TWI667477B - 機器狀態推測裝置、機器狀態推測方法及程式 - Google Patents

機器狀態推測裝置、機器狀態推測方法及程式 Download PDF

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Abstract

狀態量取得部，係取得包含對象機器之溫度的前述對象機器之狀態量。負載特定部，係基於狀態量，而特定出對象機器之負載的履歷。剩餘壽命算出部，係基於負載特定部所特定出之負載的履歷，來針對複數之劣化種類的每一者而分別算出關連於對象機器之剩餘壽命的參數。

Description

機器狀態推測裝置、機器狀態推測方法及程式
本發明，係有關於機器狀態推測裝置、機器狀態推測方法及程式。
本申請案，係根據在2016年12月2日於日本所申請之特願2016-235207號而主張優先權，並於此援用其內容。
在專利文獻1中，係揭示有一種對於在鍋爐配管處之直到成為潛變(creep)損傷為止的剩餘壽命以及由腐蝕所致之剩餘壽命進行評價的技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-58933號公報
在高溫環境下而運轉之機器，係會起因於施加於機器處的負載而發生複數種類之劣化因素(例如，龜裂之發生、龜裂之進展、潛變等)，並結束壽命。若依據在專利文獻1中所記載之技術，則在由負載所致之劣化中，係將由潛變損傷所致的剩餘壽命特定出來，但是，針對由其他之劣化因素所導致的剩餘壽命，則並未進行評價。
本發明之目的，係在於提供一種對起因於施加在對象機器處之負載所導致的壽命而針對各種劣化因素來分別適當地進行管理之機器狀態推測裝置、機器狀態推測方法及程式。
若依據本發明之第1態樣，則機器狀態推測裝置，係具備有：狀態量取得部，係取得包含對象機器之溫度的前述對象機器之狀態量；和負載特定部，係基於前述狀態量，而特定出前述對象機器之負載的履歷；和剩餘壽命算出部，係基於前述負載特定部所特定出之負載的履歷，來針對包含龜裂發生以及龜裂進展之複數之劣化種類的每一者而分別算出關連於前述對象機器之剩餘壽命的參數，前述剩餘壽命算出部，當關連於前述龜裂發生之參數為代表在前述對象機器處係產生有龜裂的情況時，係算出關連於前述龜裂進展之參數。
若依據本發明之第2態樣，則第1態樣之機器狀態推測裝置，係亦可構成為：前述負載特定部，係基於前述狀態量，而特定出前述對象機器之各應力變動之循環的每一者之應力幅度，前述剩餘壽命算出部，係將關連於前述對象機器之龜裂發生的壽命循環數、和將基於前述負載特定部所特定出之前述應力幅度而算出的壽命消耗率針對各循環而進行了積算之積算壽命消耗率，作為前述參數而算出。
若依據本發明之第3態樣，則第2態樣之機器狀態推測裝置，係亦可構成為：前述剩餘壽命算出部，當前述積算壽命消耗率係為1以上的情況時，係基於前述負載特定部所特定出之前述應力幅度，來將前述對象機器之龜裂長度作為前述參數而算出。
若依據本發明之第4態樣，則第1~第3態樣之機器狀態推測裝置，係亦可構成為，係更進而具備有：運轉條件算出部，係基於前述剩餘壽命算出部所算出的前述參數，來算出用以運轉前述對象機器之運轉條件。
若依據本發明之第5態樣，則第4態樣之機器狀態推測裝置，係亦可構成為，係更進而具備有：時間特定部，係特定出應繼續前述對象機器之運轉的時間，前述運轉條件算出部，係基於前述剩餘壽命算出部所算出的前述參數，來算出在前述時間特定部所特定出的時間之期間中之用以繼續前述對象機器之運轉的運轉條件。
若依據本發明之第6態樣，則第5態樣之機器 狀態推測裝置，係亦可構成為，係更進而具備有：運轉可否判定部，係當前述對象機器以特定之運轉條件而運轉的情況時，判定是否能夠繼續運轉直到特定之檢查時期為止，前述時間特定部，係將從現在起直到前述檢查時期為止之時間，作為應繼續前述對象機器之運轉的時間而特定出來，當前述運轉可否判定部判定係無法繼續進行運轉的情況時，前述運轉條件算出部，係算出在前述時間特定部所特定出的時間之期間中之用以繼續前述對象機器之運轉的運轉條件。
若依據本發明之第7態樣，則第4態樣所記載之機器狀態推測裝置，係亦可構成為，係更進而具備有：負載輸入部，係受理使前述對象機器運轉之負載的輸入，前述運轉條件算出部，係基於關連於前述剩餘壽命之參數，而算出在以所輸入了的前述負載而運轉前述對象機器時之運轉條件。
若依據本發明之第8態樣，則第4~第7態樣之機器狀態推測裝置，係亦可構成為，係更進而具備有：維修資訊記憶部，係記憶在前述對象機器之維修作業中所產生的維修資訊，前述運轉條件算出部，係基於在前述維修資訊記憶部中所記憶的維修資訊，來算出前述運轉條件。
若依據本發明之第9態樣，則機器狀態推測方法，係具備有：取得包含對象機器之溫度的前述對象機器之狀態量之步驟；和基於前述狀態量，而特定出前述對象機器之負載的履歷之步驟；和基於所特定出之前述負載的 履歷，來針對包含龜裂發生以及龜裂進展之複數之劣化種類的每一者而分別算出關連於前述對象機器之剩餘壽命的參數之步驟，在前述算出參數之步驟中，當關連於前述龜裂發生之參數為代表在前述對象機器處係產生有龜裂的情況時，係算出關連於前述龜裂進展之參數。
