JP7467160B2 - 減肉監視システム及び発電プラント、並びに減肉監視方法、並びに減肉監視プログラム - Google Patents

Description

本開示は、減肉監視システム及び発電プラント、並びに減肉監視方法、並びに減肉監視プログラムに関するものである。

例えば発電プラントにおいて、ミル（粉砕部、固体燃料の粉砕機）で粉砕された微粉燃料をボイラのバーナ設備へ搬送する配管等の、固体粒子を含む流体が内部を流通する配管では、固体粒子の衝突によって、配管の内周面に摩耗による減肉が発生する場合がある。摩耗による配管の減肉が進行すると、減肉箇所が破孔に至り、破孔箇所から内部流体が漏洩する可能性がある。このため、発電プラントの定期点検時等において、配管の肉厚を計測して減肉の発生状況を確認する点検が行われる。

配管の減肉評価については、例えば手動計測や、超音波振動子（例えば、薄膜ＵＴセンサ）等を用いて行われている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

特開２０１２－８３２５１号公報 特許第５８２５０９６号公報 特許第６１０９０３６号公報

配管における減肉状況を把握するために、超音波振動子（例えば、薄膜ＵＴセンサ）等の計測手段を配管に設置する方法があるが、配管外周部への設置位置が適切に設定されないと効果的に減肉状況を監視することはできない。例えば計測手段（センサ）が適切な箇所に配置されていないと、当該箇所における配管内部の減肉進行を適切に監視できない可能性がある。また、センサの設置数が過度に多いと、多数のセンサが必要となり、また計測にも手間を要するなど、不要な時間や費用が発生する可能性がある。

また、摩耗による配管減肉の経過状況に応じて、配管の内部にセラミックス材（アルミナセメントなど）等のタイル状の耐摩耗材を施工する場合がある。このとき、使用環境温度や流体中の固体粒子成分などを考慮し適切に耐摩耗材を選定して、有機系接着剤やモルタル等の接着剤やピン接合などを行う必要がある。それらを貼付施工する際にも、適切な範囲の摩耗減肉状況が把握できていないと、耐摩耗材の施工範囲が不足して施工範囲外における摩耗対策の改善や追加施工が必要となったり、施工範囲が広すぎてコストアップや工期が増大する可能性もある。

このことから、配管の減肉監視を適切に行うことが要求されている。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、配管の摩耗による減肉状況をより適切に監視することのできる減肉監視システム及び発電プラント、並びに減肉監視方法、並びに減肉監視プログラムを提供することを目的とする。

本開示の第１態様は、固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する評価部と、前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する設定部と、前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する選定部と、を備え、前記評価部は、前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度を用いて前記摩耗リスクを評価する減肉監視システムである。

本開示の第２態様は、固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する工程と、前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する工程と、前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する工程と、を有し、摩耗リスクを評価する前記工程において、前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度を用いて前記摩耗リスクを評価する減肉監視方法である。

本開示の第３態様は、固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する処理と、前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する処理と、前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する処理と、をコンピュータに実行させ、摩耗リスクを評価する前記処理において、前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度を用いて前記摩耗リスクを評価する減肉監視プログラムである。

本開示によれば、配管の摩耗状況をより適切に監視することができるという効果を奏する。

本開示の一実施形態に係る発電プラントの概略構成を示す図である。 本開示の一実施形態に係る減肉監視システムのハードウェア構成の一例を示した図である。 本開示の一実施形態に係る減肉監視システムが備える機能を示した機能ブロック図である。 本開示の一実施形態に係るミルとボイラとの間の配管の具体例を示す図である。 本開示の一実施形態に係る曲がり角度が３０°のベンド管の例を示す図である。 本開示の一実施形態に係る配管サイズと衝突角度とに対応して摩耗リスクを設定した例を示す図である。 本開示の一実施形態に係る衝突角度と摩耗との関係を示す図である。 本開示の一実施形態に係る流速と衝突角度とに対応して摩耗リスクを設定した例を示す図である。 本開示の一実施形態に係る図５のベンド管のＸ－Ｘ’断面を示す図である。 本開示の一実施形態に係る図５のベンド管のＺ矢視図を示す図である。 本開示の一実施形態に係る各計測候補位置における減肉量の計測結果の一例を示す図である。 本開示の一実施形態に係る配管の肉厚と下限肉厚値とを比較した例を示す図である。 本開示の一実施形態に係る配管の減肉速度と最大減肉速度とを比較した例を示す図である。 本開示の一実施形態に係る減肉監視システムによるセンサ設置位置設定処理の一例を示す図である。 本開示の一実施形態に係る減肉監視システムが備える機能を示した機能ブロック図である。

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る発電プラント１は、固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを備えている。そして、発電プラント１には、減肉監視システム６０が適用される。

本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、一例として石炭燃料やバイオマス燃料等の固体燃料（炭素含有固体燃料）を粉砕し、微粉燃料を生成してボイラ２００のバーナ部（燃焼装置）２２０へ供給する装置である。図１に示す固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを含む発電プラント１は、１台の固体燃料粉砕装置１００を備えるものであるが、１台のボイラ２００の複数のバーナ部２２０のそれぞれに対応する複数台の固体燃料粉砕装置１００を備えるシステムとしてもよい。

本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、ミル（粉砕部）１０と、給炭機（燃料供給機）２０と、送風部（搬送用ガス供給部）３０と、状態検出部４０と、制御部５０とを備えている。
なお、本実施形態では、上方とは鉛直上側の方向を、上部や上面などの“上”とは鉛直上側の部分を示している。また同様に“下”とは鉛直下側の部分を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。

ボイラ２００に供給する石炭燃料やバイオマス燃料等の固体燃料を微粉状の固体燃料である微粉燃料へと粉砕するミル１０は、石炭燃料のみを粉砕する形式であっても良いし、バイオマス燃料のみを粉砕する形式であっても良いし、石炭燃料とともにバイオマス燃料を粉砕する形式であってもよい。ここで、バイオマス燃料とは、再生可能な生物由来の有機性資源であり、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などであり、ここに提示したものに限定されることはない。バイオマス燃料は、バイオマスの成育過程において二酸化炭素を取り込むことから、地球温暖化ガスとなる二酸化炭素を排出しないカーボンニュートラルとされるため、その利用が種々検討されている。

ミル１０は、ハウジング１１と、回転テーブル１２と、ローラ（粉砕ローラ）１３と、駆動部１４と、回転式分級機１６と、燃料供給部１７と、回転式分級機１６を回転駆動させる分級機モータ１８とを備えている。
ハウジング１１は、鉛直方向に延びる筒状に形成されるとともに、回転テーブル１２とローラ１３と回転式分級機１６と、燃料供給部１７とを収容する筐体である。ハウジング１１の天井部４２の中央部には、燃料供給部１７が取り付けられている。この燃料供給部１７は、バンカ２１から導かれた固体燃料をハウジング１１内に供給するものであり、ハウジング１１の中心位置に上下方向に沿って配置され、下端部がハウジング１１内部まで延設されている。

ハウジング１１の底面部４１付近には駆動部１４が設置され、この駆動部１４から伝達される駆動力により回転する回転テーブル１２が回転自在に配置されている。
回転テーブル１２は、平面視円形の部材であり、燃料供給部１７の下端部が対向するように配置されている。回転テーブル１２の上面は、例えば、中心部が低く、外側に向けて高くなるような傾斜形状をなし、外周部が上方に曲折した形状をなしていてもよい。燃料供給部１７は、固体燃料（本実施形態では例えば石炭やバイオマス燃料）を上方から下方の回転テーブル１２に向けて供給し、回転テーブル１２は供給された固体燃料をローラ１３との間で粉砕するもので、粉砕テーブルとも呼ばれる。

