JP7266380B2 - 揚運炭設備部品交換自動提案システム - Google Patents

Description

本発明は、揚運炭設備部品交換自動提案システムに関するものである。

一般に、揚運炭設備は、船舶に積載された石炭を連続アンローダ及びベルトコンベヤ等の機器により火力発電所等のプラントへ運搬する設備である。

前記揚運炭設備における連続アンローダやベルトコンベヤは、多種多様な機械・電気部品で構成されている。

従来、前記プラントを運営するクライアントは、前記連続アンローダやベルトコンベヤのメーカが提出した完成図書に基づき、それらの部品交換計画を立てているが、トラブル発生時に保管されている部品がない場合、その都度、突発的にメーカに対し部品発注を行っている。

尚、火力発電所等のプラントにおける機器のメンテナンスと関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。

特開２０１４－１３９７７４号公報

しかしながら、前述のように、クライアントが突発的にメーカに対し部品発注を行うのでは、必ずしもメーカに部品の在庫があるとは限らず、該部品の在庫がない場合には、プラントの運転を停止せざるを得なくなることもあり、操業率の低下につながる虞があった。

因みに、前記メーカは、自社製品である機器に関して部品交換推奨時期の目安を提示しているが、実際に機器が使用されている揚運炭設備の稼働状況までは把握することができなかった。

このため、まだ使用できる部品であるにもかかわらず定期交換されてしまうことも多々あり、保全費用が嵩む要因の一つとなっていた。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、操業率の向上並びに保全費用の削減を図り得る揚運炭設備部品交換自動提案システムを提供しようとするものである。

本発明は、船舶に積載された石炭を機器によりプラントへ運搬する揚運炭設備部品交換自動提案システムであって、
前記機器が、起伏するブームと、該ブームの先端にバケットエレベータを備えた連続アンローダであり、
前記機器の稼働状況を把握して該機器を制御する制御装置と、
該制御装置で把握される機器の稼働状況を示すデータとして、バケットエレベータ駆動用電動モータの振動と温度、該電動モータの減速機の振動と温度及び該減速機の潤滑油の流量と汚れ度、ブーム起伏用油圧モータの振動と温度と電流、ブーム起伏用油圧ユニットの振動と温度及び該油圧ユニットの潤滑油の流量と汚れ度と圧力を集めてデータベース化するデータ収集装置と、
該データ収集装置で集められたデータがインターネット回線を通じて入力され保管されるクラウド記憶装置と、
該クラウド記憶装置に保管されたデータに基づき前記機器の部品交換推奨時期を求める情報分析装置と、
該情報分析装置で求められた機器の部品交換推奨時期がインターネット回線を通じて提供されるクライアント端末とを備え、
前記情報分析装置は、前記機器の使用時間、稼働率、負荷率の状態を監視し、前記クラウド記憶装置に保管されたデータを前記機器の部品寿命に影響するデータとして、該データの相関関係を監視し、該相関関係の崩れに基づき前記機器の部品の異常の有無と程度を判断することにより、該機器の部品交換推奨時期を求める揚運炭設備部品交換自動提案システムに係るものである。

本発明の揚運炭設備部品交換自動提案システムによれば、操業率の向上並びに保全費用の削減を図り得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の揚運炭設備部品交換自動提案システムの実施例を示す制御ブロック図である。 本発明の揚運炭設備部品交換自動提案システムの実施例を示すフローチャートである。 本発明の揚運炭設備部品交換自動提案システムの実施例における機器の部品の異常の有無と程度の判断の手順の一例を示す図であって、（ａ）は作動油の入口流量の変化を示す線図、（ｂ）は作動油の出口流量の変化を示す線図、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）とを重ね合わせた線図、（ｄ）は生信号値の相関関係の崩れを示す図である。 本発明の揚運炭設備部品交換自動提案システムの実施例における船舶と機器としての連続アンローダとを示す全体概要正断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１～図４は本発明の揚運炭設備部品交換自動提案システムの実施例である。

