WO2015060158A1 - Method of monitoring and operating heat exchangers for fuels containing carbon - Google Patents
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Abstract
This method of monitoring and operating heat exchangers for fuels containing carbon has a process to calculate the Mahalanobis distance on the basis of temperatures in a plurality of locations in the direction of flow in a heat transfer face of a heat exchanger of a heat exchanger for fuels containing carbon, a process to determine the presence of an abnormality on the heat transfer face by way of the Mahalanobis distance, and a process to modify the operating conditions of a removing device.
Description
本発明は、炭素含有燃料熱交換器の監視・運転方法に関する。
本願は、２０１３年１０月２１日に、日本に出願された特願２０１３－２１８４９４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。 The present invention relates to a method of monitoring and operating a carbon-containing fuel heat exchanger.
Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2013-218494, filed Oct. 21, 2013, the content of which is incorporated herein by reference.
本願は、２０１３年１０月２１日に、日本に出願された特願２０１３－２１８４９４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。 The present invention relates to a method of monitoring and operating a carbon-containing fuel heat exchanger.
Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2013-218494, filed Oct. 21, 2013, the content of which is incorporated herein by reference.
ガスタービン発電プラントや、原子力発電プラント、あるいは化学プラントといった各種のプラントにおいて、監視装置は、プラントが正常に運転されているか否かを監視するため、温度及び圧力等のプラントの状態量を取得し、監視する。すなわち、監視装置は、監視対象である複数の監視項目の状態量を所定の時間間隔で計測する。監視装置は、監視項目ごとの状態量の平均と分布を計算して正規化する。監視装置は、各監視項目の状態量の相関関係を計算して、マハラノビス距離を計算する。監視装置は、該マハラノビス距離が、予め設定した閾値を越えた場合、プラントに異常の兆候があると判定する。特許文献１には、このようなマハラノビス距離を用いたプラント運転状態監視方法が開示されている。
In various plants such as gas turbine power plants, nuclear power plants, or chemical plants, the monitoring device acquires plant state quantities such as temperature and pressure in order to monitor whether the plants are operating normally. ,Monitor. That is, the monitoring device measures state quantities of a plurality of monitoring items to be monitored at predetermined time intervals. The monitoring device calculates and normalizes the average and the distribution of the state quantities for each monitoring item. The monitoring device calculates the correlation of state quantities of each monitoring item to calculate the Mahalanobis distance. If the Mahalanobis distance exceeds a preset threshold, the monitoring apparatus determines that the plant has a sign of abnormality. Patent Document 1 discloses a plant operating state monitoring method using such a Mahalanobis distance.
特許文献２には、石炭ガス化複合発電システムの熱交換器の伝熱管に異物が付着するのを抑制する技術が開示されている。特許文献２に示す石炭ガス化複合発電システムの熱交換器のような炭素含有燃料熱交換器には、ガスの種類によっては煤が熱交換器の伝熱面に付着することがある。このような炭素含有燃料熱交換器の異常は、早期に発見されなければ、付着した煤が焼結し、煤を除去することが困難になる。そのため、炭素含有燃料熱交換器の異常を監視し、早期に異常を発見することが好ましい。
Patent Document 2 discloses a technique for suppressing the adhesion of foreign matter to the heat transfer tube of the heat exchanger of the coal gasification combined cycle power generation system. In a carbon-containing fuel heat exchanger such as the heat exchanger of the coal gasification combined cycle power generation system shown in Patent Document 2, soot may adhere to the heat transfer surface of the heat exchanger depending on the type of gas. If such a defect in the carbon-containing fuel heat exchanger is not found early, the adhered soot will sinter and it will be difficult to remove the soot. Therefore, it is preferable to monitor the abnormality of the carbon-containing fuel heat exchanger and detect the abnormality early.
特許文献１には、ガスタービンの回転軸の周方向に沿う複数個所の状態量に基づいてマハラノビス距離を算出することで、適切にプラント運転状態を監視する技術が開示されている。他方、特許文献１には、炭素含有燃料熱交換器の異常を早期に発見するための構成は開示されていない。
本発明の目的は、炭素含有燃料熱交換器の異常を早期に発見することができる炭素含有燃料熱交換器の監視・運転方法を提供することにある。Patent Document 1 discloses a technique for appropriately monitoring a plant operating state by calculating the Mahalanobis distances based on state quantities at a plurality of locations along the circumferential direction of the rotation axis of a gas turbine. On the other hand, Patent Document 1 does not disclose a configuration for early detection of a carbon-containing fuel heat exchanger abnormality.
An object of the present invention is to provide a monitoring and operating method of a carbon-containing fuel heat exchanger capable of early detecting an abnormality of the carbon-containing fuel heat exchanger.
本発明の目的は、炭素含有燃料熱交換器の異常を早期に発見することができる炭素含有燃料熱交換器の監視・運転方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a monitoring and operating method of a carbon-containing fuel heat exchanger capable of early detecting an abnormality of the carbon-containing fuel heat exchanger.
本発明の第１の態様は、炭素含有燃料熱交換器の１次側の流れ方向における複数の位置の温度に基づいてマハラノビス距離を演算する過程と、前記マハラノビス距離により前記伝熱面の異常の有無を判定する過程と、を有する炭素含有燃料熱交換器の監視方法である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method according to the first aspect of the present invention, which comprises: calculating a Mahalanobis distance based on temperatures at a plurality of positions in the flow direction on the primary side of the carbon-containing fuel heat exchanger; Determining the presence or absence of the carbon-containing fuel heat exchanger.
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の炭素含有燃料熱交換器の監視方法において、前記マハラノビス距離の算出過程は、前記１次側の流れ方向における複数の位置の温度に加え、さらに、１次側の入出口の差圧、１次側の流量、炭素含有燃料熱交換器の２次側の流れ方向の複数の温度または２次側の流量に基づいて前記マハラノビス距離を算出する過程である。
A second aspect of the present invention is the monitoring method of a carbon-containing fuel heat exchanger according to the first aspect, wherein the calculation process of the Mahalanobis distance is added to the temperatures of a plurality of positions in the flow direction of the primary side. Furthermore, the Mahalanobis distance is calculated based on the differential pressure at the inlet / outlet on the primary side, the flow rate on the primary side, the plurality of temperatures in the flow direction in the secondary side of the carbon-containing fuel heat exchanger, or the flow rate on the secondary side. It is a process of
本発明の第３の態様は、炭素含有燃料熱交換器の運転方法である。本発明の第３の態様の運転方法は、第１または第２の態様に記載の炭素含有燃料熱交換器の監視方法によって前記伝熱面に異常があると判定された場合に、前記熱交換器に備えられた除去装置の運用条件を変更する過程を有する。
A third aspect of the present invention is a method of operating a carbon-containing fuel heat exchanger. In the operation method according to the third aspect of the present invention, when it is determined that the heat transfer surface has an abnormality by the method for monitoring a carbon-containing fuel heat exchanger according to the first or second aspect, the heat exchange Changing the operating conditions of the removal device provided in the device.
上記態様によれば、１次側の流れ方向における複数の位置の温度に基づいてマハラノビス距離を演算することで、伝熱面の一部の閉塞によって熱交換の効率が低下することを検知することができる。これにより、炭素含有燃料熱交換器の異常を早期に判定することができる。
According to the above aspect, by detecting the Mahalanobis distances based on the temperatures of the plurality of positions in the flow direction on the primary side, it is detected that the heat exchange efficiency is reduced due to the blocking of a part of the heat transfer surface. Can. Thus, the abnormality of the carbon-containing fuel heat exchanger can be determined at an early stage.
