JPWO2020021794A1 - プラント管理方法、プラント管理装置、および、プラント管理プログラム - Google Patents
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Abstract
蒸気トラップ制御部が所定の期間中に初めて不具合を検出した場合（Ｓ１２）は、閉塞現象を解消する動作である閉塞解消動作を実行し（Ｓ１３）、閉塞解消動作を実行した後再び不具合を検出した時点までの期間が第一閾値以下である場合（Ｓ２２、Ｓ２３）は、閉塞再発防止動作およびエアバインディング防止動作のうち優先順位が高い方の動作である第一不具合防止動作を実行し（Ｓ２４）、第一不具合防止動作を実行した後三たび不具合を検出した時点までの期間が第二閾値以下である場合（Ｓ３２、Ｓ３３）は、閉塞再発防止動作およびエアバインディング防止動作のうち第一不具合防止動作として選択されなかった動作である第二不具合防止動作を実行する（Ｓ３４）。
Description
本発明は、プラント管理方法、プラント管理装置、および、プラント管理プログラムに関する。
近年、石油化学プラントや火力発電プラントなどの大型設備において、リスクを考慮したいわゆるＲＢＩ（Risk-Based Inspection）の手法を用いたリスク評価が行われている（なお、ＲＢＩに基づく評価手法はＡＰＩ（American Petroleum Institute）においてＡＰＩ５８１として標準化されている）。そして、この種のリスク評価手段として、日本国特許第５８８４０００号公報（特許文献１）には、故障発生確率および故障が生じたときの影響度を２軸に設定したリスクマトリクス上に、蒸気プラントにおける各プロセス機器に関する故障発生確率と影響度との組をプロットしたプロット図を作成し、かかるプロット図から対象のプラントのリスク評価を行うことが開示されている。
しかし、特許文献１のようなリスク評価手段は、不具合が発生する前において、不具合が発生した場合のリスクを評価することはできるが、実際に発生した不具合に対する適切な対応策を実行することができるものではなかった。すなわち、特許文献１のようなリスク評価手段は、予防保全および予知保全の観点においては有効なものであるが、事後保全が必要な場面においては有効なものとは言えなかった。
そこで、事後保全が必要な場面において適切な対応策を実行することが可能な、プラント管理方法、プラント管理装置、および、プラント管理プログラムの実現が望まれる。
本発明に係るプラント管理方法は、蒸気トラップと、前記蒸気トラップの温度を検知する温度センサと、前記温度センサによって検知した前記蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップに不具合が生じたことを検出する蒸気トラップ制御部と、を備える蒸気プラント、を管理するプラント管理方法であって、前記蒸気トラップ制御部が所定の期間中に初めて不具合を検出した場合は、当該不具合を前記蒸気トラップの閉塞現象であると判断するとともに、当該不具合を検出した前記蒸気トラップに対して、前記閉塞現象を解消する動作である閉塞解消動作を実行し、前記閉塞解消動作を実行した後、前記蒸気トラップ制御部が再び不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第一閾値以下である場合は、前記閉塞現象の再発を防止する動作である閉塞再発防止動作およびエアバインディング現象を防止する動作であるエアバインディング防止動作のうち、あらかじめ定められた優先順位が高い方の動作である第一不具合防止動作を実行し、前記第一不具合防止動作を実行した後、前記蒸気トラップ制御部が三たび不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第二閾値以下である場合は、前記閉塞再発防止動作および前記エアバインディング防止動作のうち、前記第一不具合防止動作として選択されなかった動作である第二不具合防止動作を実行することを特徴とする。
また、本発明に係るプラント管理装置は、蒸気トラップと、前記蒸気トラップの温度を検知する温度センサと、前記温度センサによって検知した前記蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップに不具合が生じたことを検出する蒸気トラップ制御部と、を備える蒸気プラント、の管理に用いるプラント管理装置であって、前記プラント管理装置は、前記プラント管理装置の動作を制御する管理装置制御部と、使用者に対する情報伝達を行う出力装置と、を有し、前記蒸気トラップ制御部が所定の期間中に初めて不具合を検出した場合は、前記管理装置制御部は、当該不具合を前記蒸気トラップの閉塞現象であると判断し、前記出力装置は、当該不具合を検出した前記蒸気トラップに対して前記閉塞現象を解消する動作である閉塞解消動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力し、前記管理装置制御部が、前記閉塞解消動作が完了した旨を認識した後、前記蒸気トラップ制御部が再び不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第一閾値以下である場合は、前記出力装置は、前記閉塞現象の再発を防止する動作である閉塞再発防止動作およびエアバインディング現象を防止する動作であるエアバインディング防止動作のうち、あらかじめ定められた優先順位が高い方の動作である第一不具合防止動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力し、前記管理装置制御部が、前記第一不具合防止動作が完了した旨を認識した後、前記蒸気トラップ制御部が三たび不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第二閾値以下である場合は、前記出力装置は、前記閉塞再発防止動作および前記エアバインディング防止動作のうち、前記第一不具合防止動作として選択されなかった動作である第二不具合防止動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力することを特徴とする。
