KR20180059875A - 터빈 분석 장치, 터빈 분석 방법 및 프로그램 - Google Patents

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아키히사 엔도
유스케 하즈이
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

본원에 관한 터빈 분석 장치에 있어서, 상태량 취득부는 터빈의 온도를 포함하는 상기 터빈의 상태량을 취득한다. 부하 특정부는, 상태량에 기초하여, 터빈의 부하의 이력을 특정한다. 부하·시간 산출부는, 터빈의 설계 수명과 부하 특정부가 특정한 부하의 이력에 기초하여, 터빈의 부하와 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출한다.

Description

터빈 분석 장치, 터빈 분석 방법 및 프로그램
본 발명은 터빈 분석 장치, 터빈 분석 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
본원은 2015년10월28일에 일본에 출원된 특허출원 제2015-211899호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
특허문헌 1에는, 가스 터빈 고온 부품의 로테이션(rotation) 계획에 있어서, 고온 부품의 잔여 수명이 차회(次回) 예정 운전 기간을 채우지 않은 경우에, 자주 점검 타이밍의 시기를 변경함으로써 고온 부품의 폐각(廢却) 시에 있어서의 잔여 수명을 최소화하는 기술이 개시되어 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2002-195056호
그러나 플랜트의 운전 계획에 있어서의 부하와 실제로 플랜트에 걸리는 부하가 일치한다고는 할 수 없다. 예를 들어, 플랜트의 운전 계획에서는 부분 부하에서의 운전을 계획한 반면에, 급격한 전력 수요의 증가에 의해 일시적으로 플랜트를 기저 부하(base load)로 운전시키는 경우가 있다. 이 경우, 특허문헌 1에 개시된 기술에 의해서는 정기 점검의 타이밍 이전에 고온 부품이 수명에 도달할 가능성이 있다. 그 때문에, 터빈의 수명을 부하에 따라 적절히 관리할 것이 요망되고 있다.
본 발명의 목적은 터빈의 수명을 부하에 따라 적절히 관리하는 터빈 분석 장치, 터빈 분석 방법 및 프로그램을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 제1 양태에 의하면, 터빈 분석 장치는, 터빈의 온도를 포함하는 상기 터빈의 상태량을 취득하는 상태량 취득부와, 상기 상태량에 기초하여, 상기 터빈의 부하의 이력을 특정하는 부하 특정부와, 상기 터빈의 설계 수명과 상기 부하 특정부가 특정한 부하의 이력에 기초하여, 상기 터빈의 부하와 상기 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출하는 부하·시간 산출부를 구비한다.
본 발명의 제2 양태에 의하면, 제1 양태에 관한 터빈 분석 장치는, 상기 부하 특정부가, 상기 상태량에 기초하여, 상기 터빈의 온도 이력을 나타내는 온도 이력 변수를 특정하고, 상기 부하·시간 산출부가, 상기 터빈의 설계 수명과 상기 온도 이력 변수에 기초하여, 상기 터빈의 부하와 상기 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출한다.
본 발명의 제3 양태에 의하면, 제1 또는 제2 양태에 관한 터빈 분석 장치는 상기 터빈의 운전을 계속해야 할 시간을 특정하는 시간 특정부를 추가로 구비하고, 상기 부하·시간 산출부가, 상기 시간 특정부가 특정한 시간 동안 상기 터빈의 운전을 계속할 수 있는 부하를 산출한다.
본 발명의 제4 양태에 의하면, 제3 양태에 관한 터빈 분석 장치는, 상기 터빈이 소정의 부하로 운전하는 경우에, 소정의 검사 시기까지 운전을 계속할 수 있는지 여부를 판정하는 운전 가부 판정부를 추가로 구비하고, 상기 시간 특정부가 현재부터 상기 검사 시기까지의 시간을 상기 터빈의 운전을 계속해야 할 시간으로서 특정하고, 상기 운전 가부 판정부가 운전을 계속할 수 없다고 판정한 경우에, 상기 부하·시간 산출부가, 상기 시간 특정부가 특정한 시간 동안 상기 터빈의 운전을 계속할 수 있는 부하를 산출한다.
본 발명의 제5 양태에 의하면, 제3 또는 제4 양태에 관한 터빈 분석 장치는, 복수의 상기 터빈이 발전해야 할 전력량을 예측하는 발전 전력량 예측부와, 상기 부하·시간 산출부가 산출한 상기 부하와 상기 발전 전력량 예측부가 예측한 전력량에 기초하여, 상기 복수의 터빈의 운전 계획을 생성하는 운전 계획 생성부를 추가로 구비한다.
