JP7206990B2 - Heat transfer tube damage detection device, boiler system, and heat transfer tube damage detection method - Google Patents

Heat transfer tube damage detection device, boiler system, and heat transfer tube damage detection method Download PDF

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本発明は、伝熱管損傷検出装置、ボイラシステム及び伝熱管損傷検出方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat transfer tube damage detection device, a boiler system, and a heat transfer tube damage detection method.

ボイラ等の熱交換装置において、伝熱管の損傷による漏洩蒸気は、周囲の伝熱管をも損傷させるため、早期の検知及び停缶が必要となる。一般的に、熱交換装置においては、伝熱管への給水量の変化に基づいて、伝熱管の損傷を検出している。また、例えば、特許文献1には、熱交換機器において、音響信号に基づいて、チューブリーク(流体配管からの漏出)を検出する手法が開示されている。特許文献1においては、流体配管から発せられる音を集音し、その音響信号の変化に基づいて、チューブリークを検出する。 In a heat exchange device such as a boiler, the leaked steam due to damaged heat transfer tubes also damages the surrounding heat transfer tubes, so early detection and stoppage are required. Generally, in a heat exchange device, damage to heat transfer tubes is detected based on changes in the amount of water supplied to the heat transfer tubes. Further, for example, Patent Literature 1 discloses a technique for detecting tube leaks (leakage from fluid piping) based on acoustic signals in heat exchange equipment. In Patent Literature 1, sound emitted from a fluid pipe is collected, and tube leak is detected based on changes in the sound signal.

国際公開第2013/136472号公報International Publication No. 2013/136472

しかしながら、給水量の変化に基づいて伝熱管の損傷を検出する場合、伝熱管における損傷の発生から、給水量に変化が生じるまでに時間がかかるため、伝熱管の損傷の検出に大きなタイムラグが発生する。また、伝熱管の音響信号の変化に基づいて伝熱管の損傷を検出する場合(音響方式)、損傷した伝熱管を特定することが難しく、特定に時間がかかる。さらに、ボイラには、伝熱管の表面の粉塵を除去するため、高圧洗浄機(スートブロワ)が設けられている。音響方式の場合、全ての高圧洗浄機が停止している場合以外、高圧洗浄機の稼働音に阻害されるため、伝熱管の損傷を検出することが困難である。 However, when detecting damage to the heat transfer tubes based on changes in the amount of water supply, it takes time from the occurrence of damage to the heat transfer tubes until the amount of water supply changes, resulting in a large time lag in detecting damage to the heat transfer tubes. do. Further, when detecting damage to heat transfer tubes based on changes in acoustic signals of the heat transfer tubes (acoustic method), it is difficult to identify the damaged heat transfer tubes, and the identification takes time. Furthermore, the boiler is provided with a high-pressure washer (soot blower) to remove dust from the surfaces of the heat transfer tubes. In the case of the acoustic method, it is difficult to detect damage to the heat transfer tubes because the operation noise of the high pressure washers interferes with the operation unless all the high pressure washers are stopped.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、伝熱管の損傷を迅速に検出することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to quickly detect damage to heat transfer tubes.

本発明は、上記課題を解決するための伝熱管損傷検出装置に係る第1の手段として、複数の伝熱管が設けられる熱交換装置の前記伝熱管の損傷を検出する伝熱管損傷検出装置であって、複数の前記伝熱管において内部に流通する流体の挙動が類似する位置に設けられ、前記伝熱管内の状態量を計測する計測手段と、複数の前記計測手段からの入力に基づいて、前記伝熱管の損傷を判定する損傷判定手段とを備える、という構成を採用する。 The present invention is a heat transfer tube damage detection device for detecting damage to a heat transfer tube of a heat exchange device provided with a plurality of heat transfer tubes as a first means related to a heat transfer tube damage detection device for solving the above problems. a measuring means provided at a position where the behavior of the fluid flowing inside is similar in the plurality of heat transfer tubes, and measuring the state quantity in the heat transfer tubes; and damage determination means for determining damage to the heat transfer tubes.

伝熱管損傷検出装置に係る第2の手段として、複数の伝熱管が設けられる熱交換装置の前記伝熱管の損傷を検出する伝熱管損傷検出装置であって、同一の管寄せに接続される複数の伝熱管において、前記管寄せの長さ方向から見て等しい位置に設けられると共に前記伝熱管内の状態量を計測する計測手段と、複数の前記計測手段からの入力に基づいて、前記伝熱管の損傷を判定する損傷判定手段とを備える、という構成を採用する。 As a second means related to a heat transfer tube damage detection device, a heat transfer tube damage detection device for detecting damage to a heat transfer tube of a heat exchange device provided with a plurality of heat transfer tubes, wherein the plurality of heat transfer tube damage detection devices are connected to the same header. In the heat transfer tube, measuring means are provided at equal positions when viewed in the longitudinal direction of the header and measure state quantities in the heat transfer tube, and based on inputs from the plurality of measuring means, the heat transfer tube and a damage determination means for determining damage of the.

