JP7094431B1 - プラント性能管理方法、プラント性能管理装置、及びプラント性能管理プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】プラント性能を効率的に管理できるプラント性能管理方法、プラント性能管理装置、及びプラント性能管理プログラムを提供する。【解決手段】プラント性能管理方法は、運転データのうち少なくとも２項目のデータの関係に基づいてプラント１０の性能を評価するステップと、プラント１０の性能が異常であると評価した場合に、運転データに基づいて、プラント１０の性能を異常にしている要因を解析するステップとを含む。【選択図】図３
Description
本開示は、プラント性能管理方法、プラント性能管理装置、及びプラント性能管理プログラムに関する。
従来、地熱プラントにおいて運転データの相互妥当性を監視することによって性能を管理する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
日本地熱学会 地熱エネルギーハンドブック刊行委員会編、「地熱エネルギーハンドブック」オーム社、平成２６年２月２０日、「第５章地熱発電所の運用」（５６９頁）
プラント性能を効率的に管理することが求められる。
本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、プラント性能を効率的に管理できるプラント性能管理方法、プラント性能管理装置、及びプラント性能管理プログラムを提供することを目的とする。
幾つかの実施形態に係るプラント性能管理方法は、運転データのうち少なくとも２項目のデータの関係に基づいてプラントの性能を評価するステップと、前記プラントの性能が異常であると評価した場合に、前記運転データのうち２項目のデータを含む少なくとも２組のデータセットそれぞれについて、前記運転データが正常であるか上に外れているか下に外れているかを分類し、各データセットにおける前記運転データの３通りの分類結果の組み合わせであって前記データセットの数だけ３を累乗した数の組み合わせのそれぞれに対応づけられている少なくとも１つの要因を、前記プラントの性能を異常にしている要因として特定するステップとを含む。このようにすることで、プラントの性能が異常であると評価した場合に限って異常要因が解析される。その結果、プラント性能が効率的に管理される。
一実施形態に係るプラント性能管理方法の前記プラントの性能を評価するステップにおいて、前記運転データのうち少なくとも１項目のデータの経時変化に基づいて前記プラントの性能が評価されてよい。このようにすることで、プラントの性能が異常になる予兆が検出され得る。その結果、プラント性能が効率的に管理される。
一実施形態に係るプラント性能管理方法は、前記プラントの性能が正常であると評価した場合に、前記運転データのうち少なくとも１項目のデータが異常であるか評価するステップを更に含んでよい。このようにすることで、運転データの異常が検出された場合に早期にプラントに対する処置が実行される。その結果、プラント性能が効率的に管理される。
一実施形態に係るプラント性能管理方法の前記プラントの性能を評価するステップにおいて、前記運転データのうち３項目のデータの関係に基づいて前記プラントの性能が評価されてよい。このようにすることで、評価対象とする項目の組み合わせとプラント性能との相関が高まり得る。その結果、プラント性能の評価精度が高くなる。
一実施形態に係るプラント性能管理方法の前記プラントの性能を異常にしている要因を解析するステップにおいて、前記運転データのうち２項目のデータを含む複数のデータセットそれぞれについて、前記運転データが正常であるか上に外れているか下に外れているかが分類されてよい。また、各データセットの分類結果の組み合わせに基づいて前記プラントの性能を異常にしている要因が解析されてよい。このようにすることで、プラントの異常要因が簡易に解析され得る。その結果、異常要因の解析処理の負荷が低減され得る。また、プラントの性能が効率的に管理される。
一実施形態に係るプラント性能管理方法は、前記運転データのうち少なくとも一部の項目のデータの組み合わせの関係を表すグラフを表示するステップを更に含んでよい。このようにすることで、プラント性能の評価及び異常要因の解析の処理内容がユーザに対して可視化され得る。その結果、ユーザが安心して評価結果及び解析結果を受け入れられる。
一実施形態に係るプラント性能管理方法は、前記プラントの性能を異常にしている要因の解析結果に基づいて前記プラントで生じる損失を推定するステップを更に含んでよい。このようにすることで、プラントのメンテナンスを実施するかが簡便に判断され得る。その結果、プラントの性能が効率的に管理される。
一実施形態に係るプラント性能管理方法は、前記損失の推定結果に基づいて前記プラントのメンテナンス計画を生成するステップを更に含んでよい。このようにすることで、発生電力量の最大化が図られる。その結果、プラントの性能が効率的に管理される。
幾つかの実施形態に係るプラント性能管理装置は、前記プラント性能管理方法を実行する。このようにすることで、プラントの性能が異常であると評価した場合に限って異常要因が解析される。その結果、プラント性能が効率的に管理される。
幾つかの実施形態に係るプラント性能管理プログラムは、コンピュータに前記プラント性能管理方法を実行させる。このようにすることで、プラントの性能が異常であると評価した場合に限って異常要因が解析される。その結果、プラント性能が効率的に管理される。
本開示によれば、プラント性能を効率的に管理できるプラント性能管理方法、プラント性能管理装置、及びプラント性能管理プログラムが提供される。
本開示の一実施形態に係るプラント性能管理システム１００（図２参照）は、地熱発電所等のプラント１０（図２参照）の性能を管理する。以下、プラント１０の性能を管理するプラント性能管理システム１００の実施形態が、比較例に係るシステムと対比しながら説明される。
（比較例）
