JPS59138732A - ガスタ−ビン発電設備の保守方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、非連続的に運転されるガスタービン発′区設
備のオンラインの保守を、ガスタービンの起動回数を考
慮した保守係数に基づき的確に行なうガスタービン発電
設備の保守方法に関する。

〔従来技術〕

従来、ガスタービンの保守は、オンラインにて、運転し
ているガスタービンの燃料と負荷状態および起動停止操
作状態などを取込み、各操作状態における運転時間およ
び起動回数を求め１．これらの累積値より各操作毎の平
均運転時間を求め、あらかじめ定められた保守間隔に対
する割合として、監視装置に出力する方法が知られてい
る。

この方法は、保守間隔を、長年の経験より得られたデー
タを基に決定する必要があるが、発電設備毎に異なる連
続・非連続等の運転方法に対し適切な保守間隔を決定す
ることが困難であった。また、負荷状態を操作員の指令
信号により決定しているため、実際のガスタービン負荷
と異方る場合があり、的確な情報を提供することが困難
であった。

また、非連続的に運転するガスタービン発電設備に対し
、運転中ガスタービンの発電効率と外気温度から決定さ
れる負荷状態および燃料毎に、動的寿命係数、停止中ガ
スタービンの静的寿命係数を求め、その寿命係数値に基
づき、オンラインで保守時期をスケジュールする方法が
仰られている。

この方法は、非連続的に運転する場合に、燃焼系統に最
も影響を与えるガスタービンの起動回数に対する考慮が
なされておらず、保守時期を的確に計画することが困難
であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、非連続的に運転する発電設備を含めた
ガスタービン発電設備の保守時期を適切に計画し、ガス
タービンの長寿命化および発電設備の安定化を図るガス
タービン発電設備の保守方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

本４？５明の特徴は、ガスタービンの燃焼系統に影響を
与える起動回数を考慮した、運転中ガスタービンの燃料
別・負荷別の動的保守係数、停止中ガスタービンの静的
保守係数に基づき、オンラインで、保守時期を的確に計
画するにある。

ガスタービンの保守項目と時期は、下記のように大別で
きる。

１、燃焼系統保守時期（短期） ２、高温ガス系統保守時期（中期） ３、　タービン本体保守時期（長期） 以上の保守時期を計画するにあたり、下記に述べるよう
な前提条件がある。

１）ガスタービンの運転停止判定は、ガスタービン運転
指令後、点火状態ＪＯＮｊ信号が取り込まれた時点、お
よび、点火状態ｒＯＦＦＪ信号が取シ込まれた時点とす
る。

２）ガスタービンが運転停止される場合、必ず発電機も
運転停止されるものとする。−ｊ′）Ｊ：ゎち、タービ
ンと発電機の保守は同時に行なうものとする。

３）ガスタービンプラント周辺における条件に応じて、
タービンの負荷は下記のものに分けられる。

１、　ビータ負荷状態（ＰＬＳ　） ２、　ミドル負荷状態（ＭＬＳ） ３、ベース負荷状態（ＢＬＳ） ４、無負荷状態（ＮＬＳ） 従って、ガスタービンは、常に、前記前提条件３）に示
す４つの状態のうちのいずれかの状態にある。

４）ガスタービンと発電機間の伝達係数の変化は微少の
変化があるが無視できるものとする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図に、本発明の基本構成ブロック図を示す。

図に於い−Ｃ１保守計画装置７は、プロセス入出力装置
６を経由して、ガスタービン発電設備１およびガスター
ビン操作卓５より、保守計画に必要な各情報をガスター
ビンユニット毎に人力する。燃料設備２より、燃料区分
９・ガス消費量１０およびオイル消費量１１を入力し、
ガスタービン設備３より、点火状態１２お、よび成人外
気温１３を入力し、発電設備４よシ、発電電力量１４を
人力する。また、操作卓５よシ、ガスタービン起動信号
１５および負荷指令信号１６を入力する。保守計画装置
７は、これらの入力情報に基づいて、出力装置８に、燃
料系統保守時期１７、高温ガス系統保守時期１８および
タービン本体保守時期１９を出力し、ガスタービン発電
設備１に於ける保守計画を行なう。

