WO2017130549A1 - プラント監視装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
プラントの状態等に応じて、プラントを適切に監視できるプラント監視装置を実現する。複数のプラント機器(111-1~111-n)の計測値を取得する計測値入力部(8)と、複数のプラント機器(111-1~111-n)のうち一のプラント機器(111-m(但し、1≦m≦n))に係る計測値の異常の度合いを表す異常度を計算する異常度計算部(9)と、異常度と、計測値に対応する閾値とに基づいて、一のプラント機器(111-m)が正常であるか否かを判定する可用状態判定部(10)と、複数のプラント機器(111-1~111-n)のうち、一のプラント機器(111-m)を除く他のプラント機器の動作状態に基づいて、一のプラント機器(111-m)に対応する閾値を増減させる閾値設定部(7)と、を設けた。
Description
本発明は、プラント監視装置およびプログラムに関する。
発電プラント等においては、信頼性の向上と保守作業の合理化を目的として、運転中のプラント機器を監視する状態監視の導入が進められている。状態監視技術としては、例えばプラント機器の温度、振動等の値を計測し、正常時の計測値と現時点の計測値との比較によって異常の有無を判断する方法が一般的に採用されている。例えば、正常時の計測値と現時点の計測値との差が所定の閾値以上である場合に、「異常」であると判定することが考えられる。この閾値を設定するにあたっては、プラント機器の種類ごとに暫定的な閾値を設定し、その後のチューニングによって閾値を増減させるような対応を行うことが一般的である。
また、プラント機器に異常が発生したときに、発電プラントに如何なる影響を与えるかを評価する技術も知られている。その一例として、下記特許文献1には、「プラント機器の観測値データベース1と、機器データベース2と、点検情報データベース3と、これらの観測値および情報を用いて任意時刻のプラント機器異常を診断する状態診断部4と、前記機器情報および点検情報と状態診断部からの情報を用いてプラント機器異常がプラント運転に及ぼす影響を評価するプラント運転影響度評価部5と、状態診断部4およびプラント運転影響度評価部5で得た結果によりプラント機器の点検方法/時期を決定する点検方法/時期決定部6とからなる。状態診断部4は、モデル作成手段と、モデル計算手段と、異常確率計算手段とを含む。任意時刻における機器の異常確率を算出し、その機器が異常に至った際のプラント運転への影響度を評価し、機器の点検手法/時期を決定する。」と記載されている(要約書参照)。
プラント機器の異常の有無の判断に用いられる閾値は、必要に応じてユーザ(人間)が適宜設定することができる。このことは、換言すると、ユーザの操作が介在しない限り、閾値は一定になるということである。しかし、ユーザの操作が介在しない期間中であっても、プラントの状態等に応じて、閾値を変更した方が望ましい場合がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、プラントの状態等に応じて、プラントを適切に監視できるプラント監視装置およびプログラムを提供することを目的とする。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、プラントの状態等に応じて、プラントを適切に監視できるプラント監視装置およびプログラムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明のプラント監視装置は、複数のプラント機器の計測値を取得する計測値入力部と、前記複数のプラント機器のうち一のプラント機器に係る前記計測値の異常の度合いを表す異常度を計算する異常度計算部と、前記異常度と、前記計測値に対応する閾値とに基づいて、前記一のプラント機器が正常であるか否かを判定する可用状態判定部と、前記複数のプラント機器のうち、前記一のプラント機器を除く他のプラント機器の動作状態に基づいて、前記一のプラント機器に対応する前記閾値を増減させる閾値設定部と、を有することを特徴とする。
本発明のプラント監視装置およびプログラムによれば、プラントの状態等に応じて、プラントを適切に監視できる。
[第1実施形態]
〈実施形態の構成〉
図1に示すブロック図を参照し、本発明の第1実施形態によるプラント監視装置100の構成を説明する。プラント監視装置100は、プラント110の状態を監視し、必要に応じて監視結果をユーザに報知するものである。なお、監視対象であるプラント110は、例えば、火力発電プラント、原子力発電プラント、各種物品の製造プラント等、様々な設備を適用することができる。プラント110は、ポンプ、弁、温度計等、様々な機能を有する複数の(n台の)プラント機器111-1~111-nを有している。なお、これらプラント機器111-1~111-nを総称して「プラント機器111」と呼ぶことがある。
〈実施形態の構成〉
図1に示すブロック図を参照し、本発明の第1実施形態によるプラント監視装置100の構成を説明する。プラント監視装置100は、プラント110の状態を監視し、必要に応じて監視結果をユーザに報知するものである。なお、監視対象であるプラント110は、例えば、火力発電プラント、原子力発電プラント、各種物品の製造プラント等、様々な設備を適用することができる。プラント110は、ポンプ、弁、温度計等、様々な機能を有する複数の(n台の)プラント機器111-1~111-nを有している。なお、これらプラント機器111-1~111-nを総称して「プラント機器111」と呼ぶことがある。
