JPH0390988A - プラント機器の寿命管理方法及び装置 - 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１機器の寿命管理手法に係り、特に多数の機器
を備えたプラントにおける機器の寿命管理方法および装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、各種プラントを構成する多数の機器の寿命管理は
、プラントの運転に携わる運転員の経験や機器の動作年
数に基づく推定寿命により行われるのにとどまっている
が、プラント機器の動作状態は一様でなくて動作頻度の
高いものと低いものの差は、数千倍の差があり、機器の
寿命においても大幅な差がある場合が多い。

例えば、計算機で制御されるプラントの場合、プラント
機器は、第６図に示されるように、制御装置である計算
機ｌと、該計算機１に接続されたシーケンサ装置２、制
御装置４□、制御装置４ｎと、該シーケンサ装Ｍ２．制
御装Ｗ４□〜４ｎに接続された弁９、現場スイッチ１０
．電動弁１１、モータ１．２、伝送器上３、温度検出器
１４、等を含み、前記シーケンサ装置２、制御装置４１
〜４ｎには、補助継電器６、制御モジュール７等が備え
られている。上述のような大小の現場機器及び制御装置
に備えられた機器の数は膨大な数になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、プラント機器の動作寿命は数千回、数百回であ
り、これら数万個にもおよぶ機器の動作回数を、動作寿
命に達するまで、人手により個々の機器ごとに集計する
のは実用的でなく、困難を極める作業である。また、動
作頻度の高い機器に合わせて寿命管理することは経済的
でない上、その逆は機器の動作寿命を越えて使用される
機器が生じてプラントの運転に支障を来たす結果となる
。

本発明の課題は、多数の機器を備えたプラントにおける
機器の寿命評価、寿命管理を人手を要することなく、迅
速、適確に行うにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、プラントの運転状態を複数の運転過程に
分類し、該分類された運転過程毎にかっ各機器ごとに寿
命管理のパラメータ値を設定し、プラントの運転ごとに
経過した運転過程が前記分類された運転過程のうちのど
の運転過程であるかを検出し、運転過程を検出するごと
に当該運転過程に対応して設定された前記パラメータ値
を各機器ごとに加算集計して、各機器の使用開始からの
累計パラメータ値を算出し、該累計パラメータ値により
寿命評価を行なうプラント機器の寿命管理方法によって
達成される。

上記の課題は、また、プラントの起動から停止までの一
回の運転を複数の運転過程の組み合せとして設定し、運
転過程の検出を、前記一回の運転の終了を検出すること
によって前記複数の運転過程を検出したとして行なう請
求項１に記載のプラント機器の寿命管理方法によっても
達成される。

上記の課題は、また、各機器ごとに予め寿命管理の許容
パラメータ値を設定し、該許容パラメータ値と累計パラ
メータ値を比較して機器ごとの余寿命を判断する請求項
１または２に記載のプラント機器の寿命管理方法によっ
ても達成される。。

上記の課題は、また、プラントの運転が終了するごとに
、その時点における累計パラメータ値に、プラントの起
動から停止までの一回の運転を複数の運転過程の組み合
せとして設定して得られる該一回の運転でのパラメータ
値を加算して予測累計パラメータ値が算出され、該予測
累計パラメータ値が許容パラメータ値と比較される請求
項３に記載のプラント機器の寿命管理方法によっても達
成される。

許容パラメータ値は、機器の動作回数でも、機器の動作
時間でも１機器の動作時間と動作回数の絹み合せでもよ
い。

上記の課題は、さらに、プラント機器を制御する制御装
置に接続されプラントの運転状態が予め定められている
どの運転過程であるかを検出する判別回路と、該判別回
路に接続され運転過程ごとに回数を積算する積算回路と
、予め運転過程ごとにかつ各機器ごとに定められた寿命
管理のパラメータ値および各機器ごとに定められた寿命
管理の許容パラメータ値を記憶するデータ記憶装置と、
該データ記憶装置と前記積算回路に接続され寿命管理の
パラメータ値に前記回数を乗算して各機器ごとの累計パ
ラメータ値を算出する演算回路と、該演算回路と前記デ
ータ記憶装置に接続され前記累計パラメータ値と前記許
容パラメータ値を比較して結果を出力する比較演算回路
と、該比較演算回路に接続され比較演算回路の出力を外
部の表示装置に出力する外部出力装置と、を備えたプラ
ント機器寿命管理装置によっても達成される。