본 발명의 제6 양태에 의하면, 제1 또는 제2 양태에 관한 터빈 분석 장치는 상기 터빈을 운전시키는 부하의 입력을 접수하는 부하 입력부를 추가로 구비하고, 상기 부하·시간 산출부가 입력된 상기 부하에 의한 상기 터빈의 운전 가능 시간을 산출한다.
본 발명의 제7 양태에 의하면, 터빈 분석 방법은, 터빈의 온도를 포함하는 상기 터빈의 상태량을 취득하는 단계와, 상기 상태량에 기초하여, 상기 터빈의 부하의 이력을 특정하는 단계와, 상기 터빈의 설계 수명과 특정한 상기 부하의 이력에 기초하여, 상기 터빈의 부하와 상기 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출하는 단계를 갖는다.
본 발명의 제8 양태에 의하면, 프로그램은, 컴퓨터를, 터빈의 온도를 포함하는 상기 터빈의 상태량을 취득하는 상태량 취득부, 상기 상태량에 기초하여, 상기 터빈의 부하의 이력을 특정하는 부하 특정부, 상기 터빈의 설계 수명과 상기 부하 특정부가 특정한 부하의 이력에 기초하여, 상기 터빈의 부하와 상기 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출하는 부하·시간 산출부로서 기능시킨다.
상기 양태 중 적어도 하나의 양태에 의하면, 터빈 분석 장치는, 터빈의 부하의 이력에 기초하여, 터빈의 부하와 운전 가능 시간의 관계를 산출한다. 이에 의해, 터빈 분석 장치는 터빈의 수명을 부하에 따라 적절히 관리할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 계획 장치의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 터빈 분석 장치의 수집 주기마다의 동작을 나타내는 플로 차트이다.
도 3은 제1 실시형태에 관한 터빈 분석 장치에 의한 운전 계획의 생성 처리를 나타내는 플로 차트이다.
도 4는 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 5는 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치에 의한 운전 가능 시간의 제시 처리를 나타내는 플로 차트이다.
도 6은, 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치가 출력하는 운전 가능 시간의 제시 화면의 제1 예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치가 출력하는 운전 가능 시간의 제시 화면의 제2 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 적어도 하나의 실시형태에 관한 컴퓨터의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
《제1 실시형태》
이하, 도면을 참조하면서 제1 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.
도1은 제1 실시형태에 관한 계획 장치의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
제1 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는 복수의 터빈의 운전 계획을 생성한다.
제1 실시형태에 관한 터빈의 운전 계획은 각 터빈의 운전에 관한 부하를 나타내는 정보이다.
제1 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는, 데이터 수집부(101), 열 평형 산출부(102), 부하 특정부(103), 잔여 수명 기억부(104), 잔여 수명 산출부(105), 점검 시기 기억부(106), 시간 특정부(107), 운전 가능 시간 산출부(108), 운전 가부 판정부(109), 부하 산출부(110), 발전 전력량 예측부(111), 운전 계획 생성부(112), 출력부(113)를 구비한다.
데이터 수집부(101)는 고객이 소유하는 발전 플랜트로부터 실시간으로 터빈의 운전 데이터를 수집한다. 구체적으로는, 데이터 수집부(101)는 터빈에 설치된 센서로부터 소정의 수집 주기(예를 들어, 5분)마다 운전 데이터를 수집한다. 수집 주기는 감시의 즉시성(卽時性)이 상실되지 않을 정도로 짧은 주기이다. 운전 데이터의 예로서는, 유량, 압력, 온도, 진동, 및 그 외의 상태량을 들 수 있다. 데이터 수집부(101)는 터빈의 상태량을 취득하는 상태량 취득부의 일례이다.
열 평형 산출부(102)는, 데이터 수집부(101)가 수집한 운전 데이터에 기초하여, 터빈의 열 평형을 산출한다. 열 평형이란, 터빈에 부착된 각 부품 각각에 있어서의 온도, 압력, 엔탈피(enthalpy), 유량, 및 그 외의 상태량이다. 열 평형 산출부(102)는 운전 데이터에 기초하는 시뮬레이션에 의해 열 평형을 산출한다. 열 평형 산출을 위한 시뮬레이션 수법의 예로서는, FEM(Finite Element Method) 및 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 들 수 있다. 열 평형 산출부(102)는 터빈의 상태량을 취득하는 상태량 취득부의 일례이다.
부하 특정부(103)는, 열 평형 산출부(102)가 산출한 열 평형에 기초하여, 최근의 수집 주기에 있어서의 각 부품의 열화량(劣化量)을 나타내는 LMP(Larson-Miller Parameter) 값(Lc)을 산출한다. LMP 값(Lc)은 이하에 나타내는 식(1)에 의해 구해지는 파라미터이다.
