WO2001088355A1

WO2001088355A1 - Method for remote monitoring of gas turbine

Info

Publication number: WO2001088355A1
Application number: PCT/JP2001/004161
Authority: WO
Inventors: Yujiro Shimizu; Masumi Nomura; Shigeo Okamoto; Yasuhiko Ikegami; Isao Sagawa; Tsutomu Sakagami; Katsunori Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2001-11-22
Also published as: DE60133638T2; EP1283339A4; JP3810615B2; EP1283339A1; DE60133638D1; CA2374971C; JP2001329861A; EP1283339B1; US6721631B2; US20030014219A1; CA2374971A1

Description

ガスタービンの遠隔監視方法技術分野

本発明は、発電所などに設置されるガスタービンの遠隔監視方法に関し、特にタービンの燃焼振動との共振による部品の破損を未然に防止すること明

ができる遠隔監視方法及びそのシステムに関する。

田

背景技術

発電所などで稼働するガスタービンは、コンプレッサから圧縮した空気とガス燃料が燃焼器に供給され、燃焼器内での燃焼に伴う高温の燃焼ガスを利用して夕一ピンを回転させる。夕一ビンの回転軸の周りには、コンプレッサ用の動翼とタービン用の動翼とが設けられ、燃焼器から供給される高温燃焼ガスによりタービン用動翼が回転する。また、燃焼器では、メインの燃料が供給される燃料ノズルとパイ口ット燃料が供給されるパイ口ヅトノズルとが燃焼器内筒内に設けられ、圧縮機から吐出される空気と燃料とを混合して燃焼し、燃焼器尾筒からタービンに燃焼ガスを流出させる。近年におけるガスタービンは、環境問題に配慮して排出される ΝΟχ化量を下げる努力が行われている。特に空気と予混合されていないパイロットノズルでは、希釈化された燃料ガスが使用きれる。この希釈化された燃料ガスの使用は、燃焼器における燃焼を不安定にし、燃焼ガスの流体が脈動して燃焼振動が激しくなるという問題点を招くことが予想される。同様に、省エネに配慮して作動温度を高めて効率を上げる必要がある。この場合は、より多くの燃料を燃焼させることから燃焼器の不安定な燃焼を増長することが予想される。

燃焼振動は、例えば、燃料と空気の配分比率（燃空比）や、パイロット比や、バイパス弁開度などを調整することにより、ある程度抑えることができる。従って、ガスタービンを設置した時の初期運転では、かかる燃焼振動を抑えた状態に調整することができる。しかし、前述の通り近年の Νοχ量を減らし、作動温度を上げて効率を高めたガスタービンでは、ガスタービンをしばらく稼働ざせると、機器の劣化等の要因で燃焼振動が再開し、最悪の場合には燃焼器やタービンのボルトやナツトなどの部品の固有振動数と共振し、部品の破損に至る可能性がある。

ガスタービンを備えた発電所などのプラントに対して、遠隔の監視セン夕で通信回線を利用してガス夕一ビンの運転パラメ一夕をモニタし、運転状態を監視することが提案されている。そこで、上記の燃焼振動の状態を遠隔の監視セン夕からモニタすることで燃焼振動があるレベルを超えないようにすることが考えられる。しかし、監視セン夕で燃焼振動の状態をモ二夕するためには、夕一ビンの運転状態に比較して、より高い周波数を有する大量の振動デ一夕を通信回線を介して送信し、モニタしなければならない。

しかしながら、大量の燃焼振動データを送信するためには、例えば現在利用可能なデータ通信方式のうち I S D Nなどの電話回線を回線交換方式により接続する通信形態しかない。しかし、かかる高速の通信形態は、高い通信コストを要求される。従って、海外に建設したプラント内のガス夕一ビンを国内の監視セン夕から監視することは、極めてコスト高で実現することが困難になると予想される。その結果、現地に監視員を常駐することで、高温高効率で低 NOx化のガス夕一ビンのメンテナンスを行わざるを得ないであろう。

ただし、燃焼振動状態をモニタして部品の損傷に至るか否かを事前に検出するためには、比較的長い経験を必要とする特殊技能が必要であり、そのような熟練技術者の数には限りがある。従って、現実には現地に熟練技術者を常駐させることは困難であり、部品損傷により発電所がトリップしたあとで、技術者が現地に出向いて故障修理に当たることが予想される。発明の開示