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１～図４を参照して説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. Note that the present invention is not limited by the embodiments (hereinafter referred to as embodiments) for carrying out the present invention. Further, constituent elements in the following embodiments include those which can be easily conceived by those skilled in the art, those substantially the same, and so-called equivalent ranges.
以下、本発明の第１実施形態について図１～図４を参照して説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. Note that the present invention is not limited by the embodiments (hereinafter referred to as embodiments) for carrying out the present invention. Further, constituent elements in the following embodiments include those which can be easily conceived by those skilled in the art, those substantially the same, and so-called equivalent ranges.
図１は、本実施形態に係る異常監視装置の構成例を示す模式図である。異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の運転中の状態を監視する。異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１が正常に運転されているか否かを判定する。
なお、炭素含有燃料熱交換器１を監視するための状態量としては、例えば、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度（熱交換器２の入口温度と出口温度など）、１次側の流れ方向Ｇにおける入出口の差圧、１次側の流量、２次側の流れ方向Ｗの複数の温度、伝熱管４内の熱交換媒体の流量、などがある。熱交換器２の１次側とは、高温側である。すなわち、本実施形態において熱交換器２の１次側とは燃料が流れる側である。熱交換器２の２次側とは、低温側である。すなわち、本実施形態において熱交換器２の２次側とは熱交換媒体が流れる側である。これら状態量は監視対象データとして示される。 FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of the abnormality monitoring device according to the present embodiment. Theabnormality monitoring device 10 monitors the operating state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1. The abnormality monitoring device 10 determines whether the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is operating normally.
In addition, as a state quantity for monitoring the carbon-containingfuel heat exchanger 1, for example, the temperatures at a plurality of positions in the flow direction G on the primary side of the heat exchanger 2 (inlet temperature and outlet temperature of the heat exchanger 2) Etc., differential pressure at the inlet / outlet in the flow direction G on the primary side, flow rate on the primary side, multiple temperatures in the flow direction W on the secondary side, flow rate of the heat exchange medium in the heat transfer tube 4, etc. The primary side of the heat exchanger 2 is the high temperature side. That is, in the present embodiment, the primary side of the heat exchanger 2 is the side on which the fuel flows. The secondary side of the heat exchanger 2 is the low temperature side. That is, in the present embodiment, the secondary side of the heat exchanger 2 is the side through which the heat exchange medium flows. These state quantities are indicated as monitoring target data.
なお、炭素含有燃料熱交換器１を監視するための状態量としては、例えば、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度（熱交換器２の入口温度と出口温度など）、１次側の流れ方向Ｇにおける入出口の差圧、１次側の流量、２次側の流れ方向Ｗの複数の温度、伝熱管４内の熱交換媒体の流量、などがある。熱交換器２の１次側とは、高温側である。すなわち、本実施形態において熱交換器２の１次側とは燃料が流れる側である。熱交換器２の２次側とは、低温側である。すなわち、本実施形態において熱交換器２の２次側とは熱交換媒体が流れる側である。これら状態量は監視対象データとして示される。 FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of the abnormality monitoring device according to the present embodiment. The
In addition, as a state quantity for monitoring the carbon-containing
監視対象である炭素含有燃料熱交換器１は、熱交換器２、燃料流路３、伝熱管４、除煤装置５を備える。燃料は、燃料流路３を介して熱交換器２の内部へ供給される。燃料の例としては、例えば燃料ガスや、紛体燃料が挙げられる。熱交換器２の内部には、伝熱管４が通っている。当該伝熱管４により伝熱面６が構成される。当該伝熱面６において、燃料流路３から熱交換器２に流れる燃料と、伝熱管４を流れる熱交換媒体との間で熱交換がなされる。熱交換媒体の例としては、例えば水などが挙げられる。除煤装置５は、伝熱管４で構成される伝熱面６に付着した煤を除去する。当該煤は、燃料に含まれる炭素から生成される煤である。除煤装置５としては、伝熱面６に振動を与える振動式除煤装置、伝熱面６に硬球を落下させる硬球落下式除煤装置、伝熱面６に圧縮ガス（窒素、蒸気など）を噴射する噴射式除煤装置（例えば、スーツブロワ）などを用いることができる。
The carbon-containing fuel heat exchanger 1 to be monitored includes a heat exchanger 2, a fuel flow path 3, a heat transfer pipe 4, and a removing device 5. Fuel is supplied to the inside of the heat exchanger 2 via the fuel flow path 3. Examples of fuel include, for example, fuel gas and powder fuel. The heat transfer pipe 4 passes through the inside of the heat exchanger 2. The heat transfer surface 6 is configured by the heat transfer tube 4. At the heat transfer surface 6, heat is exchanged between the fuel flowing from the fuel flow path 3 to the heat exchanger 2 and the heat exchange medium flowing through the heat transfer pipe 4. Examples of heat exchange media include, for example, water. The removing device 5 removes the soot adhering to the heat transfer surface 6 constituted by the heat transfer tube 4. The soot is produced from carbon contained in the fuel. As the removing device 5, a vibration removing device for giving vibration to the heat transfer surface 6, a hard ball drop removing device for dropping hard balls to the heat transfer surface 6, compressed gas (nitrogen, steam, etc.) for the heat transfer surface 6 The jet removal device (for example, a suit blower) etc. which injects can be used.
異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の状態を監視する。本実施形態において異常監視装置１０は、１台の炭素含有燃料熱交換器１の状態を監視するが、複数台の炭素含有燃料熱交換器１の運転状態を監視してもよい。異常監視装置１０は、例えば、コンピュータであり、入出力部（Ｉ／Ｏ）１１と、処理部１２と、記憶部１３とを備えて構成される。異常監視装置１０は、いわゆるパーソナルコンピュータを利用して構成されてもよいし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とメモリとを組み合わせて構成されてもよい。
The abnormality monitoring device 10 monitors the state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1. In the present embodiment, the abnormality monitoring device 10 monitors the state of one carbon-containing fuel heat exchanger 1, but may monitor the operating state of a plurality of carbon-containing fuel heat exchangers 1. The abnormality monitoring apparatus 10 is, for example, a computer, and includes an input / output unit (I / O) 11, a processing unit 12, and a storage unit 13. The abnormality monitoring apparatus 10 may be configured using a so-called personal computer, or may be configured by combining a CPU (Central Processing Unit) and a memory.
処理部１２は、各種の状態量検出手段（センサ類）から、炭素含有燃料熱交換器１の状態量を受け取る。各種の状態量検出手段は、入出力部１１を介して炭素含有燃料熱交換器１に取り付けられる。各種の状態量検出手段は、起動開始から所定の時間間隔で定期的に対応する状態量を取得する。各種の状態量検出手段は、入出力部１１を介して状態量を処理部１２に入力する。
The processing unit 12 receives the state quantities of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 from various state quantity detection means (sensors). Various state quantity detection means are attached to the carbon-containing fuel heat exchanger 1 via the input / output unit 11. The various state quantity detection means periodically acquire corresponding state quantities at predetermined time intervals from the start of activation. Various state quantity detection means input state quantities to the processing unit 12 via the input / output unit 11.
炭素含有燃料熱交換器１の状態量を示す監視対象データ群は、電気信号の形で異常監視装置１０の処理部１２へ送られる。処理部１２は、例えば、ＣＰＵで構成される。処理部１２は、記憶部１３上に存在するプログラム（コンピュータプログラム）と呼ぶ命令列を順に読み込み、解釈する。処理部１２は、解釈の結果に従ってデータを移動したり加工したりする。
A monitoring target data group indicating the state quantities of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is sent to the processing unit 12 of the abnormality monitoring device 10 in the form of an electrical signal. The processing unit 12 is configured of, for example, a CPU. The processing unit 12 sequentially reads and interprets an instruction sequence called a program (computer program) existing on the storage unit 13. The processing unit 12 moves or processes data according to the result of the interpretation.
