制御されてよい。現在の弁制御システム６００はオンラインで監視することまたは既存の監視システムへの一体化は提供しない。必要とされるように、様々なセンサ３８０からの入力がタービンガバナ６６０および／または分散された制御システム６７０と通信してよい。本明細書においては、他の構成要素および他の構成が使用されてもよい。

図５は、本明細書に記載され得るような弁および作動装置監視システム７００の例（以降、「ＶＡＭＳ７００」）を示している。ＶＡＭＳ７００は連続的な監視に基づいて蒸気弁２６０の状態を査定する。ＶＡＭＳ７００は、状態の査定、予測メンテナンス、修正、予備部品の注文などのために蒸気弁２６０のリアルタイム監視を行うことができる。ＶＡＭＳ７００はデータ取得システム７１０を含んでよい。データ取得システム７１０の要素は蒸気弁２６０の運転データおよびその制御運転ならびに蒸気タービンおよび蒸気プラントの運転データを取得するために使用されてよい。

データ取得システム７１０はヒストリアン７２０を含んでよい。ヒストリアン７２０はソフトウェアであってよく、データベース機能を含んでもよく、含まなくてもよい。ヒストリアン７２０は計算機を介してプログラムされた論理をインターフェースし、その中で利用可能なデータ上で実行する。ヒストリアン７２０はセンサ３８０などから受信したデータおよび処理されたデータを記憶することができる。ヒストリアン７２０は非スカラーデータならびにスカラーデータを記録することができてもよい（弁制御器６４０などは、非スカラー形式でデータ出力を伴う事象の高速記録を行ってもよい）。本明細書においては、他のタイプのデータベースおよびプラットフォームが使用されてもよい。データ取得システム７１０は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせによって実装されるプログラムされた論理をインポートしてもよい。ヒストリアン７２０は、１つのヒストリアン７２０がサーバー上で実行し、いくつかのＶＡＭＳ７００からのデータを収集できるようにカスケードされてもよい。同様に、複数のデータ取得システム７１０は、本明細書に記載される様々な特徴がそのような様々なシステムのうちの１つまたは複数で実行できるように使用されてもよい。

データ取得システム７１０はまたプロセッサ７３０を含んでもよい。プロセッサ７３０は、データのフィルタリングおよび処理を行ってもよい。プロセッサ７３０はオペレーティングシステムを利用してプログラム論理を実行してもよく、そのようにする中で、ヒストリアン７２０上で発見された測定されたデータを利用してもよい。プロセッサ７３０は計算のために計算機を含んでもよい。計算機は自由にプログラムされ得る計算エンジンであってよく、ヒストリアン７２０のために記述されることができる。プログラミング言語としては、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｃ／Ｃ＋＋などが挙げられてよい。データ取得システム７１０は利用可能なデータを受信し、その査定に関して計算を行う。

ユーザはグラフィカルユーザインターフェース７４０を介してデータ取得システム７１０とインターフェースすることができる。グラフィカルユーザインターフェース７４０はユーザ対話を容易にするためのディスプレイ、キーボード、キーパッド、マウス、コントロールパネル、タッチスクリーンディスプレイ、マイクロホンなど、を含むことができる。特に、グラフィカルユーザインターフェース７４０はワークステーション７５０をサポートすることができ、ここでデータ取得システム７１０が傾向、アラーム、事象などを提供し得る。データ取得システム７１０によって出力されたデータはグラフィカルユーザインターフェース７４０を介して顧客にとって利用可能であってよい。グラフィカルユーザインターフェース７４０はヒストリアン７２０およびプロセッサ７３０と通信していてよい。したがって、測定値、処理済のデータなど全ての利用可能なデータに簡単にアクセスすることができる。データ取得システム７１０は、本明細書において１つまたは複数のデータバス７６０を介して、弁２６０およびセンサ３８０および他の構成要素と通信することができる。ＶＡＭＳ７００は、ユーザとの対話なしで無人で運転することができる。本明細書においては、他の構成要素および他の構成が使用されてもよい。

データ取得システム７１０は蒸気タービンシステム１００のその場に位置付けられてもよく、および／または顧客のところに離れて位置付けられてもよい。いくつかのデータ取得システム７１０はクライアント取得システム７４５と通信してもよい。クライアント取得システム７４５は同様の構成および構成要素を有していてもよい。さらに、顧客サイトのクライアント取得システム７４５におけるヒストリアン７２０は、複数の蒸気弁２６０にわたってデータを収集することができる。データ取得システム７１０および／またはクライアント取得システム７４５はまた中央データセンタ７７０と通信することができる。中央データセンタ７７０は、データ取得システム７１０およびまたはクライアント取得システム７４５と、仮想プライベートネットワークまたはインターネット７８０を介して、送信ツール７６５、セキュアファイル送信などにおけるデータ収集を介して、通信することができる。さらなる処理が中央データセンタ７７０で実施されてもよい。本明細書において、他の構成要素および他の構成が使用されてもよい。

例示の実施形態にしたがって、システム、方法、装置、およびコンピュータプログラム製品のブロック図を参照する。ブロック図のブロックのうちの少なくともいくつか、およびブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって、少なくとも部分的に実装されてもよいことを理解されたい。上述のように、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置で実行される命令が、ブロック図のブロックの少なくともいくつかの機能性または以下で議論するブロック図のブロックの組み合わせを実装する手段を作成できるように、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、特殊目的ハードウェアベースコンピュータ、または他のタイプのプログラム可能データ処理装置にロードされて機械を作成してもよい。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読メモリに記憶された命令が１つ以上のブロックにおいて指定された機能性を実装する命令手段を含む製造物品を作成するように、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に特定の様式で機能させるように命令することができる非一時的な、コンピュータ可読可能メモリに記憶されてもよい。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置で実行される命令が、１つ以上のブロックにおいて指定された機能性を実装するためのステップを提供するために、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置で実施される一連の運転ステップを作成してコンピュータ実装プロセスを作成するために、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置にロードされてもよい。

システムの１つまたは複数の構成要素および本明細書において記載される方法の１つまたは複数の要素は、コンピュータのオペレーティングシステム上で実行されるアプリケーションプログラムを通じて実装されてよい。それらはまた、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家庭用電子機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む他のコンピュータシステムの構成で実用化されてもよい。本明細書において記載されるシステムおよび方法の構成要素であるアプリケーションプログラムは特定の抽象的なデータタイプを実装し、特定のタスクまたはアクションを実施するルーチン、プログラム、構成要素、データ構造、などを含んでよい。分散コンピューティング環境においては、アプリケーションプログラム（全体、または一部として）はローカルメモリまたは他の記憶装置に配置されてもよい。追加または代替として、アプリケーションプログラム（全体、または一部として）はリモートメモリ、またはタスクが通信ネットワークを通じてリンクされるリモート処理デバイスによって実施される状況を可能にするための記憶装置に配置されてもよい。