先ず、船舶に積載された石炭をプラントへ運搬する揚運炭設備の機器として用いられる連続アンローダの一例について図４を用いて説明する。

図４に示す連続アンローダ６００は、桟橋８００に敷設されたレール６０１上に走行フレーム６０２が走行自在に設けられ、該走行フレーム６０２上に、傾動自在なブーム６０３を備えた旋回フレーム６０４が設けられ、前記ブーム６０３先端に、船舶７００の船倉７０１の内部の石炭９００を掻き取って船倉７０１の外部に搬出するバケットエレベータ６０５が吊り下げられている。前記ブーム６０３の内部には、前記バケットエレベータ６０５で掻き取って引き上げテーブルフィーダ６０６上に落下させた石炭９００をブーム６０３基端側へ搬送するブームコンベヤ６０７が配設されている。又、前記走行フレーム６０２には、前記ブームコンベヤ６０７からシュート６０８を介して送給される石炭９００を走行フレーム６０２の外部に搬出する搬出コンベヤ６０９が配設されている。

前記バケットエレベータ６０５は、前記ブーム６０３先端に上下方向へ延びる本体フレーム６１０を旋回自在となるよう配備して構成されている。該本体フレーム６１０の下端部には、端面を開放した外枠フレーム６１１に対し入れ子状となるよう内枠フレーム６１２を伸縮自在に配設してなる掻取部フレーム６１３が略水平に取り付けられている。前記掻取部フレーム６１３の外枠フレーム６１１の基端と内枠フレーム６１２の先端にはスプロケット６１４，６１５が設けられ、該スプロケット６１４，６１５と前記本体フレーム６１０上部に設けられたスプロケット６１６には、石炭９００の掻き取り用の多数のバケット６１７を取り付けた無端状のチェーン６１８が掛け回されている。

前記旋回フレーム６０４の頂部には、バランシングレバー６１９が枢着され、該バランシングレバー６１９の先端部には、前記バケットエレベータ６０５の本体フレーム６１０がトップフレーム６２０を介して取り付けられ、前記ブーム６０３とバランシングレバー６１９と旋回フレーム６０４とトップフレーム６２０とによって平行四辺形リンク機構が形成されている。前記バランシングレバー６１９の後端部にはカウンタウェイト６２１が取り付けられている。

尚、前記旋回フレーム６０４は、図示していないインバータによって制御される旋回用の電動モータを備えた旋回駆動装置６２２により旋回するようになっている。又、前記平行四辺形リンク機構を形成するブーム６０３及びバランシングレバー６１９は、油圧モータ及び油圧ユニット（図示せず）によって駆動される起伏シリンダ等の起伏駆動装置６２３により起伏するようになっている。更に又、図４中、６２４は運転室であって、該運転室６２４にオペレータが搭乗して連続アンローダ６００を操作するようになっている。

そして、本実施例の場合、揚運炭設備部品交換自動提案システムは、図１に示す如く、制御装置１００と、データ収集装置２００と、クラウド記憶装置３００と、情報分析装置４００と、クライアント端末５００とを備えている。

前記制御装置１００は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）とも呼ばれ、前記機器としての連続アンローダ６００の稼働状況を把握して該連続アンローダ６００を制御するものである。

前記データ収集装置２００は、前記制御装置１００で把握される連続アンローダ６００の稼働状況を示すデータを集めてデータベース化するようになっており、クライアントとメーカとの間で共通に使用されるプラットフォームである。

前記クラウド記憶装置３００は、前記データ収集装置２００で集められたデータがインターネット回線を通じて入力され保管されるようになっている。

前記情報分析装置４００は、前記クラウド記憶装置３００に保管されたデータに基づき、前記連続アンローダ６００の使用時間、稼働率、負荷率の状態を監視し、前記連続アンローダ６００の部品寿命に影響するデータの相関関係を監視し、該相関関係の崩れに基づき前記連続アンローダ６００の部品の異常の有無と程度を判断することにより、前記連続アンローダ６００の部品交換推奨時期を求めるようになっている。