他の実施形態に係る処理部１２は、専用のハードウェアによって実現されるものであってもよい。
他の実施形態に係る処理部１２は、以下の手順により本実施形態に係る監視・運転方法の処理手順を実行してもよい。処理部１２の機能を実現するためのコンピュータプログラムがコンピュータが読み取り可能な一時的でない記録媒体に記録される。処理部１２は、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや、周辺機器などのハードウェアを含むものとする。 Theprocessing unit 12 according to another embodiment may be realized by dedicated hardware.
Theprocessing unit 12 according to another embodiment may execute the processing procedure of the monitoring and operation method according to the present embodiment according to the following procedure. A computer program for realizing the functions of the processing unit 12 is recorded on a non-transitory recording medium readable by a computer. The processing unit 12 causes the computer system to read and execute the computer program recorded in the recording medium. The "computer system" referred to here includes an OS and hardware such as peripheral devices.
他の実施形態に係る処理部１２は、以下の手順により本実施形態に係る監視・運転方法の処理手順を実行してもよい。処理部１２の機能を実現するためのコンピュータプログラムがコンピュータが読み取り可能な一時的でない記録媒体に記録される。処理部１２は、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや、周辺機器などのハードウェアを含むものとする。 The
The
「コンピュータが読み取り可能な一時的でない記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭなどの可搬媒体、あるいはコンピュータシステムに内蔵されるハードディスクのような記録装置のことをいう。「コンピュータが読み取り可能な記録媒体」とは、インターネットや、電話回線等の通信回線を介してコンピュータプログラムを送信する場合の通信回線のように、短時間の間、動的にコンピュータプログラムを保持するものを含むものとする。「コンピュータが読み取り可能な記録媒体」とは、コンピュータプログラムを受信するサーバや、クライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間コンピュータプログラムを保持しているものを含むものとする。上記コンピュータプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。上記コンピュータプログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
The "non-transitory recording medium readable by a computer" means a recording medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a portable medium such as a CD-ROM, or a hard disk built in a computer system. . The "computer-readable recording medium" dynamically holds a computer program for a short time, like a communication line in the case of transmitting a computer program via the Internet or a communication line such as a telephone line. Shall be included. The “computer-readable recording medium” includes a server that receives a computer program, and a volatile memory in a computer system serving as a client that holds the computer program for a certain period of time. The computer program may be for realizing a part of the functions described above. The computer program may be one that can realize the functions described above in combination with a computer program already recorded in the computer system.
本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法は、予め用意されたコンピュータプログラムをパーソナルコンピュータや、ワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現できる。このコンピュータプログラムは、インターネット等の通信回線を介して配布することができる。また、このコンピュータプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって該記録媒体から読み出されることによって実行されるようにしてもよい。
The monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 according to the present embodiment can be realized by executing a computer program prepared in advance by a computer such as a personal computer or a work station. This computer program can be distributed via a communication line such as the Internet. In addition, this computer program is recorded on a computer readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk (FD), a CD-ROM, an MO, a DVD, etc., and is executed by being read from the recording medium by a computer. May be
処理部１２は、図２に示されるように、監視対象データ取得過程Ａと、マハラノビス距離演算過程Ｂと、比較過程Ｃと、異常判定過程Ｄと、運用条件変更過程Ｅを各演算部にて行う。
監視対象データ取得過程Ａは、炭素含有燃料熱交換器１の状態量を示す監視対象データを取得する過程である。マハラノビス距離演算過程Ｂは、取得した監視対象データに基づいて、マハラノビス距離を演算する過程である。比較過程Ｃは、演算されたマハラノビス距離を閾値と比較する過程である。異常判定過程Ｄは、マハラノビス距離と閾値との比較結果により異常の有無を判定する過程である。運用条件変更過程Ｅは、異常判定結果に基づいて、除煤装置５の運用条件を変更する過程である。 As shown in FIG. 2, theprocessing unit 12 calculates the monitoring target data acquisition process A, the Mahalanobis distance calculation process B, the comparison process C, the abnormality determination process D, and the operation condition change process E in each operation unit. Do.
The monitoring target data acquisition process A is a process of acquiring monitoring target data indicating the amount of state of the carbon-containingfuel heat exchanger 1. The Mahalanobis distance computation process B is a process of computing the Mahalanobis distance based on the acquired monitoring target data. The comparison process C is a process of comparing the calculated Mahalanobis distance with a threshold. The abnormality determination process D is a process of determining the presence or absence of an abnormality based on the comparison result of the Mahalanobis distance and the threshold. The operating condition changing step E is a step of changing the operating condition of the removing device 5 based on the result of the abnormality determination.
監視対象データ取得過程Ａは、炭素含有燃料熱交換器１の状態量を示す監視対象データを取得する過程である。マハラノビス距離演算過程Ｂは、取得した監視対象データに基づいて、マハラノビス距離を演算する過程である。比較過程Ｃは、演算されたマハラノビス距離を閾値と比較する過程である。異常判定過程Ｄは、マハラノビス距離と閾値との比較結果により異常の有無を判定する過程である。運用条件変更過程Ｅは、異常判定結果に基づいて、除煤装置５の運用条件を変更する過程である。 As shown in FIG. 2, the
The monitoring target data acquisition process A is a process of acquiring monitoring target data indicating the amount of state of the carbon-containing
マハラノビスの距離の概念を図３に示す。図３は、２つのパラメータの相関関係を示す図である。図３の横軸のパラメータは、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇにおける入口温度と出口温度の差である。図３の縦軸のパラメータは、熱交換器２の２次側の流れ方向Ｗにおけるある点の温度である。すなわち、伝熱面６に煤が蓄積すると、燃料と熱交換媒体との熱交換の効率が低下する。これにより、熱交換器２の２次側の任意の点の温度が下がる。各測定データには大気条件や運転状態などの違いによりばらつきがある。しかし、熱交換器２の１次側の入出口の温度差と熱交換器２の２次側の任意の点の温度との間には相関関係があるため、各測定データは、特定の範囲に収まる。異常監視装置１０は、これらを基準データとして基準となる単位空間を作成する。その他の各状態量においても、１次側の温度差と２次側の温度のように相関関係を求めることができる。そして、異常監視装置１０は、各状態量の単位空間に対して、判断すべきデータが正常か異常かをマハラノビスの距離によって判断する。
The concept of the Mahalanobis distance is shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the correlation between two parameters. The parameters of the horizontal axis in FIG. 3 are the difference between the inlet temperature and the outlet temperature in the flow direction G on the primary side of the heat exchanger 2. The parameter on the vertical axis of FIG. 3 is the temperature of a certain point in the flow direction W on the secondary side of the heat exchanger 2. That is, when soot accumulates on the heat transfer surface 6, the efficiency of heat exchange between the fuel and the heat exchange medium decreases. Thereby, the temperature at any point on the secondary side of the heat exchanger 2 is lowered. Each measurement data has variation due to differences in atmospheric conditions, operating conditions, and the like. However, since there is a correlation between the temperature difference between the inlet and outlet on the primary side of the heat exchanger 2 and the temperature at any point on the secondary side of the heat exchanger 2, each measurement data has a specific range Fit in The abnormality monitoring apparatus 10 creates a unit space serving as a reference, using these as reference data. Also in each of the other state quantities, the correlation can be determined as the temperature difference on the primary side and the temperature on the secondary side. Then, the abnormality monitoring device 10 determines whether the data to be determined is normal or abnormal with respect to the unit space of each state quantity, based on the Mahalanobis distance.