〔作用〕

プラントの運転状態が、機器の状態、プラントのプロセ
ス状態が共通ないくつかの運転過程に分類され、その運
転過程で操作、運転される機器について、それぞれ、そ
の操作、運転に対する寿命管理のためのパラメータ値が
設定される。プラントの運転状態が、どの運転過程にあ
るかが検出され、前記分類された運転過程が、それぞれ
何回、終了したかが積算される。運転過程ごとの前記積
算回数に、各運転過程ごとにかつ機器ごとに設定された
前記パラメータ値が乗ぜられ、算出された値が各機器単
位に集計されて、各機器の使用開始からの累計パラメー
タ値が得られる。あらかじめ定められた許容パラメータ
値を機器の使用開始時における余寿命とすれば、前記累
計パラメータ値は、寿命の消費分を示し、許容パラメー
タ値から、累計パラメータ値が差引かれて残る値が、そ
の時点でのその機器の余寿命を示す。

さらに実績値として算出される累計パラメータ値に、更
にあと１回のプラントの運転を行った場合のパラメータ
値を加算して予測累計パラメータ値とし、この予測累計
パラメータ値と許容パラメータ値を比較することにより
、当該機器の点検、交換を今次のプラント停止時に行う
べきか、さらにあと１回の運転を行ったあとでよいかが
判定される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第４図のプラント運転の起動・停止曲線２０は、プラン
トの起動、負荷運転、停止の過程における負荷変動の一
例を示すが、プラントの運転状態は、定まったパターン
（以下、運転過程という）に分類することができ、例え
ば、プラントの起動、停止過程は、起動準備過程、起動
過程、負荷運転過程、停止過程、停止、等に分類できる
。これらの運転過程において、シーケンサ装置２及び該
シーケンサ装置内の小形機器である補助継電器６、現場
の機器であるバルブ９、現場スイッチ↓Ｏ，電動弁１１
等が、どの様に動作するか予め想定できるため、計算機
１に内装された寿命管理装置にプラントの運転のパター
ンを認識させ、上記の各々の運転過程において、プラン
ト機器がどのように動作するか、機器が何回動作するか
等、機器の運転パターンに見合った想定動作から、機器
の各運転過程ごとの動作回数、動作時間を設定する。第
５図は、この想定動作の例を示す。

たとえば、火力発電プラントの運転パターンは、大きく
分類して、起動前準備過程、起動過程、負荷運転過程、
停止過程、停止等の運転過程５Ｉ（１２１〜ｍ）にわけ
られ、さらに、点火、併入、解列等に細分化することが
できる。それらの運転過程において、現場の機器である
バルブ９やシーケンサ装置内の小形機器である補助継電
器６等の機器がどのように動作するかを想定し、第５図
に示されるように機器ごとにかっ、運転過程ごとに、動
作回数、動作時間を設定する。運転過程Ｓ１において、
機器ＥＪ（Ｊ＝１〜ｋ）に設定された動作回数、動作時
間が寿命管理のパラメータ値ＰＪＩである。第５図に示
されるデータが、寿命管理装置の記憶装置部分に記憶さ
れる。プラントを制御する計算機は、点火、併入あるい
は代表的なプラント機器の状態を監視、記録している。

機器の寿命は、機器の種類によって異なるが、−殻内に
機器の動作回数及びまたは動作時間によって、評価する
ことができ、この動作回数、動作時間、または動作回数
と動作回数を組み合わせた数値を前述のように、寿命管
理のパラメータ値ＰＪＩとし、各機器ごとの寿命を示す
許容限界を許容パラメータ値ＡＰ、とする。許容パラメ
ータ値も前記記憶装置部分に記憶される。

第３図は、本発明の実施例である寿命管理装置を示し、
プラント機器を制御する制御装置２，４に接続されプラ
ントの運転状態が予め定められているどの運転過程であ
るかを検出する判別回路２３と、該判別回路２３に接続
され運転過程ごとに回数Ｔ、を積算する積算回路２４と
、予め運転過程ごとにかつ各機器ごとに定められた寿命
管理のパラメータ値ＰＪＩおよび各機器ごとに定められ
た寿命管理の許容パラメータ（Ｉ）ｉＡＰＪを記憶する
データ記憶装置２８と、該データ記憶装置２８と前記積
算回路２４に接続され寿命管理のパラメータ値ＰＪＩに
前記回数Ｔ、を乗算して各機器ＥＪごとの累計パラメー
タ値ＲＰ、を算出する演算回路２５と、該演算回路２５
と前記データ記憶装＠２８に接続され前記累計パラメー
タ値ＲＰ　ｉと前記許容パラメータ値Ａ　Ｐ　Ｊを比較
して結果を出力する比較演算回路２６と、該比較演算回
路２６に接続され比較演算回路２６の出力を外部の表示
装置２１゜２２に出力する外部出力装置２７と、前記デ
ータ記憶装置に接続されたデータ入力装置２０と、を備
えている。