ここに、状態信号Ｄ＋（ｔ＝ｔ〜４）の定義は次に示す
通シである。

ＤＩ＝０；ガス使用中（Ｄｌｏ） １；オイル使用中（Ｄ＋’） Ｄ２＝０；未点火で、タービン停止状態（Ｄ２°）１；
点火中で、タービン運転状態（Ｄ２ＪＤ３＝　Ｏ；ター
ビン停止指示（Ｄ３°）１；タービン運転指示（Ｄ３”
） Ｄ４：０；ベース負荷指示　（Ｄ４°）１；ビーク負荷
指示　（Ｄ４’） 第２図は、ガスタービン発電設備１に於けるガスタービ
ンユニット毎に、発電効率ＥＦと外気温度Ｔから実負荷
状態を判定するため負荷区分を示しだものである。図中
の曲線は、燃料別（ガス。

オイル）に異なる。

本負荷区分は、発電効率ＥＦと外気温度が図上で交差し
た箇所■を含む領域をいい、正規化した値とする。燃料
がガスの場合、 １−一〔Ｆａ　（ＥＦｏ　、　Ｔ　）　〕　　　　　　
　・・・（１）にて表わされ、下記の値を持つ。

Ｌ＝１；ガス無負荷状態 ＝２；ガスベース負荷状態 ＝３；ガスミドル負荷状態 −４；ガスビーク負荷状態 ガス時の発電効率Ｅ　Ｂ”は、次式にて与えられる。

ここに、Ｃｗ；電力量のカロリー変換定数（ＫｃａＬ／
ＭＷ） Ｗ　；発電々力量（ＭＷ） ＣＧ　；ガスのカロリー変換定数 （ＫＣａｔ　／　Ｎｍ３） ＣＱａ；ガス消費ｆ（Ｎｍ３） ＦｉｉＪ記（１）式で得らγした負荷区分（Ｌ）が、操
作指令によるものでめるかどうかの検定と、実負荷状態
は下記（３）式で得られる。

Ｇ４　　＝　Ｌ　Ｘ　（Ｄｌ。／＼Ｄ２１／＼Ｄ３１△
Ｄ４’）ここに、Ｇｌ　；ガス無負荷状態 Ｇ２　　ｉガスペース負荷状態 Ｇ３　；ガスミドル負、荷状態 Ｇ４　；ガスビーク負荷状態 ／＼　；論理積記号（Ａ、ＮＤ） Ｄｌｏ；ガス燃料 Ｄ２°；ガスタービン停止状態 Ｄｌ１；ガスタービン運転状態 Ｄ３°；ガスタービン停止指令 Ｄｓ”　；ガスタービン運転指令 Ｄ４°；ベース負荷指令 Ｄ４１；ビーク負荷指令 ＤＩ’　；オイル燃料 同様に燃料がオイルである場合も、下記のように実負荷
状態が得られる。

まず、負荷区分りは、 Ｌ＝（Ｆｏ　（ＥＦｏ　、Ｔ）　〕　　　　　　−、、
（４）で表わされ、下記の値を持つ。

Ｌ＝５；オイル無負荷状態 ＝６１オイルベース負荷状態 −７；オイルミドル負荷状態 −８；オイルビーク負荷状態 ここで、発電効率ｈ　Ｆ　Ｏは、 ここに、Ｃｗ　；電力量のカロリー変換定数（Ｋｃａｔ
／’ＭＷ） Ｗ　；発電々力量（ＭＷ） Ｃｏ；オイルのカロリー変換定数 （Ｋｃａｌ／’Ｋｔ　） ＣＱＯ；オイル消費量（Ｋｔ） （４）式で与えられる負荷区分りが、操作指令によるも
のであるかの検定と実負荷状態は下記（６）式で得られ
る。

ここに、Ｏｌ　；オイル無負荷状態 Ｏ２；オイルベース負荷状態 Ｏ３；オイルミドル負荷状態 ０４　；オイルビーク負荷状態 以上によシ、ガスタービン毎の負荷状態は、（３）と（
６）式によυ判別することができる。

