JPS5960037A - ガスタ−ビンプラントの保守スケジユ−ル方法 - 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】 本発明は、オンラインで非連続運転を行なうガスター・
ビンの保守スケジュールを寿命係数より的確に行なうよ
うにしたガスタービンプラントの保守スケジュール方法
に関する。

従来、ガスタービンプラントの保守は、運転中プラント
の運転状態、すなわち、ピーク負荷、ベース負の状態変
化をオンラインで取込み、各状態毎の運転時間と運転回
数を累積し、これらの累積値より各状態筒りの平均連続
運転時間を求め、この平均連続運転時間とあらかじめ定
められた保守間隔の比較演算によって、保守時期を割合
（パーセント）として表わし監視装置に出力する方法が
知られている。

このため、上述の方法では、あらかじめガスタービンの
保守間隔を長年の経験によって得られたデータを基に決
定せねばならず、非連続運転ガスタービンプラントには
適用が困難であった。すなわち、非連続運転ガスタービ
ンではプラント停止中の経年変化が著しく、保守間隔を
短かくする要因となった。また、ガスタービンは外気温
度の影響を最も大きく受けやすく操作員が指令する負荷
（ピークまたはベース）通りの運転状態に必ずしもなら
ず、ガスタービンの保守間隔を乱す要因となっている。

そのため、ガスタービンの保守スケジュールを的確に立
てることができない欠点がある。

本発明の目的は、非連続的に運転するガスタービンを含
めた保守時期を適切にスケジュールすることにより、タ
ービンの長内命化を図れるガスタービンプラントの保守
スケジュール方法を提供するにある。

本発明の特似は、運転中カスタービンの燃料別と負荷別
に応じたガスタービンの動的寿命係数、停止中ガスター
ビンの静的（無負荷時）寿命係数を求め、これらの寿命
係数値に基づいて、オンラインで下記の保守時期を的確
にスケジュールするようにしたものである。

１、　　短期保守時期 ２　　中期保守時期 ３、　　長期保守時期 以上の保守時期をスケジュールするために、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、フレームｒｏＮＪ信号が取り込まれた時点、お
よびフレーム「（Ｊ　Ｆ　Ｆ　−１信号が取り込まれた
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。すなわち、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、
タービンの負荷が下記のものに分けらＶ、るものとする
。

１、　ピーク負荷状態（Ｐ　Ｔ、　） ２、　ミドル負荷状態（ＭＬ　） ３、ベース負荷状態（Ｂ　Ｌ　） ４、無負荷状態（Ｎ　’Ｌ　） 尚、ピーク負荷状態とは、操作員がピーク負荷を指令後
、ガスタービンの発電効率が外気温度によるピーク負荷
以上になる状態を指し、ミドル負荷状態とは、操作員が
ピーク負荷を指令後、ガスタービンの発電効率が、外気
温度によるピーク負荷以下、かつベース負荷以上になる
状態を指し、ベース負荷状態とは。

ガスタービンが運転中であり、かつ、ガスタービンの発
電効率が、外気温度によるベース負荷以下になる状態を
指し、また、無負荷状態とは、ガスタービンの停止状態
を指すものとする。

従って、ガスタービンは常に前記（３）前提条件に示す
４つの状態うち、常に、いずれかの状態にあるものとす
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。

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図である。

図において、保守スケジューリング装置４はガスタービ
ン燃料設備１から燃料ガス１″（Ｆａ）６゜燃料オイル
量（Ｆｏ　）７、使用燃料状態（Ｄ、）８、ガスタービ
ン設備２からタービン運転指令状態（Ｄｔ）９、タービ
ンフレーム状態（Ｄ、）１０、タービン負荷指令状態（
Ｄ４　）１１、タービン外気吸込温度（Ｔｃ）１２、発
電機設備３から発電量（Ｗ）１３を入力する。

これらの入力信号に従って、保守スケジューリング裂開
４は短期保守時期１４、中期保守時期１５、長期保守時
期１６を監視出力装ｖｊｔ５に出力し、ガスタービンに
おける保守スケジュールを行なう。