判別回路２３は、内装された記憶手段に記憶されている
各運転過程の判別条件と、Ｍ’１１回路２゜４から入力
される機器の動作状態及びプロセス状態量とからどの運
転過程５ｉ（ｉ＝１〜ｍ、ｍは設定されている運転過程
の総数）であるかを検出する。積算回路２４は、判別回
路で検出された運転過程を運転過程ごとに積算し、回数
ＴＩ（運転過程Ｓ１の積算回数）を得る。演算回路２５
は、積算回路２４が積算して得た、運転過程ごとの回数
Ｔ、にデータ記憶装置２８から読み出したパラメータ値
ＰＪＩを乗算し、下記の（１）式により機器ごとの累計
パラメータ値ＲＰ　ｉを得る。

ＲＰＪ＝冶Ｔ１・Ｐ□　　　　　・・・・・・（１）１
＝１ （１）式で得られた累計パラメータ値ＲＰ　Ｊは、当該
機器の使用開始から、算出時点までの推計実績動作回数
（あるいは動作時間、動作回数と動作時間の組み合わせ
）であり、比較演算回路２６は。

この累計パラメータ値Ｐ　Ｐ　Ｊと、データ記憶装置２
８から読み出した許容パラメータ値Ａ　Ｐ　Ｊとを比較
し、累計パラメータ値ＲＰ　Ｊが許容パラメータ値Ａ　
Ｐ　Ｊを越えていないかどうかをチエツクする。寿命管
理の対象機器ＥＪ（ｊ＝１〜ｋ）について、上記比較が
行われ、結果が外部の表示装置であるＣＲＴ２１やプリ
ンタ２２に出力される。

累計パラメータ値が許容パラメータ値を越えた機器があ
れば、その機器名とアラームメツセージが表示されると
ともに、音声又は光の点滅等でアラーム表示される。

機器の寿命動作回数及び動作時間は通常、数百回、致方
時間と非常に大きい数値であり、又、プラントの寿命管
理の対象となる機器の数も致方個に及ぶ場合があるので
、常時機器の動作回数（余寿命＝　Ａ　Ｐ　Ｊ　　ＲＰ
　Ｊ　）を算出するのが実際的でない場合、ある一定期
間、積算回路２４で、運転過程ごとの積算数ＴＩを更新
しつつ、記憶しておき、必要時に積算回路２４に記憶さ
れたＴｉと、データ記憶装置２８に記憶されたＰＪＩを
読み出して演算を実行させ寿命評価を行うことも可能で
ある。

次に、機器の寿命評価の算式の一例を示す。機器の寿命
は先に述べたように動作回数で致方回、動作時間で数百
時間に及ぶ非常に大きい数値であり、機器の寿命評価の
精度は、下記に示す算式の精度で十分である。

Ａ、動作回数の評価方法 ×（運転過程ＳＩの回数／１回のプラント運転）〕×（
プラント運転回数Ｎ）≦機器Ｅ、の寿命・・・・・・（
２） 上記（２）式は、起動前準備等の各運転過程１回あたり
に予想される機器ＥＪの動作回数に、１回のプラント運
転あたりに発生する同じ運転過程の発現回数を乗じ、さ
らにプラントの運転回数を乗じて機器の累計実績動作回
数を推計し、あらかじめ設定された機器寿命（許容動作
回数）と比較するものである。

Ｂ、動作時間の評価方法 ×（運転過程ＳＩの回数／１回のプラント運転）〕×（
プラント運転回数Ｎ）≦機器Ｅ４の寿命・・・・・・（
３） 上記（３）式は各運転過程での機器Ｅ−の動作時間に、
１回のプラント運転あたりの同じ運転過程の発現回数を
乗じ、さらにプラントの運転回数を乗じて機器の累計実
績動作時間を推計し、あらかじめ設定された機器寿命（
許容動作時間）と比較するものである。機器ＥＪが各運
転過程の間、連続的に動作（運転）している場合は、予
想動作時間を、プラントの実績運転時間におきかえても
よい。

上記（２）式では、機器の動作回数が寿命管理のパラメ
ータ値Ｐ０であり、（３）式の場合には機器の動作時間
が寿命管理のパラメータ値である。機器の寿命を示す許
容パラメータ値Ａ　Ｐ　Ｊは、通常機器メーカの実験等
に基づいて設定されており、それが動作回数で表現され
ているか、動作時間（運転時間）で表現されているか、
その双方で表現されているかによって、寿命管理のパラ
メータ値を何で表わすかが選択される。

第１図及び第２図は、上述の手順を整理したもので、第
１図は各運転過程の回数Ｔ、を積算して累パラメータ値
ＲＰＪを算出する手順を示し、第２図は、プラントの運
転回数Ｎを積算して、予測累計パラメータ値ＲＰ’−を
算出する手順を示している。予測累計パラメータ値ＲＰ
’Ｊは、積算された運転回数Ｎに１を加えて、寿命評価
時点で、更にあと１回のプラント運転を実施した後の機
器の累計パラメータ値を算出したものである。この予測
累計パラメータ値ＲＰ’Ｊと許容パラメータ値Ａ　Ｐ　
Ｊを比較することにより、あと上回の運転を行う間に寿
命が切れる機器を見出すことができ、評価時点で点検、
交換を行うべき機器が摘出される。