したがって、ＶＡＭＳ７００は様々な弁および作動装置のリアルタイム監視を提供することができる。したがって、特に、ＶＡＭＳ７００は実際のデータを設計データと比較することによって判断および予測を提供するように、リアルタイムのステータス情報、メッセージ、警告、および耐用期間消費情報を提供することができる。以下のモジュールは、本明細書において使用され得る、様々なタイプの検査および監視手法および方法を説明している。本明細書において、多くの他のおよび様々なモジュールならびに方法は別個に、またはともに使用されてよい。

図６は、本明細書に記載され得るような高度なスタートアップカウンタモジュール８００における使用のための例示の方法ステップのフローチャートを示している。従来の蒸気タービンは一般的にコールドスタート、ウォームスタート、およびホットスタートの回数をカウントする。高度なスタートアップカウンタモジュール８００は低サイクル疲労損傷に関する見積もりを提供するために、さらなるより強力な情報を収集する。特に、高度なスタートアップカウンタモジュール８００は、スタートの回数をカウントして、停止期間、シャットダウン温度降下、スタートアップ時間などに関する各スタートアップ情報に割り当てる。高度なスタートアップカウンタモジュール８００はスタートアップおよびさらなる情報のリストを作成し、次いで可能性のある疲労損傷の程度の重大度インジケータを決定する。

一例として、ＶＡＭＳ７００はいくつかのセンサ３８０から運転タービンおよび弁のパラメータを収集し、およびいくつかの運転条件を決定する。特に、ステップ８１０において、ＶＡＭＳ７００は最後のシャットダウンから現在のスタートアップまでの休止時間を決定する。シャットダウンおよびスタートアップステータスは、位置センサ５９０を介して、またはタービン制御器の信号から、または任意の他のソースから、停止弁２７０の位置によって決定されてよい。弁および作動装置は、本明細書において永続的に監視されてもよい。ステップ８２０において、ＶＡＭＳ７００はシャットダウン温度降下、すなわちシャットダウン期間の間の温度低下を決定することができる。代替としてまたは追加として、シャットダウン期間の間の温度遷移が決定されてもよい。ステップ８３０において、ＶＡＭＳ７００はスタートアップが「コールドスタート」、「ウォームスタート」、もしくは「ホットスタート」であるかを判断することができ、および／またはＶＡＭＳ７００は金属温度センサ４００、４１０のうちの１つを介して弁ケーシング温度を決定することができる。スタートの回数および性質は作業員に表示して提供することができる。スタートアップのタイプ（例えば、コールドスタート、ウォームスタート、またはホットスタート）はまたタービン制御器からの信号から読み取ってもよい。

ステップ８４０において、ＶＡＭＳ７００は蒸気タービンのＸ％負荷までの時間を決定することができる。Ｘ％負荷は、１０％の負荷、２０％の負荷、・・・、１００％の負荷、またはその間の任意のパーセンテージに設定することができる。ステップ８６０において、ＶＡＭＳ７００は、休止時間に対するＸ％負荷までの時間をチャートにして表示することができる。チャートは概して特定の弁またはタービンの寿命において、全てのスタートを表示することができる。設計データはまた設計上の時間を実際の時間と比較するために使用されてもよい。

ステップ８７０において、ＶＡＭＳ７００は実際のデータを設計上のデータと比較したいくつかの比を決定することができる。これには設計上のスタートアップ時間のＸ％負荷までの時間に対する時間比、設計上の温度遷移に対するスタートアップ温度遷移のスタートアップ温度比、および設計上の温度降下または遷移に対するシャットダウン温度降下または遷移のシャットダウン温度比が含まれてよい。ステップ８８０において、ＶＡＭＳ７００は、時間比、スタートアップ温度比、および／またはシャットダウン温度比および／またはこれらの比の最大値に基づいた重大度ファクタ、の平均に基づいて、重大度ファクタを決定することができる。代替として、タービンの運転開始からまたは最後の弁検査からまたは任意の他の時間ポイントからの全てのスタートの全ての時間比の平均に基づく重大度ファクタは、ＶＡＭＳ７００によって決定してもよい。同様のやり方で、全てのスタートのスタートアップ温度比の全ての平均に基づく重大度ファクタ、および全てのシャットダウンのシャットダウン温度比の全ての平均に基づく重大度ファクタが決定されてもよい。

重大度ファクタはまたファクタ化されたスタートの合計を決定するために使用してもよい。ｘ回のコールドスタート、ｙ回のウォームスタート、およびｚ回のホットスタートをカウントする代わりに、ファクタ化されたスタートの合計は全てのスタートの特徴的な重大度ファクタの合計であってもよい。特徴的な重大度ファクタは１つの特異的なスタートの重大度を特徴づける値であってよい。これは時間比、スタートアップ温度比、およびシャットダウン温度比の積を求めることによって、またはこれらの比の積を求めることによって、決定することができ、それにより比のそれぞれを重み付けファクタで重み付けする。スタートの回数ｘ、ｙ、ｚの３つの値の代わりに、ファクタ化されたスタートの合計は１つの値であってよく、対象とする時間期間における全てのスタートアップおよびシャットダウンによって引き起こされる疲労損傷のよりよいインジケータである。

ステップ８８５において、ＶＡＭＳ７００はこれらの重大度ファクタのいずれか１つが１．０より大きいかどうかを判断することができる。そうである場合、ＶＡＭＳ７００はステップ８９０において疲労警告を発行することができる。そのような疲労警告は、作業員に情報を表示することだけでなく、運転パラメータまたは運転条件のうちの１つまたは複数を変更すること、および／または修復手順を開始すること、および／または弁部品の交換を開始することを含んでもよい。これらの運転パラメータは時間、温度などを含んでもよい。重大度ファクタの全てが１．０より小さい場合、ステップ８９５においてＶＡＭＳ７００は正常運転であることを示すことができる。いずれの事象においても、現在の疲労ステータスは表示されることとなり、作業員が利用可能である。

より短期間の実際のスタートアップ時間はより高い重大度を意味することがある。同様に、より高い実際の温度遷移はより高い重大度を意味することがある。したがって、高度なスタートアップカウンタモジュール８００はスタートアップ履歴の詳細な概要を作業員に提供し、可能性のある低サイクル疲労損傷を簡単なやり方で示す。この情報は、スタートごとに更新することができる。したがって、高度なスタートアップカウンタモジュール８００は、知られているカウンタと比較して、目視検査およびダウンタイムの必要なしに、可能性のある疲労損傷のより正確な説明を提供することができる。したがって、高度なスタートアップカウンタモジュール８００は、いつ弁検査が実施されるべきか、例えば２回の検査の間においてファクタ化されたスタートの合計について上限を定義することによって、決定をサポートすることができる。