比較例に係るシステムは、図１に示される手順例を含むプラント性能管理方法を実行することによってプラント１０の性能を管理する。比較例に係るシステムは、プラント１０から運転データを取得する（ステップＳ９１）。運転データは、大気湿球温度と、復水器５０の冷却水温度と、復水器５０の真空度と、発電機４０による発電出力とを含む。比較例に係るシステムは、大気湿球温度と復水器５０の冷却水温度との関係に基づいて冷却塔６０の性能を評価する（ステップＳ９２）。比較例に係るシステムは、復水器５０の冷却水温度と復水器５０の真空度との関係に基づいて復水器５０の性能を評価する（ステップＳ９３）。比較例に係るシステムは、復水器５０の真空度と発電出力の変化との関係に基づいてタービン３０と発電機４０の性能を評価する（ステップＳ９４）。比較例に係るシステムは、ステップＳ９２からＳ９４までの手順で取得したプラント１０の性能の評価結果に基づいてプラント１０の性能を異常にしている要因を解析する（ステップＳ９５）。
比較例に係るシステムは、図１に示される手順例を含むプラント性能管理方法を実行することによってプラント１０の性能を管理する。比較例に係るシステムは、プラント１０から運転データを取得する（ステップＳ９１）。運転データは、大気湿球温度と、復水器５０の冷却水温度と、復水器５０の真空度と、発電機４０による発電出力とを含む。比較例に係るシステムは、大気湿球温度と復水器５０の冷却水温度との関係に基づいて冷却塔６０の性能を評価する（ステップＳ９２）。比較例に係るシステムは、復水器５０の冷却水温度と復水器５０の真空度との関係に基づいて復水器５０の性能を評価する（ステップＳ９３）。比較例に係るシステムは、復水器５０の真空度と発電出力の変化との関係に基づいてタービン３０と発電機４０の性能を評価する（ステップＳ９４）。比較例に係るシステムは、ステップＳ９２からＳ９４までの手順で取得したプラント１０の性能の評価結果に基づいてプラント１０の性能を異常にしている要因を解析する（ステップＳ９５）。
以上述べたように、比較例に係るシステムは、運転データの各項目の複数の組み合わせに基づいてプラント１０の性能を評価し、その評価結果に基づいてプラント１０の性能を異常にしている要因を解析する。ここで、複数の組み合わせに基づいてプラント１０の性能を評価する場合、必要な手順が多い。その結果、評価のための負荷が多くなり得る。つまり、プラント１０の性能を管理する作業の効率性が低下し得る。
そこで、本開示において、プラント１０の性能を効率的に管理できるプラント性能管理システム１００が説明される。
（本開示の一実施形態）
図２に示されるように、本開示の一実施形態に係るプラント性能管理システム１００は、プラント１０と、管理装置１１０とを備える。管理装置１１０は、プラント性能管理装置とも称される。
図２に示されるように、本開示の一実施形態に係るプラント性能管理システム１００は、プラント１０と、管理装置１１０とを備える。管理装置１１０は、プラント性能管理装置とも称される。
本実施形態において、プラント１０は、地熱貯留層２００から気水分離器２０を経由して供給される蒸気を用いて発電する地熱発電所として構成されるとする。プラント１０は、気水分離器２０と、タービン３０と、発電機４０と、復水器５０と、冷却塔６０と、湿球温度計７０とを備える。プラント１０は、地熱発電所に限られず、地熱バイナリ発電又は火力プラント等の他の施設として構成されてもよい。
管理装置１１０は、検出部１１２と、出力部１１４とを備える。検出部１１２は、プラント１０の運転データを取得する。プラント１０の運転データは、例えば発電機４０の出力、復水器５０の入口における冷却水の温度、復水器５０の真空度、又は、湿球温度計７０で測定した大気湿球温度等を含む。プラント１０の運転データは、これらに限られず、冷却塔６０の出口における冷却水の温度、又は、復水器５０と冷却塔６０との間の冷却水の循環水量等の種々のデータを含んでもよい。管理装置１１０は、プラント１０と通信可能に構成される通信モジュールを更に備えてよい。通信モジュールは、プラント１０と有線又は無線で通信可能に接続されてよい。
検出部１１２は、プラント１０の運転データに基づいてプラント１０の性能を評価し、プラント１０の性能を異常にしている要因を解析する。検出部１１２は、性能の評価結果又は異常要因の解析結果を出力部１１４で出力してよい。
検出部１１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成されてよい。検出部１１２は、プロセッサに所定のプログラムを実行させることによって所定の機能を実現してもよい。検出部１１２は、記憶部を備えてもよい。記憶部は、検出部１１２の動作に用いられる各種情報、又は、検出部１１２の機能を実現するためのプログラム等を格納してよい。記憶部は、検出部１１２のワークメモリとして機能してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、検出部１１２に含まれてもよいし、検出部１１２と別体として構成されてもよい。
出力部１１４は、検出部１１２から取得した情報を出力する。出力部１１４は、直接又は外部装置等を介して、文字、図形、又は画像等の視覚情報を出力することによってユーザに情報を通知してよい。出力部１１４は、表示デバイスを備えてもよいし、表示デバイスと有線又は無線で接続されてもよい。表示デバイスは、例えば液晶ディスプレイ等の種々のディスプレイを含んでよい。出力部１１４は、直接又は外部装置等を介して、音声等の聴覚情報を出力することによってユーザに情報を通知してもよい。出力部１１４は、スピーカ等の音声出力デバイスを備えてもよいし、音声出力デバイスと有線又は無線で接続されてもよい。出力部１１４は、視覚情報又は聴覚情報だけでなく、直接又は外部装置等を介して、ユーザが他の感覚で知覚できる情報を出力することによってユーザに情報を通知してもよい。
（プラント性能管理方法のフローチャートの一例）
管理装置１１０の検出部１１２は、図３に例示されるフローチャートの手順を含むプラント性能管理方法を実行してもよい。プラント性能管理方法は、検出部１１２等のプロセッサに実行させるプラント性能管理プログラムとして実現されてもよい。プラント性能管理プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。プラント性能管理プログラムは、プラント性能管理プログラムを実行するコンピュータを管理装置１１０として機能させることができる。