伝熱管損傷検出装置に係る第3の手段として、上記第1または第2の手段として、前記状態量は温度である、という構成を採用する。 As a third means relating to the heat transfer tube damage detection device, a configuration is adopted in which the state quantity is temperature as the first or second means.

伝熱管損傷検出装置に係る第4の手段として、上記第1~3のいずれかの手段において、前記熱交換装置は、ボイラに設けられ前記計測手段は、前記伝熱管の前記ボイラの壁部から外部へ露出している領域に設けられる、という構成を採用する。 As a fourth means related to a heat transfer tube damage detection device, in any one of the first to third means, the heat exchange device is provided in a boiler, and the measuring means measures the heat transfer tube from the wall portion of the boiler. A configuration in which it is provided in a region exposed to the outside is adopted.

伝熱管損傷検出装置に係る第5の手段として、上記第4の手段において、前記計測手段は、出口管寄せの接続部までの間に設けられる、という構成を採用する。 As a fifth means relating to the heat transfer tube damage detection device, in the fourth means, a configuration is adopted in which the measuring means is provided up to the connecting portion of the outlet header.

伝熱管損傷検出装置に係る第6の手段として、上記第1~5のいずれかの手段において、前記損傷判定手段は、複数の前記計測手段からの計測値の相関に基づいて前記伝熱管が損傷したと判定する、という構成を採用する。 As a sixth means relating to the heat transfer tube damage detection device, in any one of the first to fifth means, the damage determination means determines that the heat transfer tube is damaged based on the correlation of the measured values from the plurality of measurement means. A configuration is adopted in which it is determined that the

伝熱管損傷検出装置に係る第7の手段として、上記第6の手段において、前記損傷判定手段は、複数の前記計測手段からの計測値の差分が閾値を超えた場合に前記伝熱管が損傷したと判定する、という構成を採用する。 As a seventh means relating to the heat transfer tube damage detection device, in the sixth means, the damage determination means determines that the heat transfer tube is damaged when a difference between the measured values from the plurality of measurement means exceeds a threshold. A configuration of determining is adopted.

伝熱管損傷検出装置に係る第8の手段として、上記第6の手段において、前記損傷判定手段は、複数の前記計測手段からの計測値が累積されることにより形成されたデータ群と、直近の計測値とのマハラビノス距離に基づいて前記伝熱管の損傷を判定する、という構成を採用する。 As an eighth means relating to the heat transfer tube damage detection device, in the sixth means, the damage determination means includes a data group formed by accumulating measurement values from a plurality of the measurement means, and the most recent A configuration is adopted in which the damage to the heat transfer tubes is determined based on the Mahalavinos distance from the measured value.

ボイラシステムに係る第1の手段として、請求項1~6のいずれか一項に記載の伝熱管損傷検出装置を備えるボイラシステム。 A boiler system comprising the heat transfer tube damage detection device according to any one of claims 1 to 6 as first means relating to the boiler system.

伝熱管損傷検出方法に係る第1の手段として、複数の伝熱管が設けられる熱交換装置の伝熱管損傷検出方法であって、複数の伝熱管の状態量を計測する計測工程と、前記計測工程において検出された複数の計測値に基づいて、前記伝熱管の損傷を判定する損傷判定工程とを備える、という構成を採用する。 As a first means related to the heat transfer tube damage detection method, a heat transfer tube damage detection method for a heat exchanger provided with a plurality of heat transfer tubes, comprising a measurement step of measuring state quantities of the plurality of heat transfer tubes, and the measurement step. and a damage determination step of determining damage to the heat transfer tube based on the plurality of measured values detected in.

本発明によれば、伝熱管の温度変化に基づいて伝熱管の損傷を検出するため、伝熱管に損傷が発生してから、損傷を検出するまでにかかる時間が短い。さらに、音響方式と異なり、スートブロワが稼働している場合でも、対象の伝熱管の近傍以外であれば、伝熱管の損傷を検出することが可能である。したがって、本発明は、伝熱管の損傷を迅速かつ正確に検出することができる。 According to the present invention, since the damage to the heat transfer tubes is detected based on the temperature change of the heat transfer tubes, the time taken from the occurrence of the damage to the heat transfer tubes to the detection of the damage is short. Furthermore, unlike the acoustic method, even when the soot blower is in operation, it is possible to detect damage to the heat transfer tube except in the vicinity of the target heat transfer tube. Therefore, the present invention can quickly and accurately detect damage to heat transfer tubes.