第３図は、連続運転時間Ｔと、保守係数Ｍとの関連に於
いて、ガスタービン運転停止操作による起動回数Ｎが、
ガスタービンの保守に与える影響をグラフに表わしたも
のであシ、（ａ）にビーク負荷状態での影響を、（ｂ）
にミドル負荷状態での影響を、（Ｃ）にベース負荷状態
での影響を、および（ｄ）に無負荷状態での影響を、起
動回数Ｎの多少によシ、それぞれ示したものである。起
動回数Ｎが多い程、保守係数は大きくなる。グラフは、
燃料毎に曲線が異なるだめ、それぞれガス、オイル毎に
作成する。

起動回数Ｎは、ガスタービン毎に入力する点火状態信号
Ｄ２を用いて、下記式で求める。

Ｎ＝Σ（（Ｄ２■Ｄ２’）／＼Ｄ２　）　　　　　・・
・（７）Ｄ２ｉ今回点火状態 Ｄ２′；前回点火状態 ■；排他的論理和（ＦＯＲ） ゛また、連続運転時間Ｔは、（３）および（６）式によ
シ判別される各負荷状態の開始時点からの連続時間であ
υ、下記式で得られる。

ここに、Ｔｊ　；各状態に於ける連続運転時間（）　Ｉ
−１〜４（ｉ＝１〜４）；ガス使用 ０　＋　＝　５〜５（ｉ＝１〜４）ニオイル使用 Ｔｏ　、負荷状態作成基本周期 Ｊ　；各状態の正規値（１〜８） 連続運転時間Ｔは、負荷状態変化時、”０′°にリセッ
トされる。

演算周期での保守係数Ｍは、前記起動回数Ｎと、連続運
転時間Ｔを用い、 Ｍ−Σ（Ｆ　（Ｔ、　Ｎ、　Ｇ＋　、　Ｏ＋、　、　Ｄ
ｔ　）　）　　・・・（９）また、累積保守係数ＩＭは
、 Ｉ　Ｍ、　＝Σ（Ｍ）　　　　　　　　　　　　・・・
（１０）にて表わされる。

以上のように求めた累積保守係数ＩＭにょシ、保守計画
装置７は、予め記憶している基本保守係数値ＦＭを用い
て、３段階に分けた各保守時期の計画を行なう。

以下に、その詳細について説明する。

１）燃焼系統保守時期の計画（短期） 本保守時期Ｍｃは、基本保守係数ＦＭを用いて、下記式
で表わされる。

Ｍ　ｃ　＝　Ｃｃ　Ｘ　Ｆ　Ｍ　　　　　　　　　　−
（１１）ここに、Ｃｃ；燃焼系統保守定数（Ｃｃ≧１．
０）式（１１）の演算結果としての燃焼系統保守時期Ｍ
ｃと、前記累積保守係数ＩＭにょシ下記のように、燃焼
系統保守について、既保守回数Ｎｃと、次期保守までの
保守係数Ｉｃを得ることができる。

Ｍ Ｎｃ−−・・・（１２） 壬１Ｍ Ｉ　ｃ　−Ｉ　Ｍ　　（Ｎｃ　Ｘ　ＦＭ　）　　　　　
−（１３）また、（１３）式の演算結果、Ｉｃの燃焼系
統保守時期Ｍｃに対する比を求め、これら（１２）　ｔ
、　（１３）式の演算結果を、比Ｒｃに基づき、燃焼系
統保守時期］７として、適確な情報を出力装置８に出力
する。

伺、比Ｒｃと出力情報は、 ２）高温ガス系統保守時期の計画（中期）本保守時期Ｍ
ｕは、前記式（１１）で作成した保守時期Ｍｃを用いて
、下記式で表わされる。

Ｍ■＝ＣＨＸＭｃ　　　　　　　　　　　・・・（１５
）ここに、Ｃｉｔ　；　Ｘ温ガス系統保守定数（Ｃ９１
，０）式（１１）の演算結果としての高温ガス系統保守
時期％ｉｎと、累積保守係数ＩＭによシ、下記のように
高温ガス系統保守について、既保守回数Ｎｕと、次期保
守係数ＩＨが得られる。