管理装置１１０の検出部１１２は、図３に例示されるフローチャートの手順を含むプラント性能管理方法を実行してもよい。プラント性能管理方法は、検出部１１２等のプロセッサに実行させるプラント性能管理プログラムとして実現されてもよい。プラント性能管理プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。プラント性能管理プログラムは、プラント性能管理プログラムを実行するコンピュータを管理装置１１０として機能させることができる。
検出部１１２は、運転データを取得する（ステップＳ１）。
検出部１１２は、運転データの項目のうち少なくとも２項目の関係に基づいてプラント１０の性能を評価する（ステップＳ２）。
検出部１１２は、例えば図４に２次元のグラフとして示されるように、大気湿球温度（ＷＢＴ：Wet Bulb Temperature）とＳＳＣ（Specific Steam Consumption）との関係に基づいてプラント１０の性能が正常であるか異常であるかを評価してよい。図４のグラフにおいて、縦軸は、ＳＳＣに対応する。横軸は、ＷＢＴに対応する。
図４のグラフに、ある時点においてプラント１０で得られるＷＢＴ及びＳＳＣのデータがプロットされている。プラント１０の性能が正常である場合にデータがプロットされる２次元の領域の境界Ａ＿２Ｄが一点鎖線で示されている。プラント１０の性能が正常である場合にデータがプロットされる領域は、正常領域とも称される。データをプロットした点が白抜き円で示されるように正常領域内に位置する場合、プラント１０の性能が正常であると評価される。データをプロットした点が白抜き三角形で示されるように正常領域外に位置する場合、プラント１０の性能が異常であると評価される。
検出部１１２は、例えば図５に３次元のグラフとして示されるように、蒸気流量とＷＢＴと発電出力との関係に基づいてプラント１０の性能が正常であるか異常であるかを評価してよい。言い換えれば、検出部１１２は、運転データのうち３項目のデータの関係に基づいてプラント１０の性能を評価してよい。図５のグラフにおいて、３次元のグラフの高さ方向の軸は、発電出力に対応する。３次元のグラフの平面に対応する２本の軸は、それぞれ蒸気流量と大気湿球温度とに対応する。
図５のグラフに、ある時点においてプラント１０で得られる蒸気流量と大気湿球温度と発電出力とのデータがプロットされている。プラント１０の性能が正常である場合にデータがプロットされる３次元の領域の境界Ａ＿３Ｄが一点鎖線で示されている。データをプロットした点が白抜き円で示されるように正常領域内に位置する場合、プラント１０の性能が正常であると評価される。データをプロットした点が白抜き三角形で示されるように正常領域外に位置する場合、プラント１０の性能が異常であると評価される。
検出部１１２は、復水器真空度と蒸気流量と発電出力との関係に基づいてプラント１０の性能が正常であるか異常であるかを評価してもよい。
プラント１０の性能を評価するために用いられる運転データの項目数が増えることによって、評価対象とする項目の組み合わせとプラント１０の性能との相関が高まり得る。その結果、プラント１０の性能の評価精度が高まり得る。
図３のフローチャートに戻って、検出部１１２は、プラント１０の性能が異常であるか判定する（ステップＳ３）。検出部１１２は、プラント１０の性能が異常である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、２項目の関係を表す複数のグラフに基づいて異常の要因を解析する（ステップＳ４）。例えば、検出部１１２は、ＷＢＴとＳＳＣとの関係と、ＷＢＴと復水器５０に入る冷却水温度との関係と、復水器圧力と復水器５０に入る冷却水温度との関係と、復水器圧力と発電出力との関係とに基づいて異常の要因を解析してよい。
検出部１１２は、図６に例示されるように、それぞれの関係を表すグラフを用いて異常の要因を解析してよい。図６の左上のグラフは、ＷＢＴ（横軸）とＳＳＣ（縦軸）との関係を表す。図６の左下のグラフは、ＷＢＴ（横軸）と冷却水温度（縦軸）との関係を表す。図６の右下のグラフは、復水器圧力（横軸）と冷却水温度（縦軸）との関係を表す。図６の右上のグラフは、復水器圧力（横軸）と発電出力（縦軸）との関係を表す。
図６の各グラフに描かれている実線は、プラント１０の性能が正常である場合のデータがプロットされる領域を近似した曲線を表している。つまり、図６において、正常領域は、曲線で近似して表されているが、実際には線状に限られない。以下、性能が正常であるプラント１０から取得される運転データのうち２項目のデータをグラフ上にプロットした場合、プロットした点は正常領域の近似曲線の上に位置するとして異常要因の解析手法が説明される。
図６の左上のＷＢＴとＳＳＣとの関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。具体的に、白抜き円でプロットされた点におけるＳＳＣの値は、プラント１０の性能が正常である場合において同じＷＢＴの値に対応するＳＳＣの値（実線と破線とが交差する点の値）よりも大きい。検出部１１２は、左上のグラフに基づいて、プラント１０の性能が低下していると評価する。
左上のグラフにおいて、近似曲線と垂直の破線とが交差する点から縦軸に対して一点鎖線の垂線が下ろされている。一点鎖線と縦軸との交点で表されるＳＳＣの値は、正常状態のＳＳＣの値に対応する。白抜き円がプロットされた点から縦軸に対して下された垂線（水平方向の破線）で表される実際のＳＳＣの値は、正常状態のＳＳＣの値より大きい。
検出部１１２は、左上のグラフに基づくプラント１０の性能の評価を、図３のステップＳ３の手順として実行する。検出部１１２は、以下、図３のステップＳ４の異常の要因の解析に対応する手順を実行する。
図６の左下のＷＢＴと冷却水温度との関係を表すグラフにおいて、近似曲線上にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。検出部１１２は、ＷＢＴと冷却水温度との関係に基づいて、冷却水温度が正常であると評価する。