若依據本發明之第10態樣，則程式，係使電腦作為下述各部而起作用：狀態量取得部，係取得包含對象機器之溫度的前述對象機器之狀態量；和負載特定部，係基於前述狀態量，而特定出前述對象機器之負載的履歷；和剩餘壽命算出部，係基於前述負載特定部所特定出之負載的履歷，來針對包含龜裂發生以及龜裂進展之複數之劣化種類的每一者而分別算出關連於前述對象機器之剩餘壽命的參數，前述剩餘壽命算出部，當關連於前述龜裂發生之參數為代表在前述對象機器處係產生有龜裂的情況時，係算出關連於前述龜裂進展之參數。
若依據上述態樣中之至少1個態樣，則機器狀態推測裝置，係基於渦輪之負載的履歷，來算出渦輪之負載與可運轉時間之關係。藉由此，機器狀態推測裝置，係能夠對起因於施加在對象機器處之負載所導致的壽命而針對各種劣化因素來分別適當地進行管理。
1‧‧‧渦輪分析裝置
101‧‧‧資料收集部
102‧‧‧熱平衡算出部
103‧‧‧負載特定部
104‧‧‧剩餘壽命記憶部
105‧‧‧剩餘壽命算出部
106‧‧‧檢查時期記憶部
107‧‧‧時間特定部
108‧‧‧運轉條件算出部
109‧‧‧運轉可否判定部
110‧‧‧負載算出部
111‧‧‧發電電力量預測部
112‧‧‧運轉計畫產生部
113‧‧‧輸出部
114‧‧‧負載輸入部
900‧‧‧電腦
901‧‧‧CPU
902‧‧‧主記憶裝置
903‧‧‧輔助記憶裝置
904‧‧‧介面
[圖1]係為對於第1實施形態之渦輪分析裝置的構成作展示之概略區塊圖。
[圖2]係為對於LCF線圖資料之其中一例作展示之圖。
[圖3]係為對於第1實施形態之渦輪分析裝置的各收集周期之動作作展示之流程圖。
[圖4]係為對於由第1實施形態之渦輪分析裝置所致的運轉計畫之產生處理作展示之流程圖。
[圖5]係為對於第2實施形態之渦輪分析裝置的構成作展示之概略區塊圖。
[圖6]係為對於由第2實施形態之渦輪分析裝置所致的運轉條件之提示處理作展示之流程圖。
[圖7]係為對於第2實施形態之渦輪分析裝置所輸出的運轉條件之提示畫面之第1例作展示之圖。
[圖8]係為對於第2實施形態之渦輪分析裝置所輸出的運轉條件之提示畫面之第2例作展示之圖。
[圖9]係為對於至少1個的實施形態之電腦的構成作展示之概略區塊圖。
(第1實施形態)
以下，針對第1實施形態，一面參考圖面一面作詳細 說明。
圖1，係為對於第1實施形態之渦輪分析裝置的構成作展示之概略區塊圖。
第1實施形態之渦輪分析裝置1，係產生複數之渦輪的運轉計畫。第1實施形態之渦輪的運轉計畫，係身為代表關連於各渦輪之運轉的負載之資訊。渦輪分析裝置1，係為將對象機器設為渦輪之機器狀態推測裝置的其中一例。
第1實施形態之渦輪分析裝置1，係具備有資料收集部101、和熱平衡算出部102、和負載特定部103、和剩餘壽命記憶部104、和剩餘壽命算出部105、和檢查時期記憶部106、和時間特定部107、和運轉條件算出部108、和運轉可否判定部109、和負載算出部110、和發電電力量預測部111、和運轉計畫產生部112、和輸出部113、和維修資訊記憶部115。
資料收集部101，係從顧客所擁有的發電廠而即時性地收集渦輪之運轉資料。具體而言，資料收集部101，係從被設置在渦輪處之感測器，而於每特定之收集周期(例如，5分鐘)中收集運轉資料。收集周期，係為不會喪失監視之即時性的程度之短的周期。作為運轉資料之例，係可列舉出流量、壓力、溫度、震動以及其他之狀態量。資料收集部101，係身為取得渦輪之狀態量的狀態量取得部之其中一例。
熱平衡算出部102，係基於資料收集部101所收集的運轉資料，而算出渦輪之熱平衡。所謂熱平衡，係 身為在被安裝於渦輪處之各零件的每一者處之個別的溫度、壓力、焓、流量以及其他之狀態量。熱平衡算出部102，係藉由基於運轉資料所進行的模擬，來算出熱平衡。作為用以算出熱平衡的模擬之手法之例，係可列舉出FEM(Finite Element Method)以及CFD(Computational Fluid Dynamics)。熱平衡算出部102，係身為取得渦輪之狀態量的狀態量取得部之其中一例。
負載特定部103，係基於熱平衡算出部102所算出的熱平衡，而算出代表在緊接於前之收集周期中的各零件之劣化量之LMP(Larson-Miller Parameter)值Lc。LMP值Lc，係為藉由以下所示之式(1)而求取出來的參數。
[數式1] L c =T c (logt c +C)‧‧‧(1)
Tc，係代表零件之熱力學溫度。熱力學溫度，係與在攝氏溫度上加算了273.15之後的值相互等價。零件之溫度，係藉由熱平衡算出部102所算出的熱平衡而被特定出來。tc，係代表在溫度Tc下的渦輪之運轉時間。亦即是，時間tc，係與由資料收集部101所致之收集周期相等。C，係為依據零件之材料所制定的常數。例如，當零件之材料係為低碳鋼或鉻鉬鋼的情況時，常數C係可為20。又，例如，當零件之材料係為不鏽鋼的情況時，常數C係可為15。
如此這般，LMP值，係為根據零件之溫度與運轉時間 所特定出之參數。亦即是，LMP值，係為關連於施加在零件處的溫度履歷之溫度履歷變數的其中一例。藉由LMP值，係能夠表現潛變劣化之進展度的狀態。又，LMP值，係為施加在零件處的負載之履歷的其中一例。