固体燃料が燃料供給部１７から回転テーブル１２の略中央領域へ向けて投入されると、回転テーブル１２の回転による遠心力によって固体燃料は回転テーブル１２の外周側へと導かれ、ローラ１３との間に挟み込まれて粉砕される。粉砕された固体燃料である粉砕後燃料は、搬送用ガス流路（以降は、一次空気流路と記載する）１００ａから導かれた搬送用ガス（以降は、一次空気と記載する）によって上方へと吹き上げられ、回転式分級機１６へと導かれる。すなわち、回転テーブル１２の外周には、一次空気流路１００ａから流入する一次空気をハウジング１１内の回転テーブル１２の上方の空間に流出させる吹出口（図示省略）が設けられている。吹出口にはベーン（図示省略）が設置されており、吹出口から吹き出した一次空気に旋回力を与える。ベーンにより旋回力が与えられた一次空気は、旋回する速度成分を有する気流となって、回転テーブル１２上で粉砕後燃料をハウジング１１内の上方の回転式分級機１６へと導く。なお、一次空気に混合した粉砕後燃料の粉砕物のうち、所定粒径より大きいものは回転式分級機１６により分級されて、または、回転式分級機１６まで到達することなく、落下して回転テーブル１２に戻されて、再びローラ１３との間で粉砕される。

ローラ１３は、燃料供給部１７から回転テーブル１２に供給された固体燃料を粉砕する回転体である。ローラ１３は、回転テーブル１２の上面に押圧されて回転テーブル１２と協働して固体燃料を粉砕する。
図１では、ローラ１３が代表して１つのみ示されているが、回転テーブル１２の上面を押圧するように、周方向に一定の間隔を空けて、複数のローラ１３が対向して配置される。例えば、外周部上に１２０°の角度間隔を空けて、３つのローラ１３が周方向に均等な間隔で配置される。この場合、３つのローラ１３が回転テーブル１２の上面と接する部分（押圧する部分）は、回転テーブル１２の回転中心軸からの距離が等距離となる。

ローラ１３は、ジャーナルヘッド４５によって、上下に揺動可能となっており、回転テーブル１２の上面に対して接近離間自在に支持されている。ローラ１３は、外周面が回転テーブル１２の上面に供給された固体燃料に接触した状態で、回転テーブル１２が回転すると、回転テーブル１２から回転力を受けて連れ回りするようになっている。燃料供給部１７から固体燃料が供給されると、ローラ１３と回転テーブル１２との間で固体燃料が押圧されて粉砕されて、粉砕後燃料となる。

ジャーナルヘッド４５の支持アーム４７は、中間部が水平方向に沿った支持軸４８によって、ハウジング１１の側面部に支持軸４８を中心としてローラ１３を上下方向に揺動可能に支持されている。また、支持アーム４７の鉛直上側にある上端部には、押圧装置４９が設けられている。押圧装置４９は、ハウジング１１に固定され、ローラ１３を回転テーブル１２に押し付けるように、支持アーム４７等を介してローラ１３に荷重を付与する。

駆動部１４は、回転テーブル１２に駆動力を伝達し、回転テーブル１２を中心軸回りに回転させる装置である。駆動部１４は、回転テーブル１２を回転させる駆動力を発生する。

回転式分級機１６は、ハウジング１１の上部に設けられ中空状の略逆円錐形状の外形を有している。回転式分級機１６は、その外周位置に上下方向に延在する複数のブレード１６ａを備えている。各ブレード１６ａは、回転式分級機１６の中心軸線周りに所定の間隔（均等間隔）で設けられている。また、回転式分級機１６は、ローラ１３により粉砕された固体燃料である粉砕後燃料を所定粒径（例えば、石炭燃料では７０～１００μｍ）より大きいもの（以下、所定粒径を超える粉砕された固体燃料を「粗粉燃料」という。）と所定粒径以下のもの（以下、所定粒径以下の粉砕された固体燃料を「微粉燃料」という。）に分級する装置である。回転により分級する回転式分級機１６は、ロータリセパレータとも呼ばれ、制御部５０によって制御される分級機モータ１８により回転駆動力を与えられ、ハウジング１１の上下方向に延在する円筒軸（図示省略）を中心に燃料供給部１７の周りを回転する。

回転式分級機１６に到達した粉砕後燃料は、ブレード１６ａの回転により生じる遠心力と、一次空気の気流による向心力との相対的なバランスにより、大きな径の粗粉燃料は、ブレード１６ａによって叩き落とされ、回転テーブル１２へと戻されて再び粉砕され、微粉燃料はハウジング１１の天井部４２にある出口１９に導かれる。
回転式分級機１６によって分級された微粉燃料は、出口１９から供給流路である配管１００ｂへ排出され、一次空気とともに固体粒子を含む流体（固気二層流）となって後工程へと搬送される。配管１００ｂへ流出した微粉燃料は、ボイラ２００のバーナ部２２０へ供給される。

燃料供給部１７は、ハウジング１１の上端を貫通するように上下方向に沿って下端部がハウジング１１内部まで延設されて取り付けられ、燃料供給部１７の上部から投入される固体燃料を回転テーブル１２の略中央領域に供給する。燃料供給部１７は、給炭機２０から固体燃料が供給される。

給炭機２０は、搬送部２２と、搬送モータ２３とを備える。搬送部２２は、搬送モータ２３から与えられる駆動力によってバンカ２１の直下にあるダウンスパウト部２４の下端部から排出される固体燃料を搬送し、ミル１０の燃料供給部１７に導かれる。
通常、ミル１０の内部には、粉砕した固体燃料である微粉燃料を搬送するための一次空気が供給されて、圧力が高くなっている。バンカ２１の直下にある上下方向に延在する管であるダウンスパウト部２４には内部に燃料が積層状態で保持されていて、ダウンスパウト部２４内に積層された固体燃料層により、ミル１０側の一次空気と微粉燃料が逆流入しないようなシール性を確保している。
ミル１０へ供給する固体燃料の供給量は、搬送部２２のベルトコンベアのベルト速度で調整されてもよい。

送風部３０は、ローラ１３により粉砕された固体燃料を乾燥させるとともに回転式分級機１６へ供給するための一次空気をハウジング１１の内部へ送風する装置である。
送風部３０は、ハウジング１１へ送風される一次空気を適切な温度に調整するために、本実施形態では、一次空気通風機（ＰＡＦ：Primary Air Fan）３１と、熱ガス流路３０ａと、冷ガス流路３０ｂと、熱ガスダンパ３０ｃと、冷ガスダンパ３０ｄとを備えている。

本実施形態では、熱ガス流路３０ａは、一次空気通風機３１から送出された空気（外気）の一部を、例えば空気予熱器などの熱交換器（加熱器）３４を通過して加熱せられた熱ガスとして供給する。熱ガス流路３０ａの下流側には熱ガスダンパ３０ｃ（第１送風部）が設けられている。熱ガスダンパ３０ｃの開度は制御部５０によって制御される。熱ガスダンパ３０ｃの開度によって熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスの流量が決定する。

冷ガス流路３０ｂは、一次空気通風機３１から送出された空気の一部を常温の冷ガスとして供給する。冷ガス流路３０ｂの下流側には冷ガスダンパ（第２送風部）３０ｄが設けられている。冷ガスダンパ３０ｄの開度は制御部５０によって制御される。冷ガスダンパ３０ｄの開度によって冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの流量が決定する。

一次空気の流量は、本実施形態では、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスの流量と冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの流量の合計の流量となる。一次空気の流量は、例えば、ミル１０に供給される固体燃料の供給量に応じて設定された流量となるように、制御部５０によって送風部３０が制御される。一次空気の温度は、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスと冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの混合比率で決まる。一次空気の温度は、例えば、ミル１０に供給される固体燃料の性状に応じて設定された温度となるように、制御部５０によって送風部３０が制御される。
また、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスに、図示しないガス再循環通風機を介してボイラ２００から排出された燃焼ガスの一部を導き、混合気とすることで、一次空気流路１００ａから流入する一次空気の酸素濃度を調整してもよい。

本実施形態では、ミル１０の状態検出部４０により、計測または検出したデータを制御部５０に送信する。本実施形態の状態検出部４０は、例えば、差圧計測手段であり、一次空気流路１００ａからミル１０内部へ一次空気が流入する部分と、ミル１０内部から配管１００ｂへ一次空気及び微粉燃料が排出する出口１９との差圧を、ミル１０内の差圧として計測する。例えば、回転式分級機１６の分級性能により、ミル１０内部を回転式分級機１６付近と回転テーブル１２付近の間で循環する粉砕された固体燃料の循環量の増減と、これに対するミル１０内の差圧の上昇低減が変化する。すなわち、ミル１０の内部に供給する固体燃料に対して、出口１９から排出させる微粉燃料を調整して管理することができるので、微粉燃料の粒度がバーナ部２２０の燃焼性に影響しない範囲で、ミル１０へ投入された固体燃料の供給量に対応した量の微粉燃料をボイラ２００に設けられたバーナ部２２０に安定して供給することができる。
また、本実施形態の状態検出部４０は、例えば、温度計測手段であり、ローラ１３により粉砕された固体燃料を回転式分級機１６へ吹き上げるためにハウジング１１の内部に供給する一次空気の温度と、ハウジング１１の内部において出口１９までの一次空気の温度を検出して、上限温度を超えないように制御部５０によって送風部３０が制御される。なお、一次空気は、ハウジング１１内において、粉砕物を乾燥しながら搬送することによって冷却されるので、ハウジング１１の上部空間から出口１９での温度は、例えば約６０～９０度程度となる。