尚、使用燃料状態は信号り、が「１」レベルのときオイ
ル燃料で、「０」レベルのときガス燃料であることを示
す。タービン運転指令状態は信号り、が「１」レベルの
とき「運転指示」で、「０」レベルのとき「停止指示」
であることを示す、タービンフレーム状態は信号Ｄ　ｓ
がｒｌＪレベルのとき、タービン運転中で、ｒｏｊレベ
ルのときタービン停止中であることを示す。また、ター
ビン負荷指令状態は信号Ｄ４が「１」レベルのときピー
ク負荷指令で、「０」レベルのときベース負荷指令であ
ることを示す。

第２図は、本発明のガスタービンプラントにおけるプラ
ントの運転停止に基づいた各種負荷と発電動車を図示し
たものである。

第２図において、■、または■で示すプラント運用系態
が最も多く用いられる。

■　無負荷→ベース負荷→ミドル負荷→ビーク負荷→ミ
ドル負荷→ベース負荷→無負荷■　無負荷→ベース負荷
→無負荷 となシ、プラント運転指令後、急激にピーク負荷を指令
されても、なかなかピーク負荷を得ることのできないこ
とを示す。また、ここではタービンの運転停止を確実に
得るために、タービンフレーム状態を考慮する。

第３図（ａ）、　（ｂ）は、ガスタービンプラントにお
ける各燃料別の負荷状態を判定するために負荷帯をグラ
フに示したものである。

第３図において、燃料（ガス、オイル）毎に分けて、外
気温度（Ｔｃ）と発電効率（Ｅ）から負荷状態を求める
。すなわち、 １）　燃料がガスである場合 まず、外気温度（Ｔｃ　）とプラント運転（Ｙ）を反映
した発電効率（ＥＧ）は、下記の式で求められる。

Ｃａ　＝　ｆ　（Ｔｃ　、　Ｙ）　（ｋ　ｃａｔ／ＭＷ
）・・・・・・・・・（２） ここに、Ｃａｂ電力量のカロリー変換定数（ｋ　Ｃａｔ
／ＭＷ　） Ｗ：発１！機発電ｉ（ＭＷ） ＫａＨガスのカロリー変換定数 （ｋ　ｃａｔ／Ｎｍ８） ＦＧ；ガスの使用ｆｒ（Ｎｍ”） Ｔｃ　Ｈ外気温度（ｌｒ） Ｙ；プラント運転停止時間（Ｈｒ） （１）式で得た燃料ガス（、Ｆｏ）６による発電効率（
Ｅｏ）と前記（１）式で使用した外気温度（Ｔｃ　）に
より、グラフ（ａ）上で交差した部分の負荷帯（Ｌｏ）
を求める。この負荷帯（Ｌｏ）は、正規化され、１．２
，３．４で表わされる。

Ｌａ−ｆ　（Ｅｏ　＋　Ｔｃ　）＝１．２．３．　ｏｒ
　４・・・・・・・・・・・・・・・（３）Ｅｏ　Ｈ燃
料ガスにおける発電効率（％）ＬＧ；燃料ガスにおける
負荷帯、すなわちＬｏ＝ＩＢ無負荷帯 ＝２；ベース負荷帯 ＝３；ミドル負荷帯 ＝４；ピーク負荷帯 （３）式で得られた負荷帯（Ｌａ）が操作員の指令に基
づいて得られたものかどうかを下記の式にてここに、Ｇ
、；燃料ガスにおける無負荷状態Ｇ、；燃料ガスにおけ
るベース負荷状 態 Ｇ３　ｉ燃料ガスにおけるミドル負荷状（９） Ｇ４　；燃料ガスにおけるピーク負荷状態 石、；運転指令の反転（停止中） 石、；フレーム状態の反転（停止中） Ｂ１　；燃料状態の反転（ガス使用中）Ｄ、ｉ指令負荷
の反転（ベース負荷指 令） （４］式で燃料ガス６における負荷状態が得られる。