[수학식 1]
Figure pct00001
Tc는 부품의 열역학 온도를 나타낸다. 열역학 온도는 섭씨 온도에 273.15를 가산한 값과 등가이다. 부품의 온도는, 열 평형 산출부(102)가 산출한 열 평형에 의해 특정된다. Tc는 온도(Tc)에서의 터빈의 운전 시간을 나타낸다. 즉, 시간(tc)은 데이터 수집부(101)에 의한 수집 주기와 같다. C는 부품의 재료에 의해 정해지는 정수이다. 예를 들어, 부품의 재료가 저 탄소강 또는 크롬 몰리브덴강인 경우, 정수(C)는 20일 수 있다. 또한, 예를 들어 부품의 재료가 스테인리스강인 경우, 정수(C)는 15일 수 있다.
이와 같이, LMP 값은 부품의 온도와 운전 시간으로부터 특정되는 파라미터이다.
즉, LMP 값은 부품에 걸리는 온도 이력에 관한 온도 이력 변수의 일례이다. LMP 값에 의해, 크리이프 변형(creep deformation)의 정도의 상태를 나타낼 수 있다. 또한, LMP 값은 부품에 걸리는 부하의 이력의 일례이다.
잔여 수명 기억부(104)는 터빈의 각 부품의 잔여 수명을 기억한다. 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 부품의 잔여 수명은, 터빈이 정격 온도에서 운전하는 경우에 그 부품이 수명에 도달하기까지의 시간에 의해 나타내진다. 잔여 수명 기억부(104)는 부품의 잔여 수명의 초기값으로서, 그 부품의 설계 수명을 기억한다.
잔여 수명 산출부(105)는, 부하 특정부(103)가 산출한 LMP 값과 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 부품의 잔여 수명 및 정격 온도에 기초하여, 터빈의 각 부품의 잔여 수명을 산출한다.
구체적으로는, 잔여 수명 산출부(105)는, 이하의 식(2)에, 부하 특정부(103)가 산출한 LMP 값(Lc)과 정격 온도(Ts)를 대입함으로써 정격 온도에서의 운전으로 환산한 소비 수명(ts)을 산출한다. 그리고 잔여 수명 산출부(105)는, 산출된 소비 수명을 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 잔여 수명으로부터 감산함으로써 잔여 수명을 산출한다.
[수학식 2]
Figure pct00002
점검 시기 기억부(106)는 터빈의 점검 시기를 기억한다.
시간 특정부(107)는, 점검 시기 기억부가 기억하는 점검 시기에 기초하여, 현재부터 점검 시기까지의 시간을 특정한다. 현재부터 점검 시기까지의 시간은 터빈의 운전을 계속해야 할 시간의 일례이다.
운전 가능 시간 산출부(108)는, 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 잔여 수명에 기초하여, 현재의 운전 계획에 따른 운전에서의, 터빈의 운전 가능 시간을 산출한다. 운전 가능 시간 산출부(108)는 터빈의 부하와 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출하는 부하·시간 산출부의 일례이다. 구체적으로는, 운전 가능 시간 산출부(108)는, 이하에 나타내는 식(3)에, 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 잔여 수명(tl)과 정격 온도(Ts)를 대입함으로써 각 부품의 LMP 값(Ll)을 산출한다.
[수학식 3]
Figure pct00003
다음에, 운전 가능 시간 산출부(108)는, 이하에 나타내는 식(4)에, 산출한 LMP 값(Ll)과 운전 계획이 나타내는 부하에 대응하는 온도(Tp)를 대입함으로써 운전 가능 시간(tp)을 산출한다.
[수학식 4]
Figure pct00004
운전 가부 판정부(109)는, 운전 가능 시간 산출부(108)가 산출한 운전 가능 시간과 시간 특정부(107)가 특정한 시간에 기초하여, 터빈이 운전 계획으로 나타내지는 부하에서의 운전을, 시간 특정부(107)가 특정한 시간 동안 계속하는 것이 가능한지 여부를 판정한다.
부하 산출부(110)는, 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 잔여 수명에 기초하여, 시간 특정부(107)가 특정한 시간까지 터빈의 운전이 가능해지는 부하를 산출한다. 부하 산출부(110)는 터빈의 부하와 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출하는 부하·시간 산출부의 일례이다. 구체적으로는, 부하 산출부(110)는 상기 식(3)에 의해 산출된 LMP 값(Ll)과 시간 특정부(107)가 특정한 시간(ti)을 이하에 나타내는 식(5)에 대입함으로써 온도(Ti)를 산출한다. 다음에, 부하 산출부(110)는 산출한 온도(Ti)에 기초하여 터빈의 운전 부하를 특정한다.