上述したマハラノビスの単位空間は、本実施形態では予め定めておいた以下の項目により得ることができる。
（１）異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の状態を評価する時点から、所定期間前までの過去に遡った過去の期間における炭素含有燃料熱交換器１の状態量を示す監視対象データに基づいて、マハラノビスの単位空間を演算する。
（２）異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の状態を評価する時点の状態量を示す監視対象データに基づいて、今後の炭素含有燃料熱交換器１の状態を予測する。異常監視装置１０は、予測値に基づいてマハラノビスの単位空間を演算する。
（３）異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の状態を評価する時点の状態量を示す監視対象データ、及び炭素含有燃料熱交換器１の起動時に設定される制御目標設定値に基づいて、今後の炭素含有燃料熱交換器１の状態を予測する。異常監視装置１０は、予測値に基づいてマハラノビスの単位空間を演算する。 The unit space of the above-mentioned Mahalanobis can be obtained by the following items predetermined in the present embodiment.
(1) Theabnormality monitoring device 10 monitors the state quantity of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 in the past period from the time of evaluating the state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 to the previous period before the predetermined period. A unit space of Mahalanobis is calculated based on the target data.
(2) Theabnormality monitoring device 10 predicts the future state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 based on the monitoring target data indicating the state quantity at the time of evaluating the state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1. The abnormality monitoring device 10 calculates a unit space of Mahalanobis based on the predicted value.
(3) Theabnormality monitoring device 10 sets monitoring target data indicating the amount of state at the time of evaluating the state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1, and the control target setting value set when the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is started. The state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 will be predicted based on the following. The abnormality monitoring device 10 calculates a unit space of Mahalanobis based on the predicted value.
（１）異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の状態を評価する時点から、所定期間前までの過去に遡った過去の期間における炭素含有燃料熱交換器１の状態量を示す監視対象データに基づいて、マハラノビスの単位空間を演算する。
（２）異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の状態を評価する時点の状態量を示す監視対象データに基づいて、今後の炭素含有燃料熱交換器１の状態を予測する。異常監視装置１０は、予測値に基づいてマハラノビスの単位空間を演算する。
（３）異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の状態を評価する時点の状態量を示す監視対象データ、及び炭素含有燃料熱交換器１の起動時に設定される制御目標設定値に基づいて、今後の炭素含有燃料熱交換器１の状態を予測する。異常監視装置１０は、予測値に基づいてマハラノビスの単位空間を演算する。 The unit space of the above-mentioned Mahalanobis can be obtained by the following items predetermined in the present embodiment.
(1) The
(2) The
(3) The
なお、異常監視装置１０は、マハラノビス距離を用いて炭素含有燃料熱交換器１が正常であるか否かを判定する場合、マハラノビス距離を使って多次元データを１次元データに変換する。そして、異常監視装置１０は、単位空間と信号空間との違いをマハラノビス距離で評価する。信号空間は、単位空間と比較するデータであり、例えば、炭素含有燃料熱交換器１の状態を評価する時の状態量である。本実施形態では、異常監視装置１０は、単位空間から作られる行列を使って、信号空間のマハラノビス距離を求める。これによって、データの異常性が表現される。
When it is determined whether the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is normal using the Mahalanobis distance, the abnormality monitoring device 10 converts multidimensional data into one-dimensional data using the Mahalanobis distance. Then, the abnormality monitoring device 10 evaluates the difference between the unit space and the signal space by the Mahalanobis distance. The signal space is data to be compared with the unit space, and is, for example, a state quantity when the state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is evaluated. In the present embodiment, the abnormality monitoring apparatus 10 obtains the Mahalanobis distance of the signal space using a matrix created from the unit space. This represents the anomaly of the data.
異常監視装置１０の入出力部１１には、出力手段であるコントロールパネル１４が接続される。コントロールパネル１４には、ディスプレイ１４Ｄ及び入力手段１４Ｃが設けられる。ディスプレイ１４Ｄは、表示手段である。入力手段１４Ｃは、異常監視装置１０に対する指令を入力する手段である。異常監視装置１０の記憶部１３は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリや、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような不揮発性のメモリ、ハードディスク装置や、光磁気ディスク装置、ＣＤ－ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体、あるいはこれらを組み合わせて構成される。記憶部１３には、本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法を実現するためのコンピュータプログラム及びデータ等が格納されている。処理部１２は、これらのコンピュータプログラム及びデータを用いて、本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法を実現する。処理部１２は、これらのコンピュータプログラム及びデータを用いて、炭素含有燃料熱交換器１の動作を制御する。なお、他の実施形態では、記憶部１３が異常監視装置１０の外部に設けられ、異常監視装置１０が通信回線を介して記憶部１３ヘアクセスできるように構成されてもよい。
A control panel 14 which is an output unit is connected to the input / output unit 11 of the abnormality monitoring apparatus 10. The control panel 14 is provided with a display 14D and input means 14C. The display 14D is a display means. The input unit 14C is a unit that inputs a command to the abnormality monitoring apparatus 10. The storage unit 13 of the abnormality monitoring apparatus 10 is, for example, a volatile memory such as a random access memory (RAM), a non-volatile memory such as a read only memory (ROM), a hard disk drive, a magneto-optical disk drive, A read-only storage medium such as a CD-ROM or the like, or a combination thereof. The storage unit 13 stores a computer program, data, and the like for realizing the method of monitoring and operating the carbon-containing fuel heat exchanger 1 according to the present embodiment. The processing unit 12 implements the monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 according to the present embodiment using these computer programs and data. The processing unit 12 controls the operation of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 using these computer programs and data. In another embodiment, the storage unit 13 may be provided outside the abnormality monitoring apparatus 10 so that the abnormality monitoring apparatus 10 can access the storage unit 13 via the communication line.
ここで、一般的なマハラノビス距離Ｄを計算するための計算式について説明する。
炭素含有燃料熱交換器１の状態を表す複数の状態量の項目の数をｕとする。ｕは２以上の整数である。ｕ項目の状態量をそれぞれＸ１～Ｘｕとする。状態量Ｘ１～Ｘｕは、監視対象データで示される。異常監視装置１０は、基準となる炭素含有燃料熱交換器１の運転状態において、各項目の状態量Ｘ１～Ｘｕを、それぞれ合計ｖ個（２以上）収集する。例えば、各項目の状態量を６０個ずつ取得する場合、ｖ＝６０となる。運転状態において収集された各項目のｊ個目の状態量Ｘ１～Ｘｕを、Ｘ１ｊ～Ｘｕｊとする。ｊは１～ｖまでのいずれかの値（整数）をとり、それぞれの状態量の個数がｖ個であることを意味する。つまり、異常監視装置１０は、状態量Ｘ１１～Ｘｕｖを収集する。 Here, a formula for calculating a general Mahalanobis distance D will be described.
The number of items of a plurality of state quantities representing the state of the carbon-containingfuel heat exchanger 1 is u. u is an integer of 2 or more. Let the state quantities of the u item be X 1 to X u respectively. The state quantities X 1 to X u are indicated by monitoring target data. The abnormality monitoring device 10 collects a total of v (two or more) state quantities X 1 to X u of the respective items in the operating state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 as a reference. For example, in the case of acquiring 60 state quantities of each item, v = 60. Assume that the j-th state quantity X 1 to X u of each item collected in the operating state is X 1 j to X uj . j takes any value (integer) from 1 to v, which means that the number of state quantities is v. That is, the abnormality monitoring device 10 collects the state quantities X 11 to X uv .