図６の右下の復水器圧力と冷却水温度との関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。具体的に、白抜き円でプロットされた点における復水器圧力の値は、プラント１０の性能が正常である場合において同じ冷却水温度の値に対応する復水器圧力の値（近似曲線と水平の破線とが交差する点の値）よりも大きい。検出部１１２は、右下のグラフに基づいて復水器圧力が異常であると評価する。
図６の右上の復水器圧力と発電出力との関係を表すグラフにおいて、近似曲線上にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。検出部１１２は、復水器圧力と発電出力との関係に基づいて、タービン性能が正常であると評価する。
図６の右下のグラフと右上のグラフとは、復水器圧力を表す共通の横軸を有する。右下のグラフにおいて、近似曲線と水平の破線とが交差する点における復水器圧力の値は正常状態の復水器圧力の値に対応する。右下のグラフと右上のグラフとで共通する、正常状態の復水器圧力の値は、垂直の一点鎖線と復水器圧力を表す横軸との交点として表される。右上のグラフにおいて、近似曲線と垂直の一点鎖線とが交差する点における発電出力の値は、正常状態の発電出力の値に対応する。図６の右上のグラフにおいて、実際の発電出力の値は、正常状態の発電出力の値よりも小さい。
以上述べてきたように、検出部１１２は、ステップＳ４の手順において、２項目のデータの関係に基づいてプラント１０の性能が異常になる要因を解析できる。検出部１１２は、ステップＳ４の手順の実行後、図３のフローチャートの手順の実行を終了する。
図３のフローチャートに戻って、検出部１１２は、プラント１０の性能が異常でない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、つまりプラント１０の性能が正常である場合、運転データの各項目を評価する（ステップＳ５）。言い換えれば、検出部１１２は、運転データのうち少なくとも１項目のデータが異常であるか評価する。例えば、検出部１１２は、運転データの各項目を測定する測定装置又はセンサにおいて測定値が正常であるか評価してよい。このようにすることで、運転データの異常が早期に検出された場合にプラント１０の性能が異常になる前にプラント１０に対する処置が実行され得る。その結果、プラント性能が効率的に管理される。検出部１１２は、ステップＳ５の手順の実行後、図３のフローチャートの手順の実行を終了する。
以上述べてきたように、本実施形態に係るプラント性能管理システム１００において、管理装置１１０の検出部１１２は、プラント１０の性能が正常であるか異常であるかを運転データのうち少なくとも２項目のデータの１つの組み合わせの関係に基づいて評価する。検出部１１２は、評価結果に基づいて異常要因を解析する。データの１つの組み合わせの関係に基づく評価によって、プラント１０の性能が簡便に評価され得る。また、プラント１０の性能が異常であると評価された場合に異常要因を解析することによって、運転データを評価する毎に異常要因を解析する場合よりも、異常要因の解析処理の負荷が低減され得る。その結果、プラント１０の性能が効率的に管理され得る。
（他の実施形態）
＜異常要因の解析例＞
図３のステップＳ４の手順における異常要因の解析の他の例が図７、図８及び図９を参照して説明される。
＜異常要因の解析例＞
図３のステップＳ４の手順における異常要因の解析の他の例が図７、図８及び図９を参照して説明される。
＜＜プラント１０の性能が正常、かつ、１つの項目が異常である場合＞＞
図７の左上のＷＢＴとＳＳＣとの関係を表すグラフにおいて、近似曲線上にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。この場合、検出部１１２は、左上のグラフに基づいて、プラント１０の性能が正常であると評価する。検出部１１２は、左上のグラフに基づくプラント１０の性能の評価を、図３のステップＳ３の手順として実行する。検出部１１２は、プラント１０の性能が正常であると評価した場合、以下、図３のステップＳ５の運転データの各項目の評価に対応する手順を実行する。
図７の左上のＷＢＴとＳＳＣとの関係を表すグラフにおいて、近似曲線上にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。この場合、検出部１１２は、左上のグラフに基づいて、プラント１０の性能が正常であると評価する。検出部１１２は、左上のグラフに基づくプラント１０の性能の評価を、図３のステップＳ３の手順として実行する。検出部１１２は、プラント１０の性能が正常であると評価した場合、以下、図３のステップＳ５の運転データの各項目の評価に対応する手順を実行する。
図７の左下のＷＢＴと冷却水温度との関係を表すグラフにおいて、近似曲線上にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。この場合、検出部１１２は、ＷＢＴと冷却水温度との関係に基づいて、冷却水温度が正常であると評価する。
図７の右下の復水器圧力と冷却水温度との関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。具体的に、白抜き円でプロットされた点における復水器圧力の値は、プラント１０の性能が正常である場合において同じ冷却水温度の値に対応する復水器圧力の値（近似曲線と水平の破線とが交差する点の値）よりも大きい。この場合、復水器圧力が異常である可能性がある。
図７の右上の復水器圧力と発電出力との関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。この場合、タービン性能が異常である可能性がある。
ここで、図７の右下のグラフと右上のグラフとは、復水器圧力を表す共通の横軸を有する。右下のグラフにおいて、近似曲線と水平の破線とが交差する点における復水器圧力の値は、正常状態の復水器圧力の値に対応する。右下のグラフと右上のグラフとで共通する、正常状態の復水器圧力の値は、垂直の一点鎖線と復水器圧力を表す横軸との交点として表される。右上のグラフにおいて、近似曲線と垂直の一点鎖線とが交差する点における発電出力の値は、正常状態の発電出力の値に対応する。図７の右上のグラフにおいて、実際の発電出力の値は、正常状態の発電出力の値と一致している。この場合、復水器圧力の値だけが正常な値よりも大きい値で測定されている可能性が高い。したがって、検出部１１２は、復水器５０の圧力の測定値が異常であると評価する。