図７は、本明細書に記載され得るような高度なスロットリング時間カウンタモジュール９００における例示の方法ステップを示している。高度なスロットリング時間カウンタモジュール９００は、所与の弁が重いスロットリング状態で運転しているかどうかを示している。特に、弁ベルなどが特定の位置範囲にある時、および弁にかかる圧力比が特定の範囲にある時、不安定な蒸気の流れの下での励起によって弁は強く振動することがある。もしこの振動が長い時間期間にわたって起こる場合、そのような振動によって摩耗および／または弁の損傷の増加がもたらされることがある。

一例として、ステップ９１０においてＶＡＭＳ７００は様々なタイプのタービンおよび弁の運転パラメータを決定することができる。これらの運転パラメータは、弁入口圧力センサ５６０から圧力、ならびに弁入口圧力センサ５６０および高圧力セクション１１０における高圧力弁圧力センサ４８０、中間圧力セクション１２０における中間圧力弁圧力センサ４９０から弁にかかる圧力降下、スピンドル位置センサ５９０を介してスピンドルの位置、流量センサ５００、５１０を介して質量流量、などを含んでもよい。弁および作動装置は永続的に監視されてもよい。ステップ９２０において、ＶＡＭＳ７００は弁が振動状態にあるかどうか、すなわち特定のパラメータが所定の値を超えているかどうかを判断することができる。例えば、弁ベルが特定の位置範囲にあるかどうか、および圧力比（すなわち、制御弁が閉じた後の圧力を、制御弁が閉じる前の圧力で割る）が特定の範囲にあるかどうか。大きい振動を伴う位置および圧力比範囲は実験的にまたは例えば３Ｄ流れ解析などの理論上の解析によって決定される。ステップ９３０において、ＶＡＭＳ７００は弁が振動状態において運転していた時間を決定することができる。ステップ９４０において、ＶＡＭＳ７００は、振動状態にあった時間の合計運転時間に対する比、許容できる振動時間の合計運転時間に対する比に基づいて重大度ファクタを決定することができる。許容できる振動時間は経験的に受け取ってもよい。ステップ９５０において、ＶＡＭＳ７００は重大度ファクタが１．０より大きいかどうかを判断することができる。１．０より大きい比は、好ましくないスロットリング運転を示す。ステップ９６０において、比が１．０より大きい場合、ＶＡＭＳ７００はスロットリング警告を発行することができる。そのようなスロットリング警告は、作業員に情報を表示するだけでなく、運転パラメータまたは運転条件のうちの１つまたは複数を変更すること、および／または修復手順を開始すること、および／または弁部品の交換を開始することを含んでもよい。運転パラメータは圧力、温度、スピンドル位置、質量流量などを変更することを含んでもよい。比が１．０よりも小さい場合、ステップ９７０においてＶＡＭＳ７００は正常運転を示すことができる。いずれの事象においても、現在の振動ステータスは作業員に表示されることとなる。ＶＡＭＳ７００はまた、各ストローク、累積的な振動時間において弁がどれだけ長い期間運転したかに関する統計量を提供することができる。過剰なまたは通常でない振動はまた判断されて報告されることがある。

したがって、高度なスロットリング時間カウンタ９００は所与の弁の起こりそうな摩耗および腐食状態に関する情報を提供する。作業員は、必要な場合にまたは計画された検査に予め部品を注文することだけが必要であるという点で、作業員は予備部品をよりよく管理することができる。不要な予備部品を在庫として保有する必要がない。したがって、高度なスロットリング時間カウンタモジュール９００は作業員に弁の累積的な振動履歴の概要を与える。この履歴はガイドの摩耗および弁座部の腐食に関する表示を提供する。したがって、高度なスロットリング時間カウンタモジュール９００は、目視検査およびダウンタイムの必要なしに、可能性のある摩耗損傷のより正確な説明を提供することができる。

図８は、本明細書に記載され得るようなガイド状態査定モジュール１０００における例示的な方法ステップを示すフローチャートである。ガイド状態査定モジュール１０００は蒸気弁２６０におけるスピンドルの摩擦挙動を測定および評価することができる。結果として得られる摩擦特徴を以前の測定と比較することができ、摩擦特徴の傾向を査定することができる。そのような査定は、現在の検査方法が弁の分解を必要とすることと対照的である。このような現在の方法は、検査間隔の間での弁の漏れを起こすことがあり、運転上のリスクならびに健全度および安全上の問題を提示することがある。

一般的に記載されるように、各蒸気弁２６０内のスピンドルはガイドブッシュまたは他のガイド要素（弁における孔など）内をガイドされることができ、例えばグラファイトパッキンなどで外側に締め付けられてよい。弁の振動により、経年変化、浸食、酸化、摩耗、粗さの変化、腐食、蒸気およびそれに続くすべり面上の堆積物中の粒子、ならびに変形に伴う隙間に対する変化、ガイド要素におけるスピンドルのすべり挙動、およびスピンドル封止、が経時的に変化することがある。そのような変化によってスピンドルが固着し始めることがあり、弁が適切に閉じることができなくなることがあり、またはグラファイト封止においてプリテンションに緩みを生じさせることがある。ステップ１０１０において蒸気弁２３０の状態を査定するために、ＶＡＭＳ７００は、位置センサ５９０を介してスピンドルの位置、圧力センサ４８０、４９０、５６０からの蒸気圧力、ならびに油圧圧力センサ５９５を介して作動装置３４０、３７０における高圧力油の油圧圧力などの運転パラメータを得ることができる。本明細書においては、他のタイプのパラメータがまた考慮されてもよい。弁および作動装置は永続的に監視されてもよい。ステップ１０２０において、ＶＡＭＳ７００は摩擦ヒステリシス曲線、すなわち、スピンドルが初め閉じていて、その後開いた位置に移動する間の、スピンドル位置の油圧圧力依存性、を生成することができる。開く方向および閉じる方向における油圧圧力の違いは静的およびすべり摩擦（静的摩擦は、動きが始まる前にスピンドルが停止している時、例えば、スピンドルの動きのターニングポイントにある時；すべり摩擦は、スピンドルが停止していない、スピンドル位置にある時）を示している。ステップ１０３０において、ＶＡＭＳ７００は摩擦特徴を決定することができる。摩擦特徴は、頂部および底部ターニングポイントにおける計算された静的摩擦およびすべり摩擦の最大、平均、最小値、ならびに両方向におけるスピンドル経路にわたる静的およびすべり摩擦の曲線、を含むことができる。本明細書において、他のタイプの摩擦特徴が評価されてもよい。ステップ１０４０において、ＶＡＭＳ７００は決定された摩擦特徴、すなわち上述のような摩擦値を以前のストローク試験からの摩擦特徴と比較することができる。ステップ１０５０において、ＶＡＭＳ７００は摩擦特徴が増加しているかどうか、および／または決定された摩擦特徴が所定の値を超えているかどうかを判断することができる。そうである場合、ステップ１０６０において弁故障警告が発行されてもよい。そのような弁故障警告は、作業員に情報を表示することだけでなく、弁をラインから取り外すこと、運転パラメータまたは運転条件のうちの１つまたは複数を変更すること、および／または修復手順を開始することを含んでもよい。運転パラメータは油圧および蒸気圧力、スピンドル位置、蒸気および金属温度などを含んでもよい。そうでない場合、ステップ１０７０において正常運転であることが示されてもよい。