そこで、本発明の目的は、タービンの燃焼器の燃焼振動状態を遠隔の監視センタからモニタすることができる遠隔監視方法及びそれを利用したシステムを提供することにある。

更に、本発明の目的は、タービンの燃焼振動との共振による部品の破損を未然に防止することができる遠隔監視方法及びそれを利用したシステムを提供することにある。

更に、本発明の目的は、タービンのトリップの原因となる所定の状態を遠隔の監視セン夕からモニタすることができる遠隔監視方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の第 1の側面は、夕一ビンが設定された発電所などのプラントに対して、遠隔地の監視セン夕から夕一ビンの燃焼器の燃焼振動状態をモニタすることを特徴とする。燃焼振動状態をモ二夕するために、本発明では、デ一夕送信モードとして、イン夕一ネヅトなどを利用した低速通信モードと、 I S D Nなどの電話同線を利用した回線交換方式の高速通信モードとを併用する。インターネットは、比較的低いコストの通信形態であるが、低速であるため大量のデータを高精度に送信するには不向きであるのに対して、 I S D Nを利用した回線交換方式は、プラントと監視センタとの間に通信回線を確立してデータ通信を行うので、大量のデータを高速、高精度に且つ高いセキュリティで送信することができるが、通信コストが高い。本発明では、燃焼器の燃焼振動データを、リアルタイムで取得した第 1のデータと、第 1のデ一夕から求められる所定期間内の代表値からなる第 2のデータとに分けて、通常時は、インターネットなどの低速通信モードを利用して第 2のデ一夕を送信して監視セン夕で監視し、第 2のデータによる監視の結果異常状態が予見される場合は、 I S D Nなどの高速通信モードを利用して第 1のデ一夕を送信して監視セン夕でより詳細な燃焼振動データを監視する。そして、臨界状態が予見される場合等、必要に応じて現地に低負荷運転への切り替えを指令する。

本発明のより好ましい実施例では、燃焼器の燃焼振動デ一夕を、リアルタイムでサンプリングした振動波形からフ一リェ変換により取得した振動レベルの周波数スペクトラムデ一夕（第 1 のデータ）と、それから取得した共振周波数帯域の所定期間内におけるピーク値データ（第 2 のデータ）とに分けて、通常時は、イン夕一ネットを利用してピーク値データを送信し、燃焼振動が激しくなる異常時には、 I S D Nを利用して周波数スぺクトラムデ一夕を送信する。それにより、遠隔の監視センタでは、通常時にピーク値デ一夕をモニタすることでタービンの異常状態を予知し、異常状態の兆候が見られたら I S D Nにより受信した周波数スぺクトラムデータをモ二夕して、タービンの部品が破損に至る程燃焼振動が激しくなる直前に、低負荷運転への切り替え指令を現地に発することで、夕一ビンの部品が破損に至り、プラントがトリヅプすることを未然に防ぐようにする。

上記目的を達成するために、本発明の第 2の側面は、上記の第 1 の側面において、プラント内に臨界状態の予兆を検知する予兆検知コンピュータを設置し、そこで、前記ピーク値データとタービンの運転パラメ一夕との組み合わせが、過去に臨界状態の予兆検知された時の基準データに類似するか否かがチェヅクされ、予兆が検知されるとブラント内で警報が出力されることを特徴とする。

運転パラメ一夕に依存して臨界状態の予兆検知がなされるピーク値デー夕が異なる場合も、運転パラメ一夕との組み合わせが、基準データど近似するか否かをチェックすることにより、運転状態に対応したより正確な予兆検知を行うことが可能になる。図面の簡単な説明

第 1図は、本実施の形態例におけるガスタービンの一例の構成図である。第 2図は、燃焼器 5 の構成例を示す図である。第 3図は、本実施の形態例における遠隔監視方法を説明するための図である。第 4図は、燃焼振動の周波数スぺクトラムの一例を示す図である。第 5図は、燃焼振動レベルのピーク値の一例を示す図である。第 6図は、プラント内に設けられた燃焼振動監視画面の一例を示す図である。第 7図は、監視セン夕内の通常監視画面の一例を示す図である。第 8図は、第 1 の実施の形態例におけるデ —夕の流れを説明する図である。第 9図は、燃焼振動解析装置と中央制御装置の動作フローチャート図である。第 1 0図は、第 2 の実施の形態例におけるデ一夕の流れを説明する図である。第 1 1図は、予兆検知装置 38の動作フローチヤ一ト図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

第 1図は、本実施の形態例におけるガスタービンの一例の構成図である。ガス夕一ビンは、回転部分であるロー夕 3が軸受けを介してサポートされ、左側のコンプレッサ 4で圧縮した空気と、中央部の燃焼器 5 に供給される燃料ガスとを混合して、燃焼器 5 内で燃焼させ、高温で膨張した燃焼ガスを右側のタービンに供給し、その推力によってタービン動翼を回転させる。従って、燃焼器 5 は、ロー夕の周囲に複数個設けられる。また、夕一ビンの回転が、例えば発電機の動力として利用される。