制御部５０は、固体燃料粉砕装置１００の各部を制御する装置である。制御部５０は、例えば、駆動部１４に駆動指示を伝達することによりミル１０の運転に対する回転テーブル１２の回転速度を制御してもよい。制御部５０は、例えば回転式分級機１６の分級機モータ１８へ駆動指示を伝達して回転速度を制御することで、分級性能を調整することにより、ミル１０内の差圧を所定の範囲に適正化して微粉燃料の供給を安定化させることができる。また、制御部５０は、例えば給炭機２０の搬送モータ２３へ駆動指示を伝達することにより、搬送部２２が固体燃料を搬送して燃料供給部１７へ供給する固体燃料の供給量（給炭量）を調整することができる。また、制御部５０は、開度指示を送風部３０に伝達することにより、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄの開度を制御して一次空気の流量と温度を制御することができる。具体的には、制御部５０は、搬送ガスの流量と出口温度が、固体燃料種別毎に給炭量に対して設定された所定値となるように、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄを制御する。

次に、固体燃料粉砕装置１００から供給される微粉燃料を用いて燃焼を行って蒸気を発生させるボイラ２００について説明する。
ボイラ２００は、火炉２１０とバーナ部２２０とを備えている。

バーナ部２２０は、配管１００ｂから供給される微粉燃料を含む一次空気と、押込気通風機（ＦＤＦ：Feed Draft Fan）３２から送出される空気（外気）を熱交換器３４で加熱して供給される二次空気とを用いて微粉燃料を燃焼させて火炎を形成する装置である。微粉燃料の燃焼は火炉２１０内で行われ、高温の燃焼ガスは、蒸発器，過熱器，節炭器などの熱交換器（図示省略）を通過した後にボイラ２００の外部に排出される。

ボイラ２００から排出された燃焼ガスは、環境装置（脱硝装置、電気集塵機などで図示省略）で所定の処理を行うとともに、例えば空気予熱器などの熱交換器３４で一次空気通風機３１から送出される空気と押込気通風機３２から送出される空気との熱交換が行われ、誘引通風機（ＩＤＦ：Induced Draft Fan）３３を介して煙突（図示省略）へと導かれて外気へと放出される。熱交換器３４において燃焼ガスにより加熱された一次空気通風機３１から送出される空気は、前述した熱ガス流路３０ａに供給される。
ボイラ２００の各熱交換器への給水は、節炭器（図示省略）において加熱された後に、蒸発器（図示省略）および過熱器（図示省略）によって更に加熱されて高温高圧の蒸気が生成され、発電部である蒸気タービン（図示省略）へと送られて蒸気タービンを回転駆動し、蒸気タービンに接続した発電機（図示省略）を回転駆動して発電が行われ、発電プラント１を構成する。

減肉監視システム６０は、例えば、一次空気とともに微粉燃料（固体粒子）を含む流体（固気二層流）が流通する配管（微粉燃料搬送管）１００ｂに対する減肉の監視を行うためのシステムである。本実施形態では、計測手段として、薄膜ＵＴ（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ）センサ（薄膜状超音波センサ）を用いる場合を説明する。薄膜ＵＴセンサは、超音波センサであって、小型及び薄型に形成されている。このため、例えば、配管１００ｂが保温材で覆われている場合であっても、配管１００ｂと保温材との間にセンサを設置して、配管１００ｂの外周面に対して直接接触もしくは近接して設置することができ、配管１００ｂの保温材を取り付けた状態でも配管１００ｂの肉厚（配管の径方向の厚さ）を計測することができる。すなわち、薄膜ＵＴセンサにおいて連続的に配管１００ｂの肉厚が計測することができるため、減肉量（初期肉厚－計測時の肉厚など所定期間での肉厚の差）を把握することができる。なお、一般的なＵＴセンサ等では、その大きさや周囲環境（温度、湿度、粉塵雰囲気等）に対する制約などにより、配管１００ｂに常時設置することが困難な場合があるため、連続的な計測には不向きである。また、保温材で覆われている配管１００ｂに対して計測を行う場合には、保温材を取り除いてセンサを設置し、計測終了後に保温材を復旧する必要があるため、計測中には配管１００ｂの保温がなされず、また前述の作業にかかる手間を要する。前述の理由により、計測手段としては、薄膜ＵＴセンサを用いることが好ましい。なお、配管１００ｂの肉厚（減肉量）を常時連続的にモニタリングすることが可能なセンサであれば、薄膜ＵＴセンサに限らず用いることができる。以下の説明では、薄膜ＵＴセンサを単に「センサ」として表し説明する。

図２は、本実施形態に係る減肉監視システム６０のハードウェア構成の一例を示した図である。なお、前述の制御部５０についても、減肉監視システム６０と同様のハードウェア構成とすることが可能である。
図２に示すように、減肉監視システム６０は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、例えば、ＣＰＵ１６０と、ＣＰＵ１６０が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２０と、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３０と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４０と、ネットワーク等に接続するための通信部１５０とを備えている。これら各部は、バス１８０を介して接続されている。なお、大容量記憶装置としてはソリッドステートドライブ（ＳＤＤ）等の半導体メモリ等が用いられてもよい。

また、減肉監視システム６０は、キーボードやマウス等からなる入力部（不図示）や、データを表示する液晶表示装置等からなる表示部（不図示）などを備えていてもよい。

なお、ＣＰＵ１６０が実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ＲＯＭ１２０に限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。

後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式でハードディスクドライブ１４０等に記録されており、このプログラムをＣＰＵ１６０がＲＡＭ１３０等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭ１２０やその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

図３は、減肉監視システム６０が備える機能を示した機能ブロック図である。図３に示されるように、減肉監視システム６０は、評価部６１と、設定部６２と、選定部６３と、判定部６４と、特定部６５とを備えている。

評価部６１は、一次空気（搬送用ガス）とともに微粉燃料が流通する配管１００ｂにおいて、微粉燃料の衝突による配管１００ｂの内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する。摩耗リスクとは、配管１００ｂにおける内周面への微粉燃料の衝突による摩耗の進行度合を示す指標であり、後述するように摩耗影響パラメータに対応して評価される。本実施形態では、摩耗リスクを段階評価する場合について説明するが、評価については段階評価に限定されない。

配管１００ｂは、ミル１０において生成された微粉燃料を一次空気とともにボイラ２００へ搬送する微粉燃料搬送管であり、内部を流通する流体には固体の微粒子である微粉燃料が含まれている。このため、微粉燃料が配管１００ｂの内周面に衝突して摩耗を生じさせる可能性がある。例えば、図４は、ミル１０とボイラ２００との間の配管１００ｂの具体例の一つを示す図である。図４に示すように、配管１００ｂは、直管や、曲げ管（例えば、ベンド管）や、内部流体を分岐する分配器等の配管部材で構成されている。図４では、ベンド管をＴ１、分配器をＴ２として示している。このため、配管１００ｂの内部を流通する流体に含まれる微粉燃料は、配管１００ｂの各配管部材の内周面へ衝突する場合がある。特に、曲げ管（例えば、ベンド管）では、管内の流れに偏流が生じ、微粉燃料などの固体粒子が集中して局所的に管内周面に衝突することで、摩耗を加速させる現象が生じる可能性がある。このことを踏まえて、評価部６１では、配管１００ｂの内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価している。