＜＜複数の項目が異常である場合＞＞
図８の左上のＷＢＴとＳＳＣとの関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。この場合、検出部１１２は、左上のグラフに基づいて、プラント１０の性能が異常であると評価する。検出部１１２は、左上のグラフに基づくプラント１０の性能の評価を、図３のステップＳ３の手順として実行する。検出部１１２は、プラント１０の性能が異常であると評価した場合、以下、図３のステップＳ４の異常の要因の解析に対応する手順を実行する。
図８の左上のＷＢＴとＳＳＣとの関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。この場合、検出部１１２は、左上のグラフに基づいて、プラント１０の性能が異常であると評価する。検出部１１２は、左上のグラフに基づくプラント１０の性能の評価を、図３のステップＳ３の手順として実行する。検出部１１２は、プラント１０の性能が異常であると評価した場合、以下、図３のステップＳ４の異常の要因の解析に対応する手順を実行する。
左上のグラフにおいて、近似曲線と垂直の破線とが交差する点から縦軸に対して一点鎖線の垂線が下ろされている。一点鎖線と縦軸との交点で表されるＳＳＣの値は、正常状態のＳＳＣの値に対応する。白抜き円がプロットされた点から縦軸に対して下された垂線（水平方向の破線）で表される実際のＳＳＣの値は、正常状態のＳＳＣの値より大きい。
図８の左下のＷＢＴと冷却水温度との関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。具体的に、白抜き円でプロットされた点における冷却水温度の値は、プラント１０の性能が正常である場合において同じＷＢＴの値に対応する冷却水温度の値（近似曲線と垂直の破線とが交差する点の値）よりも大きい。この場合、冷却水温度が異常である可能性がある。つまり、冷却塔性能が異常である可能性がある。
図８の右下の復水器圧力と冷却水温度との関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。具体的に、白抜き円でプロットされた点における復水器圧力の値は、プラント１０の性能が正常である場合において同じ冷却水温度の値に対応する復水器圧力の値（近似曲線と水平の破線とが交差する点の値）よりも大きい。この場合、復水器圧力が異常である可能性がある。
図８の右上の復水器圧力と発電出力との関係を表すグラフにおいて、近似曲線上にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。この場合、検出部１１２は、復水器圧力と発電出力との関係に基づいて、タービン性能が正常であると評価する。
ここで、図８の左下のグラフと右下のグラフとは、冷却水温度を表す共通の縦軸を有する。左下のグラフにおいて、近似曲線と垂直の破線とが交差する点における冷却水温度の値は、正常状態の冷却水温度の値に対応する。左下のグラフと右下のグラフとで共通する、正常状態の冷却水温度の値は、水平の一点鎖線と冷却水温度を表す横軸との交点として表される。右下のグラフにおいて、近似曲線と水平の一点鎖線とが交差する点における復水器圧力の値は、正常状態の復水器圧力の値に対応する。図８の右下のグラフにおいて、実際の復水器圧力の値は、正常状態の復水器圧力の値よりも大きい。
また、図８の右下のグラフと右上のグラフとは、復水器圧力を表す共通の横軸を有する。右下のグラフと右上のグラフとで共通する、正常状態の復水器圧力の値は、垂直の一点鎖線と復水器圧力を表す横軸との交点として表される。右上のグラフにおいて、近似曲線と垂直の一点鎖線とが交差する点における発電出力の値は、正常状態の発電出力の値に対応する。図８の右上のグラフにおいて、実際の発電出力の値は、正常状態の発電出力の値よりも小さい。
図８に例示される場合において発電出力が実際に低下していることからすると、冷却水温度と復水器圧力とが両方とも異常である可能性が高い。つまり、冷却塔６０の性能と復水器５０の性能とが両方とも低下している可能性が高い。したがって、検出部１１２は、冷却塔６０及び復水器５０が異常であると評価する。
複数の項目に異常が認められる場合における異常要因の他の例が図９を参照して説明される。
図９の左上のＷＢＴとＳＳＣとの関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。この場合、検出部１１２は、左上のグラフに基づいて、プラント１０の性能が異常であると評価する。検出部１１２は、左上のグラフに基づくプラント１０の性能の評価を、図３のステップＳ３の手順として実行する。検出部１１２は、プラント１０の性能が異常であると評価した場合、以下、図３のステップＳ４の異常の要因の解析に対応する手順を実行する。
左上のグラフにおいて、近似曲線と垂直の破線とが交差する点から縦軸に対して一点鎖線の垂線が下ろされている。一点鎖線と縦軸との交点で表されるＳＳＣの値は、正常状態のＳＳＣの値に対応する。白抜き円がプロットされた点から縦軸に対して下された垂線（水平方向の破線）で表される実際のＳＳＣの値は、正常状態のＳＳＣの値より大きい。
図９の左下のＷＢＴと冷却水温度との関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。具体的に、白抜き円でプロットされた点における冷却水温度の値は、プラント１０の性能が正常である場合において同じＷＢＴの値に対応する冷却水温度の値（近似曲線と垂直の破線とが交差する点の値）よりも小さい。この場合、むしろ冷却水温度が正常状態の温度よりも低い。したがって、冷却塔６０の性能が向上している可能性がある。
