JPH0362101A - プラント運転支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラント運転支ｔｉ装置に係わり、とくに複
雑なプラントの異常発生時における運転操作を支援する
ためのプラント運転支援装置に関する。

〔従来の技術） プラントで異常が発生した場合、運転員はプラントの状
態や異常原因を迅速に判断して適切な処置を行う必要が
あり、プラントが複雑、大規模になると運転支援用の装
置が用いられる。

従来のプラント運転支援装置には次の示すようなものが
ある。

（１）ＣＲＴ等の表示装置の画面上に各機器や操作端の
状態（ポンプやファンの起動／停止状態やバブルやダン
パの開度など）をプラント系統図中のシンボルや色で表
示したり、プロセス量（圧力、流量、＠度など）をトレ
ンドグラフ。

棒グラフ、レーダーチャートなどのグラフィック形式や
数値形式で表示したり、これらの表示方法を組み合わせ
たりすることによって、プラントの状態をプロセス量や
機器の状態として１：１で監視できるようにしたもの。

（２）特開昭５８−１５５４１８号に記載されているよ
うに。

（１）の方法を基礎として更に異常な機器を色で区別し
て表示するもの。

（３）知識ベースを設け、プラントに異常が発生するこ
との知識ベースを用いて異常要因の推論を行い、その推
論結果とその結果の確からしさを示す数値とを表示する
もの（特開昭６３−１２０９３号）、プラントデータベ
ースにもとすき系統単位の診断を行い、異常系統を発見
するとさらにその系統に対して詳細な異常原因の診断を
行い、運転に関する知識ベースを利用して運転操作の支
持を行うもの（特開昭６２−５２６０１号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来技術の内、（１）に示したものでは、機器
の状態やプロセス量の状態を常時満遍なく監視し、これ
らの情報から経験的にプラントが異常かどうかを判断す
る必要があり、監視または異常発見のための操作員の負
担を軽減するための配慮がなされていない、このため、
異常要因の判定や対応操作の遅れや誤操作の恐れがあっ
た。（２）に示したものは、機器の異常を表示すること
により異常要因の判定が容易になるが、他の部分との関
係、大局的な異常状況把握、維持予知や対応操作に対す
る配慮がなされておらず、迅速で適切な対応操作の面で
問題があった。（３）に示したものは、異常の診断、運
転操作の判断、機器制御などをシステムが行うが、異常
な系統、異常の程度、系統内の異常原因、その状況など
を運転員に提示する機能がなく、運転員の判断を加えた
適切な対応操作ができないという問題があった。

本発明の目的は、運転員に監視の負担をかけずにプラン
トの異常原因をいちはやく発見できるようにするととも
に、異常状況をよく把握認識した上で適切な運転操作が
行えるプラント運転支援装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、より大きな機能単位から順次重さい機能
単位となるようにプラントを階層的に分割し、各層の各
分割単位ごとの機器の異常度をプラントから取り込んだ
プロセス量及び状態信号がら評価する異常度評価手段と
、プラント全体または１つの機能単位を分割した複数の
小機能単位の異常度を同一画面上に表示する表示制御手
段とを設けることにより達成され、また上記異常度の評
価結果とプラント運転履歴のデータを用いて異常原因を
推論しその推論結果と必要な操作のガイドを表示する異
常根拠推論表示手段を設けることにより達成される。

〔作　用〕

異常発見時に、まずプラント全体をいくつかの機能単位
で分割して各単位ごとの異常度を表示し、その中で最も
異常度の高い部分を次に細分した分割単位ごとに異常度
を表示する。という操作を繰り返せば、プラント全体の
動作状況、とくに異常の発生位置とその波及状況が簡単
に把握でき適切な処理を迅速に行える。また、異常原因
の推論結果とそれに対する処置法を示す操作ガイドを表
示することにより、運転員の負担を軽減し、その判断を
より正確かつ迅速なものとすることができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明の装置の構成例と機能ブロックを示すもので
、計算機１、ＣＲＴ表示装置２、タッチパネル３、キー
ボード４、知識構築ツール５およびそのＣＲＴ６とマウ
ス７とから戊っている。計算機１はプロセスデータ取り
込み処理１０１によって、プラント８からプロセス量８
１及び機器動作状態８２を所定の走査周期で取り込み、
信号の異常チエツク及びアナログデータのディジタル化
や工学単位変換を行ってその結果をプラントデータベー
ス１０２に格納する。また、キーボード４からの設定デ
ータは設定データ取り込み処理１０３によって取り込ま
れ、その内のプラントデータに関するものはプラントデ
ータベース１０２へ、プラント管理に関するデータはプ
ラント管理データベース１０６に格納される。