第 2図は、燃焼器 5 の構成例を示す図である。燃焼器 5 は、空気と予混合されたメイン燃料と、予混合されないパイ口ット燃料とがそれそれ供給されるメインノズル及びパイ口ヅトノズル 10 と、メイン燃料と混合される圧縮空気がコンプレッサから供給される圧縮空気吐出口 14と、燃焼により火炎が発生する燃焼器内簡 11 と、燃焼ガスを夕一ビンに送り出す燃焼器外筒 12 と、バイパス弁 13とを有する。

前述した通り、低 NOx化の要請から、パイロットノズルの燃料ガスを希釈化する必要があり、それに伴い燃焼が不安定になり、燃焼器内での燃焼ガスが脈動し圧力変動による燃焼振動が発生することが予想される。また、一定の燃料に対する出力の比率を高める高効率化の要請から、メイン燃料量を増やす傾向にあり、低 NOx化による燃焼振動を増長することが予想される。燃焼振動は、燃焼器の部品の固有振動数を含む周波数帯での振動を有し、その固有振動数の周波数帯域の振動レベルが一定の値を超えると、当該部品が破壊されることが予想され、そのような燃焼振動レベルに達する前に、低負荷運転に切り替える等の制御を行うことが望まれる。

従って、今後の低 NOx化及び高効率化を目指すガスタービンは、この燃焼振動を常にモニタして、臨界状態に至ることがないように制御する必要がある。

また、ガスタービンは、口一夕の高速回転に伴い軸振動が発生する場合がある。，このような軸振動も常にモニタして臨界値を越えることがないように制御する必要がある。

但し、燃焼振動や軸振動を所定のデータをモニタして、臨界状態に達する前に予知するためには、長い経験を必要とする熟練した技術者が必要である。従って、今後の低 NOx化及び高効率化を目指すガスタービンが設置されるプラントには、そのような技術者を常駐させる必要性が生じる。しかし、そめような技術者は数に限りがあり、従って、低 NOx化及び高効率化ガスタービンの設置、普及の大きな障害になる。

第 3図は、本実施の形態例における遠隔監視方法を説明するための図である。第 3図には、ガスタービン 21 が設置された遠隔のブラント 20 と、プラントと通信回線 16， 18， 19 を介して接続される監視セン夕 50 とが示される。プラント 20 には、専用ネットワーク 22 を介して、各種のコンピュ —夕が接続される。プラント 20内には、プラント全体の制御を行う中央制御装置 24 と、ガスタービン 21 の各部温度、圧力、振動、各種制御信号、タービン出力（回転数）などの運転パラメ一夕を取得し、所定の運転制御を行うタービン運転制御装置 26 を有する。タービン運転制御装置 26 や中央制御装置 24などが設置される中央操作室には、プラントオペレータ 48が常駐し、ガス夕一ビンの運転制御を行う。

プラント 20 内には、ガス夕一ビン 21 の燃焼器内に設置した圧力センサからのセンサ値 S28を取得し、燃焼振動の解析を行う燃焼振動解析装置 28 と、その燃焼振動モニタ用の燃焼振動データを表示する燃焼振動監視画面 30 とが設けられる。また、ロー夕の回転に伴う軸振動値 S32を取得し、軸振動の解析を行う軸振動解析装置 32が設けられる。更に、ブラント内には、タービン運転制御装置 26が取得した運転パラメータや、燃焼振動解析装置 28 や軸振動解析装置 32 が取得した振動デ一夕を管理するデータ管理装置 34と、データファイル 36を有する。予兆検知装置 38は、後述する通り、燃焼振動解析装置 28により取得される燃焼振動データから自動的に燃焼振動の臨界状態の予兆を検知する装置である。

燃焼振動解析装置 28は、ガスタービン 21 の燃焼器に取り付けた圧力センサからのセンサ値 S28 をリアルタイムで取得する。センサ値はフィル夕によりノイズが除去されたあと、 A/D変換される。そして、例えば 2秒毎の燃焼振動データが、フーリエ変換されて振動レベルの周波数スぺクトラムが求められる。また、更に、その周波数スペクトラムから得られる燃焼器やその周囲の部品の固有振動数に対する振動レベルについて、所定時間内のピーク値データも求められる。そして、上記の燃焼振動の周波数スぺクトラムとピーク値データが、燃焼振動監視画面 30に表示される。

第 4図は、燃焼振動め周波数スぺクトラムの一例を示す図である。横軸は周波数 f を、縦軸は振動レベルを示し、第 4図の例では、 4つの固有振動数，:?2， 3 , 4が周波数帯域に含まれてぃる。第4図の燃焼振動デー夕は、リアルタイムに求められるデータであり、時間の経過と共に高速に変化し、多くのデータ量を有する。