また、本発明に係るプラント管理プログラムは、蒸気トラップと、前記蒸気トラップの温度を検知する温度センサと、前記温度センサによって検知した前記蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップに不具合が生じたことを検出する蒸気トラップ制御部と、を備える蒸気プラント、の管理に用いる管理機能をコンピュータに実行させるプラント管理プログラムであって、前記管理機能は、前記蒸気トラップ制御部が所定の期間中に初めて不具合を検出した場合は、当該不具合を前記蒸気トラップの閉塞現象であると判断するとともに、当該不具合を検出した前記蒸気トラップに対して前記閉塞現象を解消する動作である閉塞解消動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力する機能と、前記閉塞解消動作が実行された旨を前記コンピュータが認識した後、前記蒸気トラップ制御部が再び不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第一閾値以下である場合は、前記閉塞現象の再発を防止する動作である閉塞再発防止動作およびエアバインディング現象を防止する動作であるエアバインディング防止動作のうち、あらかじめ定められた優先順位が高い方の動作である第一不具合防止動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力する機能と、前記第一不具合防止動作が実行された旨を前記コンピュータが認識した後、前記蒸気トラップ制御部が三たび不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第二閾値以下である場合は、前記閉塞再発防止動作および前記エアバインディング防止動作のうち、前記第一不具合防止動作として選択されなかった動作である第二不具合防止動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力する機能と、を含むことを特徴とする。
これらの構成によれば、不具合の発生に際して、当該不具合と前回の不具合との間隔および前回の不具合の際に実行された対応策の内容に応じて適切な対応策を実行することができる。
以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。
本発明に係るプラント管理方法は、一態様として、前記第一不具合防止動作は前記閉塞再発防止動作であり、前記第二不具合防止動作は前記エアバインディング防止動作であることが好ましい。
この構成によれば、不具合が再発する原因として、エアバインディング現象の発生よりも、閉塞現象の再発の方が、発生の可能性が高い設備において、より可能性が高い不具合原因に対する対応策を優先的に実行することができる。
本発明に係るプラント管理方法は、一態様として、前記閉塞解消動作は、前記蒸気トラップが有するオリフィス部に生じた閉塞物を除去する動作を含むことが好ましい。
この構成によれば、オリフィス部に生じた閉塞物を除去することにより、蒸気トラップの閉塞現象を解消することができる。
本発明に係るプラント管理方法は、一態様として、前記閉塞解消動作は、前記蒸気トラップの解体を伴わずに実行されることが好ましい。
この構成によれば、蒸気プラントの停止を伴わずに、または、蒸気プラントの停止期間を最低限の期間に抑制して、閉塞解消動作を実行することができる。
本発明に係るプラント管理方法は、一態様として、前記閉塞再発防止動作は、前記蒸気プラントを流通する蒸気に添加される清缶剤を変更することを含むが好ましい。
この構成によれば、配管などの構成要素からの溶出物を原因とする閉塞現象の発生を抑制することができる。
本発明に係るプラント管理方法は、一態様として、前記閉塞再発防止動作は、前記清缶剤をアミン化合物に変更することを含むことが好ましい。
この構成によれば、銅系合金から溶出した銅の析出および堆積による閉塞現象の発生を抑制することができる。
本発明に係るプラント管理方法は、一態様として、前記エアバインディング防止動作は、前記蒸気トラップの上流に、または、前記蒸気トラップと一体に、エアベントを設置することを含むことが好ましい。
この構成によれば、エアバインディングの発生を有効に抑制することができる。
本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。
本発明に係るプラント管理方法、プラント管理装置、および、プラント管理プログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、石油化学プラントや火力発電プラントなどの、蒸気を利用する蒸気プラント２を監視するプラント監視システムにおいて、本発明に係るプラント管理装置を用いて、本発明に係るプラント管理方法を実行した例について説明する。
〔設備構成およびシステム構成〕
本実施形態に係るプラント管理方法において管理対象とする蒸気プラント２は、タービン、コンプレッサ、熱交換器などの蒸気を利用する蒸気利用機器、蒸気利用機器に蒸気を輸送する輸送管、蒸気利用機器から生じたドレンを排出するドレン管などの配管系、および、配管系に設けられる蒸気トラップ２２、制御バルブ、ポンプ、フィルタ、セパレータなどのプロセス機器、給水タンク、脱気器、ボイラなどの蒸気供給機器、などの構成要素を有する。これらの構成要素は、各構成要素の構造や要求性能などに応じて選択される鋳鉄、ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、炭素鋼、合金鋼、銅系合金などの材料で形成されている。また、蒸気プラント２のような蒸気システム全体を重要なアセットの１つとして捉えると、本実施形態に係るプラント管理方法、プラント管理装置、および、プラント管理プログラムは、アセットマネジメント手法の１つとして適用可能である。