したがってガイド状態査定モジュール１０００は、弁が固着している可能性があるという早期の警告を作業員に提供することができる。そのような早期の警告によって、作業員は弁のスピンドル封止を再締め付けすることができ、および／または予備部品を注文することができ、および／または正しい隙間を確保するためにガイドの再加工を計画することができる。以前は、不適切な稼働中の封止は検査中にまたは運転中の漏れによってのみ検出することができた。したがってガイド状態査定モジュール１０００は、弁の固着が起こる事象の前に弁ガイドが悪化している時、弁が環境に対して十分な蒸気緊密を提供し、および予備警告を与えることを保証する。したがって、ガイド状態査定モジュール１０００は目視検査およびダウンタイムの必要なしに、可能性のあるガイドおよび封止損傷のより正確な説明を提供することができる。

図９は、本明細書に記載され得るような弁ストロークおよびスピンドル経路カウンタモジュール１１００における例示的な方法ステップを示すフローチャートである。内部スピンドルガイドの摩耗は弁ストロークの回数および弁頭部の覆われた距離に影響される。ストロークが多いほど、および覆われた距離がより長いほど、より摩耗していることが予測され得る。以前はガイドおよび弁スピンドルの封止の状態は、弁を分解することによってのみ発見することができた。

したがって、弁ストロークおよびスピンドル経路カウンタモジュール１１００はストロークの回数をカウントし（ストロークカウンタ）、覆われた距離をカウントする（経路カウンタ）。特に、ステップ１１１０において、ＶＡＭＳ７００は位置センサ５９０からスピンドル位置の時間依存を得て、ストロークおよび覆われた距離をカウントする。弁および作動装置は永続的に監視されてもよい。ステップ１１２０において、ＶＡＭＳ７００はストローク値にしたがってストロークを分類することができ、すなわち、ＶＡＭＳ７００は大きさ（線形に分散された範囲、または幾何学的に直線に並べられた）および中間スピンドル位置にしたがってストロークを並べることができる。さらに、スピンドルが特定の位置にとどまっていた時間もカウントされてよい。ストロークは小、中、大、またはそれ以外と考えることができる。弁が制御している時、スピンドルは通常永続的な小さなストロークを実施している。そのような小さなストロークは全体的な統計値からはフィルタリングまたは除去されてよい。ストローク値はレインフロー法、範囲中間法などにより決定することができる。レインフロー法をスピンドル動きデータの解析に使用して変動するスピンドル動きのスペクトルを単純なストロークのセットに還元することができる。特に、レインフロー法は、時間履歴からサイクルをカウントする方法である。本明細書において、他のタイプのサイクルカウント方法およびスピンドル動き解析が使用されてもよい。

ステップ１１３０において、ＶＡＭＳ７００は全体的なスピンドル動き履歴を評価することができる。動き履歴はスカラー値、行列、またはダイアグラムとして示され得る。ステップ１１４０において、ＶＡＭＳ７００は動き履歴を知られている許容できる値と比較してもよい。この比較に基づいてＶＡＭＳ７００はステップ１１５０においてガイド交換までの残り時間の見積もりを提供することができる。この比較に依存して、ＶＡＭＳ７００はまた弁をラインから取り外し、運転パラメータまたは運転条件のうちの１つまたは複数を変更し、ならびに／または例えばスピンドルガイドおよび／もしくはスピンドル封止の修復のために修復手順を開始することができる。この見積もりは、モニタ上でプラント作業員に示されることがあり、または他の方法で報告される。

したがって、弁ストロークおよびスピンドル経路カウンタモジュール１１００は動き履歴の現在のステータスの概要を永続的にプラント作業員に与える。そのような動き履歴は、ガイドの摩耗およびスピンドル封止の表示、およびガイドおよび封止がすぐに交換されるべきかどうか、次回の検査においてか、またはそれ以外かを提供する。プラント作業員は検査計画および予備部品の注文について、この情報を考慮することができる。弁部品は摩耗したガイド、摩耗したスピンドル、摩耗したグラファイトパッキンなどを含んでもよい。耐用期間の消費および残り寿命に関連する全体的な情報がまた提供されてよい。したがって、弁ストロークおよびスピンドル経路カウンタモジュール１１００は目視検査およびダウンタイムの必要なしに、可能性のあるガイド摩耗のより正確な説明を提供することができる。

図１０は、本明細書に記載され得るような緊密試験評価モジュール１２００における例示的なステップのフローチャートである。緊密試験評価モジュール１２００は過去の測定と比較して弁の緊密の現在のステータスの概要をプラント作業員に与えることができる。特に、緊密試験評価モジュール１２００は、ピストンリングおよび弁座部におけるあらゆる腐食のステータスの表示を提供し、ピストンリング、ベル、ディフューザなどがすぐに交換されるべきかどうか、次回の検査においてか、またはそれ以外かを判断することができる。さらに、緊密試験評価モジュール１２００は全体的な運転履歴を通じてタービンの緊密試験を比較し、弁の漏れが増加する傾向、ひいては弁の損傷があるかどうかを判断する。

一例として、ＶＡＭＳ７００は、ロータ速度センサ３９０からロータ速度、位置センサ５９０から弁位置、圧力センサ４７０、４８０、４９０から蒸気圧力、および温度センサ４２０、４３０、４４０、４５０、４６０から温度などのタービンおよび弁の運転パラメータを得ることができる。弁および作動装置は永続的に監視されてもよい。ステップ１２１０においてＶＡＭＳ７００は緊密試験を始めることができる。試験を始めることは、停止弁２７０を開けることと同時でよい。ステップ１２３０において、停止弁２７０を開けることのすぐ後にロータ加速度を測定することができる。ステップ１２４０において試験を終えてよく、ステップ１２５０において試験終了時のロータ速度を決定することができる。ステップ１２６０においてＶＡＭＳ７００は、決定されたロータ加速度および決定されたロータ速度を許容できる値と比較することができる。ステップ１２７０において、決定されたロータ加速度および／または決定されたロータ速度が許容できる値を超えている場合、ＶＡＭＳ７００は作業員に漏れ警告を提供することができる。特に、緊密試験評価モジュール１２００は、閉位置において弁を通る蒸気の流れが許容できる限界値を下回るかどうかを決定する。許容できる限界値はロータ速度の増加によって、および／またはロータ加速度の増加によって定義され得る。そのような弁故障警告は作業員に情報を表示することだけでなく、弁をラインから取り外すこと、運転パラメータまたは運転条件のうちの１つまたは複数を変更すること、および／または修復手順を開始することを含んでもよい。運転パラメータは速度、圧力、温度、スピンドル位置などを含んでもよい。