第 5図は、燃焼振動レベルのピーク値の一例を示す図である。横軸は燃焼器に設けられたセンサを、縦軸は所定期間内の振動レベルのピーク値を示す。第 5図の例は、例えば固有振動数 ; lの帯域における 1分間でのピーク値が示され、閾値レベル Vthを越えるセンサ 3が、臨界状態に達する前兆を有することを示す。このピーク値は、例えば 10秒毎に変化するデ一夕であり、第 4図の周波数スペクトラムに比較するとより少ないデータ量である。

第 6図は、プラント内に設けられた燃焼振動監視画面の一例を示す図である。第 6図の例は、ガスタービンが 2 ュニヅトの場合であり、燃焼振動監視画面 30 には、ュニットに共通の運転パラメ一夕（例えばプラント出力値など）を表示する領域 70 と、ュニット A、 Bの運転パラメ一夕を表示する領域 72 , 74 と、ユニット A，Bの周波数スペクトラム表示領域 76，78と、ュニット Α, Βのピーク値表示領域 80， 82とを有する。

前述した通り、運転パラメ一夕は、ガス夕一ビン運転制御に利用されるデータであり、周波数スぺクトラムはリアルタイムの燃焼振動データであり、ピーク値は所定の期間内の代表される燃焼振動データである。これらのデータが大画面の表示デバイスによって同時に表示され、運転オペレ一夕 48によりモニタされる。

従って、プラント内の運転オペレータ 48が熟練した技術を有する場合は、この監視画面をモニタすることにより、タービンの運転制御に加えて、燃焼振動の状態もモニタすることが可能である。例えば、プラント新設時に熟練技術者がこの監視画面をモニタしながら、燃焼振動レベルが最低レぺルになるように運転制御の設定値などを設定することができる。しかし、プラントが稼働開始した後においても、この監視画面をモニタして燃焼振動が臨界状態に達することを予見するためには、高度な熟練技術者を常駐させる必要がある。

第 3図に戻り、本実施の形態例では、プラント 20から遠隔に位置する監視セン夕 50で、燃焼振動状態をモニタすることができる。その為に、監視セン夕 50は、燃焼振動デ一夕を通信回線を介して受信する。通信回線としては、高速で且つ大量のデータ送信には不向きであるが、通信コストが比較的低い低速通信モード、例えばイン夕一ネット 16 と、通信コストは高いが、高速で且つ大量のデータを高精度に送信することができる高速通信モ一ド、例えば I S D Nなどの電話回線 18とを併用する。イン夕一ネット 16 は、イン夕一ネットサーバ間が常時接続され、データをパケット通信する通信モードである。それに対して、 I S D N 18は、通信するときに送信側と受信側で通信回線を確立する回線交換方式である。高速通信モードとして、 I S D Nによるデ一夕通信が利用できない場合は、 INMARSAT (国際移動衛星通信機構）などの衛星通信 17によっても実現可能である。

上記 2 つの通信回線の性質を考慮して、夕一ビンの運転パラメ一夕と共に燃焼振動データのうちピーク値データが、インタ一ネット 16 を介して、常時監視セン夕 50 に送信される。その為に、プラント 20内には、イン夕ーネヅトサーバ 40 と、送信すべき燃焼振動データ（ピーク値データ）と運転パラメ一夕とが格納されるファイル 42 と、中継装置（ル一夕） 44とが設けられる。また、監視セン夕 50内には、同様のイン夕一ネヅトサーバであり受信データを保存するサーバ 54と、中継装置（ルー夕）52とが設けられる。具体的には、監視セン夕 50側のサーバ 54が、遠隔地のプラント内のサーバ 40にアクセスして、運転パラメ一夕と燃焼振動デ一夕（ピーク値デ一夕）とを受信する。

イン夕一ネットにより常時取得される運転パラメ一夕と、燃焼振動デー夕（ピーク値データ）とが、監視セン夕内の通常監視画面表示装置 58に表示される。この表示画面例が、第 7図に示される。第 7図の例は、第 6図のプラント内の燃焼振動監視画面 30における、ュニット共通パラメ一夕表示 70と、ュニヅト Α, Βの運転パラメ一夕表示 72 , 74と、ュニヅト Α, Βのピーク値表示 80 , 82 とが表示される。これらの表示は、イン夕一ネット 16を介して常時受信する運転パラメ一夕データと、燃焼振動データのうち所定時間内の代表値データとに基づいて行われる。

監視センタ 50 は、複数の遠隔ブラント 20 から、インターネヅトを介して上記のデ一夕を受信し、通常監視画面表示装置 58に第 7図の如き画面を表示する。そして、監視セン夕 50 に常駐する熟練技術者 64 によって、各プラントの燃焼振動がモニタされる。ピーク値表示は、所定時間内における固有振動数帯域のピーク値を表示するものであるので、リアルタイムの周波数スぺクトラムのように燃焼振動状態を詳細にモニタすることはできないが、熟練技術者 64によれば何らかの異常状態になる予兆を検出するには十分である。そして、熟練技術者 64が、かかる予兆を検出すると、中継装置 53により、 I S D N回線 18をプラント 20 との間で接続して、プラント 20からリアルタイムの周波数スぺクトラムのデータを取得する。この周波数スぺクトラムのデータは、解析画面表示装置 60に表示され、熟練技術者 64により現地プラントと同レベルで燃焼振動がモニダされる。