図９の右下の復水器圧力と冷却水温度との関係を表すグラフにおいて、近似曲線から外れた位置にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。具体的に、白抜き円でプロットされた点における復水器圧力の値は、プラント１０の性能が正常である場合において同じ冷却水温度の値に対応する復水器圧力の値（近似曲線と水平の破線とが交差する点の値）よりも大きい。この場合、復水器圧力が異常である可能性がある。つまり、復水器５０の性能が低下している可能性がある。
図９の右上の復水器圧力と発電出力との関係を表すグラフにおいて、近似曲線上にデータが白抜き円でプロットされている。また、白抜き円から各軸に破線で垂線が下ろされている。この場合、検出部１１２は、復水器圧力と発電出力との関係に基づいて、タービン性能が正常であると評価する。
ここで、図９の左下のグラフと右下のグラフとは、冷却水温度を表す共通の縦軸を有する。左下のグラフにおいて、近似曲線と垂直の破線とが交差する点における冷却水温度の値は、正常状態の冷却水温度の値に対応する。左下のグラフと右下のグラフとで共通する、正常状態の冷却水温度の値は、水平の一点鎖線と冷却水温度を表す横軸との交点として表される。右下のグラフにおいて、近似曲線と水平の一点鎖線とが交差する点における復水器圧力の値は、正常状態の復水器圧力の値に対応する。図９の右下のグラフにおいて、実際の復水器圧力の値は、正常状態の復水器圧力の値よりも大きい。
また、図９の右下のグラフと右上のグラフとは、復水器圧力を表す共通の横軸を有する。右下のグラフと右上のグラフとで共通する、正常状態の復水器圧力の値は、垂直の一点鎖線と復水器圧力を表す横軸との交点として表される。右上のグラフにおいて、近似曲線と垂直の一点鎖線とが交差する点における発電出力の値は、正常状態の発電出力の値に対応する。図９の右上のグラフにおいて、実際の発電出力の値は、正常状態の発電出力の値よりも小さい。
図９に例示される場合において発電出力が実際に低下していることからすると、プラント１０に何らかの異常が生じている可能性がある。ここで、検出部１１２は、冷却塔６０の性能が向上していると推定できる。一方で、検出部１１２は、復水器５０の性能が低下していると推定できる。検出部１１２は、これら２つの事象に基づいて、復水器５０と冷却塔６０との間の循環水量が低下している可能性が高いと評価する。
＜＜小括＞＞
以上述べてきたように、本実施形態に係る管理装置１１０は、運転データの少なくとも２つの項目の組み合わせを生成し、複数の組み合わせに基づいて種々の異常要因を解析できる。
以上述べてきたように、本実施形態に係る管理装置１１０は、運転データの少なくとも２つの項目の組み合わせを生成し、複数の組み合わせに基づいて種々の異常要因を解析できる。
＜運転データの経時変化に基づく性能評価＞
検出部１１２は、運転データのうち少なくとも１項目のデータの経時変化に更に基づいてプラント１０の性能を評価してもよい。例えば図１０に示されるように、ＷＢＴとＳＳＣとの関係を表すグラフにおいて、第１期間に得られるプラント１０の複数の運転データが白抜き円の第１データＰ＿Ｔ１としてプロットされている。第１データＰ＿Ｔ１のプロットは、Ｔ１として表される実線の楕円で囲まれたグループに分類されている。また、第１期間より後の第２期間に得られるプラント１０の複数の運転データが白抜き矩形の第２データＰ＿Ｔ２としてプロットされている。第２データＰ＿Ｔ２のプロットは、Ｔ２として表される実線の楕円で囲まれたグループに分類されている。
検出部１１２は、運転データのうち少なくとも１項目のデータの経時変化に更に基づいてプラント１０の性能を評価してもよい。例えば図１０に示されるように、ＷＢＴとＳＳＣとの関係を表すグラフにおいて、第１期間に得られるプラント１０の複数の運転データが白抜き円の第１データＰ＿Ｔ１としてプロットされている。第１データＰ＿Ｔ１のプロットは、Ｔ１として表される実線の楕円で囲まれたグループに分類されている。また、第１期間より後の第２期間に得られるプラント１０の複数の運転データが白抜き矩形の第２データＰ＿Ｔ２としてプロットされている。第２データＰ＿Ｔ２のプロットは、Ｔ２として表される実線の楕円で囲まれたグループに分類されている。
図１０のグラフにおいて、縦軸及び横軸は、それぞれＳＳＣ及びＷＢＴを表す。図１０のグラフは、時刻が第１期間から第２期間に進んだときの運転データのＳＳＣ及びＷＢＴの経時変化を表す。第１期間及び第２期間に得られるプラント１０の運転データは、境界Ａ＿２Ｄで囲まれる正常領域の中に位置する。したがって、検出部１１２は、プラント１０の性能が正常であると評価する。
検出部１１２は、第１期間から第２期間に進んだときに運転データがプロットされている位置の変化に基づいて、第２期間よりさらに後の第３期間に得られるプラント１０の運転データがプロットされる位置を推定する。図１０のグラフにおいて、第３期間に得られるプラント１０の運転データとして推定されたデータが第３データＰ＿Ｔ３としてプロットされている。第３データＰ＿Ｔ３のプロットは、Ｔ３として表される破線の楕円で囲まれたグループに分類されている。
第３期間に得られると推定されるプラント１０の運転データが境界Ａ＿２Ｄで囲まれる正常領域の外に位置する場合、検出部１１２は、時刻が将来の第３期間に進んだときにプラント１０の性能が異常になることを予測できる。検出部１１２は、時刻が将来の第３期間に進む前にプラント１０の性能が異常になることの予測結果を出力してよい。
検出部１１２は、運転データの経時変化を確認する期間を、例えば１日、１週間、１か月、又は１年を単位として設定してよいし、１秒、１分、又は１時間を単位として設定してもよい。
以上述べてきたように、管理装置１１０は、現在又は過去の期間にプラント１０から得られる運転データのプロットが正常の範囲内に位置している場合であっても、運転データの経時変化の傾向に基づいて将来の時刻又は期間における運転データのプロットが正常の範囲外に出ることを推定できる。つまり、管理装置１１０は、プラント１０の性能が異常になる予兆を検出できる。プラント１０の性能が異常になる予兆を検出することによって、プラント１０に対する処置が早期に実施され得る。その結果、プラント性能が効率的に管理される。
＜プロット位置の分類に基づく性能評価＞