本実施形態では、評価部６１は、後述する摩耗影響パラメータに基づいて、配管１００ｂの配管部材毎に摩耗リスクを評価する。例えば、配管１００ｂが、図４のように直管、ベンド管（図４のＴ１）、分配器（図４のＴ２）等が互いに接続されて構成されている場合には、配管１００ｂを構成する各配管部材のそれぞれに対して摩耗リスクを評価する。なお、配管１００ｂを構成する複数領域のそれぞれに対して摩耗リスクが評価されれば、配管部材毎に評価する場合に限定されない。すなわち、ここで言う配管部材は、配管１００ｂの製作時における分割単位とは必ずしも一致しなくてもよい。

具体的には、評価部６１は、各配管部材の流路の大きさ（例えば、円柱状の管であれば内径に相当する。以下、単に「配管サイズ」という）と、配管部材の内周面に対する微粉燃料の衝突角度（以下、単に「衝突角度」という）とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報（リスクマップＲ１）、及び配管１００ｂの内部を流通する微粉燃料を含む流体の流速（以下、単に「流速」という）と、衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報（リスクマップＲ２）の少なくともいずれか一方に基づいて、摩耗リスクを評価する。

衝突角度とは、配管部材の内周面上の一点における接平面（法線と直交する面）と、衝突する粒子の進行方向（速度ベクトル）とがなす角である。例えば、図５に、曲げ角度が３０°のベンド管Ｔ１の中心軸上の断面を示す。曲げ管の曲げ角度とは、曲げ管の入口側における流路中心軸と、出口側における流路中心軸とがなす角である。したがって、図５に示すように、ベンド管Ｔ１の入口側における流路中心軸と直交する半径方向の線と、ベンド管Ｔ１の出口側における流路中心軸と直交する半径方向の線とがなす角度と同じ角度となる。図５の場合には半径方向の線Ｌ１と半径方向の線Ｌ２とが３０°をなす曲げ加工がされているため、図５の配管部材は、曲げ角度が３０°のベンド管Ｔ１となる。図５のベンド管Ｔ１を例とすると、粒子Ｐ１の衝突角度は、粒子Ｐ１の進行方向（速度ベクトル、紙面奥行き方向の速度成分はゼロとする）と、衝突箇所である配管部材の内周面の一点における接平面Ｌ３（図示上は、線Ｌ３と平行であり紙面奥行き方向に延在する面）とのなす角度αとなる。

配管部材において、衝突角度と、流速とはそれぞれ摩耗に影響を及ぼすため摩耗影響パラメータとなる。また、配管サイズ（配管部材の内径）についても、流速を規定することとなるため、摩耗影響パラメータとなる。

図６は、本実施形態における、配管サイズと衝突角度とに対応して摩耗リスクを設定したリスクマップＲ１の例である。図６では、縦軸を衝突角度とし、横軸を配管サイズとしている。配管内部を流通する流体の流量が一定の場合、配管サイズが小さいほど配管部材の内部を流通する流体の流速は大きくなるため、配管サイズと流速とは、図６に示すように対応しており、本実施形態では流速に対して２段階に分けている。また、衝突角度の最小値と最大値に間を、例えば３段階に分けていて、最も高い摩耗リスクが設定される衝突角度付近にはさらに２段階に分けている。図６では、衝突角度と配管サイズのそれぞれに対応して摩耗リスクが段階的に設定されている。摩耗リスクは、例えばリスクＡ、リスクＢ、リスクＣ、リスクＤ、リスクＥ、リスクＦ、リスクＧとして７段階評価される場合を例とする。そして、リスクＡが最も摩耗リスクが高く、リスクＢ、リスクＣ、リスクＤ、リスクＥ、リスクＦ、リスクＧの順に摩耗リスクが低くなるものとする。具体的には、減肉量の最大値と最小値の間でほぼ均等に３分割をして、減肉量のその分割値に近いきりのよい値を用いて、第１閾値と第２閾値を設定してもよい。

具体的には、図６のリスクマップＲ１では、配管サイズが小さい側（配管サイズが所定値Ｕ１未満の領域）に高い摩耗リスクが設定されており、配管サイズが大きい側（配管サイズが所定値Ｕ１以上の領域）に低い摩耗リスクが設定されている。そして、衝突角度に対しては、所定値α１に近いほど高い摩耗リスクが設定される。特に、配管サイズが小さく、衝突角度が所定値α１を含む領域は、最も高いリスクＡが設定されている。

衝突角度と摩耗（摩耗度合）との関係は、図７に示すように事前試験等によって取得可能である。図７では、摩耗性を示す指標として摩耗速度を例としている。なお、衝突角度は、固体粒子の進行方向と、衝突箇所における配管部材の内周面の一点における接平面とのなす角度であるため、図７の特性では９０°を中心として対称となっている。図７に示すように、衝突角度が所定値α１（例えば、３０°）に近いほど、摩耗速度は増加する傾向にある。このため、リスクマップＲ１は、図７に示すような予め設定された配管部材に対する微粉燃料の衝突角度と摩耗との対応関係に基づいて設定される（後述するリスクマップＲ２も同様）。なお、図７の関係は、配管部材の材料、微粉燃料（固体粒子）の成分等の影響を受けるため、一例を示しているものである。

図８は、本実施形態における、流速と衝突角度とに対応して摩耗リスクを設定したリスクマップＲ２の例である。図８では、縦軸を衝突角度とし、横軸を流速としている。図８では、衝突角度と流速のそれぞれに対応して摩耗リスクが段階的に設定されている。流速に対しては、本実施形態では２段階に分けている。摩耗リスクは、リスクマップＲ１と同様に、例えばリスクＡ、リスクＢ、リスクＣ、リスクＤ、リスクＥ、リスクＦ、リスクＧとして７段階評価される場合を例とする。そして、リスクＡが最も摩耗リスクが高く、リスクＢ、リスクＣ、リスクＤ、リスクＥ、リスクＦ、リスクＧの順に摩耗リスクが低くなるものとする。

具体的には、図８のリスクマップＲ２では、流速が大きい側（流速が所定値Ｆ１以上の領域）に高い摩耗リスクが設定されており、流速が小さい側（流速が所定値Ｆ１未満の領域）に低い摩耗リスクが設定されている。そして、衝突角度に対しては、所定値α１に近いほど高い摩耗リスクが設定される。特に、流速が大きく、衝突角度が所定値α１を含む領域は、最も高いリスクＡが設定されている。リスクマップＲ２についても図７のような衝突角度と摩耗との関係に基づいて設定される。

このように、リスクマップは配管サイズ基準（リスクマップＲ１）と、流速基準（リスクマップＲ２）とが用意され、条件に応じて使い分けされることが好ましい。例えば、配管サイズの小さい方が流速は大きくなることが想定されるが、図４に示すように配管は分配器Ｔ２を用いて分配される場合があるこのため、分配器Ｔ２の前と比較して分配器Ｔ２の後でサイズが小さくなったとしても流量が変化しているために、流速が大きくなるとは限らない。このため、配管サイズと流速との関係性が一定でない場合には、流速基準のリスクマップＲ２を使用することが好ましい。なお、リスクマップＲ１は配管サイズ基準でリスク評価を行うことができるため、例えば、分配器Ｔ２が存在しなく、配管１００ｂの全体にわたって配管内を流通する流量が変化しない場合などに、処理負担の軽減が期待できる。

評価部６１では、リスクマップＲ１、Ｒ２のいずれかを使用して、各配管部材に対して摩耗リスクの評価としてリスクＡからリスクＧのいずれかを割り当てる。例えば、流速が早く衝突角度が所定値α１に近いベンド管Ｔ１にはリスクＡが割り当てられ、流速が遅く、ストレート管にはリスクＥが割り当てられる。

このようにして、評価部６１では、配管１００ｂを構成する各構成配管に対して摩耗リスクの割り当て（摩耗リスク評価）を行う。

設定部６２は、摩耗リスクの評価結果に基づいて、配管１００ｂに対して監視対象範囲を設定する。監視対象範囲とは、配管１００ｂにおける減肉監視の対象の候補とする範囲（領域）である。上述のように、評価部６１では、各配管部材に対して摩耗リスクの割り当てが行われているため、設定部６２では、評価部６１の評価結果に基づいて、摩耗減肉に対する監視対象の候補（監視対象範囲）を設定する。

設定部６２は、高い摩耗リスクが割り当てられた配管部材を監視対象範囲として設定する。本実施形態では、配管部材ごとに摩耗リスクを割り当てているため設定部６２では配管部材を監視対象範囲として設定するが、摩耗リスクが配管部材ごとに割り当てらない場合には、設定部６２は、摩耗リスクが割り当てられた領域ごとに監視対象範囲を設定する。