そじて、燃焼振動が所定の臨界状態に達することが予見されると、例えば電話回線 19を介して、電話またはファックスにより、現地プラントの運転オペレータにガス夕一ビンの出力を低下させるよう指示を送る。そして、燃焼振動が通常状態に戻ると、 I S D N 18によりリアルタイムの周波数スぺクトラムの受信を停止し、ィン夕一ネヅト 16によるピーク値データの受信だけに戻す。

このように、監視セン夕 50は、通常状態では、低速だが通信コストが低いインターネヅト 16を介して、比較的データ量が少ない燃焼振動のピーク値データを受信し、熟練技術者 64にモニタさせる。また、異常状態の予兆が検出されると、通信コストは高いが、大量のデータを高速に送信できる I S D N 18 を介して、比較的データ量が多い燃焼振動の周波数スぺクトラムを受信し、熟練技術者 64に詳細にモニタさせる。

第 8図は、第 1 の実施の形態例におけるデータの流れを示す図である。まず、左側の現地プラント 20では、ガス夕一ビン 21 の複数の燃焼器の燃焼器内筒や外筒に設けた圧力センサ 29からの圧力値が、フィル夕 86でノィズ除去され、 A/D変換器 88でデジタル値に変換される。燃焼振動に伴う圧力変動は、高い周波数で変動するので、それに応じた高い周波数のサンプリングが必要である。

デジタルデータに変換されたセンサ圧力値 S28は、燃焼振動解析装置 28 内で周波数スペクトラムデータとピーク値データに加工され、燃焼振動監視画面 30 に表示されると共に、中央制御装置 24にて燃焼振動データが解析される。

第 9図は、燃焼振動解析装置と中央制御装置の動作フローチャート図である。第 8図での動作が第 9図に示される。最初に、圧力センサ値について高周波サンプリングされた A/D変換デ一夕が入力される（S100 )。この A/D 変換データが、フ一リェ変換される（S102)。フ一リェ変換の対象データは、例えば 2秒ごとのリアルタイムの圧力値である。フーリェ変換は、例えば、高い周波数帯と低い周波数帯に分けて行うこともできる。これにより広い周波数帯域における振動レベルのスぺクトラムを生成することができる。更に、周波数スペクトラムのうち、燃焼器の部品の固有振動数の帯域毎に振動レベルのピーク値を算出する（S104)。従って、このピーク値はリアルタイム（2秒毎）のデータである。

帯域毎に設定されたアラーム設定値（閾値 Vth)と算出したピーク値とを比較し（S106 )、ピーク値がアラーム設定値を超える場合は、アラーム通報をプラント内及び監視センタに行う（S110 )。監視セン夕へのアラーム通報は、イン夕一ネットを利用した通信により行うことができる。

通常状態では、監視セン夕から I S D N回線接続は行われず、プラント内の燃焼振動解析装置 28は、燃焼振動監視画面 30 に、第 6図の如く周波数スペクトラムとピーク値とを表示し（S114)、中央制御装置 24は、例えば 1分間の期間における帯域毎のピーク値を保持し（S 116 )、ィン夕一ネヅトサーバ 40のファイル装置 42に記憶する。タービン運転制御装置 26が取得した運転パラメ一夕も、ファイル装置 42に記憶される。そして、インタ一ネヅトサーバ 40は、監視セン夕 50のサーバ 54からのデータ取得要求に応答して、ファイル装置 42内に記憶したピーク値と運転パラメ一夕とを、イン夕ーネヅト 16を介して監視セン夕 50内のサーバ 54に送信する。

インターネットによるデータ送信は種々の方法が考えられるが、帯域毎のピーク値データは、上記例では 1 分間に 1回変更されるので、その送信も 1 分間に一回で良い。或いは、複数個の燃焼器についてのピーク値デー夕を、 1分間の周期内で複数回に分けて送ることもできる、システムの最適化に対応して送信態様が決定される。

第 8図に戻り、監視セン夕 50は、インターネットを経由してピーク値デ —夕と運転パラメ一夕を受信し、通常監視画面表示装置 58に、第 7図の如く表示する。この通常監視画面が、監視セン夕内の熟練技術者 64により常時モニタされる。監視セン夕 50では、燃焼器の燃焼振動について、 1分毎のピーク値表示をモニタしながら、適宜必要に応じて I S D N回線 18をプラントに接続し、リアルタイムの周波数スぺクトラムのデ一夕を要求する。この場合は、熟練技術者 64がピーク値の ¾化から、燃焼振動が異常状態に至る兆候を予見した場合などに該当する。或いは、プラントからのアラーム通報に応答して、 I S D N回線 18をプラントに接続し、リアルタイムの周波数スペクトラムのデータを要求する。これにより、解析画面表示装置 60に第 6図の如き表示が行われ、技術者 64はより詳細な燃焼振動のモニタを行うことができる。