所定の間隔の後、ステップ１２８０において緊密試験を繰り返してもよい。ステップ１２９０において、ＶＡＭＳ７００は繰り返した緊密試験の結果（試験終了時のロータ速度、試験開始時の加速度）を比較すること、および様々な種類の傾向線、すなわち直線的なおよび指数関数的な、を計算することができる。ステップ１２９５において、ＶＡＭＳ７００は傾向線に基づいて容認できない漏れまでの予測時間を計算することができる。プラント作業員は検査計画および予備部品の注文について、この予測を考慮することができる。したがって、緊密試験評価モジュール１２００は過去と比較して弁の緊密の現在のステータスの概要をプラント作業員に与えることができる。したがって、プラント作業員は臨界値に達する前に不十分な緊密について警告を得ることができる。したがって、緊密試験評価モジュール１２００は目視検査およびダウンタイムの必要なしに、弁緊密のより正確な説明を提供することができる。

図１１は、本明細書に記載され得るような高度な緊密試験評価モジュール１３００における例示の方法ステップを示すフローチャートである。上述の緊密試験評価モジュール１２００同様、高度な緊密試験評価モジュール１３００は、圧力消失および安定圧力値を、弁緊密および健全度に関する代替のおよび／または追加のインジケータとして使用するさらなる向上である。不十分な緊密は、弁座部における、または他の弁構成要素における、腐食損傷または他の損傷または位置合わせ不良を指摘することができる。

一例として、ステップ１３１０において、ＶＡＭＳ７００は、ロータ速度センサ３９０からロータ速度、および圧力センサ４８０、４９０、５６０から停止弁２７０の上流、制御弁２８０の下流およびそれらの間などの様々な位置での蒸気圧力を含むタービンおよび弁の運転パラメータを決定することができる。ステップ１３２０において停止弁２７０は開いていてもよく、制御弁２８０は閉じていてもよい。ステップ１３３０においてロータ加速度およびロータ速度は、制御弁座部の状態について表示を提供するように決定することができる。ステップ１３３５で運転の第２のモードにおいて、停止弁２７０は閉じてもよく、制御弁２８０は開いてもよい。ステップ１３３８においてロータ加速度およびロータ速度は決定され、停止弁座部の状態について表示を与える。ステップ１３４０で運転の第３のモードにおいて停止弁２７０は開いてもよく、制御弁２８０は閉じてもよい。次いでステップ１３５０において停止弁２７０は閉じてもよい。ステップ１３６０において停止弁２７０と制御弁２８０の間で圧力消失が、例えば、中圧力センサ５７５で測定されて、決定されてもよい。ステップ１３７０において、停止弁２７０と制御弁２８０の間の圧力が安定値に達すると、安定圧力値を決定することができる。ステップ１３８０において、ＶＡＭＳ７００は上で測定されたロータ加速度および／またはロータ速度を許容できる値と比較する。同様にまたは代替でステップ１３９０において、ＶＡＭＳ７００は決定された圧力消失（例えば、開始時といくらか後の時間の、時間定数または圧力の差によって）および／または決定された圧力の安定値を許容できる値と比較する。ステップ１３９５において、決定されたロータ加速度、決定されたロータ速度、決定された圧力消失、および／または決定された圧力の安定値を以前の試験からの測定値と比較することができ、測定の各タイプの傾向線を解析することができる。傾向線が許容できる増加よりも大きな増加を示す場合、または測定値が許容できる限界値に近づいていることを傾向線が示す場合、ＶＡＭＳ７００は漏れ警告を提供することができる。そのような漏れ警告は、作業員に情報を表示することだけでなく、弁をラインから取り外すこと、運転パラメータまたは運転条件のうちの１つまたは複数を変更すること、および／または修復手順を開始することを含んでもよい。運転パラメータは、速度、圧力、温度、スピンドル位置、などを含んでもよい。特に、許容できる値を超えている場合、弁腐食が起こっていることがあり、弁構成要素は、すぐに、次回の検査において、またはそれ以外に、交換される必要があり得る。

高度な緊密試験モジュール１３００はタービンのスタートごとまたは必要に応じて自動的に行われてよい。プラント作業員は予め検査計画および予備部品の注文について、この情報を考慮することができる。したがって、高度な緊密試験モジュール１３００は目視検査およびダウンタイムの必要なしに、弁緊密のより正確な説明をプラント作業員に与える。

図１２は、本明細書に記載され得るようなスピンドル振動評価モジュール１４００における例示的な方法ステップのフローチャートである。スピンドル振動評価モジュール１４００は弁スピンドルの振動の性質を観察して評価することができる。そのような振動はスピンドルおよび関連するガイドブッシュの摩耗およびその中の損傷を引き起こすことがある。

一例としてステップ１４１０において、ＶＡＭＳ７００は、位置センサ５９０から弁スピンドル位置、振動センサ５８０からスピンドル振動レベル、および圧力センサ４８０、４９０、５６０、５７５から弁の上流および下流の蒸気圧力を含むタービンおよび弁の運転パラメータを決定することができる。ステップ１４２０において、スピンドルおよびガイドブッシュにおける摩耗は主に振動センサ５８０から査定され得、すなわち振動特徴（例えば、周波数および振幅、または周波数および振動速度）および振動の持続時間を評価する。ステップ１４３０において、振動および持続時間を所定の値と比較することができる。この査定に基づいて、プラント作業員はスピンドルまたはガイドブッシュの交換が例えば次の計画された停止期間に必要かどうかを決定することができる。追加および／または代替として、プラント作業員はステップ１４４０において振動のレベルを低減するように全体的な蒸気タービンの運転モードを変更することができる。例えば、１つの弁をわずかにより開いてもよく、および１つの弁は開き方をわずかに少なくしてもよい。ＶＡＭＳ７００はまた弁を運転休止としてもよく、および／または修復手順を開始してもよい。

したがってスピンドル振動評価モジュール１４００は弁の振動挙動および運転パラメータを安全ゾーンに戻すように変更する能力に関する概要をプラント作業員に与える。したがって作業員は計画された検査および予備部品の注文について予め準備することができる。さらに、蒸気圧力、スピンドル位置、および振動レベルの間の関連性を記録することができ、プラント作業員および／または弁の設計者に提供される。したがってスピンドル振動評価モジュール１４００は、目視検査およびダウンタイムの必要なしに、振動挙動のより正確な説明を提供することができる。