負載特定部103，係基於熱平衡算出部102所算出的熱平衡，而算出在緊接於前之收集周期中的各零件之應力的大小。負載特定部103，係基於所算出的應力之大小，而算出應力變動之每半循環的應力幅度。作為應力變動之半循環的特定方法，例如，係可使用雨流(rainflow)法、峰值計數(peak counting)法、水平交叉計數(Level crossing counting)法、平均交叉計數(Mean Crossing counting)法、範圍計數(range counting)法、範圍配對計數(range pair counting)法等的循環計數法。
剩餘壽命記憶部104，係記憶關連於渦輪之各零件的剩餘壽命之參數。具體而言，剩餘壽命記憶部104，係記憶潛變剩餘壽命、LCF(Low Cycle Fatigue：低循環疲勞)壽命消耗率、以及龜裂長度。潛變剩餘壽命，係藉由在使渦輪以額定溫度來運轉的情況時之直到該零件結束壽命為止的時間來作表現。潛變剩餘壽命之初期值，係為關連於該零件之潛變變形的設計壽命。
剩餘壽命算出部105，係基於負載特定部103所算出的LMP值、和剩餘壽命記憶部104所記憶的零件之潛變剩餘壽命以及額定溫度，來算出渦輪之各零件的潛變剩餘壽命。具體而言，剩餘壽命算出部105，係藉由將負載特定 部103所算出的LMP值Lc和額定溫度Ts代入至以下之式(2)中，來算出換算為在額定溫度下之運轉的潛變消耗壽命ts。之後，剩餘壽命算出部105，係藉由從剩餘壽命記憶部104所記憶的潛變剩餘壽命而減去所算出的潛變消耗壽命，來算出潛變剩餘壽命。
圖2，係為對於LCF線圖資料之其中一例作展示之圖。剩餘壽命算出部105，係基於負載特定部103所算出的各個半循環之每一者的應力幅度、和代表關連於LCF之設計壽命的LCF線圖資料，來算出渦輪之各零件的LCF壽命消耗率。LCF線圖資料，係如同圖2中所示一般，身為代表各零件之應力幅度與壽命循環數之間的關係之資料表或者是函數。具體而言，剩餘壽命算出部105，係藉由將應力幅度代入至LCF線圖資料中，來特定出壽命循環數，並藉由取該壽命循環數之倒數，來算出LCF壽命消耗率。另外，零件之應力幅度，例如，係藉由零件之膨脹率和零件之楊格率以及零件之溫度的變化幅度之間的乘積，而求取出來。
剩餘壽命算出部105，係基於負載特定部103所算出的各個半循環之每一者的應力幅度△σ，來算出渦輪之龜裂長度。在龜裂長度之算出中，係可使用巴力斯法則 (Paris' law)等。具體而言，剩餘壽命算出部105，係藉由將負載特定部103所算出的應力幅度△σ代入至以下之式(3)中，來算出龜裂長度ai。
於此，ni，係為應力循環數，a0，係為剩餘壽命記憶部104所記憶的龜裂長度，△a，係為預先所制定的微小龜裂長度，C以及m，係為預先所制定的材料係數，F(a)，係為用以根據龜裂長度來求取出形狀係數的函數。亦即是，剩餘壽命算出部105，係在式(3)中，藉由在龜裂長度a0處加算上預先所制定的微小龜裂長度△a直到應力循環數ni成為現狀值為止，而算出龜裂長度ai。
如此這般，剩餘壽命算出部105，係針對潛變變形、LCF以及龜裂之進展的各者，而分別算出關連於剩餘壽命的參數。
檢查時期記憶部105，係記憶渦輪之檢查時期。
時間特定部107，係基於檢查時期記憶部106所記憶的檢查時期，來特定出從現在起直到檢查時期為止的時間。從現在起直到檢查時期為止的時間，係為應繼續進行渦輪之運轉的時間之其中一例。又，時間特定部107，係基於 檢查時期和現在的運轉計畫，來特定出從現在起直到檢查時期為止的渦輪之啟動次數。
運轉條件算出部108，係基於剩餘壽命記憶部104所記憶的關連於剩餘壽命之參數，來算出在依循了現在的運轉計畫所進行之運轉中的渦輪之可運轉時間以及可啟動次數。具體而言，運轉條件算出部108，係藉由將剩餘壽命記憶部104所記憶之潛變剩餘壽命t1和額定溫度Ts代入至以下所示之式(4)中，而算出各零件之LMP值L1。
[數式4] L l =T s (logt l +C)‧‧‧(4)
接著，運轉條件算出部108，係藉由將所算出的LMP值L1和與運轉計畫所代表的負載相對應之溫度Tp代入至以下所示之式(5)中，來算出可運轉時間tp。
運轉條件算出部108，係基於關連於現在的運轉計畫之運轉形態的應力幅度，而算出該運轉形態之1個循環的LCF消耗壽命率。運轉條件算出部108，係藉由將LCF剩餘壽命率除以所算出的LCF消耗壽命率，來算出直到發生龜裂為止的循環數。所謂LCF剩餘壽命率，係為藉由從1而減去剩餘壽命記憶部104所記憶的LFC消耗壽命率 所得到之值。又，運轉條件算出部108，藉由將關連於現在的運轉計畫之運轉形態的應力幅度△σ和關連於設計壽命之龜裂長度ai代入至上述式(3)中，係能夠算出從發生龜裂起直到龜裂長度到達設計壽命為止的循環數ni。運轉條件算出部108，係藉由將直到發生龜裂為止的循環數和從發生龜裂起直到龜裂長度到達設計壽命為止的循環數作加算，而算出可啟動次數。