本実施形態に係るプラント管理方法において管理対象とする蒸気プラント２は、タービン、コンプレッサ、熱交換器などの蒸気を利用する蒸気利用機器、蒸気利用機器に蒸気を輸送する輸送管、蒸気利用機器から生じたドレンを排出するドレン管などの配管系、および、配管系に設けられる蒸気トラップ２２、制御バルブ、ポンプ、フィルタ、セパレータなどのプロセス機器、給水タンク、脱気器、ボイラなどの蒸気供給機器、などの構成要素を有する。これらの構成要素は、各構成要素の構造や要求性能などに応じて選択される鋳鉄、ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、炭素鋼、合金鋼、銅系合金などの材料で形成されている。また、蒸気プラント２のような蒸気システム全体を重要なアセットの１つとして捉えると、本実施形態に係るプラント管理方法、プラント管理装置、および、プラント管理プログラムは、アセットマネジメント手法の１つとして適用可能である。
また、配管内部におけるスケールや腐食の発生を防止するため、ボイラに供給される水には、清缶剤が添加されており、かかる清缶剤は蒸気に同伴して蒸気プラント２を流通する。清缶剤としては、リン酸塩、亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン、アンモニア、アミン化合物などが用いられる。なお、本実施形態においては、清缶剤としてアンモニアが用いられている。
図１に示すように、本実施形態に係るプラント監視システムでは、監視サーバ３（管理装置制御部の例）が監視対象とする種々の蒸気プラント２からのデータをネットワーク５を介して収集し、収集したデータを外部のデータベースサーバ４に蓄積的に記録する。そして、監視サーバ３は、定期的に、または、ユーザや管理者からの指示に応じて、収集したデータおよびデータベースサーバ４に記録したデータに基づいて分析および判定を行うようになっており、その結果はＰＣやスマートフォンなどのユーザ端末１（出力装置の例）に表示される。また、分析および判定の結果はデータベースサーバ４に記録して、さらなる分析および判定に供されるようになっている。これらの分析結果は、監視サーバ３が定期的にユーザ端末１に送信する場合と、ユーザや管理者からの指示に応じてユーザ端末１に送信する場合と、がある。
〔蒸気トラップの機能と不具合〕
ここで、蒸気トラップ２２に生じうる不具合を説明するが、まず、その前提となる蒸気トラップ２２の機能および基本構造について説明する。蒸気プラントを流通する蒸気は、温度低下により凝縮してドレンを生ずる。かかるドレンは蒸気としての機能を果たさないため蒸気プラント系外へ排出する必要があるが、ドレンに同伴して蒸気が蒸気プラント系外に排出されるとエネルギーの損失となるため、これを防止する必要がある。このような機能を果たすため、蒸気トラップ２２は、液体を排出するが気体を排出しないように動作する自動弁として構成されている。
ここで、蒸気トラップ２２に生じうる不具合を説明するが、まず、その前提となる蒸気トラップ２２の機能および基本構造について説明する。蒸気プラントを流通する蒸気は、温度低下により凝縮してドレンを生ずる。かかるドレンは蒸気としての機能を果たさないため蒸気プラント系外へ排出する必要があるが、ドレンに同伴して蒸気が蒸気プラント系外に排出されるとエネルギーの損失となるため、これを防止する必要がある。このような機能を果たすため、蒸気トラップ２２は、液体を排出するが気体を排出しないように動作する自動弁として構成されている。
蒸気トラップ２２の具体的な構造の例を図２に示す。なお、本実施形態では、蒸気トラップ２２としてフロート式蒸気トラップを採用している。蒸気トラップ２２は、弁体としてフロート２２１を有する。フロート２２１は、通常時は弁座２２２に着座しており、弁座２２２の中央部に設けられたオリフィス２２２ａ（オリフィス部の例）を塞いでいる。
なお、オリフィス２２２ａは、配管系や蒸気トラップ２２などの蒸気が流通する各構成要素の呼び径よりも小さい開口径を有するため、蒸気トラップ２２の他の箇所に比べて閉塞しやすい。また、後述するクリーニング動作に用いるクリーニング機構２２５が、オリフィス２２２ａの出口２２４側に設けられている。
なお、オリフィス２２２ａは、配管系や蒸気トラップ２２などの蒸気が流通する各構成要素の呼び径よりも小さい開口径を有するため、蒸気トラップ２２の他の箇所に比べて閉塞しやすい。また、後述するクリーニング動作に用いるクリーニング機構２２５が、オリフィス２２２ａの出口２２４側に設けられている。
ここで、蒸気トラップ２２に入口２２３からドレンが流入すると、やがてフロート２２１が浮力により浮上する（図３）。このとき、フロート２２１がオリフィス２２２ａから離れるため、オリフィス２２２ａが開放され、ドレンが出口２２４側へ流通し蒸気プラント系外に排出される。ドレンの排出に伴い蒸気トラップ２２の内部のドレンの液位が下がると、フロート２２１が低下して弁座２２２に着座し、やがてオリフィス２２２ａが閉止される。
ここで、蒸気トラップ２２に生ずる不具合とは上記の機能が果たされない状態になることを言い、具体的には、ドレンが排出されない状態になることを言う。かかる不具合の根本原因（ルートコーズ）としては、閉塞現象およびエアバインディング現象が挙げられる。それぞれの現象の詳細は後述するが、いずれの現象が生じた場合も、蒸気トラップ２２に新たな蒸気が流入することができないため蒸気トラップ２２の温度が低下する。したがって、蒸気トラップ２２の温度を継続的に監視することで、蒸気トラップ２２に不具合が生じたことを、蒸気トラップ２２の温度の低下として検出することができる。ただし、閉塞現象およびエアバインディング現象のうち、いずれの現象が生じたのかは、温度の監視からは判断することができない。