本発明の装置では、このデータベース１０２のデータか
ら異常度評、価処理１０４及び異常度総合評価処理１０
７を行ってこれを表示し、またプラント管理データベー
ス１０６のデータと知識ベースを用いて異常原因推論処
理１０９を行ってこれを表示するところに特徴がある。

これらの説明の前に、本発明の装置で各処理を行うため
のプラント及びその状態の分割法について述べる。

第２図はその分割法の例を示したもので、プラントを火
力発電プラントとし、まずプラント全体をタービン系統
、ボイラ系統、発電機系統・・・・・・のような大きな
単位に分割する。さらにその各々をより小さな単位へと
分割する０例えばボイラ系統をボイラ本体、燃料油ポン
プ、空気予熱器（ＡＨ）・・・・・・のように分割し、
さらに各々を、例えば空気予熱器をその出入口の空気温
度、予熱用のガスの温度（プロセス量）などに分割する
。この分割は。

知識ベー・ス１０５に格納され、参照される。

第１図の異常度評価処理１０４は、上述のように分割し
たプラント及びその状態の一番下の細分化された分割単
位の異常度を評価する。第３図はこの評価法の例を示す
もので、対象はプロセス量であるグランド蒸気圧力Ｐで
ある。但しグランド蒸気圧力とは、タービンケーシング
のロータ軸からの、空気及び蒸気の漏れを防ぐシールが
設けられているが、このシールのところの蒸気圧力を言
い、これも火力プラントを分割したときの一番細分され
た状態（プロセス量）の１つであるとしている。

このグランド蒸気圧力Ｐが、第３図のＰＭのとき正常（
異常度＝Ｏ）、Ｐ＜ＰＬまたはｐ＞ｐｕのときは完全に
異常（異常度＝１）、他の領域では直線的に異常度が変
化するように定めた関数（ファジィ論理のメンバーシッ
プ関数に相当）を図のように定め、これを知識ベース１
０５に予め格納しておく、さらにｐ＜ｐ、のときはター
ビン回転数Ｒが、予め定めた定数Ｒｏ（これも予め知識
ベース１０５へ格納しておく）より大きいときに第３図
の評価値をとるものとする。異常度評価処理１０４はプ
ラントから取り込まれ、プラントデータベース１０２に
格納されたグランド蒸気圧力Ｐの値に対する異常度を第
３図の関数及び定数Ｒ，を参照して求める。なお上記の
異常度評価の例ではメンバーシップ関数として折線のも
のを用いたが、これは他の折線や曲線のときもあり、ま
た関数の変数Ｐに相当する変数は１つではなく複数個の
ときもある。さらに変数に関する条件では、蒸気例では
Ｐ〉ＰＭまたは（Ｐ＞ＰＭ）Ａ　（Ｐ＞ＰＯ）としたが
（Ａはアンド記号）、その他の論理条件を用いるのが適
切なときもある。

異常度総合評価処理１０７は、異常度評価処理１０４で
得た最小単位の異常度をベースとしてより大きい分割単
位での異常度を順次評価する。第４図はその評価法の例
を示すもので、第２図で例示したボイラ系統の総合評価
の例である。この系統は空気予熱器ＡＨ１押し込み通風
機ＦＤＦ・・・・・・に分割され（第２図の中間層に該
当）、さらに空気予熱器ＡＨは出口空気温度等のプラン
ト量ｐＨ〜ＰＺＫに分割され（第２図最下層に相当）、
押し込み通風機ＦＤＰはプロセス量Ｐ２１”Ｐ２Ｍに分
割されていて、この分割が知識ベース１０５に予め格納
されているとする。最下層にあるプロセスｆｆｉ　Ｐ　
＋　＋〜Ｐ　２Ｍｌよ先に述べた異常総評価処理１０４
によってすべて評価され、異常度ａｌｌ〜ａＺＭが定め
られるから、異常総合評価処理１０７は、これらの異常
度ａｌｌ〜８２Ｍと知識ベース１０５に設定された分割
とから、まず中間層の総合評価を行う、即ち空気過熱器
ＡＨの異常度す、は、それの各プロセス量ｐＨ〜Ｐ、に
の異常度の最大値とする；ｂＩ＝ｍａｘ（ａｉ＋＊ａ＋
ｚ・・・・・・ａｌに）、同様に押し込み通風機の異常
度ｂ２は ｂ２＝＝ｍａｘ　（ａ２１ｙａＺ２”””８２Ｍ）とす
る、以下同様にこの階層の異常度ｂ３ｅ・・・ｂＮを評
価し終わると、次にボイラ全体の異常度Ｃをａ＝ｗ＋ａ
ｘ　　（ｂａｙ　　　ｂ　　２・・・　・・・　ｂ　Ｎ
）とする。