炭素含有燃料熱交換器１の状態を表す複数の状態量の項目の数をｕとする。ｕは２以上の整数である。ｕ項目の状態量をそれぞれＸ１～Ｘｕとする。状態量Ｘ１～Ｘｕは、監視対象データで示される。異常監視装置１０は、基準となる炭素含有燃料熱交換器１の運転状態において、各項目の状態量Ｘ１～Ｘｕを、それぞれ合計ｖ個（２以上）収集する。例えば、各項目の状態量を６０個ずつ取得する場合、ｖ＝６０となる。運転状態において収集された各項目のｊ個目の状態量Ｘ１～Ｘｕを、Ｘ１ｊ～Ｘｕｊとする。ｊは１～ｖまでのいずれかの値（整数）をとり、それぞれの状態量の個数がｖ個であることを意味する。つまり、異常監視装置１０は、状態量Ｘ１１～Ｘｕｖを収集する。 Here, a formula for calculating a general Mahalanobis distance D will be described.
The number of items of a plurality of state quantities representing the state of the carbon-containing
異常監視装置１０は、状態量Ｘ１１～Ｘｕｖの項目毎の平均値Ｍｉ及び標準偏差σｉ（基準データのばらつき度合い）を、数式（１）及び数式（２）により求める。ｉは項目数（状態量の数、整数）である。ここではｉは、１～ｕに設定され、状態量Ｘ１～Ｘｕに対応する値を示す。ここで、標準偏差とは、状態量とその平均値との差を２乗したものの期待値の正平方根とする。
The abnormality monitoring device 10 obtains the average value M i and the standard deviation σ i (the degree of variation of the reference data) for each item of the state quantities X 11 to X uv by using Formula (1) and Formula (2). i is the number of items (number of state quantities, integer). Here, i is set to 1 to u and represents a value corresponding to the state quantities X 1 to X u . Here, the standard deviation is the square root of the expected value obtained by squaring the difference between the state quantity and its average value.
前述の平均値Ｍｉ及び標準偏差σｉは、特徴を示す状態量である。異常監視装置１０は、演算された平均値Ｍｉ及び標準偏差σｉを用いて、状態量Ｘ１１～Ｘｕｖを、下記の数式（３）によって、基準化された状態量ｘ１１～ｘｕｖに変換する。すなわち、異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の状態量Ｘｉｊを、平均０、標準偏差１の確率変数ｘｉｊに変換する。なお、下記の数式（３）において、ｊは１～ｖまでのいずれかの値（整数）をとる。これは、項目毎の状態量の個数がｖ個であることを意味する。
The mean value M i and the standard deviation σ i described above are state quantities indicating features. The abnormality monitoring device 10 uses the calculated average value M i and the standard deviation σ i to calculate the state quantities X 11 to X uv by the state quantities x 11 to x uv standardized by the following equation (3). Convert to That is, the abnormality monitoring device 10 converts the state quantity X ij of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 into a random variable x ij with an average of 0 and a standard deviation of 1. In Equation (3) below, j takes any value (integer) from 1 to v. This means that the number of state quantities for each item is v.
変量を平均０、分散１に標準化したデータで分析を行うため、異常監視装置１０は、状態量Ｘ１１～Ｘｕｖの相関関係を特定する。すなわち、異常監視装置１０は、変量の間の関連性を示す共分散行列（相関行列）Ｒ、及び共分散行列（相関行列）の逆行列Ｒ－１を、下記の数式（４）で定義付ける。なお、下記の数式（４）において、ｋは項目数（状態量の数）である。つまりｋはｕと等しい。また、ｉ及びｐは、各状態量での値を示し、ここでは１～ｕの値をとる。
Since the analysis is performed using data standardized to a mean of 0 and a variance of 1 for the variables, the abnormality monitoring apparatus 10 specifies the correlation of the state quantities X 11 to X uv . That is, the abnormality monitoring device 10 defines a covariance matrix (correlation matrix) R indicating the association between variables and an inverse matrix R −1 of the covariance matrix (correlation matrix) by the following equation (4). In Equation (4) below, k is the number of items (the number of state quantities). That is, k is equal to u. Also, i and p indicate values in each state quantity, and take values 1 to u here.
異常監視装置１０は、このような演算処理の後で、特徴を示す状態量であるマハラノビス距離Ｄを、下記の数式（５）に基づいて求める。なお、数式（５）において、ｊは１～ｖまでのいずれかの値（整数）をとる。これは、項目毎の状態量の個数がｖ個であることを意味する。また、ｋは項目数（状態量の数）である。つまりｋはｕと等しい。また、ａ１１～ａｋｋは、上述した数式（４）に示す共分散行列Ｒの逆行列Ｒ－１の係数である。
The abnormality monitoring apparatus 10 obtains the Mahalanobis distance D, which is a state quantity indicating a feature, based on the following equation (5) after such arithmetic processing. In equation (5), j takes any value (integer) from 1 to v. This means that the number of state quantities for each item is v. Further, k is the number of items (the number of state quantities). That is, k is equal to u. Further, a 11 to a kk are coefficients of the inverse matrix R −1 of the covariance matrix R shown in the above-mentioned equation (4).
マハラノビス距離Ｄは基準データである。単位空間のマハラノビス距離Ｄの平均値は１となる。炭素含有燃料熱交換器１の状態量が正常な状態では、マハラノビス距離Ｄは概ね３以下に収まる。しかし、炭素含有燃料熱交換器１の状態量が異常な状態では、マハラノビス距離Ｄの値は概ね３より大きくなる。このように、マハラノビス距離Ｄは、炭素含有燃料熱交換器１の状態量の異常の程度（単位空間からの離れ度合い）に応じて、値が大きくなるという性質を有する。
The Mahalanobis distance D is reference data. The mean value of the Mahalanobis distance D in the unit space is 1. When the state quantity of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is normal, the Mahalanobis distance D is approximately 3 or less. However, when the state quantity of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is abnormal, the value of the Mahalanobis distance D is substantially larger than 3. As described above, the Mahalanobis distance D has a property that the value is increased according to the degree of abnormality (the degree of separation from the unit space) of the state quantity of the carbon-containing fuel heat exchanger 1.
本実施形態に係る異常監視装置１０は、マハラノビス距離Ｄを計算するためのパラメータとして、少なくとも、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度を用いる。
熱交換器２の伝熱面６に煤が蓄積されると、伝熱面６における熱交換の効率が低下する。そのため、熱交換器２の１次側において燃料の温度が低下しにくくなる。このとき、正常時における熱交換器２の１次側の入出口の温度差と異常時における熱交換器２の１次側の入出口の温度差を比較すると、異常時の方が小さくなる。そのため、異常監視装置１０は、伝熱面６の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度に基づいてマハラノビス距離Ｄを演算することで、伝熱面６の一部の閉塞によって熱交換の効率が低下することを検知することができる。伝熱面６に煤が蓄積されることにより熱交換の効率が低下する状態は、熱交換器２の１次側の入出口の差圧が上昇する（伝熱面６の閉塞末期に顕著になる）前に発生する。そのため、本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法によれば、炭素含有燃料熱交換器１の異常を、１次側の入出口の差圧の上昇が顕著になる前に、判定することができる。 Theabnormality monitoring device 10 according to the present embodiment uses at least temperatures of a plurality of positions in the flow direction G on the primary side of the heat exchanger 2 as parameters for calculating the Mahalanobis distance D.