本発明の一実施形態におけるボイラの全体を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the whole boiler in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態におけるボイラの伝熱管及び伝熱プレートを示す模式図である。1 is a schematic diagram showing heat transfer tubes and heat transfer plates of a boiler according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態におけるボイラの伝熱プレートの配列を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the arrangement of heat transfer plates of a boiler in one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る伝熱管損傷検出装置のブロック図である。1 is a block diagram of a heat transfer tube damage detection device according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態における伝熱管損傷時の各伝熱管の温度挙動を示すグラフである。4 is a graph showing temperature behavior of each heat transfer tube when the heat transfer tube is damaged in one embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る伝熱管損傷検出装置及び伝熱管探傷検出方法の一実施形態について説明する。 An embodiment of a heat transfer tube damage detection device and a heat transfer tube flaw detection method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施形態における伝熱管損傷検出装置1は、ボイラシステム100に対して設けられている。まず、図1~3を参照してボイラシステム100の概要について説明する。
ボイラシステム100は、図1に示すように、火炉110と、煙道120と、バーナ130と、火炉壁伝熱管140と、一次過熱器150と、二次過熱器160と、最終過熱器170と、再熱器180と、節炭器190と、伝熱管損傷検出装置1とを備えている。また、不図示であるが、ボイラシステム100には、伝熱管の表面に付着した粉塵等を除去するため、スートブロワが設けられている。スートブロワは、高圧の蒸気を伝熱管表面に噴射する。
A heat transfer tube damage detection device 1 according to the present embodiment is provided for a boiler system 100 . First, an outline of the boiler system 100 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
The boiler system 100, as shown in FIG. , a reheater 180 , an economizer 190 , and a heat transfer tube damage detection device 1 . Although not shown, the boiler system 100 is provided with a soot blower for removing dust and the like adhering to the surfaces of the heat transfer tubes. A soot blower injects high-pressure steam onto the heat transfer tube surface.

火炉110は、鉛直方向に向けて立設された筒状の炉壁により構成されており、内部で微粉炭等の燃料を燃焼させることで燃焼熱を発生させる。火炉110では、燃料が燃焼されることにより発生した高温の燃焼ガスが、鉛直方向上側に向けて流れている。 The furnace 110 is composed of a cylindrical furnace wall erected in a vertical direction, and generates combustion heat by burning fuel such as pulverized coal therein. In the furnace 110, high-temperature combustion gas generated by burning fuel flows upward in the vertical direction.

煙道120は、火炉110の上部から水平方向に向けて形成され、さらに鉛直方向下側に向けて下流側端部が設けられる筒状の部材である。煙道120には、火炉110において発生した燃焼ガスが流入する。また、煙道120は、下流側端部に、流れ方向に沿って形成された仕切り壁が設けられており、内部流路が下流側において二方に分かれている。 The flue 120 is a cylindrical member that extends horizontally from the top of the furnace 110 and has a downstream end that extends vertically downward. Combustion gas generated in the furnace 110 flows into the flue 120 . Further, the flue 120 is provided with a partition wall formed along the flow direction at the downstream end, and the internal flow path is divided into two on the downstream side.

バーナ130は、火炉110の下部壁部において、火炉110の周方向に複数設置されている。なお、不図示であるが、バーナ130は、火炉110の鉛直方向においても複数設置されている。バーナ130は、燃料(微粉炭や液体燃料等)を火炉110内に噴射し、燃焼させる。また、バーナ130は、火炉110に向けて燃料と共に加熱された空気を供給している。 A plurality of burners 130 are installed in the circumferential direction of the furnace 110 on the lower wall portion of the furnace 110 . Although not shown, a plurality of burners 130 are also installed in the vertical direction of the furnace 110 . The burner 130 injects fuel (pulverized coal, liquid fuel, etc.) into the furnace 110 to burn it. The burner 130 also supplies fuel and heated air toward the furnace 110 .

火炉壁伝熱管140は、バーナ130近傍において、火炉110内壁に沿って巻回された配管である。火炉壁伝熱管140には、節炭器190を通過した蒸気が供給され、火炉110内の燃焼ガスにより、蒸気が加熱される。 The furnace wall heat transfer tube 140 is a pipe wound along the inner wall of the furnace 110 in the vicinity of the burner 130 . The steam that has passed through the economizer 190 is supplied to the furnace wall heat transfer tubes 140 , and the steam is heated by the combustion gas in the furnace 110 .

一次過熱器150は、煙道120の下流側端部の一方側の流路に設けられ、図2に示すように、複数の伝熱管Dにより構成される板状の伝熱プレートPを複数備えている。一次過熱器150は、図3に示すように、複数の伝熱プレートが平行に配設されて構成されており、それぞれ管寄せKと接続されている。一次過熱器150は、火炉壁伝熱管140を通過した蒸気が供給されており、煙道120を通過する燃焼ガスにより蒸気を加熱し、過熱状態とする。また、管寄せKは、煙道120の壁部の外側に設けられている。 The primary superheater 150 is provided in the channel on one side of the downstream end of the flue 120, and as shown in FIG. ing. As shown in FIG. 3, the primary superheater 150 is constructed by arranging a plurality of heat transfer plates in parallel, each of which is connected to a header K. As shown in FIG. The primary superheater 150 is supplied with the steam that has passed through the furnace wall heat transfer tubes 140, and heats the steam by the combustion gas passing through the flue 120 to bring it into a superheated state. Also, the header K is provided outside the wall of the flue 120 .