具体的には、設定部６２は、リスクＢに割り当てられた配管部材を監視対象範囲として設定する。本実施形態では、リスクＡはリスクＢよりも高い摩耗リスクであるが、リスクＡは、配管部材の内周面に摩耗による減肉が顕著に表れると判断して事前に耐摩耗材の貼付対策を行うことを前提とすることにより、リスクＢを監視対象範囲としている。すなわち、リスクＡにおいては、事前に耐摩耗材により対策が行われるため、監視対象から外し、リスクＡ以外で高い摩耗リスクとなっているリスクＢを減肉の監視の対象候補としている。これにより、高い摩耗リスクであるリスクＡに耐摩耗材の貼付領域を限定することができるとともに、監視対象範囲をリスクＢに限定することができるので、必要以上の対応を効率的に抑制することができる。なお、事前に耐摩耗材の貼付け対策を行わない場合は、リスクＡに対して監視対象範囲を設定することとしてもよい。

例えば、図５に示すベンド管Ｔ１にリスクＢが割り当てられている場合に、ベンド管Ｔ１が監視対象範囲として設定される。

設定部６２では、リスクＢに割り当てられた配管部材を監視対象範囲として設定し、他の摩耗リスクが割り当てられた配管部材に対しても後述するセンサの設置位置特定処理を行う場合に、次に高い摩耗リスク（リスクＣ）が割り当てられた配管部材を監視対象範囲として設定する。このようにすることで、摩耗リスクの高い配管部材から監視対象範囲とすることができる。

なお、設定部６２は、閾値以上の摩耗リスクが割り当てられた配管部材を監視対象範囲として設定することとしてもよい。例えば、閾値がリスクＣに設定されている場合には、リスクＣ以上の摩耗リスクであり、耐摩耗材の貼付対策を実施していないリスクＢ、リスクＣに割り当てられている配管部材が監視対象範囲として設定される。

選定部６３は、監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量に基づいて、配管部材における減肉量を計測するセンサの設置位置を選定する。設定部６２において監視対象範囲とする配管部材が設定されるため、選定部６３は監視対象範囲とする配管部材に対して効果的なセンサの設置位置を選定する。

監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量とは、本実施形態では、作業員により計測された値とする。具体的には、設定部６２において監視対象範囲としてベンド管Ｔ１が設定されるため、ベンド管Ｔ１に対して複数の計測候補位置が設定され、減肉量が計測される。計測候補位置とは、センサの設置位置の候補となる位置である。

例えば、図５のようなベンド管Ｔ１に対して、計測候補位置は、周方向及び長手軸方向に複数位置設定されている。図９は、図５のベンド管Ｔ１において、ベンド管Ｔ１の流路中心軸に直交する断面（例えば、Ｘ－Ｘ’断面）を示している。ベンド管Ｔ１は円筒形状であるため、管断面の中心軸に対して、例えば３０°毎に計測候補位置が設定される。図９では、Ｘ－Ｘ’断面において３０°毎に計測候補位置がＳ１からＳ１２として設定される例を示している。なお、ベンド管Ｔ１の横断面における計測候補位置については、図５のようにベンド管Ｔ１に微粉燃料（固体粒子）が衝突して減肉が発生し易い状況にあると想定される箇所（例えば、図５に示す網掛け部ＲＡ１の領域）に限定することとしてもよい。この場合には、図９においてＳ１からＳ４とＳ１０からＳ１２の示す網掛け部ＲＡ１の領域に減肉が発生し易い状況にあると想定される箇所となり、図９においてＳ５からＳ９については、ベンド管Ｔ１の減肉量の計測は不要とすることができる。なお、本実施形態では、ベンド管Ｔ１の断面において３０°毎にＳ１からＳ１２を設定する場合を例示しているが、必要な減肉分布の精度等によって計測候補位置の設定方法は上記に限定されない。

また、図１０は、図５のベンド管Ｔ１において、Ｚ方向（曲げの背面）から見た図（Ｚ矢視図）を示している。そして、ベンド管Ｔ１の曲げ角度３０°に対して、５等分（６°毎）することによって計測候補位置が設定される。図１０では、Ｚ矢視図において６°毎に計測候補位置がａからｅとして設定される例を示している。なお、本実施形態では、Ｚ矢視図において６°毎にａからｅを設定する場合を例示しているが、必要な減肉分布の精度等によって計測候補位置の設定方法は上記に限定されない。

すなわち、監視対象範囲として設定されたベンド管Ｔ１において、長手軸方向に設定されたａからｅのそれぞれの位置において、周方向にＳ１からからＳ４とＳ１０からＳ１２（Ｓ５からＳ９は除外）が計測候補位置として設定される。

そして、各計測候補位置に対して減肉量の計測が実施される。減肉量の計測は、例えば作業員によって手動計測される。図１１は、各計測候補位置における減肉量の計測結果の一例を示す図である。本実施形態では、図１１に示すよう、減肉量を３段階評価している。具体的には、減肉量の最大値と最小値の間でほぼ均等に３分割をして、減肉量のその分割値に近いきりのよい値を用いて、第１閾値と第２閾値を設定してもよい。減肉量が第１閾値未満の場合には「△」で表し、減肉量が第１閾値以上であり、第１閾値より大きな値である第２閾値未満の場合には「〇」で表し、減肉量が第２閾値以上の場合には「◎」で表している。また、Ｓ５からＳ９については、計測不要として「－」で表している。

そして、選定部６３は、図１１のような各計測候補位置の減肉量情報に基づいて、センサの設置位置を選定する。センサの設置位置については、例えば、減肉量が「◎」の位置をセンサの第１優先取付位置とし、減肉量が「○」の位置を第２優先取付位置とし、減肉量が「△」の位置を第３優先取付位置とし、第１優先取付位置から優先的にセンサを取り付けることが好ましい。なお、センサの設置位置については、図１１のような各計測候補位置の減肉量に基づいていれば、上記の方法に限定されない。例えば、減肉量が大きな「◎」の位置のみにセンサを取り付けるよう設定してもよい。

このように、監視対象範囲の中でも減肉状態（減肉量情報）に基づいてセンサの設置位置が選定されることで、減肉監視を行う上で適正な位置にセンサを設置することができ、より効果的に減肉量の計測が可能となる。

上記例では、選定部６３は、図１１のような各計測候補位置の減肉量（例えば、作業員の手動による計測値）に基づいてセンサの設置位置の選定を行う場合を説明したが、監視対象範囲の中における減肉状態に基づいてセンサの設置位置が選定されれば上記例に限定されない。例えば、監視対象範囲内において、シミュレーションにより減肉状態（減肉量情報）を推定することとしてもよい。また、その他の計算や試験データ（過去実績データ）に基づくこととしてもよい。

判定部６４は、センサの計測結果に基づいて、配管部材の肉厚が下限肉厚値未満となっているか否か、及び配管部材の減肉速度が最大減肉速度以上となっているか否かの少なくともいずれか一方を判定する。上述した減肉量に対して◎，〇，△の３段階評価を行ってセンサの優先設置位置を決定した処理によって、センサの設置位置が特定され、適正な位置にセンサが設置される。センサは、例えば薄膜ＵＴセンサであり、配管部材の外表面に設置されることによって、減肉の連続的な監視を行うことが可能である。連続的な減肉監視を行うことができるため、適切な減肉評価を行うことが可能となる。

配管部材の肉厚は、摩耗による減肉によって減少していくため、減肉の程度は、計測された肉厚値と下限肉厚値とを比較することによって評価することができる。下限肉厚値ｔ_minは、判定基準肉厚ｔ_ｍに基づいて設定される。判定基準肉厚は、例えば、ＪＡＳＭＥ Ｓ ＮＨ１－２００６やＮＨ２－２００６に規定される配管減肉管理方法により設定される。具体的には、判定基準肉厚ｔ_ｍは、以下の式（１）により算出される。