検出部１１２は、運転データの複数の項目のうち２項目のデータを含むデータセットを生成してよい。検出部１１２は、複数のデータセットを生成してよい。検出部１１２は、図１１に示されるように、複数のデータセットそれぞれについてグラフを生成し、グラフの中において、運転データがプロットされたときにプラント１０の性能が正常であると評価可能な位置を含む範囲を設定してよい。図１１の左上のグラフは、ＷＢＴ（横軸）とＳＳＣ（縦軸）との関係を表す。図１１の左下のグラフは、ＷＢＴ（横軸）と冷却水温度（縦軸）との関係を表す。図１１の右下のグラフは、復水器圧力（横軸）と冷却水温度（縦軸）との関係を表す。図１１の右上のグラフは、復水器圧力（横軸）と発電出力（縦軸）との関係を表す。
検出部１１２は、運転データの複数の項目のうち２項目のデータを含むデータセットを生成してよい。検出部１１２は、複数のデータセットを生成してよい。検出部１１２は、図１１に示されるように、複数のデータセットそれぞれについてグラフを生成し、グラフの中において、運転データがプロットされたときにプラント１０の性能が正常であると評価可能な位置を含む範囲を設定してよい。図１１の左上のグラフは、ＷＢＴ（横軸）とＳＳＣ（縦軸）との関係を表す。図１１の左下のグラフは、ＷＢＴ（横軸）と冷却水温度（縦軸）との関係を表す。図１１の右下のグラフは、復水器圧力（横軸）と冷却水温度（縦軸）との関係を表す。図１１の右上のグラフは、復水器圧力（横軸）と発電出力（縦軸）との関係を表す。
図１１の各グラフに描かれている近似曲線は、運転データがプロットされたときにプラント１０の性能が正常であると評価可能な位置を含む範囲を表す。つまり、プラント１０から取得される運転データのうち２項目のデータを図１１の各グラフ上にプロットした点が近似曲線上に位置する場合、プラント１０の性能が正常であると評価可能である。また、図１１の各グラフに描かれている実線より上の領域はＡで表される。近似曲線より下の領域はＢで表される。Ａで表される領域は、運転データが正常から上に外れる領域に対応する。Ｂで表される領域は、運転データが正常から下に外れる領域に対応する。
検出部１１２は、各グラフにおいて運転データをプロットしたときに、正常、又は、Ａ若しくはＢのいずれに分類されるか評価する。つまり、検出部１１２は、各データセットについて運転データが正常であるか上に外れているか下に外れているかを分類する。検出部１１２は、各データセットの分類結果の組み合わせに基づいてプラント１０の性能を異常にしている要因を解析する。具体的に、検出部１１２は、図１２に示されるように、４つのデータセット（４枚のグラフ）それぞれについて正常、又は、Ａ若しくはＢのいずれに分類されるかの組み合わせを設定する。４つのデータセットそれぞれが３種類に分類されることにより、分類結果について８１通り（＝３×３×３×３通り）の組み合わせが設定される。検出部１１２は、分類結果の組み合わせそれぞれにプラント１０の性能を対応づけてよい。
例えば、左端のセルで「解析－１」と表示されている行は、図６に例示した運転データの分類結果に対応する。上述したように、図６に例示した運転データがプラント１０から得られた場合、プラント１０の異常の要因は、復水器５０の圧力の低下であると推定される。したがって、検出部１１２は、「解析－１」と表示されている行にプラント１０の性能として復水器圧力低下を対応づける。
また、左端のセルで「解析－２」と表示されている行は、図７に例示した運転データの分類結果に対応する。上述したように、図７に例示した運転データがプラント１０から得られた場合、プラント１０の異常の要因は、復水器５０の圧力の測定値の異常であると推定される。したがって、検出部１１２は、「解析－２」と表示されている行にプラント１０の性能として復水器圧力計異常を対応づける。
また、左端のセルで「解析－３」と表示されている行は、図８に例示した運転データの分類結果に対応する。上述したように、図８に例示した運転データがプラント１０から得られた場合、プラント１０の異常の要因は、冷却塔６０及び復水器５０の性能の低下であると推定される。したがって、検出部１１２は、「解析－３」と表示されている行にプラント１０の性能として冷却塔６０の性能低下及び復水器５０の性能低下を対応づける。
また、左端のセルで「解析－４」と表示されている行は、図９に例示した運転データの分類結果に対応する。上述したように、図９に例示した運転データがプラント１０から得られた場合、プラント１０の異常の要因は、復水器５０と冷却塔６０との間の循環水量の異常であると推定される。したがって、検出部１１２は、「解析－４」と表示されている行にプラント１０の性能として復水器５０と冷却塔６０との間の循環水量低下を対応づける。
以上述べてきたように、検出部１１２は、各データセットについて運転データを分類し、各データセットの分類結果の組み合わせに基づいてプラント１０の性能を異常にしている要因を解析できる。あらかじめ分類結果の組み合わせにプラント１０の異常要因が対応づけられたテーブルが準備されることによって、プラント１０の異常要因が簡易に解析され得る。その結果、異常要因の解析処理の負荷が低減され得る。また、プラント１０の性能が効率的に管理され得る。
＜運転データのグラフ表示＞
管理装置１１０の検出部１１２は、上述してきたように運転データの各項目に基づいてプラント１０の性能を評価し、異常の要因を解析する。検出部１１２は、プラント１０の性能を評価するために用いる運転データの少なくとも一部の項目のデータの組み合わせの関係を表すグラフを出力部１１４に表示させてよい。このようにすることで、検出部１１２が実行している評価及び解析の処理内容がユーザに対して可視化され得る。その結果、ユーザが安心して評価結果及び解析結果を受け入れられる。
管理装置１１０の検出部１１２は、上述してきたように運転データの各項目に基づいてプラント１０の性能を評価し、異常の要因を解析する。検出部１１２は、プラント１０の性能を評価するために用いる運転データの少なくとも一部の項目のデータの組み合わせの関係を表すグラフを出力部１１４に表示させてよい。このようにすることで、検出部１１２が実行している評価及び解析の処理内容がユーザに対して可視化され得る。その結果、ユーザが安心して評価結果及び解析結果を受け入れられる。
＜プラント１０のメンテナンス計画＞