前記クライアント端末５００は、前記情報分析装置４００で求められた連続アンローダ６００の部品交換推奨時期がインターネット回線を通じて提供されるようになっている。

図１には一例として、前記連続アンローダ６００（図４参照）のバケットエレベータ６０５を駆動するインバータ６３０、電動モータ６４０及び減速機６５０と、前記ブーム６０３を起伏させる起伏駆動装置６２３の油圧モータ６６０及び油圧ユニット６７０とを示している。前記電動モータ６４０には、各種のセンサとして、振動センサ６４１と、温度センサ６４２とが取り付けられ、前記減速機６５０には、振動センサ６５１と、温度センサ６５２と、作動流体としての潤滑油の流量センサ６５３と、該潤滑油の汚れ度センサ６５４とが取り付けられている。前記油圧モータ６６０には、振動センサ６６１と、温度センサ６６２と、電流計６６３とが取り付けられ、前記油圧ユニット６７０には、振動センサ６７１と、温度センサ６７２と、作動流体としての作動油の流量センサ６７３と、該作動油の汚れ度センサ６７４と、前記作動油の圧力センサ６７５とが取り付けられている。前記各種のセンサ（振動センサ６４１，６５１，６６１，６７１、温度センサ６４２，６５２，６６２，６７２、流量センサ６５３，６７３、汚れ度センサ６５４，６７４、圧力センサ６７５、電流計６６３）で計測される振動、温度、作動流体（潤滑油、作動油）の流量、作動流体（潤滑油、作動油）の汚れ度、作動流体（潤滑油、作動油）の圧力、電流は、前記制御装置１００へ入力されるようになっている。又、前記インバータ６３０と制御装置１００との間で、前記電動モータ６４０の速度、トルク、電流、電圧を示す信号の授受が行われ、前記油圧モータ６６０と制御装置１００との間で、前記油圧モータ６６０の速度、トルクを示す信号の授受が行われるようになっている。これにより、前記制御装置１００において前記連続アンローダ６００の稼働状況が把握されるようになっている。

尚、前記インバータ６３０、電動モータ６４０及び減速機６５０は、前記連続アンローダ６００のバケットエレベータ６０５を駆動するものに限らず、例えば、前記旋回駆動装置６２２、ブームコンベヤ６０７、搬出コンベヤ６０９を駆動するものであっても良い。又、前記油圧モータ６６０及び油圧ユニット６７０についても、前記ブーム６０３を起伏させるものに限らず、他の装置を駆動するものに適用可能である。

次に、上記実施例の作用を説明する。

揚運炭設備の連続アンローダ６００におけるバケットエレベータ６０５を駆動する電動モータ６４０は、振動センサ６４１により振動が計測され、温度センサ６４２により温度が計測される。

前記電動モータ６４０に取り付けられる減速機６５０は、振動センサ６５１により振動が計測され、温度センサ６５２により温度が計測され、流量センサ６５３により潤滑油の流量が計測され、汚れ度センサ６５４により潤滑油の汚れ度が計測される。

前記揚運炭設備の連続アンローダ６００におけるブーム６０３を起伏させる起伏駆動装置６２３の油圧モータ６６０は、振動センサ６６１により振動が計測され、温度センサ６６２により温度が計測され、電流計６６３により電流が計測される。尚、前記電流計６６３で計測される電流は、油圧モータ６６０へ作動油を給排する電磁弁等を制御するために供給される電流である。

前記油圧モータ６６０に作動油を給排する油圧ユニット６７０は、振動センサ６７１により振動が計測され、温度センサ６７２により温度が計測され、流量センサ６７３により作動油の流量が計測され、汚れ度センサ６７４により作動油の汚れ度が計測され、圧力センサ６７５により作動油の圧力が計測される。

前記各種のセンサ（振動センサ６４１，６５１，６６１，６７１、温度センサ６４２，６５２，６６２，６７２、流量センサ６５３，６７３、汚れ度センサ６５４，６７４、圧力センサ６７５、電流計６６３）で計測される振動、温度、作動流体（潤滑油、作動油）の流量、作動流体（潤滑油、作動油）の汚れ度、作動流体（潤滑油、作動油）の圧力、電流は、制御装置１００へ入力される。

又、前記インバータ６３０と制御装置１００との間において、前記電動モータ６４０の速度、トルク、電流、電圧を示す信号の授受が行われ、前記油圧モータ６６０と制御装置１００との間において、前記油圧モータ６６０の速度、トルクを示す信号の授受が行われる。

これにより、前記制御装置１００において前記連続アンローダ６００の稼働状況が把握される。

前記制御装置１００で把握される連続アンローダ６００の稼働状況を示すデータは、プラットフォームとしてのデータ収集装置２００に集められてデータベース化され、クライアントとメーカとの間で共有される（図２のステップＳ１０参照）。