[수학식 5]
Figure pct00005
발전 전력량 예측부(111)는 네트워크를 통해 시장 전력 수요 정보를 취득하고, 관리 대상의 발전 플랜트가 전체로서 발전해야 할 전력량을 예측한다.
운전 계획 생성부(112)는, 부하 산출부(110)가 산출한 부하 및 발전 전력량 예측부(111)의 예측 결과에 기초하여, 터빈의 부하를 나타내는 운전 계획을 생성한다. 구체적으로는, 운전 계획 생성부(112)는 운전 가부 판정부(109)에 의해, 현재의 운전 계획이 나타내는 부하에서의 운전을 계속할 수 없다고 판정된 터빈의 점검 시기까지의 운전 계획을, 부하 산출부(110)가 산출한 부하에서의 운전으로 결정한다. 그리고 운전 계획 생성부(112)는, 발전 전력량 예측부(111)가 예측한 발전 전력량을 충족시키도록, 운전 가부 판정부(109)에 의해 현재의 운전 계획이 나타내는 부하에서의 운전을 계속할 수 있다고 판정된 터빈의 운전 계획을 생성한다.
출력부(113)는, 운전 계획 생성부(112)가 생성한 운전 계획을 출력한다. 운전 계획의 출력 형식의 예로서는, 디스플레이로의 표시, 기억 매체로의 기록, 및 시트로의 인쇄를 들 수 있다.
여기서, 본 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 터빈 분석 장치의 수집 주기마다의 동작을 나타내는 플로 차트이다.
터빈 분석 장치(1)는 수집 주기마다 이하에 나타내는 처리를 실행한다.
먼저 데이터 수집부(101)는 터빈에 설치된 센서로부터 터빈의 운전 데이터를 수집한다(단계 S1). 다음에, 열 평형 산출부(102)는 수집된 운전 데이터를 입력으로 하여 터빈의 열 평형을 산출한다(단계 S2).
다음에, 터빈 분석 장치(1)는 터빈에 조립된 부품을 하나씩 선택하고, 선택된 부품에 대하여, 각각 이하에 나타내는 단계(S4)부터 단계(S6)의 처리를 실행한다(단계 S3).
먼저, 부하 특정부(103)는, 열 평형 산출부(102)가 산출한 열 평형을 이용하여, 선택된 부품의 부하의 이력을 나타내는 LMP 값을 산출한다(단계 S4). 다음에, 잔여 수명 산출부(105)는 부하 특정부(103)가 산출한 LMP 값에 기초하여, 정격 온도에서의 운전으로 환산한 소비 수명을 산출한다(단계 S5). 다음에, 잔여 수명 산출부(105)는, 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 잔여 수명으로부터, 산출된 소비 수명을 감산한다(단계 S6). 이에 의해, 잔여 수명 산출부(105)는, 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 잔여 수명을 갱신한다.
터빈 분석 장치(1)는 상기 단계(S1)부터 단계(S6)의 처리를 수집 주기마다 실행함으로써, 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 각 부품의 잔여 수명을 최신의 상태로 유지할 수 있다.
여기서, 본 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)에 의한 운전 계획의 재검토 처리에 대하여 설명한다. 터빈 분석 장치(1)는, 이용자가 지정하는 타이밍에서, 또는 정기적으로 각 발전 플랜트의 운전 계획의 재검토를 행한다. 즉, 터빈 분석 장치(1)는, 현재 사용되고 있는 운전 계획에 따라 터빈을 운전시킴으로써 터빈의 부품이 점검 시기까지 수명에 도달하는 것이 예측되는 경우에, 모든 터빈의 부품이 점검 시기까지 수명에 도달하지 않도록 운전 계획을 변경한다.
도 3은 제1 실시형태에 관한 터빈 분석 장치에 의한 운전 계획의 생성 처리를 나타내는 플로 차트이다.
터빈 분석 장치(1)는 운전 계획의 재검토 처리를 개시하면, 운전 계획의 재검토의 대상이 되는 터빈을 하나씩 선택하고, 선택된 터빈에 대하여 이하에 나타내는 단계(S102)부터 단계(S106)의 처리를 실행한다(단계 S101).
먼저, 운전 가능 시간 산출부(108)는 선택된 터빈에 조립된 각 부품에 관련된 잔여 수명을 잔여 수명 기억부(104)로부터 읽어낸다(단계 S102). 다음에, 운전 가능 시간 산출부(108)는 각 부품에 대하여 현재의 운전 계획에 따른 운전에서의 운전 가능 시간을 산출한다(단계 S103). 다음에, 시간 특정부(107)는 선택된 터빈에 관련된 점검 시기를 점검 시기 기억부(106)로부터 읽어내고, 현재부터 점검 시기까지의 시간을 특정한다(단계 S104). 다음에, 운전 가부 판정부(109)는, 운전 가능 시간 산출부(108)가 산출한 각 부품의 운전 가능 시간 중 가장 짧은 것과 시간 특정부(107)가 특정한 시간을 비교하여, 차회의 점검 시기까지 현재의 운전 계획에 따른 운전을 할 수 있는지 여부를 판정한다(단계 S105).