同様に、 ２）　燃料がオイルである場合 まず、外気温度（Ｔｃ　）とプラント運転（Ｙ）を反映
した燃料オイルにおける発電効率（ＥＯ）は、下記の式
で求められる。

Ｃｏ　＝　ｆ　（Ｔｃ　、　Ｙ　）　（ｋｃａｔ／ＭＷ
）　・・・・”　（６）ここに、Ｃｏ；外気温度（Ｔｃ
　）とプラント運転（Ｙ）による電力量のカロリ ー変換定数（ｋ　ｃａｔ／ＭＷ） （１０） ＫｏＨオイルのカロリー変換定数 （ｋｃａｔ／Ｋｔ） Ｆｏ；オイルの使用量（Ｋｔ） （５）式で得られた燃料オイル（Ｆｏ）７による発電効
率（Ｅｏ）と外気温度（Ｔｃ　）によりピーク負荷帯（
Ｌｏ）を求める。この負荷帯（Ｌｏ）は正規化され５，
６，７．８にて表わされる。

ＩＪＯ＝　ｆ　（Ｅｏ　、　Ｔｃ）＝５．６．７．　ｏ
ｒ　８・・・・・・・・・・・・（７） なお、Ｅ　ｏ　Ｈ燃料オイルにおける発電効率（％）Ｌ
ｏ；燃料オイルにおける負荷帯すなわち （７）式にて得た負荷帯（Ｌｏ）が操作員の指令に基づ
いて得られたものかどうかを下記の式にてチェックを行
なう。

（１１） Ａ、ＮＤ　Ｄ４） なお、０．；燃料オイルにおける無負荷状態０、；燃料
オイルにおけるベース負荷状態 （−）ｓＨ燃料オイルにおけるミドル負荷状態 ０４　；燃料オイルにおけるピーク負荷状態 （８）式で燃料オイル７における負荷状態が得られる。

以上のようにして、Ｐ制ガスと燃料オイルにおける負荷
状態は前記（４）、　（８）のレベルによって判別でき
る。かつ、プラントの状態は前記状態のいずれかに常に
存在する。

第４図は、前記ガスタービンプラントにおける（１２） 負荷状態遷移の例を図に示したものである。

第４図において、ガスタービンプラントの負荷状態は、
各燃料毎の負荷状態が下記のように遷移する例を示して
いる。

（尋　ガス燃料の無負荷→ベース負荷→ピーク負荷指令
でミドル負荷→ビーク負荷指令でピーク負荷→ベース負
荷指令でミドル負荷→ベース負荷指令でベース負荷→ベ
ース負荷状態のまま燃料切換え （ｂ）　　オイル燃料のベース負荷→停止指令で無負荷
状態継続 これら各負荷状態（■〜■）における連続運転停止時間
（Ｔ）は下記の式から得られる。すなわち、 なお、ｎ、（ｉ＝１〜４）；燃料ガスの場合Ｑ、（ｉ＝
５〜８）；燃料オイルの場合Ｔｏ　；基本演算周期 Ｔ；各状態における連続・停止時間 （１３） ｊ；各状態の正規値（１〜８） を得やすくするために「１」又は「０」で表わすために
正規化したものである。

前記（９）式をより具体的に説明すると、例えば、■状
態では、 （１０）式で得た値が次の状態■に遷移するとき、一定
値とし、次の寿命係数を得るためのものとなる。また、
■状態の連続運転停止時間（Ｔ）は、０”値にリセット
され、■状態の連続運転停止時間の演算用に用いられる
。

第５図（ａ）、　（ｂ）は各負荷状態における前記連続
運転停止時間による寿命係数の関係を図示したものであ
る。

第５図において、連続運転停止時間（Ｔ）に対する寿命
係数は燃料がガスとオイルの場合では異（１４） なるために分けて示すことができる。これらの図から同
じピーク負荷でも燃料によってガスタービンプラントの
寿命係数が大きくなることを示し、筐た、下記式で寿命
係数（Ｊ）が得られる。