上述の実施例によれば、プラントの運転に伴って、あら
かじめ定められた運転過程が検出されるごとに、あるい
は、プラントの運転の終了ごとに、各機器の寿命評価が
行われ、寿命が切れたもの、又はあと上回のプラントの
運転で寿命が切れるものが表示されるので、寿命評価の
ために実際の機器の動作回数や動作時間を集計する人手
を省くとともに、速やかに情報を得ることができ、事故
の生ずる前に対策を講することが可能になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プラントの運転状態を、いくつかの運
転過程に分類し、運転過程ごとに機器ごとの動作回数、
動作時間をパラメータ値として予測し、プラントの運転
中に、前記運転過程が現れた回数を集計して、機器ごと
の前記パラメータ値を集計した累計パラメータ値を算出
し、これをあらかじめ設定された許容パラメータ値と比
較して余寿命の有無を判定・表示するので、多数の人手
による実績集計を行うことなく、迅速な寿命評価が可能
になり、プラント運転のコストを低減させる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第↓図、第２図は本発明の方法の実施例を示す手順図、
第３図は本発明の寿命管理装置の実施例の主要構成を示
すブロック図、第４図はプラントの運転パターンの例を
示す概念図、第５図はパラメータ値の設定例を示す図で
、第６図はプラン１−の概略構成の例を示すブロック図
である。 １・・・寿命管理装置、２，４・・・制御装置。 ２１．２２・・・外部の表示装置、２３・・・判別回路
、２４・・・積算回路、２５・・・演算回路。 ２６・・・比較演算回路、２７・・・外部出力装置、２
８・・・データ記憶装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラントの運転状態を複数の運転過程に分類し、該
   分類された運転過程毎にかつ各機器ごとに寿命管理のパ
   ラメータ値を設定し、プラントの運転ごとに経過した運
   転過程が前記分類された運転過程のうちのどの運転過程
   であるかを検出し、運転過程を検出するごとに当該運転
   過程に対応して設定された前記パラメータ値を各機器ご
   とに加算集計して、各機器の使用開始からの累計パラメ
   ータ値を算出し、該累計パラメータ値により寿命評価を
   行なうプラント機器の寿命管理方法。 ２、プラントの起動から停止までの一回の運転を複数の
   運転過程の組み合せとして設定し、運転過程の検出を、
   前記一回の運転の終了を検出することによって前記複数
   の運転過程を検出したとして行なうことを特徴とする請
   求項１に記載のプラント機器の寿命管理方法。 ３、各機器ごとに予め寿命管理の許容パラメータ値を設
   定し、該許容パラメータ値と累計パラメータ値を比較し
   て機器ごとの余寿命を判断することを特徴とする請求項
   １または２に記載のプラント機器の寿命管理方法。 ４、プラントの運転が終了するごとに、その時点におけ
   る累計パラメータ値に、プラントの起動から停止までの
   一回の運転を複数の運転過程の組み合せとして設定して
   得られる該一回の運転でのパラメータ値を加算して予測
   累計パラメータ値が算出され、該予測累計パラメータ値
   が許容パラメータ値と比較されることを特徴とする請求
   項３に記載のプラント機器の寿命管理方法。 ５、許容パラメータ値が、機器の動作回数であることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載のプラ
   ント機器の寿命管理方法。 ６、許容パラメータ値が、機器の動作時間であることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載のプラ
   ント機器の寿命管理方法。 ７、許容パラメータ値が、機器の動作時間と動作回数の
   組み合せであることを特徴とする請求項１乃至４のいず
   れかの項に記載のプラント機器の寿命管理方法。 ８、プラント機器を制御する制御装置に接続されプラン
   トの運転状態が予め定められているどの運転過程である
   かを検出する判別回路と、該判別回路に接続され運転過
   程ごとに回数を積算する積算回路と、予め運転過程ごと
   にかつ各機器ごとに定められた寿命管理のパラメータ値
   および各機器ごとに定められた寿命管理の許容パラメー
   タ値を記憶するデータ記憶装置と、該データ記憶装置と
   前記積算回路に接続され寿命管理のパラメータ値に前記
   回数を乗算して各機器ごとの累計パラメータ値を算出す
   る演算回路と、該演算回路と前記データ記憶装置に接続
   され前記累計パラメータ値と前記許容パラメータ値を比
   較して結果を出力する比較演算回路と、該比較演算回路
   に接続され比較演算回路の出力を外部の表示装置に出力
   する外部出力装置と、を備えたプラント機器寿命管理装
   置。