When soot is accumulated on theheat transfer surface 6 of the heat exchanger 2, the efficiency of heat exchange on the heat transfer surface 6 is reduced. Therefore, the temperature of the fuel is less likely to decrease on the primary side of the heat exchanger 2. At this time, when the temperature difference between the inlet / outlet on the primary side of the heat exchanger 2 at the normal time and the temperature difference at the inlet / outlet on the primary side of the heat exchanger 2 at the abnormal time are smaller, the abnormal time is smaller. Therefore, the abnormality monitoring device 10 calculates the Mahalanobis distance D based on the temperatures of the plurality of positions in the flow direction G of the heat transfer surface 6, and the heat exchange efficiency is reduced due to the blocking of a part of the heat transfer surface 6. Can be detected. The differential pressure of the inlet / outlet on the primary side of the heat exchanger 2 rises (a state where the heat exchange efficiency is reduced due to the accumulation of soot on the heat transfer surface 6 (notably noticeable at the end of closing of the heat transfer surface 6). Occurs before). Therefore, according to the monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 according to the present embodiment, before the abnormality in the carbon-containing fuel heat exchanger 1 becomes noticeable, the increase in differential pressure at the inlet / outlet on the primary side becomes remarkable. Can be determined.
熱交換器２の伝熱面６に煤が蓄積されると、伝熱面６における熱交換の効率が低下する。そのため、熱交換器２の１次側において燃料の温度が低下しにくくなる。このとき、正常時における熱交換器２の１次側の入出口の温度差と異常時における熱交換器２の１次側の入出口の温度差を比較すると、異常時の方が小さくなる。そのため、異常監視装置１０は、伝熱面６の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度に基づいてマハラノビス距離Ｄを演算することで、伝熱面６の一部の閉塞によって熱交換の効率が低下することを検知することができる。伝熱面６に煤が蓄積されることにより熱交換の効率が低下する状態は、熱交換器２の１次側の入出口の差圧が上昇する（伝熱面６の閉塞末期に顕著になる）前に発生する。そのため、本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法によれば、炭素含有燃料熱交換器１の異常を、１次側の入出口の差圧の上昇が顕著になる前に、判定することができる。 The
When soot is accumulated on the
本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法の手順を説明する。本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法は、図１に示す異常監視装置１０の処理部１２にて実現される。
The procedure of the monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 according to the present embodiment will be described. The monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 according to the present embodiment is realized by the processing unit 12 of the abnormality monitoring device 10 shown in FIG.
図４は、本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器の監視・運転方法の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、処理部１２が、現在の状態量取得期間において、炭素含有燃料熱交換器１から状態量を示す監視対象データを取得する。この状態量は、例えば、炭素含有燃料熱交換器１に取り付けられる各種のセンサ類から既定の時間間隔で定期的に取得される。状態量は、異常監視装置１０の記憶部１３へ格納される。 FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the method of monitoring and operating the carbon-containing fuel heat exchanger according to the present embodiment.
In step S1, theprocessing unit 12 acquires monitoring target data indicating a state amount from the carbon-containing fuel heat exchanger 1 in the current state amount acquisition period. This state quantity is periodically acquired at predetermined time intervals from various sensors attached to the carbon-containing fuel heat exchanger 1, for example. The state quantity is stored in the storage unit 13 of the abnormality monitoring apparatus 10.
ステップＳ１では、処理部１２が、現在の状態量取得期間において、炭素含有燃料熱交換器１から状態量を示す監視対象データを取得する。この状態量は、例えば、炭素含有燃料熱交換器１に取り付けられる各種のセンサ類から既定の時間間隔で定期的に取得される。状態量は、異常監視装置１０の記憶部１３へ格納される。 FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the method of monitoring and operating the carbon-containing fuel heat exchanger according to the present embodiment.
In step S1, the
ステップＳ２では、処理部１２が、記憶部１３に格納された状態量について、上記数式に従ってマハラノビス距離をそれぞれ演算する。
In step S2, the processing unit 12 calculates the Mahalanobis distance for each of the state quantities stored in the storage unit 13 according to the above equation.
ステップＳ３では、処理部１２が、予め設定しておいた閾値と、先のステップＳ２で求めたマハラノビス距離とを比較する。処理部１２は、該マハラノビス距離が、当該閾値を越えたか否かを判断する。処理部１２は、ステップＳ３での判断結果に基づき、マハラノビス距離が、当該閾値を越えたＹＥＳの場合に「異常」と判定する（ステップＳ４）。処理部１２は、マハラノビス距離が、当該閾値を越えないＮＯの場合に「正常」と判定する（ステップＳ５）。
In step S3, the processing unit 12 compares the threshold set in advance with the Mahalanobis distance obtained in the previous step S2. The processing unit 12 determines whether the Mahalanobis distance exceeds the threshold. The processing unit 12 determines “abnormal” when the Mahalanobis distance exceeds the threshold value based on the determination result in step S3 (YES in step S4). The processing unit 12 determines “normal” when the Mahalanobis distance does not exceed the threshold value (step S5).
処理部１２が、マハラノビス距離に基づいて炭素含有燃料熱交換器１が異常であると判定した場合、ステップＳ６において、異常監視装置１０は、除煤装置５の運用条件を変更する。これにより、異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１に煤が焼結して閉塞が生じる前に、除煤装置５により煤の除去を行うことができる。除煤装置５の運用条件の変更方法としては、例えば、使用頻度を上げることなどが挙げられる。運用条件の変更として使用頻度を上げる場合、異常監視装置１０は、除煤装置５の運用条件を変更した後であって、ステップＳ４において炭素含有燃料熱交換器１が正常であると判定したときに、運用条件を戻すことが好ましい。
If the processing unit 12 determines that the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is abnormal based on the Mahalanobis distance, the abnormality monitoring device 10 changes the operating conditions of the removing device 5 in step S6. As a result, the abnormality monitoring device 10 can remove the soot with the scrubbing device 5 before the soot is sintered in the carbon-containing fuel heat exchanger 1 and clogging occurs. As a method of changing the operating conditions of the removing apparatus 5, for example, raising the frequency of use can be mentioned. When raising the frequency of use as a change in operating conditions, the abnormality monitoring apparatus 10 changes the operating conditions of the removing device 5 and determines that the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is normal in step S4. It is preferable to restore the operating conditions.
上述したように、マハラノビス距離は、単位空間から離れれば離れるほどに、異常の程度に応じて大きな値を示す。マハラノビス距離Ｄは、基準データである。単位空間のマハラノビス距離Ｄの平均値は１となる。炭素含有燃料熱交換器１の状態量が正常な状態では、マハラノビス距離Ｄは、概ね３以下に収まる。したがって、例えば、閾値は、単位空間の最大値よりも大きい値で適宜設定されることができる。また、閾値は、炭素含有燃料熱交換器１の固有の特性や、炭素含有燃料熱交換器１の製造ばらつき等を考慮した設定値を用いることができる。
As described above, the Mahalanobis distance exhibits a larger value according to the degree of abnormality as it gets farther from the unit space. The Mahalanobis distance D is reference data. The mean value of the Mahalanobis distance D in the unit space is 1. When the state quantity of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 is normal, the Mahalanobis distance D is approximately 3 or less. Therefore, for example, the threshold can be appropriately set to a value larger than the maximum value of the unit space. Further, as the threshold value, it is possible to use a set value in consideration of the characteristic specific to the carbon-containing fuel heat exchanger 1, the manufacturing variation of the carbon-containing fuel heat exchanger 1, and the like.