운전 가부 판정부(109)가, 선택된 터빈에 대하여 차회의 점검 시기까지 현재의 운전 계획에 따른 운전을 할 수 있다고 판정한 경우(단계 S105: 예), 터빈 분석 장치(1)는 단계(S101)로 되돌아가서 다음 터빈을 선택한다. 다른 한편으로, 운전 가부 판정부(109)가, 선택된 터빈에 대하여 차회의 점검 시기까지 현재의 운전 계획에 따른 운전을 할 수 없다고 판정한 경우(단계 S105: 아니오), 부하 산출부(110)는, 각 부품에 대하여, 시간 특정부(107)가 특정한 시간 동안 선택된 터빈을 운전할 수 있는 최대의 부하를 산출한다(단계 S106).
터빈 분석 장치(1)가 모든 터빈에 대하여 단계(S102)부터 단계(S106)의 처리를 실행하면, 운전 계획 생성부(112)는 모든 터빈에 대하여 차회의 점검 시기까지 현재의 운전 계획에 따른 운전을 할 수 있는지 여부를 판정한다(단계 S107). 즉, 운전 계획 생성부(112)는 단계(S105)에 있어서의 운전 가부 판정부(109)에 의한 판정 결과가 모두 예(YES)인지 여부를 판정한다. 모든 터빈에 대하여, 차회의 점검 시기까지 현재의 운전 계획에 따른 운전을 할 수 있는 경우(단계 S107: 예), 운전 계획을 변경할 필요가 없기 때문에, 터빈 분석 장치(1)는 새로운 운전 계획을 생성하지 않고 처리를 종료한다.
다른 한편으로, 차회의 점검 시기까지 현재의 운전 계획에 따른 운전을 할 수 없는 터빈이 존재하는 경우(단계 S107: 아니오), 운전 계획 생성부(112)는 운전 계획에 따른 운전을 할 수 없는 터빈에 대하여 점검 기간까지의 사이에 부하 산출부(110)가 산출한 부하로 운전시키는 운전 계획을 생성한다(단계 S108). 발전 전력량 예측부(111)는 네트워크를 통해 시장 전력 수요 정보를 취득하고, 관리 대상의 발전 플랜트가 발전해야 할 전력량을 예측한다(단계 S109). 다음에, 운전 계획 생성부(112)는 예측한 전력량을 충족시키도록, 점검 대상의 터빈의 운전 계획을 생성한다(단계 S110). 구체적으로는, 운전 계획 생성부(112)는, 발전 전력량 예측부(111)가 예측한 발전 전력량을 충족시키도록, 단계(S105)에서 운전 계획에 따른 운전을 할 수 있다고 판정된 터빈의 발전 전력량 분담을 산출한다.
그리고 출력부(113)는, 운전 계획 생성부(112)가 생성한 운전 계획을 출력한다(단계 S111).
이와 같이, 본 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는, 터빈의 부하의 이력과 터빈의 설계 수명에 기초하여, 터빈의 부하와 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출한다. 구체적으로는, 운전 가능 시간 산출부(108)는 현재의 운전 계획이 나타내는 부하에 의한 터빈의 운전 가능 시간을 산출한다. 또한, 부하 산출부(110)는, 시간 특정부(107)가 특정한 시간 동안 터빈의 운전을 계속할 수 있는 부하를 산출한다.
이에 의해, 터빈 분석 장치(1)는 터빈의 수명을 부하에 따라 적절히 관리할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는, 터빈이 현재의 운전 계획이 나타내는 부하로 검사 시기까지 운전을 계속할 수 없는 경우에, 검사 시기까지의 사이에 터빈의 운전을 계속할 수 있는 부하를 산출한다. 이에 의해, 터빈 분석 장치(1)는 점검 시기 이전에 고온 부품이 수명에 도달할 가능성이 있는 경우에, 점검 시기 이전에 부품이 수명에 도달하지 않도록 운전 계획을 변경할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는, 복수의 터빈이 발전해야 할 전력량의 예측에 기초하여, 복수의 터빈의 운전 계획을 생성한다. 이에 의해, 터빈 분석 장치(1)는, 일부의 터빈의 운전 계획이 수명에 도달하지 않도록 변경되었더라도 전체의 발전 전력량이 예측되는 전력량을 충족시키도록, 나머지 터빈의 운전 계획을 변경할 수 있다.