第 9図に戻り、，工程 S112 に示される通り、プラン卜 20 内の中央制御装置 24は、監視セン夕 50から I S D N回線 18により接続され、要求されると、周波数スぺクトラムデ一夕がリアルタイムで監視センタ 50に返信される（S120 )。

監視センタ 50 において、熟練技術者 64は、燃焼振動の周波数スぺクトラムをリアルタイムでモニタし、臨界状態になる予兆を検知したら、例えば電話ゃファックス 62を介して、プラント 20内のオペレータ 48と連絡を取り、ガスターピンの負荷を下げる運転を指示する。これにより、プラント内のガスタービン 21が、燃焼振動により燃焼器内の部品が破壊されてトリヅプ状態になることを未然に防ぐことができる。

第 1 0図は、第 2 の実施の形態例におけるデータの流れを説明する図である。第 1 1図は、予兆検知装置 38の動作フローチャート図である。第 1 の実施の形態例では、監視センタ内の技術者が、燃焼振動のピーク値表示をモニタして、異常状態の兆候が予見されたら、 I S D N回線により燃焼振動の周波数スペクトラムを受信して、より詳細な監視を行う。それに対して、第 2の実施の形態例では、プラント内に予兆検知装置 38を設け、燃焼振動が臨界状態に達する予兆を検知し、ブラント内で低負荷運転を指示する警報を発したり、夕一ビン運転制御装置 26に自動的に出力低下運転を行わせたりする。

第 2の実施の形態例でも、監視セン夕は、通常時は、イン夕一ネット 16 を介して運転パラメ一夕と燃焼振動のピーク値データとを受信し、異常状態の予兆が検知されたり、それ以外の何らかの理由で詳細モニタが必要となった時は、 I S D N回線を介して燃焼振動の周波数スぺクトラムデ一夕をリアルタイムで受信する。それに加えて、第 2 の実施の形態例では、予兆検知装置 38が、燃焼振動のピーク値デ一夕と運転パラメ一夕との組み合わせが、燃焼振動が異常状態または臨界状態に達する場合の組み合わせデ —夕と一定の相関関係を持つに至ったか否かをチヱックし、かかる相関閧係を検知したら、アラームを通報して、低負荷運転への切り替えを誘導したり、或いは自動でタービン運転制御装置 26に低負荷運転への切り替えを指示する。そして、上記のアラーム通報と低負荷運転への切り替わり情報は、イン夕ーネヅト 16または接続されていれば I S D N回線 18を介して、監視セン夕 50にも通信される。

第 1 1図は、予兆検知装置 38の動作フローチャート図である。予兆検知装置は、データ管理装置 34のファイル装置 36 内の燃焼振動の帯域毎の振動レベルピーク値を入力し（S 130 )、同時にその時の運転パラメ一夕も入力する（S L32)。ピーク値は、前述の通り、リアルタイムに取得した周波数スぺクトラムから得られる固有振動数の帯域毎の 1 分間の最大値である。燃焼振動が異常状態または臨界状態に達する時のピーク値は、運転パラメ一夕に依存して異なる。従って、ピーク値デ一夕と運転パラメ一夕との組み合わせをチェックする必要がある。

予兆検知装置 38は、過去に燃焼器の燃焼振動が異常状態や臨界状態に達した時の運転パラメ一夕とピーク値データとの組み合わせデータを記憶する。そして、その記憶デ一夕と入力したピーク値と運転パラメ一夕の組み合わせデ一夕との相関関数が演算される（S134)。演算された相関係数がァラーム値よりも大きい場合、即ち、過去の異常状態や臨界状態の組み合わせデ一夕に類似または近似することが検出されると（S136 )、アラームが表示され、プラント内のオペレータ 48に低負荷運転への切り替えが指令される（S138，S140 )。或いは、予兆検知装置 38 が自動的にタービン運転制御装置 26に低負荷運転への切り替えを指令してもよい。

第 2 の実施の形態例では、監視セン夕での燃焼振動のモニタリングに加えて、コンピュータを利用して、現在のピーク値データと燃焼パラメ一夕との組み合わせデ一夕が、過去の異常時のデ一夕と近似するか否かをチヱヅクしているので、第 i の実施の形態例以上に、燃焼振動によるトリヅプの発生確率を抑えることができる。