運轉可否判定部109，係基於運轉條件算出部108所算出的可運轉時間以及可啟動次數和時間特定部107所特定出的時間，來判定是否能夠在時間特定部107所特定出的時間之期間中，使渦輪繼續進行在運轉計畫所代表的負載下之運轉。
負載算出部110，係基於剩餘壽命記憶部104所記憶的關連於剩餘壽命之參數，來算出成為能夠直到時間特定部107所特定出之時間為止地而進行渦輪之運轉的負載。具體而言，負載算出部110，係藉由將藉由上述式(4)所算出的LMP值L1和時間特定部107所特定出的時間ti代入至以下所示之式(6)中，來算出溫度Ti。接著，負載算出部110，係基於所算出的溫度Ti來特定出渦輪之運轉負載。
負載算出部110，係將在以關連於所算出的運轉負載之運轉形態來使渦輪進行運轉的情況時之可啟動次數計算出來。
發電電力量預測部111，係經由網路而取得市場電力需求資訊，並預測管理對象之發電廠的作為全體所應發電之電力量。
運轉計畫產生部112，係基於負載算出部110所算出的負載、可啟動次數以及發電電力量預測部111之預測結果，而產生代表渦輪之負載以及啟動次數的運轉計畫。具體而言，運轉計畫產生部112，係將藉由運轉可否判定部109而判定為無法繼續進行在現在的運轉計畫所代表之負載以及啟動次數下的運轉之渦輪之直到到達檢查時期為止的運轉計畫，決定為在負載算出部110所算出的負載以及可啟動次數下之運轉。之後，運轉計畫產生部112，係以能夠滿足發電電力量預測部111所預測之發電電力量的方式，來產生藉由運轉可否判定部109而判定為能夠繼續進行在現在的運轉計畫所代表之負載以及啟動次數下的運轉之渦輪之運轉計畫。
輸出部113，係輸出運轉計畫產生部112所產生的運轉計畫。作為運轉計畫的輸出形式之例，係可列舉出對於顯示器之顯示、對於記憶媒體之記錄、以及對於報表之印刷。
維修資訊記憶部115，係記憶在渦輪之維修作業中所產生的資訊。例如，維修資訊記憶部115，係記憶被裝著 於渦輪處之零件的資訊、在定期檢查等之中的渦輪之檢查結果、渦輪之修補記錄資訊、渦輪之材料調查結果等。
於此，針對本實施形態之渦輪分析裝置1的動作作說明。
圖3，係為對於第1實施形態之渦輪分析裝置的各收集周期之動作作展示之流程圖。
渦輪分析裝置1，係在各收集周期之每一者中，實行以下所示之處理。
首先，資料收集部101，係從被設置在渦輪處之感測器，而收集渦輪之運轉資料(步驟S1)。接著，熱平衡算出部102，係將所收集的運轉資料作為輸入，而算出渦輪之熱平衡(步驟S2)。
接著，渦輪分析裝置1，係對於被組入至渦輪中之零件1個1個作選擇，並針對所選擇的零件，而分別將以下所示之步驟S4~步驟S6之處理和步驟S7~S13之處理平行地實行之(步驟S3)。
首先，負載特定部103，係使用熱平衡算出部102所算出的熱平衡，而算出代表所選擇了的零件之負載之履歷的LMP值(步驟S4)。接著，剩餘壽命算出部105，係基於負載特定部103所算出的LMP值，來算出換算為在額定溫度下之運轉的潛變消耗壽命(步驟S5)。接著，剩餘壽命算出部105，係從剩餘壽命記憶部104所記憶的潛變剩餘壽命而減去所算出的潛變消耗壽命(步驟S6)。藉由此，剩餘壽命算出部105，係將剩餘壽命記憶部104所記憶的潛變剩餘壽 命作更新。
又，負載特定部103，係使用熱平衡算出部102所算出的熱平衡，而算出所選擇了的零件之應力的大小(步驟S7)。接著，負載特定部103，係基於在步驟S7處所算出的應力之大小和過去所算出的應力之大小，而判定是否能夠確定應力變動之半循環(步驟S8)。半循環之確定，係基於上述之循環計數法而進行。在無法確定半循環的情況時(步驟S8：NO)，渦輪分析裝置1，係並不對關連於低循環疲勞以及龜裂長度的參數作更新。在負載特定部103確定了半循環的情況時(步驟S8：YES)，負載特定部103，係算出代表所選擇了的零件之負載之履歷的半循環之應力幅度(步驟S9)。接著，剩餘壽命算出部105，係判定剩餘壽命記憶部104所記憶的LCF壽命消耗率是否為1(100%)以上(步驟S10)。LCF壽命消耗率為1以上一事，係代表起因於LCF而在所選擇了的零件處發生有龜裂。
當LCF壽命消耗率為未滿1的情況時(步驟S10：NO)、亦即是當在所選擇了的零件處並未發生由低循環疲勞所致之龜裂的情況時，剩餘壽命算出部105，係基於在步驟S9處所算出的應力幅度，來算出LCF壽命消耗率(步驟S11)。接著，剩餘壽命算出部105，係在剩餘壽命記憶部104所記憶的LCF壽命消耗率上，將所算出的LCF壽命消耗率作加算(步驟S12)。亦即是，剩餘壽命算出部105，係算出將各循環之LCF壽命消耗率作了積算的積算壽命消耗率。藉由此，剩餘壽命算出部105，係將剩餘壽 命記憶部104所記憶的LCF壽命消耗率作更新。
當LCF壽命消耗率為1以上的情況時(步驟S10：YES)、亦即是當在所選擇了的零件處發生有由低循環疲勞所致之龜裂的情況時，剩餘壽命算出部105，係基於在步驟S9處所算出的應力幅度和剩餘壽命記憶部104所記憶的龜裂長度，來算出龜裂長度(步驟S13)。藉由此，剩餘壽命算出部105，係將剩餘壽命記憶部104所記憶的龜裂長度作更新。