まず、閉塞現象について説明する。蒸気プラントを流通する蒸気は、不純物、異物、ならびに、配管などの構成要素からの脱落物および溶出物、などの物質を同伴する場合がある。このような物質は、配管系の末端部に配置される蒸気トラップ２２において堆積および析出しやすい。このとき、オリフィス２２２ａの開口部が堆積および析出による閉塞物で完全に塞がれると、フロート２２１が上昇してもドレンが流通できない状態になる。これが、蒸気トラップ２２の閉塞現象である。
かかる閉塞現象を解消するためには、オリフィス２２２ａに形成した閉塞物を除去するクリーニング動作（閉塞解消動作の例）が、第一に実行するべき動作である。本実施形態に係るプラント管理方法において管理対象とする蒸気プラント２では、蒸気トラップ２２を配管系から取り外したり、蒸気トラップ２２を解体したりすることなく、オリフィス２２２ａに形成した堆積物を除去することができるクリーニング機構２２５が、蒸気トラップ２２に設けられている。クリーニング機構２２５は、オリフィス２２２ａに対向する先端部が尖った形状に形成された棒状の部材であり、蒸気トラップ２２の本体に螺合する態様で固定されている。クリーニング機構２２５を、その軸心まわりに、蒸気トラップ２２の外側から見て時計回りの方向に回転させると、クリーニング機構２２５が蒸気トラップ２２の内部方向に前進し、やがて先端部がオリフィス２２２ａに達する。このとき、当該先端部がオリフィス２２２ａに形成した堆積物を貫通し、当該堆積物を除去することができる。
上記に列挙した堆積物の諸原因のうち、不純物、異物、脱落物を原因とする閉塞は、再発性が低い。この場合、クリーニング動作を実行して閉塞を解消すると、当分の間は蒸気トラップ２２が正常に動作する場合が多い。しかし、上記に列挙した堆積物の諸原因のうち、配管などの構成要素からの溶出物が原因である場合は、クリーニング動作を実行して閉塞を解消したとしても、溶出物が生じる原因を取り除いたわけではないので、再び堆積物が生じ、すぐに閉塞が再発する可能性が高い。特に、構成要素に銅系合金が使用される場合は、使用される清缶剤や蒸気のｐＨなどの諸条件によっては、溶出物が生じやすい場合があることが知られている。
そのため、溶出物を原因とする閉塞の発生が疑われる場合には、クリーニング動作を行うだけでなく、併せて、溶出物が生じにくい環境に改善することが望まれる。溶出物の発生による閉塞現象の再発を防止する方法としては、構成要素に使用される材料の変更、清缶剤の変更、などが挙げられる（いずれも閉塞再発防止動作の例）。特に、清缶剤の変更は、簡便に行うことができるため、閉塞再発防止動作として好ましい。具体的には、銅系合金から溶出した銅がオリフィス部に析出および堆積していることが疑われる場合は、清缶剤をたとえばアンモニアからアミン化合物に変更すること（閉塞再発防止動作の例）などが有効である。
次に、エアバインディング現象について説明する。前述の通り、蒸気トラップ２２は、液体を排出するが気体を排出しないように動作する自動弁である。蒸気トラップ２２に蒸気が流入した場合、この蒸気は温度低下により凝縮してドレンとなるため、やがて排出される。一方、何らかの理由で蒸気プラント２に空気（不凝縮ガス）が流入し、この空気が蒸気トラップ２２に流入した場合、蒸気トラップ２２が使用される一般的な温度環境において空気は凝縮しないため、当該空気は蒸気トラップ２２から排出されることなく、蒸気トラップ２２内にとどまり続ける。また、かかる空気が存在することで、新たな蒸気が蒸気トラップ２２に流入できないため、蒸気トラップ２２内のドレンの量が増えず、蒸気トラップ２２が開放状態となる条件が満たされることがない。以上の機構により、蒸気トラップ２２が閉止した状態で動作しなくなる現象を、エアバインディング現象という。
かかるエアバインディング現象を防止するためには、蒸気プラントまたは蒸気トラップ２２に流入した空気を排出する必要がある。具体的な方法として、蒸気トラップ２２の上流に、または、蒸気トラップ２２と一体に、エアベントを設置すること（エアバインディング防止動作の例）が挙げられる。
〔プラント管理方法〕
続いて、本実施形態に係るプラント管理方法の具体的な手順を説明する（図４）。まず、監視サーバ３に収集されるデータの一例について説明すると、蒸気トラップ制御部２１が、蒸気プラント２に設置された各蒸気トラップ２２から、各蒸気トラップ２２に備え付けた温度センサ２３により得た温度データや、各蒸気トラップ２２に生じたイベントに関するイベントデータなどを収集し、収集したデータを定期的にまたは連続的に監視サーバ３側に送信するようになっている。
続いて、本実施形態に係るプラント管理方法の具体的な手順を説明する（図４）。まず、監視サーバ３に収集されるデータの一例について説明すると、蒸気トラップ制御部２１が、蒸気プラント２に設置された各蒸気トラップ２２から、各蒸気トラップ２２に備え付けた温度センサ２３により得た温度データや、各蒸気トラップ２２に生じたイベントに関するイベントデータなどを収集し、収集したデータを定期的にまたは連続的に監視サーバ３側に送信するようになっている。
（１）初回の不具合
蒸気トラップ制御部２１は、温度センサ２３により検知される蒸気トラップ２２の温度を継続的に監視する（Ｓ１１）。ここで、ある特定の蒸気トラップ２２の温度が、直前の一定期間（たとえば、３０分周期で測定した直近３回）の平均値に対して５０℃以上低下する、当該平均値に対して５０℃以上低下する状態が１時間以上継続する、当該平均値に対して５０℃以上低下する状態を１２時間以内に１０回以上検知する、の少なくともいずれか１つの条件（以下、「不具合条件」とする。）が満たされた場合は、蒸気トラップ制御部２１は、当該蒸気トラップ２２に不具合が生じていると判断する（Ｓ１２）。そして、蒸気トラップ制御部２１は、当該蒸気トラップ２２に不具合が生じた旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。