式（１）において、ｔ_ｓｒは、使用限界肉厚値であり、ｔ_ｎは、配管の製造上の最小肉厚値である。すなわち、下限肉厚値ｔ_ｍｉｎは、判定基準肉厚ｔ_ｍに所定のマージンを加算した値として設定される。すなわち、配管部材の計測肉厚と下限肉厚値ｔ_ｍｉｎとを比較することで、配管部材の肉厚が判定基準肉厚ｔ_ｍに達する前に減肉の進行を検知することができる。なお、下限肉厚値ｔ_ｍｉｎは、許容される配管部材の肉厚の下限値として設定されればよく、必ずしも数式１による判定基準肉厚ｔ_ｍに基づいて設定される場合に限定されない。

図１２は、配管部材の計測肉厚と下限肉厚値ｔ_ｍｉｎとを比較した一例である。減肉によって、配管部材の肉厚は低下していく。このため、肉厚が下限肉厚値ｔ_ｍｉｎ未満となった場合には、肉厚が判定基準肉厚ｔ_ｍに達する前に減肉の進行を把握して、配管部材内周面への耐摩耗材の貼付等の摩耗対策の施工を行うなど、適切な対応を行うことが可能となる。図１２では説明の簡易化のためにリスクＢからリスクＤのうちの代表的な例と、リスクＥからリスクＧのうちの代表的な例とを分けて記載している。図１２に示すようにリスクＢからリスクＤのうちの代表的な例の方が減肉は早く進むため、適切な位置に設置したセンサで減肉量の計測を行うことで、効率的に減肉監視を行うことが可能となる。

また、図１２に示すように、配管１００ｂの肉厚の減肉量は、時間の経過とともに加速され、大きくなるために急速に肉厚が減少する。これは、摩耗による減肉が発生すると、その後の摩耗が、減肉した部位に選択的に発生することに起因する。すなわち、減肉が進行するにつれて減肉速度は上昇する。このため、減肉は、減肉速度と最大限肉速度とを比較することによって評価することも可能である。

図１３は、配管部材の減肉速度と最大減肉速度とを比較した一例である。なお、図１２のような特性において、所定の時間経過した時に判定基準肉厚ｔ_ｍに達するときの減肉速度を基準減肉速度Ｖ_ｍとし、下限肉厚値ｔ_ｍｉｎに達するときの減肉速度を最大減肉速度Ｖ_ｍａｘとしている。所定の時間は、例えば、発電プラント１における定期点検の間隔に設定される。減肉によって、配管部材の減肉速度は増加していく。このため、減肉速度が最大減肉速度Ｖ_ｍａｘ以上となった場合には、肉厚が判定基準肉厚に達する前に減肉の進行を把握して、減肉速度が最大減肉速度Ｖ_ｍａｘを上回り、基準減肉速度Ｖ_ｍに達する前に減肉の進行を把握して、配管部材内周面への耐摩耗材の貼付等の摩耗対策の施工を行うなど、適切な対応を行うことが可能となる。図１３ではリスクＢからリスクＤのうちの代表的な例と、リスクＥからリスクＧのうちの代表的な例とを分けて記載している。図１３に示すようにリスクＢからリスクＤのうちの代表的な例の方が減肉は早く進むため、適切な位置に設置したセンサで減肉量の計測を行うことで、効率的に減肉監視を行うことが可能となる。

このように、判定部６４では、配管部材の肉厚または減肉速度によって、配管部材の減肉状況の評価を行う。そして、配管部材の肉厚が下限肉厚値ｔ_ｍｉｎに達することを検知することで、配管部材の肉厚が判定基準肉厚ｔ_ｍに達する前に、配管部材内周面への耐摩耗材の貼付施工等の対策を行うことが可能となる。

特定部６５は、センサによる配管部材の減肉量の計測結果に基づいて、最も高いリスク評価となった配管部材の内周面に対して、耐摩耗材の貼付などの摩耗対策の追加施工が必要な範囲を特定する。耐摩耗材は、例えば、セラミックスやクロム含有合金鋼などの材料を用いて構成されている。具体的には、耐摩耗材の形態は、セラミックスの板状部材（タイルなど）や、クロム含有合金鋼の板状部材または環状部材が配管部材の内周面に貼り付けられるライナなどである。摩耗対策が、配管部材の内周面に施工されることによって、施行後は摩耗による減肉の進行を抑制するとともに、減肉による配管部材の強度低下を抑制することが可能となる。セラミックスはアルミナ系、シリカ系、マグネシア系などが利用可能である。クロム含有合金鋼は、高クロム含有合金鋼であると更に好ましい。

特定部６５は、センサによる配管部材の減肉量の計測結果に基づいて、配管部材の肉厚が下限肉厚値ｔ_ｍｉｎに達した位置、または減肉速度が最大減肉速度Ｖ_ｍａｘに達した位置を含むように、配管部材の内周面に対する耐摩耗材の貼付などの摩耗対策の施工範囲を特定する。センサが減肉の発生し易い位置に対応して設置されているため、減肉が進行している位置を効率的に特定して、特定した位置を含むようにして過不足を抑制した効率的な摩耗対策が施工されることで効果的な対策を行うことが可能となる。

次に、上述の減肉監視システム６０によるセンサ設置位置設定処理の一例について図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態に係る減肉監視システム６０によるセンサ設置位置設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。図１４に示すフローは、例えば、使用者によってセンサ設置位置設定処理の開始指示が入力された場合に開始される。

まず、配管１００ｂを構成する各配管部材に対して摩耗リスクを評価する（Ｓ１０１）。Ｓ１０１では、摩耗リスクの関係情報に基づいて、固体粒子の衝突による配管１００ｂの内周面の摩耗リスクとして、各配管部材を例えば、リスクＡからリスクＥの7段階へ割り当てる。

次に、摩耗リスクに基づいて監視対象範囲を設定する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２では、摩耗リスクに基づいて、例えば、閾値をリスクＣに設定し、摩耗リスクが高いリスクＡには耐摩耗材の貼付対策を実施済としてリスクＡを除いて、リスクＢ、リスクＣに割り当てられている配管部材が監視対象範囲として対象となる配管部材が設定される。

次に、監視対象範囲における複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、センサの設置位置を選定する（Ｓ１０３）。Ｓ１０３では、減肉量を◎，〇，△の３段階評価を行ってセンサの優先設置位置を決定する。

このようにして、センサの設置位置が選定され、選定した適正な位置にセンサが設置されることによって、配管部材の効率的な減肉監視を行うことが可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係る減肉監視システム及び発電プラント、並びに減肉監視方法、並びに減肉監視プログラムによれば、配管１００ｂの内周面の摩耗リスクを評価し、摩耗リスクの評価結果に基づいて配管１００ｂに対して監視対象範囲を設定するため、摩耗リスクによって監視対象範囲を絞り込むことができる。そして、監視対象範囲における複数の計測候補位置の減肉量情報により減肉量を計測するセンサの設置位置を選定することによって、より効率的にセンサの設置位置を決定することが可能となる。すなわち、センサを、配管１００ｂの減肉監視において、必要な領域内におけるより必要で効果的な計測位置に適切に配置することが可能となる。

また、配管サイズと衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報、及び流速と衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報の少なくともいずれか一方によることで、微粉燃料（固体粒子）による配管部材の内周面の摩耗リスクをより精度よく評価することが可能となる。

また、センサを、減肉量の計測が必要な領域内において、より必要な計測位置に適切に配置することができるため、耐摩耗材の貼り付け等の摩耗対策を施工する範囲をより適切に特定することが可能となる。摩耗対策が、適切な範囲に施工されることによって、減肉による配管部材の異常発生を効果的に防止することができる。また、必要性の低い範囲への摩耗対策の施工を抑制してコストの低減を図ることも可能となる。

また、センサによる減肉量の計測結果に基づくことで、肉厚が下限肉厚値未満となっているか否か、及び配管部材の減肉速度が最大減肉速度以上となっているか否かを効果的に判定することができる。判定結果に応じて、配管部材の交換や耐摩耗材の貼り付け等の摩耗対策の施工実施タイミングを適切に設定することができる。