前記データ収集装置２００で集められたデータは、インターネット回線を通じてクラウド記憶装置３００に入力され保管される（図２のステップＳ２０参照）。

前記クラウド記憶装置３００に保管されたデータに基づき情報分析装置４００において前記連続アンローダ６００の部品交換推奨時期が求められる。より詳細には、前記連続アンローダ６００の使用時間、稼働率、負荷率の状態が監視され（図２のステップＳ３０参照）、前記連続アンローダ６００の部品寿命に影響するデータの相関関係が監視され（図２のステップＳ４０参照）、該相関関係の崩れに基づき前記連続アンローダ６００の部品の異常の有無と程度が判断される（図２のステップＳ５０参照）。これにより、前記連続アンローダ６００の部品交換推奨時期が求められる（図２のステップＳ６０参照）。

ここで、前記連続アンローダ６００の部品寿命に影響するデータの相関関係の崩れに基づき前記連続アンローダ６００の部品の異常の有無と程度を判断する手順を、図３を用いて説明する。

図３に示す例では、前記ブーム６０３を起伏させる起伏駆動装置６２３の油圧モータ６６０及び油圧ユニット６７０の配管が監視対象部位として選定されている。

この場合、監視対象信号は、油圧ユニット６７０の流量センサ６７３によって計測される作動油の流量Ｑ、圧力センサ６７５によって計測される作動油の圧力Ｐ、電流計６６３によって計測される電流Ｉ（油圧モータ６６０へ作動油を給排する電磁弁等を制御するために供給される電流）となる。

仮に、前記配管に劣化による作動油の漏れが発生した場合、作動油の入口流量の変化が図３（ａ）に示すような線図であるのに対し、作動油の出口流量の変化が図３（ｂ）に示すような線図となり、本来、一致すべき入口流量と出口流量との関係性が図３（ｃ）に示す如く崩れる。図示は省略しているが、前記圧力センサ６７５によって計測される作動油の圧力Ｐにおける入口圧力と出口圧力との関係性も崩れることになる。尚、油圧モータ６６０へ作動油を給排する電磁弁等を制御するために供給される電流に関しては特に変化はなく、前記電流計６６３によって計測される電流Ｉはほとんど変わらない。

即ち、図３（ｄ）に示す如く、当初、正常領域に収まっていた流量Ｑ、圧力Ｐ、電流Ｉの生信号値が時間の経過と共に変化し、互いの相関関係が崩れると、該相関関係の崩れに基づき、異常領域に遷移したことが認識され、図３の例では、配管から作動油が漏れていると判断することが可能となる。尚、正常領域から異常領域への遷移の度合いが大きければ、それだけ異常の程度も大きく、深刻な状態になっていると判断できる。

つまり、複数の生信号値の相関関係の崩れに基づき前記連続アンローダ６００の部品の異常の有無と程度を判断することが可能となり、前記連続アンローダ６００の部品交換推奨時期が求められるわけである。因みに、複数の生信号値の相関関係の崩れに基づき部品の異常の有無と程度を判断し、部品交換推奨時期を求める手法は、多次元情報データによる予測、診断、分析法として提案されているＭＴ（Mahalanobis Taguchi）法を用いたものである。

前記情報分析装置４００で求められた連続アンローダ６００の部品交換推奨時期は、インターネット回線を通じてクライアント端末５００に提供される（図２のステップＳ７０参照）。

この結果、クライアントは、前記クライアント端末５００に提供された連続アンローダ６００の部品交換推奨時期を参照しつつ、突発的ではなく計画的にメーカに対し部品発注を行えるようになり、プラントの運転を停止せずに済み、操業率を高めることが可能となる。

因みに、前記メーカは、実際に連続アンローダ６００が使用されている揚運炭設備の稼働状況を把握した上で、自社製品である連続アンローダ６００に関して部品交換推奨時期の目安を提示することが可能となり、メーカ自身も余裕を持って部品調達が行えるようになる。

このため、まだ使用できる部品はそのまま継続して使用され、定期交換されてしまうことがなくなり、保全費用が削減される。

こうして、操業率の向上並びに保全費用の削減を図り得る。

そして、本実施例の場合、前記機器（連続アンローダ６００）の稼働状況を示すデータは、センサ（振動センサ６４１，６５１，６６１，６７１、温度センサ６４２，６５２，６６２，６７２、流量センサ６５３，６７３、汚れ度センサ６５４，６７４、圧力センサ６７５、電流計６６３）で計測される振動、温度、作動流体の流量、作動流体の汚れ度、作動流体の圧力、電流を含んでいる。このように構成すると、機器（連続アンローダ６００）の稼働状況をより細密に把握する上で有効となる。