図１３は、本明細書に記載され得るような断熱品質インジケータモジュール１５００における例示の方法ステップを示すフローチャートである。断熱品質インジケータモジュール１５００は、好ましくは自動的および永続的にまたは要求時に温度測定を実施し、好ましくは自動的および永続的にまたは要求時に弁断熱３１５の有効性を評価する。例えば、断熱３１５が経年変化または弁ケーシングの検査の後、不適切な再組立てによって効果がなくなっていないかどうか。

一例として、ステップ１５１０においてＶＡＭＳ７００は、内側および外側ケーシング温度センサ５２０、５３０、５４０、５５０からならびに／または専用の断熱センサから、内側および外側ケーシングおよび断熱温度を含むタービンおよび弁の運転パラメータを決定することができる。特に、温度はケーシングの金属表面において、断熱の内側で、断熱の表面においておよび／または断熱の外側の金属シートの表面において決定されてもよい。ケーシング壁厚内の二重測定はまたケーシング壁を通る温度勾配を決定することができる。断熱を通る同様の温度勾配がまた決定されてもよい。サーモグラフィックセンサなどもまた使用して、断熱弁全体または断熱表面の一部のサーモグラフィック画像を生成してもよい。ステップ１５２０においてＶＡＭＳ７００は断熱の有効性を判断することができる。あまり効果のない断熱は、断熱の外側表面においてより高い温度、ケーシング壁の外側表面においてより低い温度、ケーシング壁を通るより高い温度勾配、および／または断熱厚みを通るより低い温度勾配によって示され得る。ステップ１５３０においてＶＡＭＳ７００は断熱が効果がないと判断された場合、断熱警告を提供してもよい。そのような断熱警告は、作業員に情報を表示することだけでなく、弁をラインから取り外すこと、運転パラメータまたは運転条件のうちの１つまたは複数を変更することを含んでもよい。次いで、プラント作業員は断熱を修正し、予備部品を注文し、および／または検査を計画することができる。

したがって断熱品質インジケータモジュール１５００は弁およびタービンの状態のより正確な概要をプラント作業員に与える。断熱品質インジケータモジュール１５００は断熱が意図したとおりに効果があるかどうかの表示を提供する。そうでない場合、誤った組立てや経年変化などのために断熱がもはや効果がないことの警告を提供してもよい。したがって断熱品質インジケータモジュール１５００は目視検査およびダウンタイムの必要なしに、弁断熱のより正確な説明を提供することができる。

図１４は、本明細書に記載され得るような固体粒子腐食インジケータモジュール１６００における例示的な方法ステップを示すフローチャートである。固体粒子腐食インジケータモジュール１６００は、その中のスケーリングのリスクを査定するように、ボイラパイプラインの温度およびパイプライン材料の性質を評価する。ボイラパイプラインの中の温度遷移および蒸気速度は、スケーリングがボイラパイプから剥がれる時、および蒸気と共に弁に流れ込む時に影響を及ぼす。蒸気の化学組成はまたパイプライン内でどれだけ早くスケーリングが蓄積されるかに影響を及ぼすことがある。スケーリングは、とりわけ、例えばディフューザ座部および弁ベルまたは弁頭部において、弁がスロットリングし、高い局所的な蒸気速度が起こり得る時に弁および他のタイプのタービン構成要素の腐食につながることがある。

一例として、ステップ１６１０において、ＶＡＭＳ７００は、高圧力入口温度センサ４２０、４５０を介してボイラ１６０から入ってくる高圧力ライン１８０内の蒸気温度を含む、および中間圧力入口温度センサ４１０、４６０を介して再熱器２００からの中間圧力ライン２１０内の蒸気温度を含む、タービンおよび弁の運転パラメータを決定することができる。パイプ壁における金属温度センサもまた使用され得る。ステップ１６２０において、ＶＡＭＳ７００は、入ってくる蒸気の流れの蒸気の化学組成の性質または発電プラントの蒸気／水サイクルにおける凝縮水の性質を調べること、または決定することができる。ステップ４３０において、ＶＡＭＳ７００は問題の弁のスロットリング履歴を調べること、または決定することができる。一例として、スロットリング履歴は上述の高度なスロットリング時間カウンタモジュール９００によって決定され得る。本明細書において、他のタイプのカウンタなどもまた使用されてもよい。ステップ１６４０において、ＶＡＭＳ７００は高圧力ライン１８０または他の場所で使用されるボイラパイプの材料のタイプを調べることができる。ステップ１６５０においてＶＡＭＳ７００は、蒸気温度およびその遷移、蒸気の化学組成、スロットリング履歴、ボイラパイプの材料などに基づいて弁構成要素の固体粒子腐食の可能性を判断することができる。可能性はまた測定と時間的に一致して、例えば、スロットリングが起こる時、ボイラパイプからの固体粒子の高い流れをもたらしながら、強い温度勾配が存在するのと同時に、および弁内部における高い局所的な速度、したがって高い損傷効果と同時に、評価することができる。腐食損傷の可能性は経時的に累積され得る。ステップ１６６０においてＶＡＭＳ７００は、現在の可能性および／または累積された可能性を許容できる値と比較することができる。可能性の性質に依存して、ＶＡＭＳ７００は弁をラインから取り外してもよく、または運転パラメータまたは運転条件のうちの１つまたは複数を変更してもよい。次いで、プラント作業員は予備部品を注文し、および／または検査を計画することができる。固体粒子腐食インジケータモジュール１６００はまた検査間隔カウンタのいくつかのモジュールのうちの１つとして有用である。

したがって固体粒子腐食インジケータモジュール１６００は弁部品の腐食に関する状態のより正確な概要をプラント作業員に与える。ＶＡＭＳ７００はこの評価を自動的に実施することができる。したがって固体粒子腐食インジケータモジュール１６００は、目視検査およびダウンタイムの必要なしに、腐食損傷の可能性のより正確な説明を提供できる。

図１５は、本明細書に記載され得るようなスケーリングインジケータモジュール１７００における例示的な方法ステップを示すフローチャートである。スケーリングインジケータモジュール１７００は弁および他のタービン構成要素のスケーリングを、温度測定、蒸気の化学組成および材料のタイプに基づいて査定することができる。スケーリングインジケータモジュール１７００は予測されるスケーリングステータスを提供することができる。