第 1 0図には、第 2 の実施の形態例の変形例が示される。この例では、監視センタ 50内にデータ解析装置 56Aを設け、ガス夕一ビンが異常状態や臨界状態、或いはトリップに至った時の過去のデ一夕をファイル装置 56B 内に記録する。そして、過去の事故のデータパ夕一ンをデ一夕解析装置 56A により解析させて、将来の事故再発防止に利用する。特に、監視センタからプラントに対して、低負荷運転への切り替えを指示するに至った運転パラメ一夕及び燃焼振動のピーク値と周波数スぺクトラムデ一夕が記録され、解析される。このようにして蓄積されたデータと分析結果が、プラント 20 の予兆検知装置に設定値データに反映されたりする。

上記本実施の形態例では、ガスタービンについて説明したが、ガス以外の燃料によるタービンにも適用できる。また、監視セン夕では燃焼振動についてモニタしたが、例えば夕一ビンのロー夕の軸振動について、リアルタイムデータを I S D N回線で、所定の期間内の代表デ一夕をインターネットで送信することでも、同様に通信コストを抑えた遠隔モニタリングが可能になる。

以上、本発明の保護範囲は、上記の実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

産業上の利用可能性

以上、本発明によれば、プラント内に設置された夕一ビンの燃焼振動状況を、遠隔にある監視セン夕から、通信コストを抑えて有効にモニタリングすることができる。従って、低 NOx化された夕一ビンであっても、燃焼振動が臨界状態に至ってトリヅプすることを未然に防止することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 燃焼器内の燃焼により発生する高温燃焼ガスを供給して回転させるタービンを、遠隔に位置する監視セン夕で監視する方法において、

通常状態時においては、リアルタイムで取得された前記燃焼器内の燃焼ガスの燃焼振動についての第 1 のデータに基づき生成される第 2のデ一夕であって、所定期間内における代表値からなる第 2 のデータを、前記タービンが設置されたプラントから第 1 の通信モードで受信し、前記第 2のデ一夕をモニタする第 1の工程と、

前記第 2 のデータが所定の臨界状態に近づいた異常状態時においては、前記第 1のデータを前記プラントから前記第 1の通信モードより高速の第 2 の通信モードで受信し、前記第 1 のデ一夕をモニタする第 2の工程とを有することを特徴とする夕一ビンの遠隔監視方法。

2 . 前記第 1の工程において、更に、前記タービンの運転制御用パラメ一夕を、前記第 1 の通信モードで受信し、，モニタすることを特徴とする請求項 1に記載の夕一ビンの遠隔監視方法。

3 . 前記第 2の工程において、更に、前記第 2のデ一夕を前記第 1の通信モードでも受信し、モニタすることを特徴とする請求項 2 に記載のタービンの遠隔監視方法。

4 . 前記第 1 の工程において、前記モニタされる第 2のデータが前記異常状態に至ったことを検出すると、前記プラントとの間で前記第 2 の通信モードを確立して、前記第 1のデータを受信することを特徴と'する請求項 2 に記載のタービン遠隔監視方法。

5 . 前記第 2の工程において、更に、前記モニタされる第 1 のデータから前記臨界状態の予兆が検知されると、前記プラントにタービンの運転出力を低下させるように指示することを特徴とする請求項 1 に記載の夕ービン遠隔監視方法。

6 . 更に、前記臨界状態の予兆が検知された時の第 1及び第 2のデータと運転パラメ一夕とが、記録されて解析される工程を有することを特徴とする請求項 1から 5のいずれかに記載の夕一ビン遠隔監視方法。

7 . 更に、前記プラント内において、前記第 1 のデータと前記タービンの運転用パラメ一夕との組み合わせデータが、前記臨界状態に至る場合の組み合わせデ一夕と類似するか否かをチヱックし、類似する場合は所定の通報を行う第 3の工程を有することを特徴とする請求項 1 に記載の夕一.ビン遠隔監視方法。

8 . 燃焼器内の燃焼により発生する高温燃焼ガスを供給して回転させるターピンが設置されたプラントと、

該プラントに通信回線により接続され、前記プラントから遠隔に位置する夕一ビン監視セン夕と

を有し、前記監視セン夕は、

通常状態時においては、リアルタイムで取得された前記燃焼器内の燃焼ガスの燃焼振動についての第 1のデ一夕に基づき生成され、所定期間内における代表値からなる第 2 のデータを、前記プラントから第 1 の通信モードで受信し、表示する第 1の手段と、

前記第 2 のデータが所定の臨界状態に近づいた異常状態時においては、前記第 1 のデ一タを、前記プラントから前記第 1の通信モードより高速の第 2の通信モードで受信し、表示する第 2の手段と