、Ｔ　＝　ｆ　（Ｔ、　Ｇ＋　、　ＯＬ、　Ｄｔ　）・
・・・・・　（１１）以上のようにして得た寿命係数（
Ｊ）は、累積演算を行ない、累積寿命値（Ｑ）として得
ることができる。

Ｑ−Σ（Ｊ）　　・・・・・・・・・・・・・・・　（
１２）ここに、に寿命係数 Ｑ；累積寿命値 ここで得た累積寿命値（Ｑ）は、全ての負荷状態で得た
寿命係数を累積していたものであり、ガスタービン設備
毎に設けられるものである。

さらに、前記で得た累積寿命値（Ｑ）を用い、前記短中
長の三段階に分けられた保守時期は下記のようにスケジ
ュールされる。すなわち、保守スケジューリング装置４
に記憶された基本保守値（Ｍ（＋）を用い、下記の式で
短中長の保守時期を求めることができる。

（１５） １）短期保守時期の決定 短期保守時期（Ｍ、）は、基本保守値（ＭＯ）を用い、 Ｍ１＝αＩＸＭ６　　・・・・・・・・・・・・　（１
３）なお、α、；短期保守定数（α、≧１．０）Ｍｏ　
；基本保守値 Ｍｌ；短期保守値 これらの演算結果（Ｍｌ　）と前記累積寿命値（Ｑ）７
比較演算によって短期保守回数（ＴＭ、）と次期保守ま
での寿命係数（ＶＭ、）を得ることができる。

ＶＭｌ　＝　Ｑ　　（ＴＭ＋　ＸＭｔ　）　−・・−・
（１５）ここに、ＴＭ、、短期保守回数（整数値）ＶＭ
ｌ　、次期保守までの寿命係数 （１５）式で得られた次期保守までの寿命係数（ＶＭＩ
　　＞を用い、下記式で寿命係数比（ＰＭＩ）を求めこ
れらの演算結果を短期保守時期１４として寿命係数比（
ＰＭＩ）によって異なった情報を（１６） 監視出力装＃、５に出力する。

なお、ＰＭ、：寿命係数比（二〇〜１．０）力する また、これらの情報出力時、合わせて短期保守回数（Ｔ
ＭＩ）をも監視出力装置１ｌｉ５に出力することができ
る。

２）中期保守時期の決定 前記短期保守時期で得られる短期保守値（Ｍｌ）を用い
、中期保守［（ＭＯ）は下記式にで得られる。

Ｎ１．＝α、×Ｍ、・・・・・・・・・・・・　（１７
）ここに、α、；中期保守係数（α、≧１．０）Ｍｌ；
短期保守値 Ｍｔ　；中期保守値 （１７） これらの演算結果（Ｎ２　）と前記累積寿命値（Ｑ、　
）の比較演算によって中期保守回数（’Ｉ’Ｍ、）と次
期保守までの寿命係数（７Ｎ２　）が得られる。

ＶＭ２＝　Ｑ、−（’ｒＭ２ｘ　Ｍｔ　）・・・・・・
・・・　（１９）ここに、ＴＭ、、中期保守回数（整数
値）ＶＭｔ；次期保守までの寿命係数 （１９）式で得られた次期保守までの寿命係数（ＶＭり
を用い、下記式で寿命係数比（ＰＭｔ）を求め、これら
の演算結果を中期保守時期１５として、寿命係数比（Ｐ
Ｎ２）によって異なった情報を監視出力装置５に出力す
ることができる。

なお、ＰＭ、、寿命係数比（二〇〜１．０）ＰＭ２＝０
〜０，１；中期保守要求情報出力する ＰＭ２＝０．１〜０，８；情報出力せずＰＭ２＝０．８
〜１．０；中期保守回数情（１８） 報出力する また、これらの中期保守情報出力時５中期保守回数（’
ｒＭｔ）を監視出力装置５に出力することができる。