二次過熱器160は、火炉110の上部に設けられ、一次過熱器150と同様に、複数の伝熱管により構成される伝熱プレートが平行に配設されて構成されている。二次過熱器160は、一次過熱器150を通過した過熱蒸気が供給されており、火炉110上部を通過する燃焼ガスにより過熱蒸気を加熱する。二次過熱器160においては、複数の伝熱プレートが上流側及び下流側において管寄せに接続されており、上流側の管寄せから蒸気が供給されると共に、下流側の管寄せによって蒸気が集約される。また、二次過熱器160の管寄せは、火炉110の天井壁の外側に設けられている。 The secondary superheater 160 is provided in the upper part of the furnace 110 and, like the primary superheater 150, is configured by parallelly arranging heat transfer plates composed of a plurality of heat transfer tubes. The secondary superheater 160 is supplied with the superheated steam that has passed through the primary superheater 150 , and heats the superheated steam with the combustion gas that passes through the upper part of the furnace 110 . In the secondary superheater 160, a plurality of heat transfer plates are connected to the headers on the upstream and downstream sides, and steam is supplied from the upstream header and collected by the downstream header. be done. A header of the secondary superheater 160 is provided outside the ceiling wall of the furnace 110 .

最終過熱器170は、煙道120の上流側端部近傍に設けられ、一次過熱器150と同様に、複数の伝熱管により構成される伝熱プレートが平行に配設されて構成されている。最終過熱器170は、二次過熱器160を通過した過熱蒸気が供給されており、煙道120へと流入する燃焼ガスにより過熱蒸気をさらに加熱する。最終過熱器170は、不図示の蒸気タービンへと蒸気を供給する。最終過熱器170においては、複数の伝熱プレートが上流側及び下流側において管寄せに接続されており、上流側の管寄せから蒸気が供給されると共に、下流側の管寄せによって蒸気が集約される。また、最終過熱器170の管寄せは、煙道120の壁部の外側に設けられている。 The final superheater 170 is provided in the vicinity of the upstream end of the flue 120, and, like the primary superheater 150, is configured by parallelly arranging heat transfer plates composed of a plurality of heat transfer tubes. The final superheater 170 is supplied with superheated steam that has passed through the secondary superheater 160 , and further heats the superheated steam by the combustion gas flowing into the flue 120 . A final superheater 170 supplies steam to a steam turbine (not shown). In the final superheater 170, a plurality of heat transfer plates are connected to the headers on the upstream and downstream sides, and steam is supplied from the upstream header and collected by the downstream header. be. Also, the header of the final superheater 170 is provided outside the wall of the flue 120 .

再熱器180は、煙道120の下流側端部の他方側の流路に設けられ、一次過熱器150と同様に、複数の伝熱管により構成される伝熱プレートが平行に配設されて構成されている。再熱器180は、不図示の蒸気タービンから排出される蒸気が供給され、燃焼ガスにより排出蒸気を再度加熱する。また、再熱器180は、不図示の再熱タービンへと蒸気を供給する。再熱器180においては、複数の伝熱プレートが上流側及び下流側において管寄せに接続されており、上流側の管寄せから蒸気が供給されると共に、下流側の管寄せによって蒸気が集約される。また、再熱器180の管寄せは、煙道120の壁部の外側に設けられている。 The reheater 180 is provided in the flow path on the other side of the downstream end of the flue 120, and, similar to the primary superheater 150, heat transfer plates composed of a plurality of heat transfer tubes are arranged in parallel. It is configured. The reheater 180 is supplied with steam discharged from a steam turbine (not shown) and heats the discharged steam again with combustion gas. The reheater 180 also supplies steam to a reheat turbine (not shown). In the reheater 180, a plurality of heat transfer plates are connected to headers on the upstream and downstream sides, and steam is supplied from the upstream header and collected by the downstream header. be. Also, the header of the reheater 180 is provided outside the wall of the flue 120 .

節炭器190は、火炉壁伝熱管140の上段に設けられ、複数の伝熱管により構成される伝熱プレートが平行に配設されて構成されている。節炭器190は、外部より供給される液体状態の水を燃焼ガスにより加熱することで蒸気を発生させる。節炭器190においては、複数の伝熱プレートが上流側及び下流側において管寄せに接続されており、上流側の管寄せから蒸気が供給されると共に、下流側の管寄せによって蒸気が集約される。また、節炭器190の管寄せは、煙道120の壁部の外側に設けられている。 The economizer 190 is provided on the upper stage of the furnace wall heat transfer tubes 140, and is configured by disposing heat transfer plates formed of a plurality of heat transfer tubes in parallel. The economizer 190 generates steam by heating liquid water supplied from the outside with combustion gas. In the economizer 190, a plurality of heat transfer plates are connected to headers on the upstream and downstream sides, and steam is supplied from the upstream header and collected by the downstream header. be. Also, the header of the economizer 190 is provided outside the wall of the flue 120 .