蒸気トラップ制御部２１は、温度センサ２３により検知される蒸気トラップ２２の温度を継続的に監視する（Ｓ１１）。ここで、ある特定の蒸気トラップ２２の温度が、直前の一定期間（たとえば、３０分周期で測定した直近３回）の平均値に対して５０℃以上低下する、当該平均値に対して５０℃以上低下する状態が１時間以上継続する、当該平均値に対して５０℃以上低下する状態を１２時間以内に１０回以上検知する、の少なくともいずれか１つの条件（以下、「不具合条件」とする。）が満たされた場合は、蒸気トラップ制御部２１は、当該蒸気トラップ２２に不具合が生じていると判断する（Ｓ１２）。そして、蒸気トラップ制御部２１は、当該蒸気トラップ２２に不具合が生じた旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。
監視サーバ３は、蒸気トラップ２２に不具合が生じた旨のイベントデータを受信すると、当該蒸気トラップ２２に関するイベントデータの履歴をデータベースサーバ４から取得する。ここで、当該蒸気トラップ２２についての前回の不具合発生から、３０日（所定の期間の例）以上が経過しているときは、今回受信したイベントデータに係る不具合を当該期間内における初回の不具合であると認識し、当該不具合の原因を蒸気トラップ２２の閉塞であると判断する。また、このとき、監視サーバ３は、当該蒸気トラップ２２に閉塞が生じた旨のイベントデータをデータベースサーバ４に記録する。
そこで、監視サーバ３は、当該蒸気トラップ２２に対してクリーニング動作を実行するべき旨のメッセージを、ユーザ端末１に表示させる。蒸気トラップ２２において最も典型的な不具合は閉塞現象であり、閉塞物を取り除くことでこれが解消するからである。当該ユーザ端末１のユーザは、メッセージに従って当該蒸気トラップ２２のクリーニング動作を実行し（Ｓ１３）、クリーニング動作が完了した旨をユーザ端末１に入力する。その後、ユーザ端末１は、クリーニング動作が完了した旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。監視サーバ３は、ユーザ端末１から送信された当該イベントデータを受信することによって、クリーニング動作を実行した旨を認識するとともに、当該蒸気トラップ２２のクリーニング動作を実行した旨のイベントデータをデータベースサーバ４に記録する。
（２）再発に係る不具合
初回の不具合を解消した後、蒸気トラップ制御部２１は、引き続き温度センサ２３により検知される蒸気トラップ２２の温度を継続的に監視する（Ｓ２１）。やがて、不具合条件が満たされ、再び蒸気トラップ２２に不具合が生じたと判断したとき（Ｓ２２）、蒸気トラップ制御部２１は、当該蒸気トラップ２２に不具合が生じた旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。
初回の不具合を解消した後、蒸気トラップ制御部２１は、引き続き温度センサ２３により検知される蒸気トラップ２２の温度を継続的に監視する（Ｓ２１）。やがて、不具合条件が満たされ、再び蒸気トラップ２２に不具合が生じたと判断したとき（Ｓ２２）、蒸気トラップ制御部２１は、当該蒸気トラップ２２に不具合が生じた旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。
監視サーバ３は、蒸気トラップ２２に不具合が生じた旨のイベントデータを受信すると、当該蒸気トラップ２２に関するイベントデータの履歴をデータベースサーバ４から取得する。ここで、当該蒸気トラップ２２についてのクリーニング動作を実行した旨のイベントデータの記録から、２０日（第一閾値の例）以内であるときは（Ｓ２３）、今回受信したイベントデータに係る不具合を再発に係る不具合と認識し、当該不具合の原因を蒸気トラップ２２の閉塞の再発であると判断する。また、このとき、監視サーバ３は、当該蒸気トラップ２２に閉塞の再発が生じた旨のイベントデータをデータベースサーバ４に記録する。
そこで、監視サーバ３は、当該蒸気トラップ２２に対してクリーニング動作を実行するべき旨のメッセージ、および、清缶剤をアミン化合物に変更するべき旨のメッセージ、をユーザ端末１に表示させる。クリーニング動作の実行から２０日以内という短期間に不具合が再発したことの原因として、銅系合金から溶出した銅がオリフィス部に析出および堆積していることが疑われるので、清缶剤をアンモニアからアミン化合物に変更することでこれを解消するためである。当該ユーザ端末１のユーザは、メッセージに従って当該蒸気トラップ２２のクリーニング動作を実行し、さらに、清缶剤をアミン化合物に変更する（Ｓ２４）。以上の動作が完了すると、ユーザは、クリーニング動作および清缶剤の変更が完了した旨をユーザ端末１に入力する。その後、ユーザ端末１は、クリーニング動作および清缶剤の変更が完了した旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。監視サーバ３は、ユーザ端末１から送信された当該イベントデータを受信することによって、クリーニング動作および清缶剤の変更を実行した旨を認識するとともに、当該蒸気トラップ２２のクリーニング動作および清缶剤の変更を実行した旨のイベントデータをデータベースサーバ４に記録する。
なお、再発に係る不具合が前回の不具合から２０日を超えて発生したときは、初回の不具合と同様の対処を行う。すなわち、監視サーバ３は、当該蒸気トラップ２２に対してクリーニング動作を実行するべき旨のメッセージを、ユーザ端末１に表示させ、当該ユーザ端末１のユーザは、メッセージに従って当該蒸気トラップ２２のクリーニング動作を実行し（Ｓ１３）、クリーニング動作が完了した旨をユーザ端末１に入力する。