《제2 실시형태》
이하, 도면을 참조하면서 제2 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.
제1 실시형태에서는, 터빈 분석 장치(1)가 각 터빈의 운전 부하를 결정한다. 이에 대하여, 제2 실시형태에서는, 터빈의 소유자가 각 터빈의 운전 부하를 설정한다. 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는 소유자에 의해 입력된 운전 부하에서의 터빈의 운전 가능 시간을 산출하고 제시한다.
도 4는 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는, 제1 실시형태의 구성 중, 점검 시기 기억부(106), 시간 특정부(107), 운전 가부 판정부(109), 부하 산출부(110), 발전 전력량 예측부(111), 및 운전 계획 생성부(112)를 구비하지 않는다. 다른 한편으로, 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는 제1 실시형태의 구성에 더하여, 추가로 부하 입력부(114)를 구비한다.
부하 입력부(114)는 소유자로부터 터빈의 운전 부하의 입력을 접수한다.
운전 가능 시간 산출부(108)는, 잔여 수명 기억부(104)가 기억하는 잔여 수명에 기초하여, 부하 입력부(114)에 입력된 운전 부하로 터빈을 운전하는 경우의 운전 가능 시간을 산출한다.
출력부(113)는, 운전 가능 시간 산출부(108)가 산출한 운전 가능 시간을 출력한다.
도 5는 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치에 의한 운전 가능 시간의 제시 처리를 나타내는 플로 차트이다.
도 6은, 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치가 출력하는 운전 가능 시간의 제시 화면의 제1 예를 나타내는 도면이다.
터빈 분석 장치(1)는 터빈의 소유자로부터 운전 가능 시간의 제시의 요구를 접수하면, 운전 가능 시간의 제시 처리를 개시한다. 운전 가능 시간 산출부(108)는 운전 가능 시간의 제시 대상의 터빈의 잔여 수명을 잔여 수명 기억부(104)로부터 읽어낸다(단계 S201).
다음에, 출력부(113)는 초기 화면으로서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 운전 가능 시간 산출부(108)가 읽어낸 잔여 수명에 기초하여, 부하 100%일 때의 운전 가능 시간을 제시하는 제시 화면(D1)을 디스플레이에 출력한다(단계 S202). 제시 화면(D1)은 운전 가능 시간 바(bar)(D110)와 부하 바(D120)를 포함하는 화면이다. 운전 가능 시간 바(D110)는 그 길이에 의해 운전 가능 시간을 나타내는 인디케이터이다. 터빈의 운전 가능 시간이 길수록, 운전 가능 시간 바(D110)의 길이가 길어진다. 다른 한편으로, 터빈의 운전 가능 시간이 짧을수록, 운전 가능 시간 바(D110)의 길이가 짧아진다. 부하 바(D120)는 터빈의 운전 부하의 입력을 접수하는 슬라이더(slider)이다. 부하 바(D120)는 핸들(D121)과 트랙(track)(D122)을 포함한다. 핸들(D121)은 트랙(D122) 상에서 드래그 앤드 드롭(drag and drop)됨으로써, 임의의 부하를 선택할 수 있다. 트랙(D122)은 핸들(D121)의 가동 범위를 나타낸다.
부하 입력부(114)는 소유자로부터 부하 바(D120)의 핸들(D121)의 조작을 접수함으로써 부하의 입력을 접수한다(단계 S203). 다음에, 운전 가능 시간 산출부(108)는, 단계(S201)에서 읽어낸 잔여 수명에 기초하여, 부하 입력부(114)에 입력된 부하로 터빈을 운전시키는 경우의 운전 가능 시간을 산출한다(단계 S204).
구체적으로는, 상술한 식(3)에, 단계(S201)에서 읽어낸 잔여 수명(tl)과 정격 온도(Ts)를 대입함으로써 LMP 값(Ll)을 산출하고, 상술한 식(4)에, 산출된 LMP 값(Ll)과 부하 입력부(114)에 입력된 부하에 대응하는 온도(Tp)를 대입함으로써 운전 가능 시간(tp)을 산출한다.
도 7은 제2 실시형태에 관한 터빈 분석 장치가 출력하는 운전 가능 시간의 제시 화면의 제2 예를 나타내는 도면이다.