続いて、伝熱管損傷検出装置1について、図3及び4を参照して説明する。
伝熱管損傷検出装置1は、複数の温度センサ2(計測手段)と、温度情報記憶部3と、温度情報解析部4と、損傷判定部5とを備えている。なお、伝熱管損傷検出装置1は、コンピュータの一機能として搭載されており、CPU、メモリ及びハードディスク等により構成される。また、温度情報記憶部3、温度情報解析部4及び損傷判定部5は、本発明における損傷判定手段を構成する。
Next, the heat transfer tube damage detection device 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
A heat transfer tube damage detection device 1 includes a plurality of temperature sensors 2 (measurement means), a temperature information storage section 3 , a temperature information analysis section 4 and a damage determination section 5 . The heat transfer tube damage detection device 1 is installed as one function of a computer, and is composed of a CPU, a memory, a hard disk, and the like. Moreover, the temperature information storage unit 3, the temperature information analysis unit 4, and the damage determination unit 5 constitute damage determination means in the present invention.

温度センサ2は、一次過熱器150、二次過熱器160、最終過熱器170、再熱器180や、節炭器190等の伝熱管が配列された熱交換装置が備える複数の伝熱プレートに設けられ、伝熱管表面の温度(状態量)を計測する。温度センサ2は、図3に示すように、複数の伝熱プレート毎に等間隔に設けられている。また、温度センサ2は、同一の管寄せに接続される伝熱プレートに対して、それぞれ流体の温度挙動が類似するように管寄せからの距離が同一かつ燃焼ガスからの影響が同等となる位置に設けられる。具体的には、温度センサ2は、二次過熱器160において火炉110の天井壁から管寄せまでの間に設けられ、一次過熱器150、最終過熱器170、再熱器180及び節炭器190において煙道120の壁部から管寄せの間に設けられる。同一の管寄せに接続される伝熱プレートに設けられる温度センサ2は、管寄せの長さ方向から見て、互いに平行に設けられている。 The temperature sensor 2 is attached to a plurality of heat transfer plates provided in a heat exchange device in which heat transfer tubes are arranged, such as the primary superheater 150, the secondary superheater 160, the final superheater 170, the reheater 180, and the economizer 190. It is provided to measure the temperature (state quantity) of the heat transfer tube surface. As shown in FIG. 3, the temperature sensors 2 are provided at regular intervals for each of the plurality of heat transfer plates. In addition, the temperature sensor 2 is located at the same distance from the header so that the temperature behavior of the fluid is similar to the heat transfer plates connected to the same header, and the influence from the combustion gas is the same. provided in Specifically, the temperature sensor 2 is provided between the ceiling wall of the furnace 110 and the header in the secondary superheater 160, the primary superheater 150, the final superheater 170, the reheater 180, and the economizer 190. is provided between the wall of the flue 120 and the header. The temperature sensors 2 provided on the heat transfer plates connected to the same header are provided parallel to each other when viewed from the longitudinal direction of the header.

温度情報記憶部3は、各温度センサ2から温度データを取得して熱交換装置毎に記憶する。
本実施形態の温度情報解析部4は、マハラビノス・タグチメソッド(MT法)に基づいて、温度データを解析する。具体的には、温度情報解析部4は、温度情報記憶部3に記憶された温度データを熱交換装置毎に読み出し、各熱交換装置に設けられた複数の温度センサ2から取得される累積された温度データにより構成されるデータ群の単位空間を定義する。さらに温度情報解析部4は、上記単位空間と、新たに追加された直近の温度データ座標との距離(マハラビノス距離)を算出する。
The temperature information storage unit 3 acquires temperature data from each temperature sensor 2 and stores the temperature data for each heat exchange device.
The temperature information analysis unit 4 of this embodiment analyzes temperature data based on the Mahalabinos-Taguchi method (MT method). Specifically, the temperature information analysis unit 4 reads the temperature data stored in the temperature information storage unit 3 for each heat exchange device, and accumulates the temperature data acquired from the plurality of temperature sensors 2 provided in each heat exchange device. Define the unit space of the data group composed of temperature data. Further, the temperature information analysis unit 4 calculates the distance (Maharabinos distance) between the unit space and the newly added latest temperature data coordinates.

損傷判定部5は、異常であるか否かを、温度情報解析部4により算出されたマハラビノス距離によって判定する。具体的には、損傷判定部5は、予め定められた閾値に基づいて、該閾値よりも算出されたマハラビノス距離が大きい場合に異常と判定する。 The damage determination unit 5 determines whether or not there is an abnormality based on the Mahalabinos distance calculated by the temperature information analysis unit 4 . Specifically, based on a predetermined threshold, the damage determination unit 5 determines that there is an abnormality when the calculated Mahalabino's distance is greater than the threshold.