（３）三度目の不具合
再発に係る不具合を解消し、さらに清缶剤を変更した後、蒸気トラップ制御部２１は、引き続き温度センサ２３により検知される蒸気トラップ２２の温度を継続的に監視する（Ｓ３１）。やがて、不具合条件が満たされ、三たび蒸気トラップ２２に不具合が生じたと判断したとき（Ｓ３２）、蒸気トラップ制御部２１は、当該蒸気トラップ２２に不具合が生じた旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。
再発に係る不具合を解消し、さらに清缶剤を変更した後、蒸気トラップ制御部２１は、引き続き温度センサ２３により検知される蒸気トラップ２２の温度を継続的に監視する（Ｓ３１）。やがて、不具合条件が満たされ、三たび蒸気トラップ２２に不具合が生じたと判断したとき（Ｓ３２）、蒸気トラップ制御部２１は、当該蒸気トラップ２２に不具合が生じた旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。
監視サーバ３は、蒸気トラップ２２に不具合が生じた旨のイベントデータを受信すると、当該蒸気トラップ２２に関するイベントデータの履歴をデータベースサーバ４から取得する。ここで、清缶剤の変更を実行した旨のイベントデータの記録から、１０日（第二閾値の例）以内であるとき（Ｓ３３）は、今回受信したイベントデータに係る不具合を三度目の不具合と認識し、当該不具合の原因をエアバインディング現象であると判断する。また、このとき、監視サーバ３は、当該蒸気トラップ２２にエアバインディング現象が生じた旨のイベントデータをデータベースサーバ４に記録する。
そこで、監視サーバ３は、当該蒸気トラップ２２に対してエアベントを設置するべき旨のメッセージをユーザ端末１に表示させる。清缶剤を変更してもなお、１０日以内という短期間に不具合が再発したことの原因として、閉塞現象ではなく、エアバインディング現象の発生が疑われるからである。当該ユーザ端末１のユーザは、メッセージに従ってエアベントの設置を実行し（Ｓ３４）、エアベントを設置した旨をユーザ端末１に入力する。
その後、ユーザ端末１は、エアベントの設置が完了した旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。監視サーバ３は、ユーザ端末１から送信された当該イベントデータを受信することによって、エアベントを設置した旨を認識するとともに、当該蒸気トラップ２２にエアベントを設置した旨のイベントデータをデータベースサーバ４に記録する。
その後、ユーザ端末１は、エアベントの設置が完了した旨のイベントデータを監視サーバ３に送信する。監視サーバ３は、ユーザ端末１から送信された当該イベントデータを受信することによって、エアベントを設置した旨を認識するとともに、当該蒸気トラップ２２にエアベントを設置した旨のイベントデータをデータベースサーバ４に記録する。
なお、三度目の不具合が前回の不具合から１０日を超えて発生したときは、初回の不具合と同様の対処を行う。すなわち、監視サーバ３は、当該蒸気トラップ２２に対してクリーニング動作を実行するべき旨のメッセージを、ユーザ端末１に表示させ、当該ユーザ端末１のユーザは、メッセージに従って当該蒸気トラップ２２のクリーニング動作を実行し（Ｓ１３）、クリーニング動作が完了した旨をユーザ端末１に入力する。
本実施形態に係るプラント管理方法においては、蒸気トラップ２２に不具合が再発した場合において、第一に実行すべき第一不具合防止動作として閉塞再発防止動作を実行し、その後さらに不具合が再発した場合に、第二に実行すべき第二不具合防止動作としてエアバインディング防止動作を実行する、という手順を採用している。一度目の不具合に対してクリーニング動作を実行したにもかかわらず、その後間もなく不具合が再発した場合は、溶出物による閉塞現象、または、エアバインディング現象の発生を疑うべきであるが、本実施形態に係るプラント管理方法においては、経験則により、これらの現象のうち溶出物による閉塞現象の方が発生確率が高いという考え方を採用する。そして、この考え方に基づき、閉塞再発防止動作をエアバインディング防止動作より優先順位の高い動作であるとみなしている。なお、この優先順位に基づき、監視サーバ３は、再発に係る不具合を認識したときに、第一不具合防止動作として閉塞再発防止動作を選択するように、あらかじめ設定されている。
また、本実施形態に係るプラント管理方法においては、蒸気トラップ２２の不具合に基づいて、蒸気トラップ２２以外の不具合についての防止動作を実行する。これにより、蒸気トラップ２２の監視状態に基づいて、プラント全体における根本原因（ルートコーズ）を特定し解決することができる。プラント全体における根本原因を解決することにより、プラントを迅速かつ的確に最適化することができ、ひいてはプラントの稼働効率を高め省エネルギー化にも貢献することができる。
〔その他の実施形態〕
次に、本実施形態に係るプラント管理方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
次に、本実施形態に係るプラント管理方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