本開示は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。

例えば、タイル状などの耐摩耗材の貼付施工によって摩耗対策を行うこととしているが、他の対応を行うこととしてもよい。例えば、固体燃料（微粉燃料）の種類、配管１００ｂを流通する微粉燃料の流量、配管１００ｂを流通する微粉燃料を含む流体の流速、及び配管に１００ｂ対する微粉燃料の衝突角度の少なくともいずれか１つによっても、摩耗による減肉の進行度合いを調整することが可能である。具体的には、固体燃料（微粉燃料）の種類、配管１００ｂを流通する微粉燃料の流量、配管１００ｂを流通する微粉燃料を含む流体の流速、及び配管１００ｂに対する微粉燃料の衝突角度の少なくともいずれか１つを、減肉の進行が抑制されるように変更する。例えば、図１５に示すように、出力部６６を設け、センサによる減肉量の計測結果に基づいて、固体燃料（微粉燃料）の種類、配管１００ｂを流通する微粉燃料の流量、配管１００ｂを流通する微粉燃料を含む流体の流速、及び配管１００ｂに対する微粉燃料の衝突角度の少なくともいずれか１つに対する変更指令要求を出力することとしてもよい。具体的には、配管１００ｂの肉厚が下限肉厚値未満となった場合、または減肉速度が最大減肉速度以上となった場合に、出力部６６から変更指令要求が出力される。変更指令要求によって、予め設定した変更内容に従い自動的に変更が行われても良いし、作業員等に通知が行われ、手動で変更が行われることとしてもよい。

固体燃料の種類は、例えば、粉砕により微粉燃料（固体粒子）となる粒子の硬度が低い性質を保有する固体燃料に種類変更されることで、摩耗による配管１００ｂの減肉の進行を抑制することができる。配管１００ｂを流通する微粉燃料の流量は、微粉燃料の流量が減少されるように、例えば、粉砕機に供給される固体燃料の流量が減少するように変更されることで、摩耗による減肉の進行を抑制することができる。配管１００ｂを流通する微粉燃料を含む流体の流速は、流速が減少されるように、例えば、搬送用ガスの流量が減少するように変更されることで、摩耗による減肉の進行を抑制することができる。また、摩耗による配管１００ｂの減肉の進行を抑制するには、配管１００ｂのサイズを増加させてもよい。配管１００ｂに対する微粉燃料の衝突角度は、衝突角度が図７に示すような所定値α１から離れるように、例えば、配管１００ｂの配置が変更されることで、摩耗による減肉の進行を抑制することができる。

摩耗による配管１００ｂの減肉の進行を抑制するにあたり、固体燃料の種類、配管を流通する微粉燃料の流量、配管１００ｂを流通する微粉燃料を含む流体の流速、及び配管１００ｂに対する微粉燃料の衝突角度の少なくともいずれか１つによっても摩耗による減肉の抑制を図ることができる。このため、減肉量の計測結果に基づいて出力部から変更指令が出力されることで、減肉抑制の対応を図ることができる。なお、変更指令によっては、手動で対応が行われてもよいし、自動で対応が実行されてもよい。

以上説明した各実施形態に記載の減肉監視システム及び発電プラント、並びに減肉監視方法、並びに減肉監視プログラムは例えば以下のように把握される。
本開示に係る減肉監視システム（６０）は、固体粒子を含む流体が流通する配管（１００ｂ）において、前記固体粒子の衝突による前記配管（１００ｂ）の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する評価部（６１）と、前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管（１００ｂ）に対して監視対象範囲を設定する設定部（６２）と、前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管（１００ｂ）における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する選定部（６３）と、を備える。

本開示に係る減肉監視システム（６０）によれば、配管（１００ｂ）の内周面の摩耗リスクを評価し、摩耗リスクの評価結果に基づいて配管（１００ｂ）に対して監視対象範囲を設定するため、摩耗リスクによって監視対象範囲を絞り込むことができる。そして、監視対象範囲における複数の計測候補位置の減肉量情報により減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定することによって、より効率的に計測手段の設置位置を決定することが可能となる。すなわち、計測手段を、配管（１００ｂ）の減肉監視において、必要な領域内におけるより必要な計測位置に適切に配置することが可能となる。

本開示に係る減肉監視システム（６０）は、前記評価部（６１）は、前記配管（１００ｂ）の配管サイズと、前記配管（１００ｂ）に対する前記固体粒子の衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報、及び前記配管（１００ｂ）を流通する前記固体粒子を含む流体の流速と、前記配管（１００ｂ）に対する前記固体粒子の衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報の少なくともいずれか一方に基づいて、前記固体粒子の衝突による前記配管（１００ｂ）の内周面の摩耗リスクを評価することとしてもよい。

本開示に係る減肉監視システム（６０）によれば、配管（１００ｂ）の配管サイズと衝突角度とに対応した摩耗リスクの関係情報、及び流速と衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報の少なくともいずれか一方によることで、固体粒子の衝突による配管（１００ｂ）の内周面の摩耗リスクをより精度よく評価することが可能となる。

本開示に係る減肉監視システム（６０）は、前記摩耗リスクの関係情報は、予め設定された前記配管（１００ｂ）に対する前記固体粒子の衝突角度と摩耗との対応関係に基づいて設定されることとしてもよい。

本開示に係る減肉監視システム（６０）によれば、固体粒子の衝突による配管の摩耗は、配管（１００ｂ）に対する固体粒子の衝突角度に依存するため、予め設定した衝突角度と摩耗度合との対応関係に基づくことで、摩耗リスクの評価において用いる関係情報を適切に設定することが可能となる。

本開示に係る減肉監視システム（６０）は、前記配管（１００ｂ）の内周面の前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、最も高いリスク評価となった前記配管（１００ｂ）の内周面に対して、摩耗対策の施工範囲を特定する特定部（６５）を備えることとしてもよい。

本開示に係る減肉監視システム（６０）によれば、計測手段を、必要な領域内におけるより必要な計測位置に適切に配置することができるため、摩耗対策の施工範囲をより適切に特定することが可能となる。摩耗対策がより適切な施工範囲に施工されることによって、減肉による配管（１００ｂ）の異常発生を効果的に防止することができる。また、必要性の低い範囲への摩耗対策の施工を抑制してコストの低減を図ることも可能となる。

本開示に係る減肉監視システム（６０）は、前記摩耗対策は、クロム含有合金鋼の板状部材または環状部材が前記配管（１００ｂ）の内周面に貼り付けられることとしてもよい。

本開示に係る減肉監視システム（６０）によれば、耐摩耗材としてクロム含有合金鋼を用いることで効果的に配管内周面の摩耗を抑制することが可能となる。

本開示に係る減肉監視システム（６０）は、前記摩耗対策は、セラミックスの板状部材が前記配管（１００ｂ）の内周面に貼り付けられることとしてもよい。

本開示に係る減肉監視システム（６０）によれば、耐摩耗材としてセラミックスを用いることで効果的に配管内周面の摩耗を抑制することが可能となる。

本開示に係る減肉監視システム（６０）は、前記計測手段の計測結果に基づいて、前記配管（１００ｂ）の肉厚が下限肉厚値未満となっているか否か、及び前記配管（１００ｂ）の減肉速度が最大減肉速度以上となっているか否かの少なくともいずれか一方を判定する判定部（６４）を備えることとしてもよい。

本開示に係る減肉監視システム（６０）によれば、計測手段の計測結果に基づくことで、肉厚が下限肉厚値未満となっているか否か、及び配管（１００ｂ）の減肉速度が最大減肉速度以上となっているか否かを効果的に判定することができる。判定結果に応じて、配管（１００ｂ）の交換や耐摩耗材の貼り付け等の摩耗対策の施工実施タイミングを適切に設定することができる。

本開示に係る減肉監視システム（６０）は、前記計測手段による前記配管（１００ｂ）の内周面の減肉量の計測結果に基づいて、粉砕により前記固体粒子となる固体燃料の種類、前記配管（１００ｂ）を流通する前記固体粒子の流量、前記配管（１００ｂ）を流通する前記固体粒子を含む流体の流速、及び前記配管（１００ｂ）に対する前記固体粒子の衝突角度の少なくともいずれか１つに対する変更指令要求を出力する出力部（６６）と、を備えることとしてもよい。

本開示に係る減肉監視システム（６０）によれば、粉砕して固体粒子となる固体燃料の種類、配管（１００ｂ）を流通する固体粒子の流量、配管（１００ｂ）を流通する固体粒子を含む流体の流速、及び配管（１００ｂ）に対する固体粒子の衝突角度の少なくともいずれか１つによって、配管の減肉の抑制を図ることができる。このため、減肉量の計測結果に基づいて変更指令要求が出力されることで、作業員などに減肉抑制の対応を促すことができる。なお、変更指令によっては、作業員などにより手動で対応が行われてもよいし、自動で対応が実行されてもよい。