Ｉ　Ｈ＝　Ｉ　Ｍ　−（ＮＦＩ　ＸＭＨ）　　　　　　
−’（１７）（１７）式の演算結果、Ｉｎの高温ガス系
統保守時期Ｍｎに対する比Ｒａを求め、これら（１６）
　、　（１７）式の演算結果を、比ＲＨに基づき、高温
ガス系統保守時期１８として、適確な情報を出力装置８
に出力する。

同、比Ｒｕと出力情報の関係は、 ０≦ａ、（０，１；保守要求情報 ０．１≦Ｒｎ　（０，８；出力せず ０．８≦ＲＨ＜１．０；保守準備要求情報３）タービン
本体保守時期の計画（長期）前記２）にて得られた保守
時期Ｍｍを用いタービン本体保守時期ＭＭは、 ＭＭ　＝　ＣＭ　Ｘ　Ｍｕ　　　　　　　　　　　　−
（１９）で求める。

ここに、ＣＭ；タービン本体保守定数（ＣＭ≧１，０）
（１９）式の演算結果としてのタービン本体保守時期Ｍ
Ｍと、累積保守係数ＩＭにより、下記のようにタービン
本体保守について、既保守回数ＮＭと、次期保守までの
保守係数１．、が得られる。

Ｉ　−−Ｉ　Ｍ　−（ＮＭ　ＸＭＭ　）　　　　　　−
（２１）（２１）式の穎算結果、■１のタービン本体保
守時期ＮｊＭに対する比几。を求め、これら（２０）　
、　（２１）式の演算結果を、比ＲＭに基づき、タービ
ン本体保守時期１９として、適確な情報を出力装置８に
出力する。

同、比）（、Ｍと出力情報の関係は、 エイ １え９−−　　　　　　　　　　　　　・・・（２２）
Ｖｌｙ （０，８≦Ｒ・＜１．０．保守準備要求情報以上のよう
にして得た三段階保守計画時期は、保守係数（Ｃｃ　、
　Ｃｍ　、　ＣＭ　）の値を下記のように波尾すると全
く保守計画時期を区別することなく、同時保守すること
ができ、かつ、基本保守係数ＦＭで、各保守計画を行な
うことができる。

Ｃｃ　＝ＣＨ＝ＣＨ＝１　　　　　　　　−　（２３）
以上のようにして、ガスタービン発電設備に於ける保守
計画が行なわれるが、本計画法によれば各状態毎の途中
段階で、そのままの状態が今後も継続されるという予測
のもとで、仮想累積保守係数が求められ、これらの演算
結果によって将来の保守時期がデマンドでき、保守計画
を立案することができる。

また、各状態毎の途中で保守計画演算をさ・せることか
容易にできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ガスタービン発電設備における保守計
画を的確に立案することができ、最適な保守を実施する
ことができるので、非連続運転用ガスタービン発電設備
を最も効果的に長寿命化することばかシでなく、連続運
転用ガスタービン発電設備も効果的に長寿命化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

一第１図は本発明の基本構成ブロック図、第２図は本発
明のガスタービン発電設備における実負荷状態域図、第
３図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）、　（ｄ）は本発明の
各負荷状態における連続運転時間と運転回数による保守
係数の一例を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、非連続的に運転する発電設備を含めたガスタービン
   発電設備に於いて、燃料毎の発電効率と運転時の外気温
   度によシ、ガスタービン毎の運転状態をピーク負荷、ミ
   ドル負荷、ベース負荷および無負荷の四区分に分類し、
   前記各負荷毎の運転時間を求め、前記運転時間と前記ガ
   スタービン毎の運転停止操作による起動回数における保
   守係数を得て、各ガスタービン毎に累積し、これらの累
   積した保守係数に基づき、ガスタービン毎の保守時期を
   発電設備全体から計画することを特徴とするガスタービ
   ン発電設備の保守方法。