渦輪分析裝置1，係能夠藉由在各收集周期之每一者中而分別實行上述步驟S1~步驟S6之處理以及步驟S7~步驟S13之處理，而針對剩餘壽命記憶部104所記憶之各零件，來將關連於各劣化種類的剩餘壽命之參數保持為最新的狀態。
於此，針對由本實施形態之渦輪分析裝置1的運轉計畫之重新評估處理作說明。渦輪分析裝置1，係於利用者所指定的時序處、或者是定期性地，進行各發電廠之運轉計畫的重新評估。亦即是，渦輪分析裝置1，當預測到會起因於依據現在所正使用的運轉計畫而使渦輪進行運轉一事而導致渦輪之零件在直到檢查時間為止而結束壽命的情況時，係以不會使所有的渦輪之零件在直到檢查時間為止而結束壽命的方式，來對於運轉計畫作變更。
圖4，係為對於由第1實施形態之渦輪分析裝置所致的運轉計畫之產生處理作展示之流程圖。
渦輪分析裝置1，若是開始運轉計畫之重新評估，則 係對於成為運轉計畫之重新評估的對象之渦輪1個1個作選擇，並針對所選擇的渦輪，而分別將以下所示之步驟S102~步驟S106之處理和步驟S110~步驟S112之處理平行地實行之(步驟S101)。
首先，運轉條件算出部108，係從剩餘壽命記憶部104，而讀出被與被組入至所選擇了的渦輪中之各零件相互附加有關連的潛變剩餘壽命(步驟S102)。接著，運轉條件算出部108，係針對各零件，而算出在依循了現在的運轉計畫所進行之運轉中的可運轉時間(步驟S103)。此時，運轉條件算出部108，係亦可除了潛變剩餘壽命之外而更進而對於維修資訊記憶部115所記憶的維修資訊作利用地，來算出可運轉時間。接著，時間特定部107，係將被與所選擇了的渦輪相互附加有關連之檢查時期從檢查時期記憶部106而讀出，並特定出從現在起直到檢查時期為止的時間(步驟S104)。接著，運轉可否判定部109，係將在運轉條件算出部108所算出的各零件之可運轉時間中之最短者，與時間特定部107所特定出的時間作比較，並判定是否能夠依循現在的運轉計畫而一直運轉至下一次之檢查時期為止(步驟S105)。
當運轉可否判定部109針對所選擇了的渦輪，而判定係能夠依循現在的運轉計畫而一直運轉至下一次之檢查時期為止的情況時(步驟S105：YES)，渦輪分析裝置1，係回到步驟S101，並選擇下一個渦輪。另一方面，當運轉可否判定部109針對所選擇了的渦輪，而判定係無法 依循現在的運轉計畫而一直運轉至下一次之檢查時期為止的情況時(步驟S105：NO)，負載算出部110，係針對各零件，而算出能夠在時間特定部107所特定出的時間之期間中而使所選擇的渦輪進行運轉之最大的負載(步驟S106)。此時，負載算出部110，係亦可利用維修資訊記憶部115所記憶的維修資訊，來算出能夠使被選擇了的渦輪進行運轉之最大的負載。
又，運轉條件算出部108，係從剩餘壽命記憶部104，而讀出被與被組入至所選擇了的渦輪中之各零件相互附加有關連的LCF消耗壽命率以及龜裂長度(步驟S107)。接著，運轉條件算出部108，係針對各零件，而算出在依循了現在的運轉計畫所進行之運轉中的可啟動次數(步驟S108)。此時，運轉條件算出部108，係亦可除了LCF消耗壽命率以及龜裂長度之外而更進而對於維修資訊記憶部115所記憶的維修資訊作利用地，來特定出可啟動次數。
接著，時間特定部107，係將被與所選擇了的渦輪相互附加有關連之檢查時期從檢查時期記憶部106而讀出，並基於現在的運轉計畫，而特定出從現在起直到檢查時期為止的啟動次數(步驟S109)。
若是渦輪分析裝置1針對所有的渦輪而實行步驟S102~步驟S106之處理，則運轉計畫產生部112，係針對所有的渦輪，而判定是否能夠依循現在的運轉計畫而一直運轉至下一次之檢查時期為止(步驟S110)。亦即是，運 轉計畫產生部112，係判定是否為在步驟S105中之由運轉可否判定部109所致的判定結果全部為YES並且在步驟S108中所算出的可啟動次數係為在步驟S109中所特定出的啟動次數以上。當針對所有的渦輪而判定係能夠依循現在的運轉計畫而一直運轉至下一次之檢查時期為止的情況時(步驟S110：YES)，由於係並不需要對於運轉計畫作變更，因此，渦輪分析裝置1，係並不產生新的運轉計畫地而結束處理。
另一方面，當存在有無法依循現在的運轉計畫而一直運轉至下一次之檢查時期為止之渦輪的情況時(步驟S110：NO)，運轉計畫產生部112，係針對無法進行依循於運轉計畫的運轉之渦輪，而產生能夠在直到檢查時期為止的期間中而以負載算出部110所算出的負載或者是以運轉條件算出部108所算出的可啟動次數來進行運轉之運轉計畫(步驟S111)。發電電力量預測部111，係經由網路而取得市場電力需求資訊，並預測管理對象之發電廠所應發電之電力量(步驟S112)。接著，運轉計畫產生部112，係以能夠滿足所預測之發電電力量的方式，來產生檢查對象的渦輪之運轉計畫(步驟S113)。具體而言，運轉計畫產生部112，係以能夠滿足發電電力量預測部111所預測之發電電力量的方式，來算出在步驟S105中被判定為能夠繼續進行依循於運轉計畫之運轉的渦輪之發電電力量分擔。
之後，輸出部113，係輸出運轉計畫產生部112所產生 的運轉計畫(步驟S114)。