上記の実施形態では、第一不具合防止動作が閉塞再発防止動作の一例である清缶剤をアミン化合物に変更することであり、第二不具合防止動作がエアバインディング防止動作の一例であるエアベントを設置することである構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第一不具合防止動作がエアバインディング防止動作であり、第二不具合防止動作が閉塞再発防止動作であるように構成してもよい。また、閉塞再発防止動作は清缶剤をアミン化合物に変更することに限定されず、清缶剤をリン酸塩、亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン、糖類などに変更することや、銅系合金製部材を他の材料製の部材に交換すること、蒸気トラップの上流側にストレーナーを設置すること、などであってもよい。同様に、エアバインディング防止動作もエアベントを設置することに限定されず、蒸気トラップをエアベント機能内蔵の蒸気トラップに変更すること、エア混入原因の解決策（たとえば、フランジナットの締付け指示や配管穴あきの点検および補修指示など）を提示すること、などであってもよい。第一不具合防止動作および第二不具合防止動作の優先順位および具体的な内容は、監視対象とする蒸気プラントの構造、運転条件、過去の不具合履歴、類似するプラントの不具合履歴、ボイラの構造、種類および使用圧力、ならびに、蒸気トラップの構造、種類および使用圧力、などに基づいて、ユーザや管理者が任意に定めることができる。
上記の実施形態では、蒸気トラップ２２がクリーニング機構２２５を有し、これを回転させる手動操作を行うことで、蒸気トラップ２２の分解を要さずにオリフィス２２２ａに形成した堆積物を除去することができる構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係る閉塞解消動作は、蒸気トラップの分解を要する方法や、人為操作を要さずに自動的に堆積物が除去される方法（たとえば、温度低下を検知するとオリフィスを自動的にクリーニングする機構を有する蒸気トラップを設置する方法）であってもよい。
上記の実施形態では、クリーニング動作、清缶剤の変更、および、エアベントの設置、の各動作が完了したことを、ユーザがユーザ端末１に入力することで監視サーバ３が認識する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、閉塞解消動作、閉塞再発防止動作、および、エアバインディング防止動作、の各動作が完了したことは、蒸気プラントの各構成要素に設けられたセンサによって管理装置制御部が自動的に認識できるように構成してもよい。また、一部の動作を使用者の入力により認識し、その他の動作を自動的に認識するように構成してもよい。
上記の実施形態では、本発明に係るプラント管理装置を用いて、本発明に係るプラント管理方法を実行した場合を例として説明した。しかし、本発明は、上記の実施形態と同様の機能をコンピュータに実行させるプログラムであってもよい。
その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。
本発明は、たとえば、蒸気を利用する蒸気プラントを監視するプラント監視システムに利用することができる。
１ ：ユーザ端末
２ ：蒸気プラント
２１ ：蒸気トラップ制御部
２２ ：蒸気トラップ
２２１ ：フロート
２２２ ：弁座
２２２ａ ：オリフィス
２２３ ：入口
２２４ ：出口
２２５ ：クリーニング機構
２３ ：温度センサ
３ ：監視サーバ
４ ：データベースサーバ
５ ：ネットワーク
２ ：蒸気プラント
２１ ：蒸気トラップ制御部
２２ ：蒸気トラップ
２２１ ：フロート
２２２ ：弁座
２２２ａ ：オリフィス
２２３ ：入口
２２４ ：出口
２２５ ：クリーニング機構
２３ ：温度センサ
３ ：監視サーバ
４ ：データベースサーバ
５ ：ネットワーク
本発明に係るプラント管理方法は、蒸気トラップと、前記蒸気トラップの温度を検知する温度センサと、前記温度センサによって検知した前記蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップに不具合が生じたことを検出する蒸気トラップ制御部と、を備える蒸気プラント、を管理するプラント管理方法であって、前記蒸気トラップ制御部が所定の期間中に初めて不具合を検出したときに、当該不具合を検出した前記蒸気トラップに対して、前記蒸気トラップの閉塞現象を解消する動作である閉塞解消動作を実行し、前記閉塞解消動作を実行した後、前記蒸気トラップ制御部が再び不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第一閾値以下であるときに、前記閉塞現象の再発を防止する動作である閉塞再発防止動作およびエアバインディング現象を防止する動作であるエアバインディング防止動作のうち、あらかじめ定められた優先順位が高い方の動作である第一不具合防止動作を実行し、前記第一不具合防止動作を実行した後、前記蒸気トラップ制御部が三たび不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第二閾値以下であるときに、前記閉塞再発防止動作および前記エアバインディング防止動作のうち、前記第一不具合防止動作として選択されなかった動作である第二不具合防止動作を実行することを特徴とする。
Claims (9)
- 蒸気トラップと、
前記蒸気トラップの温度を検知する温度センサと、
前記温度センサによって検知した前記蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップに不具合が生じたことを検出する蒸気トラップ制御部と、を備える蒸気プラント、を管理するプラント管理方法であって、
前記蒸気トラップ制御部が所定の期間中に初めて不具合を検出した場合は、当該不具合を前記蒸気トラップの閉塞現象であると判断するとともに、当該不具合を検出した前記蒸気トラップに対して、前記閉塞現象を解消する動作である閉塞解消動作を実行し、
前記閉塞解消動作を実行した後、前記蒸気トラップ制御部が再び不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第一閾値以下である場合は、前記閉塞現象の再発を防止する動作である閉塞再発防止動作およびエアバインディング現象を防止する動作であるエアバインディング防止動作のうち、あらかじめ定められた優先順位が高い方の動作である第一不具合防止動作を実行し、