３）長期保守時期の決定 中期保守時期で得られる中期保守値（Ｍ２　）を用い、
長期保守値（Ｍ３　）は、 Ｍ３−α、×Ｍ２　　・・・・・・・・・・・・・・・
　（２１）ここに、α３　；長期保守係数（α、≧１．
０）Ｍ２　；中期保守値 Ｍｓｉ長期保守値 これらの演算結果（Ｍ、）と前記累積寿命値（Ｑ）の比
較演算によって、長期保守回数（ＴＭｓ＞と次期保守ま
での寿命係数（ＶＭｓ）が得られる。

ＶＭｓ　＝Ｑ　　（ＴＭｓ　ＸＭｓ）−”−・（２３）
なお、ＴＭ、ｉ長期保守回数（整数値）ＶＭ、、次期保
守までの寿命係数 （２３）式で得られた次期保守までの寿命係数（１９） （ＶＭ、）を用い、下記式で寿命係数比（ＰＭａ）を求
め、これらの演算結果を長期保守時期１６として、寿命
数比（ＰＭ３）によって異なった情報を監視出力装置５
に出力することができる。

なお、ＰＭ、、寿命係数比（二〇〜１．０）ＰＭ、＝Ｏ
−０，１、長期保守要求情報出力するＰＭ、　＝　０．
１〜０．８；情報出力せずＰＭ、＝０．８〜１．０；長
期保守準備情報出力するまた、これらの長期保守情報出
力時、長期保守回路（’ＩＭ３）を監視出力装置５に出
力することができる。

以上のようにして得た三段階保守時期は、保守係数（α
）の値を下記のように設定すると全く保守時期を区別す
ることなく、同時にスケジュールすることができ、かつ
、基本保守値（ＭＯ）で、各保守期をスケジュールする
ことができる。

α、＝α２＝α、＝１　・・・・・・・・・・・・　（
２５）また、プラント運転停止時間（Ｙ）は、プラン（
２０） ト据付し、稼動状態から通算して得ることができ、具体
的に下記式で表わすことができる。

Ｙ−Σ（Ｔ）　　・・・・・・・・・・・・・・・　（
２６）なか、Ｔ；各負荷状態における運転停止時間Ｙ；
プラント運転停止時間 以−ヒのようにして、ガスタービンプラントの保守スケ
ジュールが行なわれるが、各状態毎の途中段階でそのま
筐の状態が今後も継続されるという予測のもとで、仮想
累積寿命値が求められ、これらの演算結果によって将来
の保守時期がデマントでき、保守監視をすることができ
る。また、各状態毎の途中で保守スケジュール演算をさ
せることは容易に行なえる。

本発明によれば、ガスタービンプラントにおける保守時
期を的確に把握でき、最適な保守スケジューリングをす
ることができるので、非連続運転用ガスタービンプラン
トを含めプラント寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の代表的なブロック図、第２図は（２１） 本発明のガスタービンプラント運転停止状態遷移図、第
３図（ａＪ、　（＋））は、本発明のガスタービンプラ
ントにおける各燃料別による負荷帯図、第４図（ａ）。 （ｂ）は本発明のガスタービンプラントにおける負荷状
態遷移図、第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の各負荷状態
における連続運転停止時間による寿命係数の一例図であ
る。 １・・・ガスタービン燃旧設備、２・・・ガスタービン
設備、３・・・発電機設備、４・・・保守スケジューリ
ング装置、５・・・監視出力装置、６・・・燃料ガス量
、７・・・燃料オイル量、８・・・使用燃料状態％　９
・・・タービン運転指令状態、１０・・・タービンフレ
ーム状態。 １１・・・タービン負荷指令状態、１２・・・タービン
外（２２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料を非連続的に燃焼をせてタービンを回転させる
   ガスタービン発電プラントにおいて、前記燃料による発
   電効率、タービン負荷によって、タービンの運転状態を
   ピーク負荷、ミドル負荷、ペース負荷、無負荷に判別し
   、各状態における連続運転停止の時間を求め、前記運転
   ・停止時間よシ寿命係数を得て、各ガスタービン毎に累
   積を行ない、これらの累積寿命係数値に基づいて、ガス
   タービン発電機の保守時期をスケニーリングするように
   構成したことを特徴とするガスタービンプラントの保守
   スケジュール方法。