を有することを特徴とするタービン監視システム。

9 . 燃焼器内の燃焼により発生する高温燃焼ガスを供給して回転させるタービンを、遠隔に位置する監視セン夕で監視する方法であって、

通常状態時においては、リアルタイムで取得された前記タービンの運転状態についての第 1 のデータに基づき生成され、所定期間内における代表値からなる第 2 のデータを、前記タービンが設置されたプラントから第 1 の通信モ一ドで受信し、前記第 2のデータを第 1の工程と、

前記第 2のデータが所定の臨界状態に近づいた異常状態時においては、前記第 1のデータを前記プラントから前記第 1の通信モードより高速の第 2の通信モードで受信し、前記第 1のデータをモニタする第 2の工程と

を有することを特徴とするタービンの遠隔監視方法。補正書の請求の範囲

[ 2 0 0 1年 1 0月 1 1曰（1 1 . 1 0. 0 1 ) 国際事務局受理：新しい請求の範囲 1 0— 1 7が加えられた；他の請求の範囲は変更なし。（2頁） ]

1 0 . 燃焼器内の燃焼により発生する高温燃焼ガスを供給して回転させる夕一ビンが設置された遠隔制御可能なブラントであって、

通常状態時においては、リアルタイムで前記燃焼器内の燃焼ガスの燃焼振動についての第 1のデータを検出する手段と、

該第 1のデータに基づいて所定期間内における代表値からなる第 2のデ一夕を生成する手段と、

前記タービンが設置された前記ブラントから第 1の通信モードで前記第 2のデータを送信する第 1の通信手段と、

前記第 2 のデータが所定の臨界状態に近づいた異常状態時においては、 ' 前記ブラントから前記第 1の通信モードより高速の第 2の通信モードで前記第 1のデータを送信する第 2の通信手段と

を有することを特徴とするブラン卜。

1 1 . 前記第 1の通信手段において、前記タービンの運転制御用パラメ一夕を、前記第 1の通信モードで更に送信することを特徴とする請求項 1 0に記載のブラント。

1 2 . 前記第 2の通信手段において、前記第 2のデータを前記第 iの通信モードでも更に送信することを特徴とする請求項 1 0または 1 1 に記載のブラント。

1 3 . 前記第 1のデ一夕と前記タービンの運転用パラメ一夕との組み合わせデータが、前記臨界状態に至る場合の組み合わせデータと類似するか否かをチェックし、類似する場合は所定の通報を行う第 3の通信手段を更に有することを特徴とする請求項 1 0から 1 2のいずれかに記載のブラント。

1 4 . 燃焼器内の燃焼により発生する高温燃焼ガスを供給して回転させるタービンが設置されたブラントを遠隔監視する監視セン夕であって、通常状態時においては、リアルタイムで取得された前記燃焼器内の燃焼ガスの燃焼振動についての第 1のデータに基づき生成される第 2のデータであって、所定期間内における代表値からなる第 2のデータを前記ブラントから第 1の通信モードで受信する第 1の通信手段と、

前記第 2 のデータが所定の臨界状態に近づいた異常状態時においては、前記第 1の通信モードより高速の第 2の通信モードで前記第 1の祯正された J¾ デ一夕を前記ブラン卜から受信する第 2の通信手段と

を有することを特徴とする監視セン夕。

1 5 . 前記第 1の通信手段において、更に、前記モニタされる第 2のデ —夕が前記異常状態に至ったことを検出すると、前記ブラン卜との間で前記第 2の通信モ一ドを確立して、前記第 1のデータを受信することを特徴とする請求項 1 4に記載の監視セン夕。

1 6 . 前記第 2の通信手段から前記モニタされる第 1のデ一夕から前記臨界状態の予兆が検知されると、前記ブラン卜に夕一ビンの運転出力を低下させるように指示することを特徴とする請求項 1 4または 1 5に記載の監視センタ。

1 7 . 前記臨界状態の予兆が検知された時の第 1及び第 2のデータと運転パラメータとが、記録されて解析される手段を更に有することを特徴とする請求項 1 4から 1 6のいずれかに記載の監視セン夕。

補正された ίβ紙 „ 9条) 条約 1 9条（ 1 ) に基づく説明書請求の範囲第 1 0項から第 1 7項に、通常状態時においては、リアルタイムで燃焼器内の燃焼ガスの燃焼振動についての第 1 のデ一夕を検出する手段と、第 1のデータに基づいて所定期間内における代表値からなる第 2のデ一夕を生成する手段と、タービンが設置されたブラン卜から第 1の通信モードで前記第 2 のデータを送信する第 1の通信手段と、前記第 2のデータが所定の臨界状態に近づいた異常状態時には、プラントから前記第 1 の通信モードより高速の第 2 の通信モードで前記第 1のデータを送信、および、受信する第 2の通信手段とを有するブラント単体、および、監視セン夕単体を追加した。

引用例は、プラントと監視セン夕とが一体になつた場合について言及されているが、プラント単体あるいは監視セン夕単体の場合については言及されていない。