続いて、伝熱管損傷検出方法について、一次過熱器150において検出する場合を例として、説明する。
各温度センサ2は、それぞれ常に伝熱管Dの温度を計測している(計測工程)。一般的に、同一の管寄せに接続され、近接する伝熱パネルにおいて検出される温度挙動は、伝熱パネルの入口温度や燃焼ガスの影響が類似しているため、類似する傾向が見られる。そして、伝熱パネルに損傷が発生した場合には、このような類似挙動が失われる。
温度センサ2により計測された伝熱管D表面の温度データは、常に温度情報記憶部3に記録されている。温度情報解析部4は、温度データを温度情報記憶部3から読み出し、各熱交換装置に設けられた複数の温度センサ2から取得される温度データを用いて、それぞれ隣り合う温度センサ2同士の温度データにより構成されるデータ群の単位空間を定義する。さらに温度情報解析部4は、上記単位空間と、該温度センサ2から新たに取得された温度データとの距離(マハラビノス距離)を算出する。
Next, a method for detecting damage to heat transfer tubes will be described, taking the case of detection in the primary superheater 150 as an example.
Each temperature sensor 2 always measures the temperature of the heat transfer tube D (measurement step). In general, the temperature behaviors detected in adjacent heat transfer panels connected to the same header tend to be similar due to the similar effects of inlet temperatures and combustion gases of the heat transfer panels. And if damage occurs to the heat transfer panel, this similar behavior is lost.
Temperature data on the surface of the heat transfer tube D measured by the temperature sensor 2 is always recorded in the temperature information storage unit 3 . The temperature information analysis unit 4 reads the temperature data from the temperature information storage unit 3, and uses the temperature data obtained from the plurality of temperature sensors 2 provided in each heat exchange device to determine the temperature between the temperature sensors 2 adjacent to each other. It defines the unit space of the data group composed of data. Furthermore, the temperature information analysis unit 4 calculates the distance (Maharabinos distance) between the unit space and the temperature data newly acquired from the temperature sensor 2 .

ところで、各熱交換装置の伝熱プレートPは、伝熱プレートP同士の距離と温度挙動とに相関性がある。具体的には、隣接する伝熱プレートPにおける温度挙動は類似性が高く、互いに離れた位置に設けられる伝熱プレートPは類似性が低い傾向がある。これに対して、伝熱プレートPが損傷した場合には、損傷した伝熱プレートPの温度挙動が大きく変化し、図5の破線に示すように、損傷した伝熱プレートPの温度がと近接した伝熱プレートPの温度が変化する。したがって、ある伝熱プレートPが損傷した場合または近接する伝熱プレートPが損傷した場合には、マハラビノス距離が大きくなる。 By the way, regarding the heat transfer plates P of each heat exchange device, there is a correlation between the distance between the heat transfer plates P and the temperature behavior. Specifically, the temperature behaviors of the adjacent heat transfer plates P tend to be highly similar, and the heat transfer plates P provided at positions apart from each other tend to have low similarity. On the other hand, when the heat transfer plate P is damaged, the temperature behavior of the damaged heat transfer plate P changes greatly, and as shown by the dashed line in FIG. The temperature of the heat transfer plate P changes. Therefore, when a certain heat transfer plate P is damaged or when an adjacent heat transfer plate P is damaged, the Mahalabinos distance increases.

損傷判定部5は、上述の相関性に基づいて、算出されたマハラビノス距離が閾値を超えているか否かを判定する(損傷判定工程)。損傷判定部5は、算出されたマハラビノス距離が閾値を超えている場合、該伝熱プレートPの近隣にて損傷が発生したと判定し、外部装置等に警告を行う。 The damage determination unit 5 determines whether or not the calculated Mahalabino's distance exceeds the threshold value based on the correlation (damage determination step). When the calculated Mahalabino's distance exceeds the threshold, the damage determination unit 5 determines that damage has occurred in the vicinity of the heat transfer plate P, and issues a warning to an external device or the like.

このような本実施形態に係る伝熱管損傷検出装置1によれば、複数の伝熱管の温度挙動を比較することにより、伝熱管の損傷を迅速かつ正確に検出することが可能である。したがって、伝熱管が損傷した際に素早く損傷を検出することができ、伝熱管損傷からの復旧を早めることが可能である。さらに、伝熱管損傷検出装置1は、対象となる熱交換装置においてスートブロワ稼働している場合を除いて、常に伝熱管の損傷を検出することが可能である。 According to the heat transfer tube damage detection device 1 according to this embodiment, it is possible to quickly and accurately detect heat transfer tube damage by comparing temperature behaviors of a plurality of heat transfer tubes. Therefore, when the heat transfer tube is damaged, the damage can be detected quickly, and recovery from the heat transfer tube damage can be expedited. Furthermore, the heat transfer tube damage detection device 1 can always detect heat transfer tube damage except when the soot blower is operating in the target heat exchange device.

また、本実施形態に係る伝熱管損傷検出装置1によれば、温度センサ2は、同一の管寄せに接続される複数の伝熱管において、温度挙動が類似する位置、すなわち管寄せの長さ方向から見て等しい位置に設けられている。このため、温度センサ2が検出する温度は、近接する伝熱管において類似し、伝熱管の温度異常を検出することが容易である。 Further, according to the heat transfer tube damage detection device 1 according to the present embodiment, the temperature sensor 2 is located at a position where the temperature behavior is similar in a plurality of heat transfer tubes connected to the same header, that is, in the longitudinal direction of the header. are located at the same position when viewed from the Therefore, the temperature detected by the temperature sensor 2 is similar in adjacent heat transfer tubes, and it is easy to detect temperature abnormalities in the heat transfer tubes.