一例として、ステップ１７１０においてＶＡＭＳ７００は、好ましくは弁の運転時間全体にわたって、様々な蒸気温度センサ４２０、４３０、４４０、４５０、４６０から蒸気温度、および金属温度センサ４００、４１０から金属温度を含むタービンおよび弁の運転パラメータを決定することができる。ステップ１７２０においてＶＡＭＳ７００は、好ましくは弁の運転時間全体にわたって、蒸気の流れの蒸気の化学組成を決定すること、または調べることができる。ステップ１７３０においてＶＡＭＳ７００は全体的なタービン運転時間を決定することができる。ステップ１７４０においてＶＡＭＳ７００は様々な弁構成要素に関わる材料の性質を調べることができる。ステップ１７５０においてＶＡＭＳ７００は、温度履歴、蒸気の化学組成履歴、および弁構成要素ごとの材料の性質に基づいて弁構成要素ごとのスケーリング値を決定することができる。ステップ１７６０においてＶＡＭＳ７００は弁における主な材料の性質に基づいて全体的な弁スケーリングインジケータを提供することができる。特に、ＶＡＭＳ７００はスケーリングに関して実際の運転時間に基づいて様々な弁構成要素の状態の予測を提供することができる。リスクの性質に依存して、ＶＡＭＳ７００は弁をラインから取り外してもよく、または運転パラメータまたは運転条件のうちの１つまたは複数を変更してもよい。次いで、プラント作業員は予備部品を注文し、および／または検査を計画することができる。

したがってスケーリングインジケータモジュール１６００は、弁構成要素のスケーリングに関して弁部品の状態のより正確な概要をプラント作業員に与える。スケーリングインジケータモジュール１６００は、部品がいつ交換されるべきかに関して予測を提供する。これらの結果に基づいてプラント作業員はよりよくプラント検査およびまたは予備部品の準備をすることができる。したがってスケーリングインジケータモジュール１６００は、目視検査およびダウンタイムの必要なしに可能性のある弁スケーリング損傷のより正確な説明を提供できる。

図１６は、本明細書に記載され得るようなフレキシブルなサービス間隔カウンタモジュール１８００における例示的な方法ステップのフローチャートを示している。フレキシブルなサービス間隔カウンタモジュール１８００は全体的な弁の運転に基づいて、検査間隔を延ばすべきか、短くするべきかを判断することができる。

一例として、ステップ１８１０においてＶＡＭＳ７００は、圧力センサ４７０、４８０、４９０、５６０、５７５から蒸気圧力、温度センサ４２０、４３０、４４０、４５０、４６０から蒸気温度、金属温度センサ４００、４１０、５２０、５３０、５４０、５５０から金属温度、位置センサ５９０によって決定されるようなスピンドルの位置、油圧圧力センサ５９５によって決定されるような作動装置における油圧圧力、速度センサ３９０によって決定されるタービン速度、および蒸気の化学組成、を含むタービンおよび弁の運転パラメータを決定することができる。ステップ１８２０においてＶＡＭＳ７００は実際の蒸気圧力を設計上の蒸気圧力と比較することができる。ステップ１８３０においてＶＡＭＳ７００は実際の蒸気温度を設計上の蒸気温度と比較することができる。ステップ１８４０においてＶＡＭＳ７００は実際の金属温度を設計上の金属温度と比較することができる。ステップ１８５０においてＶＡＭＳ７００は弁振動状態を決定することができる。一例として、高度なスロットリング時間カウンタモジュール９００を使用して振動状態を決定することができる。他のタイプの解析を使用してもよい。ステップ１８６０において弁摩擦状態を決定することができる。一例として、本明細書においてガイド状態査定モジュール１０００を使用してもよい。他のタイプの解析を使用してもよい。ステップ１８７０において弁のスロットリング履歴が決定されてもよい。ステップ１８８０においてスタートの回数および種類を決定することができる。一例として、本明細書において高度なスタートカウンタモジュール８００が使用されてもよい。他のタイプの解析を使用してもよい。ステップ１８９０においてＶＡＭＳ７００はこれらの弁の運転パラメータのそれぞれおよび評価された損傷インジケータを考慮することができ、検査間隔を延ばすもしくは短くする、および／または弁をラインから取り外すべきかどうか、ということを推奨する。

特に、高度なスロットリング時間カウンタモジュール９００は、検査が推奨されるまでの残りの運転時間をプラント作業員に与える。例えば、弁が常に比較的低温、低圧で運転している時、推奨される検査間隔、すなわち２回の検査の間の運転時間は標準的な間隔と比べて延ばされてもよく、一方で弁が常に比較的高温、高圧で運転している時、推奨される検査間隔は標準的な値と比べて低減されてもよい。腐食インジケータによって検出されるような高い腐食可能性は、推奨される検査間隔を低減することがある。緊密試験インジケータまたは高度な緊密試験インジケータによって測定および評価されるような弁座部を通じた高い検出漏れは、推奨される検査間隔を低減することがある。クリープ損傷インジケータによって検出されるような高いクリープ損傷は、推奨される検査間隔を低減することがある。例えば高度なスロットリング時間カウンタによって検出されるような、比較的長いスロットリング時間は、とりわけストローク位置が振動に関して重要なエリアにある場合、推奨される検査間隔を低減することがある。スピンドル振動評価モジュールで評価されるようなより長い時間にわたる高い振動は、推奨される検査間隔を低減することがある。長い時間にわたって測定される、好ましくない蒸気の化学組成は、推奨される検査間隔を低減することがある。スケーリングインジケータモジュールによって検出されるような高いスケーリングは、推奨される検査間隔を低減することがある。

したがって、フレキシブルなサービス間隔カウンタモジュール１８００は次の検査の時間ポイントについてプラント作業員に推奨を提供する。この推奨はタービンの運転および他の影響の性質に基づいている。この検査は自動的に実施されてもよい。特に、弁が低エンジン状態でスムーズに運転している時は、検査間隔は延ばされてもよい。運転パラメータのいずれかが許容できる値を超えている場合は、検査間隔を短くすることができる。したがってフレキシブルなサービス間隔カウンタモジュール１８００は、目視検査およびダウンタイムの必要なしに弁の状態のより正確な説明を提供できる。

したがってＶＡＭＳ７００は蒸気タービンのための、永続的なオンラインの弁および作動装置監視製品を提供する。蒸気弁２６０の状態監視をすることは、全体として弁および蒸気タービンシステム１００の健全度に関するバイタル情報を提供する。監視される情報によって、作業員は最適な機械性能を確保する決断を行うことができ、ならびに早期段階で様々な弁故障徴候を検出することによって可能性のある故障の早期の警告を提供することができる。ＶＡＭＳ７００は停止期間のコストおよび時間を低減するための手段を提案する査定報告書を作業員に提供し、運転条件を修正して耐用期間の消費を低減すること、および時間ベースのメンテナンスから状態ベースのメンテナンスに移行して全体的なメンテナンス間隔を延ばす。