なお、知識ベース１０５には、プラントの分割や異常度
評価１０４及び異常度総合評価１０７での評価法（メン
バーシップ関数等）を設定しておくものとしたが、これ
らは知識構築ツール５及びそのＣＲＴ６．マウス７を用
いて作成し、設定する。

次に、上記のようにして求められたプラント各階層の異
常度の表示処理１０８による表示例を説明する。第５図
は異常の例と同じ火力発電プラントの表示例であって、
一番上の画面は火力プラントの全系統を表す。これはボ
イラ、タービン、発電機の３系統に分割され、各々の系
統の異常度が四角の枠内に数値で表示されている。ボイ
ラ系統が０．９、タービン系統が０．１．発電機系統が
０．０であることがらボイラ系統が最も異常度が高く、
この系統に異常原因があると推定が行える６次に画面で
は、ボイラ系統の異常箇所を更に絞り込むために、最初
の画面のボイラ系統を示す破線表示の領域内の任意の位
置にタッチすることによりボイラ系統を機器レベルまで
の詳細な系統図として表示し、各機器ごとの異常度を数
値で表示する。ここでタッチによる画面の切替は、タッ
チパネル３へのタッチを入力として表示制御１１２によ
り制御されて異常度表示処理１０８により行われる。こ
れは第５図の２番目の画面であり、空気予熱器ＡＨの異
常度が０．９、燃料油ポンプ、押し込み通風機ＦＤＰ、
ガス混合ファンＧＭＦ、ＧＭＦダンパ、節炭器の各々が
０．０であることから、空気予熱器ＡＨの異常度が最も
高Ｘ、この機器に異常原因があるとの推定が行える。更
に空気予熱機の異常原因を絞り込むために、２番目の画
面の空気予熱器を示すシンボルにタッチすることにより
、プロセス量のレベルまでの詳細な系統図（３番目の画
面）を表示し、各プロセス量ごとの異常度を数値で表示
する。この画面から、２台ある内の１つの空気予熱器Ａ
Ｈ（Ａ）の出口空気温度の異常度が０．９で他はＯであ
ることがわかり、空気予熱器自身の異常の可能性が極め
て高いことがわかる。このように、プラント全体から出
発して大局的な状況を把握しながら異常原因の判定を行
える。

次に異常原因の推論と操作ガイドメツセージ表示につい
て述べるン第１図のプラント管理データベース１０６に
は、プラントの運転履歴管理１２０１機器寿命消費管理
１２１．機器故障履歴管理１２２の各々でプラントデー
タベース１０２の内容にもとづいて処理した結果が格納
されている。異常原因推論処理１０９は、知識構築ツー
ル５から知識ベース１０５に設定された異常原因推論ル
ールにより、異常度評価処理１０４による評価結果とプ
ラント管理データベース１０６の内容を入力として推論
を行い、異常原因を推論する。ここで用いる推論方法は
、例えば特願＝ＴＺ　１−４５２６に記載の方法を用い
ればよく、これは既知のものであり、ここでは省略する
。

推論結果は異常根拠表示処理１１０によってＣＲＴ２に
表示される。また、異常原因事象の番号とこれに対応し
た操作ガイドメツセージを知識構築ツール５から予め知
識ベース１０５へ格納しておき、上記推論された異常原
因の番号に対応したガイドメツセージを知識ベース１０
５より検索し、これを運転操作ガイド表示処理１１１に
よってＣＲＴ２へ表示する。この異常原因の推論結果と
運転操作ガイドの表示により、操作員による判断を一層
容易かつ確実なものとすることができる。