다음에, 출력부(113)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 운전 가능 시간 산출부(108)가 산출한 운전 가능 시간을 제시하는 제시 화면(D1)을 디스플레이에 출력한다(단계 S205). 도 7에 나타내는 바와 같이, 부하 입력부(114)에 100% 미만의 운전 부하가 입력되면, 운전 가능 시간 바(D110)의 길이는 단계(S202)에서 제시된 것보다 길어진다. 이때, 운전 가능 시간 바(D110)는 단계(S202)에서 제시된 운전 가능 시간으로부터의 증가분을 다른 양태(예를 들어, 색, 모양 등)로 표시된다. 예를 들어, 도 6에 나타내는 바와 같이, 부하 100%에서의 운전 가능 시간이 12000EOH(등가 운전 시간: Equivalent Operating Hours)이고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 부하 80%에서의 운전 가능 시간이 14000EOH인 경우, 운전 가능 시간 바(D110) 중 증가분인 2000EOH 상당이 다른 양태로 표시된다. 이에 의해, 소유자는 부하의 변경에 의한 운전 가능 시간의 증가량을 알 수 있다.
그 다음에, 부하 입력부(114)는 이용자로부터 추가로 운전 부하의 입력이 있는지 여부를 판정한다(단계 S206). 부하 입력부(114)에 운전 부하가 입력된 경우(단계 S206: 예), 터빈 분석 장치(1)는 단계(S204)로 처리를 되돌려서 운전 가능 시간을 재계산한다. 다른 한편으로, 부하 입력부(114)에 운전 부하가 입력되지 않은 경우(단계 S206: 아니오), 터빈 분석 장치(1)는 처리를 종료한다.
이와 같이, 본 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는 터빈의 부하의 입력을 접수하고, 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간을 산출한다. 이에 의해, 터빈 분석 장치(1)는 소유자에게 터빈의 부하를 변경한 경우의 운전 가능 시간을 제시할 수 있다.
이상, 도면을 참조하여 일 실시형태에 대하여 상세히 설명했지만, 구체적인 구성은 상술한 바에 한정되지는 않으며, 여러 설계 변경 등을 하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시형태에서는, 터빈 분석 장치(1)가 터빈에 걸리는 온도 이력을 나타내는 온도 이력 변수인 LMP 를 이용함으로써, 크리이프 변형에 의해 부품이 수명에 도달하는지 여부를 판정하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시형태에서는 다른 온도 이력 변수를 이용하여 부품이 수명에 도달하는지 여부를 판정해도 좋다. 예를 들어, 다른 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는 온도와 사이클 수와의 관계를 나타내는 온도 이력 변수를 이용함으로써, 저 사이클 피로에 의해 부품이 수명에 도달하는지 여부를 판정해도 좋다. 또한, 다른 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는 복수의 온도 이력 변수를 이용하여, 크리이프 변형 및 저 사이클 피로 등, 복수의 열화 사유에 기초하여 부품이 수명에 도달하는지 여부를 판정해도 좋다.
또한, 다른 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는 터빈의 입구 온도(T1T), 부하율, 발전량, 또는 그 외의 상태량에 의해 특정되는 부하의 이력을 이용하여 소비 수명을 산출해도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 터빈 분석 장치(1)가 터빈을 구성하는 각 부품에 대한 잔여 수명에 기초하여, 터빈 전체의 운전 가능 시간을 산출하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시형태에 관한 터빈 분석 장치(1)는 부품마다의 잔여 수명의 산출을 행하지 않고, 터빈 전체의 설계 수명에 기초하여 직접적으로 터빈 전체의 잔여 수명을 산출해도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 부하 특정부(103)가 열 평형 산출부(102)에 있어서 산출된 열 평형에 기초하여 계산을 행하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시형태에서는, 부하 특정부(103)가, 데이터 수집부(101)가 수집한 운전 데이터에 기초하여, 계산을 행해도 좋다. 이 경우, 터빈 분석 장치(1)는 열 평형 산출부(102)를 구비하지 않아도 좋다.
도 8은 적어도 하나의 실시형태에 관한 컴퓨터의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
컴퓨터(900)는 CPU(901), 주 기억 장치(902), 보조 기억 장치(903), 인터페이스(904)를 구비한다.
상술의 터빈 분석 장치(1)는 컴퓨터(900)에 실장된다. 그리고 상술한 각 처리부의 동작은 프로그램의 형식으로 보조 기억 장치(903)에 기억되어 있다. CPU(901)는 프로그램을 보조 기억 장치(903)로부터 읽어내어 주 기억 장치(902)에 전개하고, 당해 프로그램에 따라 상기 처리를 실행한다. 또한, CPU(901)는 프로그램에 따라, 상술한 각 기억부에 대응하는 기억 영역을 주 기억 장치(902)에 확보한다.
또한, 적어도 하나의 실시형태에 있어서, 보조 기억 장치(903)는 일시적이지 않은 유형의 매체의 일례이다. 일시적이지 않은 유형의 매체의 다른 예로서는, 인터페이스(904)를 통해 접속되는 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등을 들 수 있다. 또한, 이 프로그램이 통신 회선에 의해 컴퓨터(900)에 전송되는 경우, 전송을 받은 컴퓨터(900)가 당해 프로그램을 주 기억 장치(902)에 전개하여 상기 처리를 실행해도 좋다.