管理装置１１０の検出部１１２は、プラント１０の性能の評価結果に基づいて、プラント１０のメンテナンス計画を生成してよい。プラント１０のメンテナンスは、例えば１年に１回等のあらかじめ定められた時期に実施される。検出部１１２は、プラント１０の性能の評価結果に基づいて、あらかじめ定められた時期が到来するまでに臨時でプラント１０のメンテナンスを実行する必要があるか判定してよい。検出部１１２は、臨時でプラント１０のメンテナンスを実行する必要があると判定した場合、プラント１０のメンテナンス計画を生成してよい。
管理装置１１０の検出部１１２は、プラント１０の性能の評価結果に基づいて、プラント１０のメンテナンス計画を生成してよい。プラント１０のメンテナンスは、例えば１年に１回等のあらかじめ定められた時期に実施される。検出部１１２は、プラント１０の性能の評価結果に基づいて、あらかじめ定められた時期が到来するまでに臨時でプラント１０のメンテナンスを実行する必要があるか判定してよい。検出部１１２は、臨時でプラント１０のメンテナンスを実行する必要があると判定した場合、プラント１０のメンテナンス計画を生成してよい。
検出部１１２は、プラント１０の性能の評価結果に基づいて、プラント１０で生じる損失を推定してよい。プラント１０における損失は、例えばプラント１０の出力の低下等のプラント１０の性能の低下に起因して生じる。プラント１０が地熱発電所である場合、プラント１０における損失は、発電量の減少（発電出力の低下）に起因して生じる。検出部１１２は、次のメンテナンスまでの期間におけるプラント１０の出力の低下に起因する損失が所定の損失より大きい場合に、プラント１０を臨時でメンテナンスする必要があると判定してよい。
プラント１０における損失は、臨時でメンテナンスを実行した場合にプラント１０を停止させることによって生じる機会損失を含む。また、プラント１０における損失は、プラント１０のメンテナンスを実行するために費やされる作業工数又は部品等に起因する費用を含む。つまり、プラント１０における損失は、プラント１０を臨時でメンテナンスすることに起因する損失を含む。検出部１１２は、次の定期メンテナンスまでプラント１０をメンテナンスしない場合に生じる損失がプラント１０を臨時でメンテナンスすることに起因する損失よりも大きい場合に、プラント１０を臨時でメンテナンスする必要があると判定してよい。つまり、検出部１１２は、損失の推定結果に基づいてプラント１０のメンテナンス計画を生成してよい。
プラント１０における損失が推定されることによって、プラント１０のメンテナンスを実施するかが簡便に判断され得る。また、プラント１０における損失の推定結果に基づいてプラント１０のメンテナンス計画が生成されることによって、プラント１０のメンテナンスのための過剰な費用又は作業負荷が削減され得る。その結果、プラント１０の性能が効率的に管理される。
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は改変を行うことが可能であることに注意されたい。従って、これらの変形又は改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
１０ プラント（２０：気水分離器、３０：タービン、４０：発電機、５０：復水器、６０：冷却塔、７０：湿球温度計）
８０ 電力網
１００ プラント管理システム
１１０ 管理装置（１１２：検出部、１１４：出力部）
２００ 地熱貯留層
８０ 電力網
１００ プラント管理システム
１１０ 管理装置（１１２：検出部、１１４：出力部）
２００ 地熱貯留層
Claims (10)
- 運転データのうち少なくとも２項目のデータの関係に基づいてプラントの性能を評価するステップと、
前記プラントの性能が異常であると評価した場合に、前記運転データのうち２項目のデータを含む少なくとも２組のデータセットそれぞれについて、前記運転データが正常であるか上に外れているか下に外れているかを分類し、各データセットにおける前記運転データの３通りの分類結果の組み合わせであって前記データセットの数だけ３を累乗した数の組み合わせのそれぞれに対応づけられている少なくとも１つの要因を、前記プラントの性能を異常にしている要因として特定するステップと
を含む、プラント性能管理方法。 - 前記プラントの性能を異常にしている少なくとも１つの要因を特定するステップにおいて、前記プラントに設置されている少なくとも１つの計器の異常が生じていることを特定する、請求項１に記載のプラント性能管理方法。
- 前記プラントの性能を評価するステップにおいて、前記運転データのうち少なくとも１項目のデータの経時変化に基づいて前記プラントの性能を評価する、請求項１又は２に記載のプラント性能管理方法。
- 前記プラントの性能が正常であると評価した場合に、前記運転データのうち少なくとも１項目のデータが異常であるか評価するステップを更に含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載のプラント性能管理方法。
- 前記プラントの性能を評価するステップにおいて、前記運転データのうち３項目のデータの関係に基づいて前記プラントの性能を評価する、請求項１から４までのいずれか一項に記載のプラント性能管理方法。
- 前記運転データのうち少なくとも一部の項目のデータの組み合わせの関係を表すグラフを表示するステップを更に含む、請求項１から５までのいずれか一項に記載のプラント性能管理方法。
- 前記プラントの性能を異常にしている要因の解析結果に基づいて前記プラントで生じる損失を推定するステップを更に含む、請求項１から６までのいずれか一項に記載のプラント性能管理方法。
- 前記損失の推定結果に基づいて前記プラントのメンテナンス計画を生成するステップを更に含む、請求項７に記載のプラント性能管理方法。
- 請求項１から８までのいずれか一項に記載のプラント性能管理方法を実行するプラント性能管理装置。
- コンピュータに、請求項１から８までのいずれか一項に記載のプラント性能管理方法を実行させるプラント性能管理プログラム。
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