なお、第５図の表示例では、異常度を数値で表示するも
のとしたが、これを色、濃淡、（奉グラフ、円グラフ、
点滅の周期（例えば正常口、１は点滅させず、異常にな
る枠入間が認識可能な程度に点滅周期を速くする）、人
間の顔の表情（異常松はど心配そうな顔にし、正常に近
いほど明るい笑顔にする）等で表現するようにしても同
様の効果を得ることができる。また異常根拠表示処理１
１０による表示方法としては、事象間の相互関係を故障
木形式で表現し、異常波及経路や原因を色、Ｉａ濃淡点
滅等によってわかるようにする方法、原因を説明する文
章と数値の併用によるメツセージ表現などがあり、いず
れの方法でも同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、次の効果が得られる。

（１）プラント情報を全て表示して運転員がこれを監視
しなくても、異常の原因となっている情報を絞り込める
から、運転監視の負荷を軽減して迅速で正確な判断が出
来る。

（２）プラ、ントの分割単位の異常度が同時に監視でき
るので、分割単位相互の関連が分かり易く、異常波及範
囲や原因の把握が容易となる。

（３）異常原因の推論結果及び操作ガイドが表示される
ので、−層迅速かつ信頼性の高い運転操作が行える。

【図面の簡単な説明】

第工図は本発明の装置の一実施例を示す機能ブロック図
、第２図はプラント分割の説明図、第３図は異常度計算
方法の説明図、第４図はボイラ系統についての異常度総
合評価方法の説明図、第５図は階層構成をもとにした異
常度表示の例を示す図である。 １・・・計算機、２・・・ＣＲＴ表示装置、３・・・タ
ッチパネル、５・・・知識構築ツール、１０２・・・プ
ラントデータベース、１０５・・・知識ベース、１０４
・・・異常度評価処理、１０７・・・異常度総合評価処
理、１０８・・・異常度表示処理、 １０９・・・異常原因推論処理。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラント全体または機能ブロックを複数のより小さ
   い機能ブロックに分割し、かつ最終的な分割は該分割直
   前の機能ブロックのプロセス量または状態を示す信号で
   あるようにしてプラント全体を階層的に分割したときの
   分割結果を記憶する記憶手段と、該手段に記憶された分
   割単位ごとの異常度をプラントから取り込んだプラント
   データから評価する異常度評価手段と、プラント全体ま
   たは任意の１つの機能ブロックを分割したときの複数分
   割単位の上記異常度評価手段による評価結果をまとめて
   表示手段に表示する第１の表示制御手段とを設けたこと
   を特徴とするプラント運転支援装置。 ２、プラントに異常が発生したときに前記各分割単位ご
   との前記異常度評価手段による評価結果とプラントの過
   去の運転及び異常の履歴、およびプラント機器に関する
   情報とから異常原因を推定する推定手段と、該手段によ
   る推定結果及び該推定結果に対応する運転操作ガイドを
   表示する第２の表示制御手段とを付加したことを特徴と
   する請求項１記載のプラント運転支援装置。 ３、前記異常度評価手段による前記最終的な分割単位に
   対する異常度の評価は、上記最終的な分割単位であるプ
   ロセス量または状態信号を変数としその値が異常度であ
   るような、予め定められた評価関数により行われること
   を特徴とする請求項１または２記載のプラント運転支援
   装置。 ４、前記異常度評価手段による前記最終的な分割単位以
   外の分書単位に対する異常度の評価は、当該分割単位を
   細分したときの各分割単位の異常度の最大値を当該分割
   単位の異常度とするものであることを特徴とする請求項
   １または２記載のプラント運転支援装置。 ５、前記第１の表示制御手段により１つの分割で生じた
   複数の分割単位の異常度評価結果が表示されている状態
   で、上記複数の分割単位の内の１つを入力手段により指
   定したときに該指定された分割単位が前記最終の分割単
   位でないときには該分割単位を更に分割した複数の分割
   単位の前記異常度評価結果がまとめて表示されるように
   制御する第３の表示制御手段を設けたことを特徴とする
   請求項１、２、３または４記載のプラント運転支援装置
   。