以上詳細に説明したように本実施形態に示される炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法によれば、マハラノビス距離の算出に、少なくとも、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度が用いられる。
熱交換器２の伝熱面６に煤が蓄積されると、伝熱面６における熱交換の効率が低下する。そのため、熱交換器２の伝熱面６において燃料の温度が低下しにくくなる。このとき、正常時における熱交換器２の伝熱面６の温度と異常時における熱交換器２の伝熱面６の温度との差は、流れ方向Ｇの上流より流れ方向Ｇの下流の方が大きくなる。そのため、異常監視装置１０は、１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度に基づいてマハラノビス距離Ｄを演算することで、伝熱面６の一部の閉塞によって熱交換の効率が低下することを検知することができる。伝熱面６に煤が蓄積されることにより熱交換の効率が低下する状態は、熱交換器２の１次側の入出口の差圧が上昇し、伝熱面６の閉塞が顕著になる前に発生する。そのため、本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法によれば、異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の異常を、１次側の入出口の差圧の上昇が顕著になる前に、判定することができる。 As described above in detail, according to the monitoring and operating method of the carbon-containingfuel heat exchanger 1 shown in the present embodiment, the calculation of the Mahalanobis distance is at least at the flow direction G on the primary side of the heat exchanger 2 Temperatures at multiple locations are used.
When soot is accumulated on theheat transfer surface 6 of the heat exchanger 2, the efficiency of heat exchange on the heat transfer surface 6 is reduced. Therefore, the temperature of the fuel does not easily decrease at the heat transfer surface 6 of the heat exchanger 2. At this time, the difference between the temperature of the heat transfer surface 6 of the heat exchanger 2 at the normal time and the temperature of the heat transfer surface 6 of the heat exchanger 2 at the abnormal time is the downstream of the flow direction G from the upstream of the flow direction G Becomes larger. Therefore, the abnormality monitoring device 10 calculates the Mahalanobis distances D based on the temperatures of the plurality of positions in the flow direction G on the primary side, whereby the heat exchange efficiency is reduced due to the blocking of a part of the heat transfer surface 6 Can be detected. In the state where the efficiency of heat exchange is reduced by the accumulation of soot on the heat transfer surface 6, the differential pressure at the inlet / outlet on the primary side of the heat exchanger 2 is increased, and the obstruction of the heat transfer surface 6 becomes remarkable. Occurs before. Therefore, according to the monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 according to the present embodiment, the abnormality monitoring device 10 is configured to monitor the abnormality of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 by the differential pressure at the inlet / outlet of the primary side. It can be determined before the rise becomes noticeable.
熱交換器２の伝熱面６に煤が蓄積されると、伝熱面６における熱交換の効率が低下する。そのため、熱交換器２の伝熱面６において燃料の温度が低下しにくくなる。このとき、正常時における熱交換器２の伝熱面６の温度と異常時における熱交換器２の伝熱面６の温度との差は、流れ方向Ｇの上流より流れ方向Ｇの下流の方が大きくなる。そのため、異常監視装置１０は、１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度に基づいてマハラノビス距離Ｄを演算することで、伝熱面６の一部の閉塞によって熱交換の効率が低下することを検知することができる。伝熱面６に煤が蓄積されることにより熱交換の効率が低下する状態は、熱交換器２の１次側の入出口の差圧が上昇し、伝熱面６の閉塞が顕著になる前に発生する。そのため、本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法によれば、異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の異常を、１次側の入出口の差圧の上昇が顕著になる前に、判定することができる。 As described above in detail, according to the monitoring and operating method of the carbon-containing
When soot is accumulated on the
また、本実施形態に示される炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法によれば、異常監視装置１０は、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度に加えて、さらに１次側の流れ方向Ｇにおける入出口の差圧、１次側における流量、２次側の流れ方向Ｗの複数の温度、及び伝熱管４内の熱交換媒体の流量を用いてマハラノビス距離を算出する。これにより、異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の異常を精度よく判定することができる。なお、本実施形態では、異常監視装置１０は、１次側の流れ方向Ｇにおける入出口の差圧、１次側における流量、２次側の流れ方向Ｗの複数の温度、及び伝熱管４内の熱交換媒体の流量を用いてマハラノビス距離を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、異常監視装置１０は、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度に加えて、１次側の流れ方向Ｇにおける入出口の差圧、１次側における流量、２次側の流れ方向Ｗの複数の温度、または伝熱管４内の熱交換媒体の流量の少なくとも何れか１つを用いてマハラノビス距離を算出しても良い。
Further, according to the monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 shown in the present embodiment, the abnormality monitoring device 10 adds the temperatures of the plurality of positions in the flow direction G on the primary side of the heat exchanger 2. Further, using the differential pressure at the inlet / outlet in the flow direction G on the primary side, the flow rate on the primary side, the plurality of temperatures in the flow direction W on the secondary side, and the flow rate of the heat exchange medium in the heat transfer tube 4 Calculate the distance. Thereby, the abnormality monitoring device 10 can determine the abnormality of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 with high accuracy. In the present embodiment, the abnormality monitoring device 10 includes the differential pressure at the inlet / outlet in the flow direction G on the primary side, the flow rate on the primary side, a plurality of temperatures in the flow direction W on the secondary side, and the inside of the heat transfer tube 4. Although the case where the Mahalanobis distance is calculated using the flow rate of the heat exchange medium is described, the present invention is not limited thereto. For example, in another embodiment, in addition to the temperatures of the plurality of positions in the flow direction G on the primary side of the heat exchanger 2, the abnormality monitoring device 10 may have a differential pressure of inlet and outlet in the flow direction G on the primary side. The Mahalanobis distance may be calculated using at least one of the flow rate on the primary side, the plurality of temperatures in the flow direction W on the secondary side, or the flow rate of the heat exchange medium in the heat transfer tube 4.
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。この第２実施形態に示される炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法が、第１実施形態と異なるのは、１次側の流れ方向Ｇの複数の範囲のそれぞれについて、マハラノビス距離をそれぞれ演算する点にある。
すなわち、図５に示されるように、異常監視装置１０は、第１実施形態に示されるマハラノビス距離を演算するマハラノビス距離演算過程Ｂに代えて、符号Ｂ´で示される複数のマハラノビス距離演算過程で複数のマハラノビス距離を求める。また、異常監視装置１０は、第１実施形態に示される演算されたマハラノビス距離を閾値と比較する比較過程Ｃに代えて、符号Ｃ´で示される複数の比較過程で、各マハラノビス距離と閾値とを比較する。 Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The monitoring and operating method of the carbon-containingfuel heat exchanger 1 shown in the second embodiment is different from the first embodiment in the Mahalanobis distance for each of the plurality of ranges in the flow direction G on the primary side. It is in the point to calculate.