また、本実施形態に係る伝熱管損傷検出装置1によれば、隣り合う温度センサ2から取得された温度データ群と、当該温度センサ2から新たに取得された温度データとのマハラビノス距離を算出し、損傷が発生しているか否かを判定する。したがって、マハラビノス距離により、各伝熱管の温度挙動の変化を取得することが可能である。したがって、伝熱管が損傷した際に素早く損傷を検出することができる。 Further, according to the heat transfer tube damage detection device 1 according to the present embodiment, the Mahalavinos distance between the temperature data group acquired from the adjacent temperature sensors 2 and the temperature data newly acquired from the temperature sensor 2 is calculated. , to determine whether damage has occurred. Therefore, it is possible to obtain the change in the temperature behavior of each heat transfer tube from the Mahalabinos distance. Therefore, when the heat transfer tube is damaged, the damage can be quickly detected.

また、ボイラシステム100は、平行に並んだ伝熱パネルを複数備える熱交換装置を備えており、隣接する伝熱パネル同士における入口温度や燃焼ガス温度が類似しており、隣接する伝熱パネルにおける温度挙動が類似しやすい。したがって、本実施形態のような伝熱管損傷検出方法を採用することが可能である。 In addition, the boiler system 100 includes a heat exchange device that includes a plurality of heat transfer panels arranged in parallel. Adjacent heat transfer panels have similar inlet temperatures and combustion gas temperatures. The temperature behavior tends to be similar. Therefore, it is possible to adopt the heat transfer tube damage detection method as in this embodiment.

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above embodiments. The various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiment are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

上記実施形態においては、温度センサ2を、複数の伝熱プレート毎に等間隔で設けるものとしたが、本発明はこれに限定されない。温度センサ2は、全ての伝熱プレートに設けられるものとしてもよい。これにより、どの伝熱プレートにおいて損傷が発生しているかを検出することが容易となる。 In the above embodiment, the temperature sensors 2 are provided at equal intervals for each of the plurality of heat transfer plates, but the present invention is not limited to this. The temperature sensors 2 may be provided on all heat transfer plates. This makes it easy to detect which heat transfer plate is damaged.

また、伝熱プレートを構成する複数の伝熱管について、それぞれに温度センサが設けられるものとしてもよい。この場合、伝熱プレート内のどの伝熱管において損傷が発生しているかを検出することが可能となる。 Further, a temperature sensor may be provided for each of the plurality of heat transfer tubes forming the heat transfer plate. In this case, it is possible to detect which heat transfer tube in the heat transfer plate is damaged.

また、上記実施形態においては、MT法に基づいて、伝熱管の損傷を検出するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、隣り合う温度センサの温度データ同士の差分を算出し、該差分が閾値よりも大きくなった場合に、伝熱管が損傷したと判定するものとしてもよい。 Further, in the above embodiment, damage to the heat transfer tubes is detected based on the MT method, but the present invention is not limited to this. For example, a difference between temperature data of adjacent temperature sensors may be calculated, and it may be determined that the heat transfer tube is damaged when the difference is larger than a threshold value.

また、上記実施形態においては、ボイラシステム100に適用する構成を説明したが、本発明はこれに限定されない。伝熱管損傷検出装置は、平行に複数の伝熱管が設けられることにより、複数の伝熱管において管外を流れる流体(本実施形態における燃焼ガスに相当)の温度挙動が類似しており、かつ複数の伝熱管において入口温度が類似する熱交換装置であれば、その用途が限定されるものではない。 Moreover, although the configuration applied to the boiler system 100 has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this. In the heat transfer tube damage detection device, a plurality of heat transfer tubes are provided in parallel, so that the temperature behavior of the fluid flowing outside the heat transfer tubes (corresponding to the combustion gas in this embodiment) is similar, and The application is not limited as long as the heat exchanger tubes have similar inlet temperatures.

また、上記実施形態においては、計測手段は、伝熱管温度を計測するものとしたが、本発明はこれに限定されない、計測手段は、伝熱管内の圧力を計測するものとしてもよい。この場合、例えば伝熱管の上流側に接続される管寄せK及び下流側に接続される管寄せKに圧力センサが設けられ、上流側の圧力と下流側の圧力との差分を算出する。そして、差分圧力の変化を検出することで、伝熱管の損傷を検出することができる。 Further, in the above embodiment, the measuring means measures the heat transfer tube temperature, but the present invention is not limited to this, and the measuring means may measure the pressure inside the heat transfer tube. In this case, for example, a pressure sensor is provided at the header K connected to the upstream side of the heat transfer tube and the header K connected to the downstream side, and calculates the difference between the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side. Damage to the heat transfer tubes can be detected by detecting changes in the differential pressure.