又、前記情報分析装置４００は、前記機器（連続アンローダ６００）の使用時間、稼働率、負荷率の状態を監視し、前記機器（連続アンローダ６００）の部品寿命に影響するデータの相関関係を監視し、該相関関係の崩れに基づき前記機器（連続アンローダ６００）の部品の異常の有無と程度を判断することにより、該機器（連続アンローダ６００）の部品交換推奨時期を求めるようになっている。このように構成すると、正常領域から異常領域への遷移の度合いの大きさから機器（連続アンローダ６００）の部品交換推奨時期をより精度良く判断できる。

尚、本発明の揚運炭設備部品交換自動提案システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１００ 制御装置
２００ データ収集装置
３００ クラウド記憶装置
４００ 情報分析装置
５００ クライアント端末
６００ 連続アンローダ（機器）
６０１ レール
６０２ 走行フレーム
６０３ ブーム
６０４ 旋回フレーム
６０５ バケットエレベータ
６０６ テーブルフィーダ
６０７ ブームコンベヤ
６０８ シュート
６０９ 搬出コンベヤ
６１０ 本体フレーム
６１１ 外枠フレーム
６１２ 内枠フレーム
６１３ 掻取部フレーム
６１４ スプロケット
６１５ スプロケット
６１６ スプロケット
６１７ バケット
６１８ チェーン
６１９ バランシングレバー
６２０ トップフレーム
６２１ カウンタウェイト
６２２ 旋回駆動装置
６２３ 起伏駆動装置
６２４ 運転室
６３０ インバータ
６４０ 電動モータ
６４１ 振動センサ（センサ）
６４２ 温度センサ（センサ）
６５０ 減速機
６５１ 振動センサ（センサ）
６５２ 温度センサ（センサ）
６５３ 流量センサ（センサ）
６５４ 汚れ度センサ（センサ）
６６０ 油圧モータ
６６１ 振動センサ（センサ）
６６２ 温度センサ（センサ）
６６３ 電流計（センサ）
６７０ 油圧ユニット
６７１ 振動センサ（センサ）
６７２ 温度センサ（センサ）
６７３ 流量センサ（センサ）
６７４ 汚れ度センサ（センサ）
６７５ 圧力センサ（センサ）
７００ 船舶
７０１ 船倉
８００ 桟橋
９００ 石炭
Ｑ 流量
Ｐ 圧力
Ｉ 電流

Claims (1)

1. 船舶に積載された石炭を機器によりプラントへ運搬する揚運炭設備部品交換自動提案システムであって、
   前記機器が、起伏するブームと、該ブームの先端にバケットエレベータを備えた連続アンローダであり、
   前記機器の稼働状況を把握して該機器を制御する制御装置と、
   該制御装置で把握される機器の稼働状況を示すデータとして、バケットエレベータ駆動用電動モータの振動と温度、該電動モータの減速機の振動と温度及び該減速機の潤滑油の流量と汚れ度、ブーム起伏用油圧モータの振動と温度と電流、ブーム起伏用油圧ユニットの振動と温度及び該油圧ユニットの潤滑油の流量と汚れ度と圧力を集めてデータベース化するデータ収集装置と、
   該データ収集装置で集められたデータがインターネット回線を通じて入力され保管されるクラウド記憶装置と、
   該クラウド記憶装置に保管されたデータに基づき前記機器の部品交換推奨時期を求める情報分析装置と、
   該情報分析装置で求められた機器の部品交換推奨時期がインターネット回線を通じて提供されるクライアント端末とを備え、
   前記情報分析装置は、前記機器の使用時間、稼働率、負荷率の状態を監視し、前記クラウド記憶装置に保管されたデータを前記機器の部品寿命に影響するデータとして、該データの相関関係を監視し、該相関関係の崩れに基づき前記機器の部品の異常の有無と程度を判断することにより、該機器の部品交換推奨時期を求める揚運炭設備部品交換自動提案システム。

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