That is, as shown in FIG. 5, in theabnormality monitoring apparatus 10, in place of the Mahalanobis distance calculation process B for calculating the Mahalanobis distance shown in the first embodiment, a plurality of Mahalanobis distance calculation processes indicated by reference symbol B '. Find multiple Mahalanobis distances. Further, the abnormality monitoring apparatus 10 replaces each of the Mahalanobis distances and the threshold with a plurality of comparison processes indicated by a reference C 'instead of the comparison process C of comparing the calculated Mahalanobis distance shown in the first embodiment with the threshold. Compare
本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。この第２実施形態に示される炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法が、第１実施形態と異なるのは、１次側の流れ方向Ｇの複数の範囲のそれぞれについて、マハラノビス距離をそれぞれ演算する点にある。
すなわち、図５に示されるように、異常監視装置１０は、第１実施形態に示されるマハラノビス距離を演算するマハラノビス距離演算過程Ｂに代えて、符号Ｂ´で示される複数のマハラノビス距離演算過程で複数のマハラノビス距離を求める。また、異常監視装置１０は、第１実施形態に示される演算されたマハラノビス距離を閾値と比較する比較過程Ｃに代えて、符号Ｃ´で示される複数の比較過程で、各マハラノビス距離と閾値とを比較する。 Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The monitoring and operating method of the carbon-containing
That is, as shown in FIG. 5, in the
具体的には、処理部２０は、図５に示されるように、監視対象データ取得過程Ａと、マハラノビス距離演算過程Ｂ´と、比較過程Ｃ´と、異常判定過程Ｄと、運用条件変更過程Ｅとを各演算部にて行う。監視対象データ取得過程Ａは、炭素含有燃料熱交換器１の状態量を示す監視対象データを取得する過程である。マハラノビス距離演算過程Ｂ´は、取得した監視対象データに基づいて、１次側の流れ方向Ｇの複数の範囲ごとに、マハラノビス距離を演算する過程である。比較過程Ｃ´は、演算された各マハラノビス距離を閾値と比較する過程である。異常判定過程Ｄは、マハラノビス距離と閾値との比較結果により異常の有無を判定する過程である。運用条件変更過程Ｅは、異常判定結果に基づいて、除煤装置５の運用条件を変更する。
これにより、異常監視装置１０は、異常判定過程Ｄで、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇのどの位置において、異常が発生しているのかを判定することができる。また、これにより、異常監視装置１０は、運用条件変更過程Ｅで、熱交換器２のうち異常が発生している箇所について、重点的に除煤装置５を動作させるように、運用条件を変更することができる。 Specifically, as shown in FIG. 5, theprocessing unit 20, as shown in FIG. 5, a monitoring target data acquisition process A, a Mahalanobis distance calculation process B ', a comparison process C', an abnormality determination process D, and an operation condition change process. Perform E and each operation unit. The monitoring target data acquisition process A is a process of acquiring monitoring target data indicating the amount of state of the carbon-containing fuel heat exchanger 1. The Mahalanobis distance computing process B ′ is a process of computing the Mahalanobis distance for each of a plurality of ranges in the flow direction G on the primary side based on the acquired monitoring target data. The comparison process C ′ is a process of comparing each calculated Mahalanobis distance with a threshold. The abnormality determination process D is a process of determining the presence or absence of an abnormality based on the comparison result of the Mahalanobis distance and the threshold. The operating condition changing process E changes the operating condition of the removing device 5 based on the result of the abnormality determination.
Thereby, theabnormality monitoring device 10 can determine at which position in the flow direction G on the primary side of the heat exchanger 2 an abnormality has occurred in the abnormality determination process D. Moreover, thereby, the abnormality monitoring apparatus 10 changes the operation conditions so that the removal apparatus 5 is operated with emphasis on the portion of the heat exchanger 2 in which the abnormality has occurred in the operation condition changing process E. can do.
これにより、異常監視装置１０は、異常判定過程Ｄで、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇのどの位置において、異常が発生しているのかを判定することができる。また、これにより、異常監視装置１０は、運用条件変更過程Ｅで、熱交換器２のうち異常が発生している箇所について、重点的に除煤装置５を動作させるように、運用条件を変更することができる。 Specifically, as shown in FIG. 5, the
Thereby, the
第２実施形態に示される炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法でも、異常監視装置１０は、第１実施形態と同様に、少なくとも、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度を用いる。そのため、本実施形態に係る炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法によれば、異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の異常を、１次側の入出口の差圧の上昇が顕著になる前に、判定することができる。
Also in the monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 shown in the second embodiment, the abnormality monitoring device 10 at least in the flow direction G on the primary side of the heat exchanger 2 as in the first embodiment. Use temperatures at multiple locations. Therefore, according to the monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 according to the present embodiment, the abnormality monitoring device 10 is configured to monitor the abnormality of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 by the differential pressure at the inlet / outlet of the primary side. It can be determined before the rise becomes noticeable.
本実施形態に示される炭素含有燃料熱交換器１の監視・運転方法によれば、異常監視装置１０は、第１実施形態と同様に、熱交換器２の１次側の流れ方向Ｇにおける複数の位置の温度に加えて、さらに１次側の流れ方向Ｇにおける入出口の差圧、１次側における流量、２次側の流れ方向Ｗの複数の温度、及び伝熱管４内の熱交換媒体の流量を用いてマハラノビス距離を算出する。これにより、異常監視装置１０は、炭素含有燃料熱交換器１の異常を精度よく判定することができる。
According to the monitoring and operating method of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 shown in the present embodiment, as in the first embodiment, a plurality of abnormality monitoring devices 10 in the flow direction G on the primary side of the heat exchanger 2 Further, in addition to the temperature of the position of the inlet side, the differential pressure of the inlet / outlet in the flow direction G on the primary side, the flow rate on the primary side, a plurality of temperatures in the flow direction W on the secondary side, The Mahalanobis distance is calculated using the flow rate of Thereby, the abnormality monitoring device 10 can determine the abnormality of the carbon-containing fuel heat exchanger 1 with high accuracy.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes and the like within the scope of the present invention are also included.
１次側の流れ方向における複数の位置の温度に基づいてマハラノビス距離を演算することで、伝熱面の一部の閉塞によって熱交換の効率が低下することを検知することができる。これにより、炭素含有燃料熱交換器の異常を早期に判定することができる。
By calculating the Mahalanobis distances based on the temperatures at a plurality of positions in the flow direction on the primary side, it is possible to detect that the efficiency of heat exchange is reduced due to the blocking of a part of the heat transfer surface. Thus, the abnormality of the carbon-containing fuel heat exchanger can be determined at an early stage.
１ 炭素含有燃料熱交換器
２ 熱交換器
１２ 処理部
２０ 処理部 1 carbon-containingfuel heat exchanger 2 heat exchanger 12 processing unit 20 processing unit
２ 熱交換器
１２ 処理部
２０ 処理部 1 carbon-containing
Claims (3)
- 炭素含有燃料熱交換器の熱交換器の１次側の流れ方向における複数の位置の温度に基づいてマハラノビス距離を演算する過程と、
前記マハラノビス距離により前記伝熱面の異常の有無を判定する過程と、
を有する炭素含有燃料熱交換器の監視方法。 Calculating the Mahalanobis distance based on the temperatures of the plurality of positions in the flow direction of the primary side of the heat exchanger of the carbon-containing fuel heat exchanger;
Determining the presence or absence of an abnormality of the heat transfer surface by the Mahalanobis distance;
A method of monitoring a carbon-containing fuel heat exchanger having: - 前記マハラノビス距離の算出過程では、前記１次側の流れ方向における複数の位置の温度に加え、さらに、１次側の入出口の差圧、１次側の流量、前記熱交換器の２次側の流れ方向の複数の温度または２次側の流量の少なくともいずれか１つに基づいて前記マハラノビス距離を算出する
請求項１に記載の炭素含有燃料熱交換器の監視方法。 In the process of calculating the Mahalanobis distance, in addition to the temperatures at a plurality of positions in the flow direction on the primary side, further, the differential pressure of the inlet / outlet on the primary side, the flow rate on the primary side, the secondary side of the heat exchanger The method for monitoring a carbon-containing fuel heat exchanger according to claim 1, wherein the Mahalanobis distance is calculated based on at least one of a plurality of temperatures in the flow direction or the secondary side flow rate. - 請求項１または請求項２に記載の炭素含有燃料熱交換器の監視方法によって前記伝熱面に異常があると判定された場合に、前記熱交換器に備えられた除去装置の運用条件を変更する過程を有する
炭素含有燃料熱交換器の運転方法。 The operation condition of the removal device provided in the heat exchanger is changed when it is determined that the heat transfer surface has an abnormality by the method for monitoring a carbon-containing fuel heat exchanger according to claim 1 or 2. Method of operating a carbon-containing fuel heat exchanger, comprising:
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