如此這般，本實施形態之渦輪分析裝置1，係基於渦輪之負載的履歷，來針對複數之劣化種類的每一者而分別算出關連於渦輪之剩餘壽命的參數。具體而言，剩餘壽命算出部105，係算出身為關連於潛變變形的參數之潛變消耗壽命、身為關連於LCF之參數的LCF壽命消耗率、以及身為關連於龜裂之進展的參數之龜裂長度。
藉由此，渦輪分析裝置1，係能夠因應於負載來對於渦輪之壽命進行適當的管理。
又，本實施形態之渦輪分析裝置1，係藉由特定出渦輪之應力變動之各循環的每一者之應力幅度，並針對各循環而將基於關連於龜裂之發生的壽命循環數與應力幅度所算出之LCF壽命消耗率作積算，來算出積算壽命消耗率。藉由此，渦輪分析裝置1，係能夠將直到在渦輪處發生龜裂為止的啟動次數算出。又，本實施形態之渦輪分析裝置1，當積算壽命消耗率係為1以上的情況時，係基於應力幅度來算出渦輪之龜裂長度。藉由此，渦輪分析裝置1，係能夠在起因於LCF而於渦輪處發生了龜裂之後，將直到該龜裂之長度一直進展至關連於設計壽命之龜裂長度為止的啟動次數算出。
又，本實施形態之渦輪分析裝置1，當渦輪無法直到到達檢查時期為止地而繼續進行在現在的運轉計畫所代表之負載以及啟動次數下之運轉的情況時，係算出能夠直到到達檢查時期為止地而繼續進行渦輪之運轉的負載 以及可啟動次數。藉由此，渦輪分析裝置1，當會有在到達檢查時期之前高溫零件便結束壽命之可能性的情況時，係能夠以不會使零件在到達檢查時期之前便結束壽命的方式，來對於運轉計畫作變更。
又，本實施形態之渦輪分析裝置1，係基於複數之渦輪所應發電的電力量預測，來產生複數之渦輪的運轉計畫。藉由此，渦輪分析裝置1，就算是將一部分的渦輪之運轉計畫變更為不會使壽命結束，也能夠以使全體之發電電力量會滿足所預測之電力量的方式，來對於剩餘的渦輪之運轉計畫作變更。
(第2實施形態)
以下，針對第2實施形態，一面參考圖面一面作詳細說明。
在第1實施形態中，渦輪分析裝置1係決定各渦輪之運轉負載。相對於此，在第2實施形態中，係由渦輪之擁有者來設定各渦輪之運轉負載。第2實施形態之渦輪分析裝置1，係算出在由擁有者所輸入的運轉負載下之渦輪的可運轉時間，並作提示。
圖5，係為對於第2實施形態之渦輪分析裝置的構成作展示之概略區塊圖。第2實施形態之渦輪分析裝置1，係並未具備有第1實施形態之構成中的檢查時期記憶部106、和時間特定部107、和運轉可否判定部109、和負載算出部110、和發電電力量預測部111、以及運轉計畫產 生部112。另一方面，第2實施形態之渦輪分析裝置1，係除了第1實施形態之構成以外，更進而具備有負載輸入部114。
負載輸入部114，係從擁有者而受理渦輪之運轉負載的輸入。
運轉條件算出部108，係基於剩餘壽命記憶部104所記憶的關連於剩餘壽命之參數，而算出在以被輸入至負載輸入部114中之運轉負載來使渦輪進行運轉的情況時之可運轉時間以及可啟動次數。
輸出部113，係將運轉條件算出部108所算出的可運轉時間以及可啟動次數輸出。
圖6，係為對於由第2實施形態之渦輪分析裝置所致的運轉條件之提示處理作展示之流程圖。
圖7，係為對於第2實施形態之渦輪分析裝置所輸出的運轉條件之提示畫面之第1例作展示之圖。
渦輪分析裝置1，若是從渦輪之擁有者而受理可運轉時間之提示的要求，則係開始可運轉時間之提示處理。運轉條件算出部108，係從剩餘壽命記憶部104，而讀出可運轉時間之提示對象的渦輪之潛變剩餘壽命、LCF消耗壽命率以及龜裂長度(步驟S201)。接著，輸出部113，係作為初期畫面，而如同圖7中所示一般，基於運轉條件算出部108所讀出的潛變剩餘壽命、LCF消耗壽命率以及龜裂長度，來將對於當負載為100%的可運轉時間以及可啟動次數作提示的提示畫面D1輸出至顯示器處(步驟S202)。提示 畫面D1，係為包含有可運轉時間條D110和負載條D120以及可啟動次數顯示D130之畫面。可運轉時間條D110，係為藉由其之長度來表現可運轉時間的指示器。若是渦輪之可運轉時間越長，則可運轉時間條D110之長度係變得越長。另一方面，若是渦輪之可運轉時間越短，則可運轉時間條D110之長度係變得越短。負載條D120，係為受理渦輪之運轉負載的輸入之滑動條。負載條D120，係包含有把手D121和軌道D122。把手D120，係能夠藉由在軌道D122上被作拖曳以及釋放，而選擇任意之負載。軌道D122，係代表把手D121之可移動範圍。
負載輸入部114，係藉由從擁有者而受理負載條D120之把手D121的操作，而受理負載的輸入(步驟S203)。接著，運轉條件算出部108，係基於在步驟S201中所讀出的關連於剩餘壽命之參數，而算出在以被輸入至負載輸入部114中之負載來使渦輪進行運轉的情況時之可運轉時間以及可啟動次數(步驟S204)。
具體而言，運轉條件算出部108，係藉由將在步驟S201中所讀出的潛變剩餘壽命t1和額定溫度Ts代入至上述之式(4)中，來算出LMP值L1，並藉由將所算出的LMP值L1和與被輸入至負載輸入部114中的負載相對應之溫度Tp代入至上述之式(5)中，來算出可運轉時間tp。又，運轉條件算出部108，係基於關連於被輸入至負載輸入部114中之負載的運轉形態之應力幅度，來算出直到發生龜裂為止的循環數和從發生龜裂起直到龜裂長度到達設計壽命為止的循 環數，並將此些作加算，藉由此，而算出可啟動次數。另外，運轉條件算出部108，係亦可除了關連於剩餘壽命的參數之外而更進而對於維修資訊記憶部115所記憶的維修資訊作利用地，來算出可運轉時間以及可啟動次數。