또한, 당해 프로그램은 전술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 좋다.
게다가, 당해 프로그램은 전술한 기능을 보조 기억 장치(903)에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합으로 실현하는 것, 소위 차분(差分) 파일(차분 프로그램)이라도 좋다.
(산업상 이용가능성)
터빈 분석 장치는, 터빈의 부하의 이력에 기초하여, 터빈의 부하와 운전 가능 시간의 관계를 산출한다. 이에 의해, 터빈 분석 장치는 터빈의 수명을 부하에 따라 적절히 관리할 수 있다.
1: 터빈 분석 장치
101: 데이터 수집부
102: 열 평형 산출부
103: 부하 특정부
104: 잔여 수명 기억부
105: 잔여 수명 산출부
106: 점검 시기 기억부
107: 시간 특정부
108: 운전 가능 시간 산출부
109: 운전 가부 판정부
110: 부하 산출부
111: 발전 전력량 예측부
112: 운전 계획 생성부
113: 출력부
114: 부하 입력부
900: 컴퓨터
901: CPU
902: 주 기억 장치
903: 보조 기억 장치
904: 인터페이스

Claims (8)

  1. 터빈의 온도를 포함하는 상기 터빈의 상태량을 취득하는 상태량 취득부와,
    상기 상태량에 기초하여, 상기 터빈의 부하의 이력을 특정하는 부하 특정부와,
    상기 터빈의 설계 수명과 상기 부하 특정부가 특정한 부하의 이력에 기초하여, 상기 터빈의 부하와 상기 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출하는 부하·시간 산출부
    를 구비하는 터빈 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 특정부가, 상기 상태량에 기초하여, 상기 터빈에 걸리는 온도 이력을 나타내는 온도 이력 변수를 특정하고,
    상기 부하·시간 산출부가, 상기 터빈의 설계 수명과 상기 온도 이력 변수에 기초하여, 상기 터빈의 부하와 상기 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출하는
    터빈 분석 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 터빈의 운전을 계속해야 할 시간을 특정하는 시간 특정부를 더 구비하며,
    상기 부하·시간 산출부가, 상기 시간 특정부가 특정한 시간 동안 상기 터빈의 운전을 계속할 수 있는 부하를 산출하는
    터빈 분석 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 터빈이 소정의 부하로 운전하는 경우에, 소정의 검사 시기까지 운전을 계속할 수 있는지 여부를 판정하는 운전 가부 판정부를 더 구비하며,
    상기 시간 특정부가 현재부터 상기 검사 시기까지의 시간을 상기 터빈의 운전을 계속해야 할 시간으로서 특정하고,
    상기 운전 가부 판정부가 운전을 계속할 수 없다고 판정한 경우에, 상기 부하·시간 산출부가, 상기 시간 특정부가 특정한 시간 동안 상기 터빈의 운전을 계속할 수 있는 부하를 산출하는
    터빈 분석 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    복수의 상기 터빈이 발전해야 할 전력량을 예측하는 발전 전력량 예측부와,
    상기 부하·시간 산출부가, 산출한 상기 부하와 상기 발전 전력량 예측부가 예측한 전력량에 기초하여, 상기 복수의 터빈의 운전 계획을 생성하는 운전 계획 생성부
    를 더 구비하는 터빈 분석 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 터빈을 운전시키는 부하의 입력을 접수하는 부하 입력부를 더 구비하며,
    상기 부하·시간 산출부가 입력된 상기 부하에 의한 상기 터빈의 운전 가능 시간을 산출하는
    터빈 분석 장치.
  7. 터빈의 온도를 포함하는 상기 터빈의 상태량을 취득하는 단계와,
    상기 상태량에 기초하여, 상기 터빈의 부하의 이력을 특정하는 단계와,
    상기 터빈의 설계 수명과 특정한 상기 부하의 이력에 기초하여, 상기 터빈의 부하와 상기 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출하는 단계
    를 갖는 터빈 분석 방법.
  8. 컴퓨터를,
    터빈의 온도를 포함하는 상기 터빈의 상태량을 취득하는 상태량 취득부,
    상기 상태량에 기초하여, 상기 터빈의 부하의 이력을 특정하는 부하 특정부,
    상기 터빈의 설계 수명과 상기 부하 특정부가 특정한 부하의 이력에 기초하여, 상기 터빈의 부하와 상기 터빈을 당해 부하로 운전한 경우의 운전 가능 시간과의 관계를 산출하는 부하·시간 산출부
    로서 기능시키기 위한 프로그램.
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