1 伝熱管損傷検出装置
2 温度センサ
3 温度情報記憶部
4 温度情報解析部
5 損傷判定部
1 heat transfer tube damage detection device 2 temperature sensor 3 temperature information storage unit 4 temperature information analysis unit 5 damage determination unit

Claims (9)

複数の伝熱管が設けられる熱交換装置の前記伝熱管の損傷を検出する伝熱管損傷検出装置であって、
複数の前記伝熱管において内部に流通する流体の挙動が類似する位置に設けられ、前記伝熱管内の状態量を計測する計測手段と、
複数の前記計測手段からの入力に基づいて、前記伝熱管の損傷を判定する損傷判定手段とを備え
前記損傷判定手段は、複数の前記計測手段からの計測値の相関に基づいて前記伝熱管が損傷したと判定することを特徴とする伝熱管損傷検出装置。
A heat transfer tube damage detection device for detecting damage to a heat transfer tube of a heat exchange device provided with a plurality of heat transfer tubes,
a measuring means provided at a position where the behavior of the fluid flowing inside the plurality of heat transfer tubes resembles each other, and measuring a state quantity in the heat transfer tubes;
damage determination means for determining damage to the heat transfer tubes based on inputs from the plurality of measurement means ;
The heat transfer tube damage detection device , wherein the damage determination means determines that the heat transfer tube is damaged based on the correlation of the measured values from the plurality of measurement means .
複数の伝熱管が設けられる熱交換装置の前記伝熱管の損傷を検出する伝熱管損傷検出装置であって、
同一の管寄せに接続される複数の伝熱管において、前記管寄せの長さ方向から見て等しい位置に設けられると共に前記伝熱管内の状態量を計測する計測手段と、
複数の前記計測手段からの入力に基づいて、前記伝熱管の損傷を判定する損傷判定手段と
を備えることを特徴とする伝熱管損傷検出装置。
A heat transfer tube damage detection device for detecting damage to a heat transfer tube of a heat exchange device provided with a plurality of heat transfer tubes,
measuring means provided at equal positions in a plurality of heat transfer tubes connected to the same header when viewed from the length direction of the header and measuring state quantities in the heat transfer tubes;
and damage determination means for determining damage to the heat transfer tubes based on inputs from the plurality of measurement means.
前記状態量は温度であることを特徴とする請求項1~2のいずれか一項に記載の伝熱管損傷検出装置。 3. The heat transfer tube damage detection device according to claim 1, wherein the state quantity is temperature. 前記熱交換装置は、ボイラに設けられ
前記計測手段は、前記伝熱管の前記ボイラの壁部から外部へ露出している領域に設けられることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の伝熱管損傷検出装置。
The heat exchange device is provided in a boiler, and the measuring means is provided in a region of the heat transfer tube that is exposed to the outside from the wall of the boiler. The heat transfer tube damage detection device according to .
前記計測手段は、出口管寄せの接続部までの間に設けられることを特徴とする請求項4記載の伝熱管損傷検出装置。 5. The heat transfer tube damage detection device according to claim 4, wherein the measuring means is provided up to the connecting portion of the outlet header. 前記損傷判定手段は、複数の前記計測手段からの計測値の差分が閾値を超えた場合に前記伝熱管が損傷したと判定することを特徴とする請求項1記載の伝熱管損傷検出装置。 2. The heat transfer tube damage detection device according to claim 1, wherein the damage determination means determines that the heat transfer tube is damaged when a difference between the measured values from the plurality of measurement means exceeds a threshold value . 前記損傷判定手段は、複数の前記計測手段からの計測値が累積されることにより形成されたデータ群と、直近の計測値とのマハラビノス距離に基づいて前記伝熱管の損傷を判定することを特徴とする請求項1記載の伝熱管損傷検出装置。 The damage determination means determines damage to the heat transfer tubes based on a data group formed by accumulating measured values from a plurality of the measuring means and a Mahalbinos distance between the most recent measured value. The heat transfer tube damage detection device according to claim 1 . 請求項1~7のいずれか一項に記載の伝熱管損傷検出装置を備えるボイラシステム。A boiler system comprising the heat transfer tube damage detection device according to any one of claims 1 to 7. 複数の伝熱管が設けられる熱交換装置の伝熱管損傷検出方法であって、A heat transfer tube damage detection method for a heat exchange device provided with a plurality of heat transfer tubes,
複数の伝熱管の状態量を計測する計測工程と、a measurement step of measuring state quantities of a plurality of heat transfer tubes;
前記計測工程において検出された複数の計測値に基づいて、前記伝熱管の損傷を判定する損傷判定工程とを備え、a damage determination step of determining damage to the heat transfer tube based on a plurality of measured values detected in the measurement step;
前記損傷判定工程では、複数の前記伝熱管に関する前記計測値の相関に基づいて前記伝熱管が損傷したと判定することを特徴とする伝熱管損傷検出方法。The heat transfer tube damage detection method, wherein, in the damage determination step, it is determined that the heat transfer tubes are damaged based on a correlation of the measured values of the plurality of heat transfer tubes.
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