圖8，係為對於第2實施形態之渦輪分析裝置所輸出的運轉條件之提示畫面之第2例作展示之圖。
接著，輸出部113，係如同圖8中所示一般，將對於運轉條件算出部108所算出的可運轉時間作提示之提示畫面D1輸出至顯示器處(步驟S205)。如同圖8中所示一般，若是在負載輸入部114中被輸入有未滿100%之運轉負載，則可運轉時間條D110之長度，係成為較在步驟S202中所被提示者而更長。此時，在可運轉時間條D110處，相較於在步驟S202中所提示的可運轉時間而有所增加之量，係被以相異之態樣(例如，顏色、模樣等)而作顯示。例如，當如同圖7中所示一般，在負載100%下的可運轉時間係為12000小時，並如同圖8中所示一般，在負載80%下的可運轉時間為14000小時的情況時，可運轉時間條D110中之相當於增加量的2000小時，係被以相異之態樣來作顯示。又，如同圖8中所示一般，若是在負載輸入部114處被輸入有未滿100%之運轉負載，則在可啟動次數顯示D130處所被顯示的可啟動次數，係會有成為較在步驟S202中所被提示者而更多的情形。此時，可啟動次數顯示D130，係包含有可啟動次數之增加量。
藉由此，擁有者，係能夠得知由負載之變更所導致的 可運轉時間以及可啟動次數之增加量。
接著，負載輸入部114，係判定是否更進一步存在有從利用者而來之運轉負載之輸入(步驟S206)。當在負載輸入部114處被輸入有運轉負載的情況時(步驟S206，YES)，渦輪分析裝置1，係使處理回到步驟S204，並再度計算可運轉時間以及可啟動次數。另一方面，當在負載輸入部114處並未被輸入有運轉負載的情況時(步驟S206，NO)，渦輪分析裝置1，係使處理結束。
如此這般，本實施形態之渦輪分析裝置1，係受理渦輪之負載的輸入，並算出在以該負載而使渦輪進行運轉的情況時之可運轉時間。藉由此，渦輪分析裝置1，係能夠對於擁有者而提示在將渦輪之負載作了變更的情況時之可運轉時間以及可啟動次數。
以上，雖係針對其中一個實施形態而參考圖面來作了詳細說明，但是，本發明之具體性之構成係並不被限定於上述之記載，而可進行各種的設計變更等。
在上述之實施形態中，雖係針對渦輪之各零件，而容許直到成為關連於設計壽命之龜裂長度為止的龜裂，但是，係並不被限定於此。例如，在其他的實施形態中，於一部分或全部的零件中，係亦可存在有並不容許龜裂之發生者。於此情況，渦輪分析裝置1，係作為可啟動次數，並非算出直到發生龜裂為止的循環數和從發生龜裂起直到龜裂長度到達設計壽命為止的循環數之兩者之和，而是算出直到發生龜裂為止的循環數。
又，在上述之實施形態中，成為剩餘壽命之算出對象的劣化種類，雖係身為潛變變形、LCF以及龜裂進展，但是，係並不被限定於此。例如，在其他之實施形態中，係亦可將此些之中的一部分作為剩餘壽命之算出對象，亦可將其他之劣化種類(例如，TBC(Thermal Barrier Coating)之損耗、高溫氧化所致之厚度薄化、侵蝕等)，作為剩餘壽命之算出對象。
又，在上述之實施形態中，渦輪分析裝置1雖係基於針對構成渦輪之各零件的關聯於剩餘壽命之參數，而算出渦輪全體之可運轉時間以及可啟動次數，但是，係並不被限定於此。例如，其他實施形態之渦輪分析裝置1，係亦可並不進行各零件之每一者的剩餘壽命之算出地，而基於渦輪全體之設計壽命來直接性地算出渦輪全體之剩餘壽命。
又，在上述之實施形態中，負載特定部103雖係基於熱平衡算出部102所算出的熱平衡來進行計算，但是，係並不被限定於此。例如，在其他的實施形態中，負載特定部103，係亦可基於資料收集部101所收集的運轉資料而進行計算。於此情況，渦輪分析裝置1，係亦可並不具備有熱平衡算出部102。
又，在上述實施形態中，雖係針對以渦輪作為對象機器的情況來作了說明，但是，係並不被限定於此。例如，在其他之實施形態中，係亦可將渦輪增壓器或鍋爐等之會起因於運轉而發生熱劣化的其他之機器作為對 象機器。另外，如同上述之實施形態一般地，藉由將零件之種類以及數量為龐大的渦輪(特別是燃氣渦輪)作為對象機器，係能夠針對龐大的零件之各者，而基於使用履歷和壽命消耗率來詳細地對於零件壽命之消耗作管理。又，就算是在混合存在有使用履歷或壽命消耗率為相異之零件的設備中，亦能夠以良好的精確度來對於該設備之最適當的運用進行模擬。
圖9，係為對於至少1個的實施形態之電腦的構成作展示之概略區塊圖。
電腦900，係具備有CPU901、和主記憶裝置902、和輔助記憶裝置903、以及介面904。
上述之渦輪分析裝置1，係被安裝於電腦900中。而，上述之各處理部之動作，係以程式之形式而被記憶在輔助記憶裝置903中。CPU901，係從輔助記憶裝置903而將程式讀出並展開於主記憶裝置902上，並且依循於該程式而實行上述處理。又，CPU901，係依循於程式而在主記憶裝置902中確保與上述之各記憶部相對應的記憶區域。