上述したことは、本願および結果として得られる特許の特定の実施形態のみに関連することは明らかである。以下の特許請求の範囲およびその等価物によって定義されるように、本明細書において、本発明の全般的な精神および範囲から逸脱することなく当業者によって多数の変更および修正がなされてもよい。

１００ 蒸気タービンシステム
１１０ 高圧力セクション
１２０ 中間圧力セクション
１３０ 低圧力セクション
１４０ ロータ軸
１５０ ジェネレータ
１６０ ボイラ
１７０ 蒸気
１９０ 低温再熱ライン
２００ 再熱器
２２０ 低圧力ライン
２３０ 凝縮器ライン
２４０ 凝縮器
２６０ 蒸気弁
２７０ 停止弁
２８０ 制御弁
２９０ 高圧力停止弁および制御弁
３００ 中間圧力停止および制御弁
３１０ ケーシング
３１５ 断熱層
３２０ 停止弁閉部材
３３０ 停止弁スピンドル
３４０ 停止弁作動装置
３５０ 制御弁閉部材
３６０ 制御弁スピンドル
３７０ 制御弁作動装置
３８０ センサ
３９０ 速度センサ
４００ 高圧力セクション金属温度センサ
４１０ 中間圧力セクション金属温度センサ
４２０ 高圧力セクション入口温度センサ
４３０ 高圧力セクション出口温度センサ
４４０ 中間圧力セクション入口温度センサ
４５０ 高圧力弁温度センサ
４６０ 中間圧力弁温度センサ
４７０ 排気圧力センサ
４８０ 高圧力弁圧力センサ
４９０ 中間圧力弁圧力センサ
５００ 高圧力弁流量センサ
５１０ 中間圧力弁流量センサ
５２０ 停止弁内側ケーシング温度センサ
５３０ 停止弁外側ケーシング温度センサ
５４０ 制御弁内側ケーシング温度センサ
５５０ 制御弁外側ケーシング温度センサ
５６０ 弁入口圧力センサ
５７５ 中圧力センサ
５８０ 振動センサ
５９０ 位置センサ
５９５ 油圧圧力弁
６００ 弁制御システム
６１０ 作動装置
６２０ 電気油圧コンバータ
６３０ コンバータ弁
６４０ 弁制御器
６５０ 試運転ツール
６６０ タービンガバナ
６７０ 分散された制御システム
７００ 弁および作動装置監視システム（ＶＡＭＳ）
７１０ データ取得システム
７２０ ヒストリアン
７３０ プロセッサ
７４０ グラフィカルユーザインターフェース
７４５ クライアント取得システム
７５０ ワークステーション
７６０ データバス
７７０ 中央データセンタ
７８０ インターネット
７６５ 送信ツール
７７０ 中央データセンタ
８００ 高度なスタートアップカウンタモジュール
９００ 高度なスロットリング時間カウンタモジュール
１０００ ガイド状態査定モジュール
１１００ 弁ストロークおよびスピンドル経路カウンタモジュール
１２００ 緊密試験評価モジュール
１３００ 高度な緊密試験モジュール
１４００ スピンドル振動評価モジュール
１５００ 断熱品質インジケータモジュール
１６００ 固体粒子腐食インジケータモジュール
１７００ スケーリングインジケータモジュール
１８００ フレキシブルなサービス間隔カウンタモジュール

Claims (11)

1. データ取得システム（７１０）によってタービン（１００）内の弁の状態を評価する方法であって、
   複数のセンサ（３８０）から複数の運転パラメータを受信するステップであって、前記複数の運転パラメータは経時的に決定される蒸気温度および蒸気圧力を含む、前記ステップと、
   蒸気の化学組成を決定するステップと、
   スロットリング履歴を決定するステップと、
   パイプの材料を調べるステップと、
   前記経時的に決定される蒸気温度、前記蒸気の化学組成、前記スロットリング履歴および前記パイプの材料に基づいて弁の腐食の可能性を計算するステップと、
   前記決定された可能性に基づいて前記複数の運転パラメータのうちの１つまたは複数を変更することを前記タービン（１００）で行うステップと
   を含む、方法。
2. データ取得システム（７１０）によってタービン（１００）内の弁の状態を評価する方法であって、
   複数のセンサ（３８０）から複数の運転パラメータを前記データ取得システム（７１０）が受信するステップであって、前記複数の運転パラメータは蒸気温度および運転の時間を含む、前記ステップと、
   蒸気の化学組成を前記データ取得システム（７１０）が調べるステップと、
   パイプの材料を前記データ取得システム（７１０）が調べるステップと、
   前記蒸気温度、前記運転の時間、前記蒸気の化学組成、および前記パイプの材料に基づいて弁のスケーリングの可能性を前記データ取得システム（７１０）が決定するステップと、
   前記決定された可能性に基づいて、前記複数の運転パラメータのうちの１つまたは複数を変更することを前記タービン（１００）で行うステップと
   を含む、方法。
3. スロットリング履歴を決定する前記ステップは、弁スピンドルの位置および弁の圧力比を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記決定された可能性に基づいて修復手順を開始するステップを含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 弁（２７０）を運転休止とするステップ及び／又は、部品を注文するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 蒸気の化学組成を決定する前記ステップは、前記蒸気の凝縮水を調べることを含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 複数の弁（２６０）と、
   タービンおよび弁の運転パラメータを受信することができる複数のセンサ（３８０）と、
   前記複数のセンサ（３８０）と通信しているプロセッサ（７３０）を含むデータ取得システム（７１０）であって、
   経時的に決定される蒸気温度を含む、複数のタービンおよび弁の運転パラメータを前記複数のセンサから受信することと、
   蒸気の化学組成および、スロットリング履歴を決定することと、
   パイプの材料を調べることと、
   前記蒸気温度、前記蒸気の化学組成、前記スロットリング履歴および前記パイプの材料に基づいて弁の腐食の可能性を決定することと、
   前記決定された可能性に基づいて前記複数の運転パラメータのうちの１つまたは複数を変更することを前記タービン（１００）で行うことと
   を実施するように動作可能である前記データ取得システム（７１０）と、
   を備える、タービンシステム（１００）。
8. 前記データ取得システム（７１０）は弁を運転休止とするおよび／または修復手順を開始するようにさらに動作可能である、請求項７記載のタービンシステム。
9. 前記データ取得システム（７１０）は前記複数の運転パラメータのうちの１つまたは複数を変更するようにさらに動作可能である、請求項７または８に記載のタービンシステム。
10. 前記データ取得システム（７１０）は部品を注文するようにさらに動作可能である、請求項７乃至９のいずれかに記載のタービンシステム。
11. 前記複数の弁は、１つまたは複数の蒸気停止弁および１つまたは複数の蒸気制御弁を備える、請求項７乃至１０のいずれかに記載のタービンシステム。

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