前記第一不具合防止動作を実行した後、前記蒸気トラップ制御部が三たび不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第二閾値以下である場合は、前記閉塞再発防止動作および前記エアバインディング防止動作のうち、前記第一不具合防止動作として選択されなかった動作である第二不具合防止動作を実行するプラント管理方法。 - 前記第一不具合防止動作は前記閉塞再発防止動作であり、前記第二不具合防止動作は前記エアバインディング防止動作である請求項１に記載のプラント管理方法。
- 前記閉塞解消動作は、前記蒸気トラップが有するオリフィス部に生じた閉塞物を除去する動作を含む請求項１または２に記載のプラント管理方法。
- 前記閉塞解消動作は、前記蒸気トラップの解体を伴わずに実行される請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラント管理方法。
- 前記閉塞再発防止動作は、前記蒸気プラントを流通する蒸気に添加される清缶剤を変更することを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラント管理方法。
- 前記閉塞再発防止動作は、前記清缶剤をアミン化合物に変更することを含む請求項５に記載のプラント管理方法。
- 前記エアバインディング防止動作は、前記蒸気トラップの上流に、または、前記蒸気トラップと一体に、エアベントを設置することを含む請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラント管理方法。
- 蒸気トラップと、
前記蒸気トラップの温度を検知する温度センサと、
前記温度センサによって検知した前記蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップに不具合が生じたことを検出する蒸気トラップ制御部と、を備える蒸気プラント、の管理に用いるプラント管理装置であって、
前記プラント管理装置は、前記プラント管理装置の動作を制御する管理装置制御部と、使用者に対する情報伝達を行う出力装置と、を有し、
前記蒸気トラップ制御部が所定の期間中に初めて不具合を検出した場合は、前記管理装置制御部は、当該不具合を前記蒸気トラップの閉塞現象であると判断し、前記出力装置は、当該不具合を検出した前記蒸気トラップに対して前記閉塞現象を解消する動作である閉塞解消動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力し、
前記管理装置制御部が、前記閉塞解消動作が完了した旨を認識した後、前記蒸気トラップ制御部が再び不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第一閾値以下である場合は、前記出力装置は、前記閉塞現象の再発を防止する動作である閉塞再発防止動作およびエアバインディング現象を防止する動作であるエアバインディング防止動作のうち、あらかじめ定められた優先順位が高い方の動作である第一不具合防止動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力し、
前記管理装置制御部が、前記第一不具合防止動作が完了した旨を認識した後、前記蒸気トラップ制御部が三たび不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第二閾値以下である場合は、前記出力装置は、前記閉塞再発防止動作および前記エアバインディング防止動作のうち、前記第一不具合防止動作として選択されなかった動作である第二不具合防止動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力するプラント管理装置。 - 蒸気トラップと、
前記蒸気トラップの温度を検知する温度センサと、
前記温度センサによって検知した前記蒸気トラップの温度に基づいて前記蒸気トラップに不具合が生じたことを検出する蒸気トラップ制御部と、を備える蒸気プラント、の管理に用いる管理機能をコンピュータに実行させるプラント管理プログラムであって、
前記管理機能は、
前記蒸気トラップ制御部が所定の期間中に初めて不具合を検出した場合は、当該不具合を前記蒸気トラップの閉塞現象であると判断するとともに、当該不具合を検出した前記蒸気トラップに対して前記閉塞現象を解消する動作である閉塞解消動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力する機能と、
前記閉塞解消動作が実行された旨を前記コンピュータが認識した後、前記蒸気トラップ制御部が再び不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第一閾値以下である場合は、前記閉塞現象の再発を防止する動作である閉塞再発防止動作およびエアバインディング現象を防止する動作であるエアバインディング防止動作のうち、あらかじめ定められた優先順位が高い方の動作である第一不具合防止動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力する機能と、
前記第一不具合防止動作が実行された旨を前記コンピュータが認識した後、前記蒸気トラップ制御部が三たび不具合を検出した時点までの期間が、あらかじめ定められた所定の閾値である第二閾値以下である場合は、前記閉塞再発防止動作および前記エアバインディング防止動作のうち、前記第一不具合防止動作として選択されなかった動作である第二不具合防止動作を実行するべき旨を、使用者に対して出力する機能と、を含むプラント管理プログラム。
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2019
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