另外，在至少1個的實施形態中，輔助記憶裝置903，係身為並非為暫時性之有形媒體的其中一例。作為並非為暫時性之有形媒體的其他例，係可列舉出經由介面904而被作連接的磁碟、光磁碟、CD-ROM、DVD-ROM、半導體記憶體等。又，當此程式為藉由通訊線路而被發佈至電腦900處的情況時，係亦可使接收了發佈之電腦900將該程式展開於主記憶裝置902上並實行上述處理。
又，該程式，係亦可為用以實現前述之功能的一部分者。進而，該程式，係亦可為將前述之功能藉由與已被記憶在輔助記憶裝置903中之其他之程式間的組合來實現者，也就是亦可為所謂的差分檔案(差分程式)。
[產業上之利用可能性]
若依據上述實施形態，則機器狀態推測裝置，係能夠對起因於施加在對象機器處之負載所導致的壽命而針對各種劣化因素來分別適當地進行管理。

Claims (10)

  1. 一種機器狀態推測裝置，其特徵為，係具備有：狀態量取得部，係取得包含對象機器之溫度的前述對象機器之狀態量；和負載特定部，係基於前述狀態量，而特定出前述對象機器之負載的履歷；和剩餘壽命算出部，係基於前述負載特定部所特定出之負載的履歷，來針對包含龜裂發生以及龜裂進展之複數之劣化種類的每一者而分別算出關連於前述對象機器之剩餘壽命的參數，前述剩餘壽命算出部，當關連於前述龜裂發生之參數為代表在前述對象機器處係產生有龜裂的情況時，係算出關連於前述龜裂進展之參數。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之機器狀態推測裝置，其中，前述負載特定部，係基於前述狀態量，而特定出前述對象機器之各應力變動之循環的每一者之應力幅度，前述剩餘壽命算出部，係將關連於前述對象機器之龜裂發生的壽命循環數、和將基於前述負載特定部所特定出之前述應力幅度而算出的壽命消耗率針對各循環而進行了積算之積算壽命消耗率，作為前述參數而算出。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之機器狀態推測裝置，其中，前述剩餘壽命算出部，當前述積算壽命消耗率係為1以上的情況時，係基於前述負載特定部所特定出之前述應力幅度，來將前述對象機器之龜裂長度作為前述參數而算出。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項所記載之機器狀態推測裝置，其中，係更進而具備有：運轉條件算出部，係基於前述剩餘壽命算出部所算出的前述參數，來算出用以運轉前述對象機器之運轉條件。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之機器狀態推測裝置，其中，係更進而具備有：時間特定部，係特定出應繼續前述對象機器之運轉的時間，前述運轉條件算出部，係基於前述剩餘壽命算出部所算出的前述參數，來算出在前述時間特定部所特定出的時間之期間中之用以繼續前述對象機器之運轉的運轉條件。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之機器狀態推測裝置，其中，係更進而具備有：運轉可否判定部，係當前述對象機器以特定之運轉條件而運轉的情況時，判定是否能夠繼續運轉直到特定之檢 查時期為止，前述時間特定部，係將從現在起直到前述檢查時期為止之時間，作為應繼續前述對象機器之運轉的時間而特定出來，當前述運轉可否判定部判定係無法繼續進行運轉的情況時，前述運轉條件算出部，係算出在前述時間特定部所特定出的時間之期間中之用以繼續前述對象機器之運轉的運轉條件。
  7. 如申請專利範圍第4項所記載之機器狀態推測裝置，其中，係更進而具備有：負載輸入部，係受理使前述對象機器運轉之負載的輸入，前述運轉條件算出部，係基於關連於前述剩餘壽命之參數，而算出在以所輸入了的前述負載而運轉前述對象機器時之運轉條件。
  8. 如申請專利範圍第4項所記載之機器狀態推測裝置，其中，係更進而具備有：維修資訊記憶部，係記憶在前述對象機器之維修作業中所產生的維修資訊，前述運轉條件算出部，係基於在前述維修資訊記憶部中所記憶的維修資訊，來算出前述運轉條件。
  9. 一種機器狀態推測方法，其特徵為，係具備有：取得包含對象機器之溫度的前述對象機器之狀態量之步驟；和基於前述狀態量，而特定出前述對象機器之負載的履歷之步驟；和基於所特定出之前述負載的履歷，來針對包含龜裂發生以及龜裂進展之複數之劣化種類的每一者而分別算出關連於前述對象機器之剩餘壽命的參數之步驟，在前述算出參數之步驟中，當關連於前述龜裂發生之參數為代表在前述對象機器處係產生有龜裂的情況時，係算出關連於前述龜裂進展之參數。
  10. 一種程式，其特徵為，係使電腦作為下述各部而起作用：狀態量取得部，係取得包含對象機器之溫度的前述對象機器之狀態量；和負載特定部，係基於前述狀態量，而特定出前述對象機器之負載的履歷；和剩餘壽命算出部，係基於前述負載特定部所特定出之負載的履歷，來針對包含龜裂發生以及龜裂進展之複數之劣化種類的每一者而分別算出關連於前述對象機器之剩餘壽命的參數，前述剩餘壽命算出部，當關連於前述龜裂發生之參數為代表在前述對象機器處係產生有龜裂的情況時，係算出 關連於前述龜裂進展之參數。
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