本開示に係る減肉監視システム（６０）は、前記計測候補位置は、前記監視対象範囲において、前記配管（１００ｂ）の周方向及び長手軸方向に設定されていることとしてもよい。

本開示に係る減肉監視システム（６０）によれば、監視対象範囲において、配管（１００ｂ）の周方向及び軸方向の複数位置に計測候補位置が設けられることで、より効率的に計測手段の設置位置を選定することが可能となる。

本開示に係る発電プラント（１）は、ボイラ（２００）と、固体燃料を粉砕する粉砕機（１０）と、前記粉砕機（１０）において生成された微粉燃料を固体粒子として前記ボイラ（２００）へ搬送する配管（１００ｂ）と、上記の減肉監視システム（６０）と、を備える。

本開示に係る減肉監視方法は、固体粒子を含む流体が流通する配管（１００ｂ）において、前記固体粒子の衝突による前記配管（１００ｂ）の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する工程と、前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管（１００ｂ）に対して監視対象範囲を設定する工程と、前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管（１００ｂ）における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する工程と、を有する。

本開示に係る減肉監視プログラムは、固体粒子を含む流体が流通する配管（１００ｂ）において、前記固体粒子の衝突による前記配管（１００ｂ）の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する処理と、前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管（１００ｂ）に対して監視対象範囲を設定する処理と、前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管（１００ｂ）における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する処理と、をコンピュータに実行させる。

１ ：発電プラント
１０ ：ミル（粉砕部、固体燃料粉砕機）
１１ ：ハウジング
１２ ：回転テーブル
１３ ：ローラ
１４ ：駆動部
１６ ：回転式分級機
１６ａ ：ブレード
１７ ：燃料供給部
１８ ：分級機モータ
１９ ：出口
２０ ：給炭機（燃料供給機）
２１ ：バンカ
２２ ：搬送部
２３ ：搬送モータ
２４ ：ダウンスパウト部
３０ ：送風部
３０ａ ：熱ガス流路
３０ｂ ：冷ガス流路
３０ｃ ：熱ガスダンパ
３０ｄ ：冷ガスダンパ
３１ ：一次空気通風機
３２ ：押込気通風機
３４ ：熱交換器
４０ ：状態検出部
４１ ：底面部
４２ ：天井部
４５ ：ジャーナルヘッド
４７ ：支持アーム
４８ ：支持軸
４９ ：押圧装置
５０ ：制御部
６０ ：減肉監視システム
６１ ：評価部
６２ ：設定部
６３ ：選定部
６４ ：判定部
６５ ：特定部
６６ ：出力部
１００ ：固体燃料粉砕装置
１００ａ ：一次空気流路
１００ｂ ：配管
１２０ ：ＲＯＭ
１３０ ：ＲＡＭ
１４０ ：ハードディスクドライブ
１５０ ：通信部
１６０ ：ＣＰＵ
１８０ ：バス
２００ ：ボイラ
２１０ ：火炉
２２０ ：バーナ部
Ｒ１ ：リスクマップ
Ｒ２ ：リスクマップ

Claims (15)

1. 固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する評価部と、
   前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する設定部と、
   前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する選定部と、
   を備え、
   前記評価部は、前記配管の配管サイズと、前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報、及び前記配管を流通する前記固体粒子を含む流体の流速と、前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報の少なくともいずれか一方に基づいて、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗リスクを評価する減肉監視システム。
2. 前記摩耗リスクの関係情報は、予め設定された前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度と摩耗との対応関係に基づいて設定される請求項１に記載の減肉監視システム。
3. 前記配管の内周面の前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、最も高いリスク評価となった前記配管の内周面に対して、摩耗対策の施工範囲を特定する特定部を備える請求項１または２に記載の減肉監視システム。
4. 固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する評価部と、
   前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する設定部と、
   前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する選定部と、
   前記配管の内周面の前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、最も高いリスク評価となった前記配管の内周面に対して、摩耗対策の施工範囲を特定する特定部と、
   を備え、
   前記摩耗対策は、クロム含有合金鋼の板状部材または環状部材が前記配管の内周面に貼り付けられる減肉監視システム。
5. 固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する評価部と、
   前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する設定部と、
   前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する選定部と、
   前記配管の内周面の前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、最も高いリスク評価となった前記配管の内周面に対して、摩耗対策の施工範囲を特定する特定部と、
   を備え、
   前記摩耗対策は、セラミックスの板状部材が前記配管の内周面に貼り付けられる減肉監視システム。
6. 前記計測手段の計測結果に基づいて、前記配管の肉厚が下限肉厚値未満となっているか否か、及び前記配管の減肉速度が最大減肉速度以上となっているか否かの少なくともいずれか一方を判定する判定部を備える請求項１から５のいずれか１項に記載の減肉監視システム。
7. 前記計測手段による前記配管の内周面の減肉量の計測結果に基づいて、粉砕により前記固体粒子となる固体燃料の種類、前記配管を流通する前記固体粒子の流量、前記配管を流通する前記固体粒子を含む流体の流速、及び前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度の少なくともいずれか１つに対する変更指令要求を出力する出力部と、
   を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の減肉監視システム。
8. 前記計測候補位置は、前記監視対象範囲において、前記配管の周方向及び長手軸方向に設定されている請求項１から７のいずれか１項に記載の減肉監視システム。
9. ボイラと、
   固体燃料を粉砕する粉砕機と、
   前記粉砕機において生成された微粉燃料を固体粒子として前記ボイラへ搬送する配管と、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の減肉監視システムと、
   を備える発電プラント。
10. 固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する工程と、
    前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する工程と、
    前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する工程と、
    を有し、
    摩耗リスクを評価する前記工程において、前記配管の配管サイズと、前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報、及び前記配管を流通する前記固体粒子を含む流体の流速と、前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報の少なくともいずれか一方に基づいて、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗リスクを評価する減肉監視方法。
11. 固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する工程と、
    前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する工程と、
    前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する工程と、
    前記配管の内周面の前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、最も高いリスク評価となった前記配管の内周面に対して、摩耗対策の施工範囲を特定する工程と、
    を有し、
    前記摩耗対策は、クロム含有合金鋼の板状部材または環状部材が前記配管の内周面に貼り付けられる減肉監視方法。
12. 固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する工程と、
    前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する工程と、
    前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する工程と、
    前記配管の内周面の前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、最も高いリスク評価となった前記配管の内周面に対して、摩耗対策の施工範囲を特定する工程と、
    を有し、
    前記摩耗対策は、セラミックスの板状部材が前記配管の内周面に貼り付けられる減肉監視方法。
13. 固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する処理と、
    前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する処理と、
    前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する処理と、
    をコンピュータに実行させ、
    摩耗リスクを評価する前記処理において、前記配管の配管サイズと、前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報、及び前記配管を流通する前記固体粒子を含む流体の流速と、前記配管に対する前記固体粒子の衝突角度とに対応して予め設定された摩耗リスクの関係情報の少なくともいずれか一方に基づいて、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗リスクを評価する減肉監視プログラム。
14. 固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する処理と、
    前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する処理と、
    前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する処理と、
    前記配管の内周面の前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、最も高いリスク評価となった前記配管の内周面に対して、摩耗対策の施工範囲を特定する処理と、
    をコンピュータに実行させ、
    前記摩耗対策は、クロム含有合金鋼の板状部材または環状部材が前記配管の内周面に貼り付けられることである減肉監視プログラム。
15. 固体粒子を含む流体が流通する配管において、前記固体粒子の衝突による前記配管の内周面の摩耗の進行度合を表す摩耗リスクを評価する処理と、
    前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、前記配管に対して監視対象範囲を設定する処理と、
    前記監視対象範囲において設定された複数の計測候補位置の減肉量情報に基づいて、前記配管における減肉量を計測する計測手段の設置位置を選定する処理と、
    前記配管の内周面の前記摩耗リスクの評価結果に基づいて、最も高いリスク評価となった前記配管の内周面に対して、摩耗対策の施工範囲を特定する処理と、
    をコンピュータに実行させ、
    前記摩耗対策は、セラミックスの板状部材が前記配管の内周面に貼り付けられることである減肉監視プログラム。

Images