プラント監視装置100は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備えており、HDDには、OS(Operating System)、アプリケーションプログラム、各種データ等が格納されている。OSおよびアプリケーションプログラムは、RAMに展開され、CPUによって実行される。図1において、プラント監視装置100の内部は、RAMに展開されたアプリケーションプログラム等によって実現される機能を、ブロックとして示す。
図1において、機器故障確率データベース1は、プラント機器111の故障確率が格納されている。フォルトツリーデータベース2は、プラント110が停止する確率であるプラント停止確率P(影響度)を計算するためのフォルトツリーが格納されている。イベントツリーデータベース3には、イベントツリーが格納されている。また、正常時計測値データベース4は、各プラント機器111が正常であるときのプラント110の各部の計測値が格納されている。
以下の説明においては、各プラント機器111の状態について、「動作状態」および「可用状態」という語句を用いる。「動作状態」は、「動作中」または「停止中」の何れかである。また、「可用状態」には、「正常」、「異常」、「動作不能」の3種類がある。ここで、「正常」とは、当該プラント機器が特に問題なく動作できる状態を指す。また、「動作不能」とは、故障や点検中のため、プラント機器が動作できない状態を指す。また、「異常」とは、プラント機器は動作可能ではあるが、異音発生や性能低下等の問題があり、そのまま放置すると故障して動作不能になる可能性のある状態を指す。通常は、可用状態が「動作不能」になると、動作状態は「停止中」になる。
上述したデータベース1~4の詳細を図2~図5を参照し説明する。
図2は、機器故障確率データベース1に格納される機器故障確率データ200(故障確率)の一例を示す図である。図示のように、機器故障確率データ200は、一対一に対応させた「機器名称」と「故障確率」とを含んでいる。ここで、機器名称は、各プラント機器111に対して付与された一意の名称である。また、故障確率は、当該プラント機器は一年あたり何回程度の故障が予想されるかを表す値である。この故障確率は、例えば運転実績で得られた値を用いるとよい。
図2は、機器故障確率データベース1に格納される機器故障確率データ200(故障確率)の一例を示す図である。図示のように、機器故障確率データ200は、一対一に対応させた「機器名称」と「故障確率」とを含んでいる。ここで、機器名称は、各プラント機器111に対して付与された一意の名称である。また、故障確率は、当該プラント機器は一年あたり何回程度の故障が予想されるかを表す値である。この故障確率は、例えば運転実績で得られた値を用いるとよい。
図3は、フォルトツリーデータベース2に格納されるフォルトツリー210の一例を示す図である。図示の例は、2台のポンプA,B(図2参照)によって、「給水機能」を実現することを想定している。ポンプA,Bは並列に配管され、並列運転される。そして、ポンプA,Bのうち少なくとも一方が動作可能(正常または異常)である場合は給水機能が充足され、ポンプA,Bの双方が動作不能である場合に給水機能が喪失される。すなわち、「給水機能喪失」という事象は、「ポンプAの動作不能」と「ポンプBの動作不能」との論理積によって表現される。このように、フォルトツリーは、実際にはブール代数の式としてフォルトツリーデータベース2に格納される。図3に示したフォルトツリーによれば、「給水機能喪失」という事象が生じる確率は、図2に示したポンプA,Bの故障確率の積、すなわち4×10-3(回/年)になる。
図4は、イベントツリーデータベース3に格納されるイベントツリー220の一例を示す図である。
図4において、事象欄222は、プラント110における各種事象の内容を示す欄である。「起因事象」とは、プラント110が停止に至る原因になり得る事象であり、例えば「配管の破断」が挙げられる。「出力制御」とは、例えばプラント110が発電プラントである場合に、プラント110の出力電力を低下させることをいう。「給水制御」とは、プラント110の所定箇所に給水を行うことをいう。「減圧制御」とは、プラント110の所定箇所の圧力を減圧させることをいう。
図4において、事象欄222は、プラント110における各種事象の内容を示す欄である。「起因事象」とは、プラント110が停止に至る原因になり得る事象であり、例えば「配管の破断」が挙げられる。「出力制御」とは、例えばプラント110が発電プラントである場合に、プラント110の出力電力を低下させることをいう。「給水制御」とは、プラント110の所定箇所に給水を行うことをいう。「減圧制御」とは、プラント110の所定箇所の圧力を減圧させることをいう。
確率欄224は、上記各事象に係る確率を示す。まず、確率P0は、起因事象が発生する確率である。また、確率P1は出力制御が失敗する確率であり、確率P2は給水制御が失敗する確率であり、確率P3は減圧制御が失敗する確率である。
ツリー欄226は、起因事象以外の事象、すなわち出力制御、給水制御、減圧制御について成功(OK)または失敗(NG)の分岐状態を示す。また、結果欄228は、この分岐状態に応じて、プラント110の継続運転が可能であるか否かを示す。図示の例においては、出力制御、給水制御、減圧制御のうち少なくとも一つが成功すると、プラント110の継続運転が可能であり、出力制御、給水制御、減圧制御の全てが失敗すると、プラント110が停止状態になる。なお、イベントツリー220は、プラント110が停止に至るか否かの条件や確率を表すツリーに限られるものではなく、用途に応じて様々なツリーを適用することができる。例えば、プラント110が原子力発電プラントである場合、イベントツリー220は、炉心損傷が起こる条件やその確率を表すものであってもよい。この場合、プラント停止確率Pは、炉心損傷確率を表す値になる。
また、図5は、正常時計測値データベース4に格納される正常時計測値230の一例を示す図である。
図5において、時刻欄232は、後述する各計測値を測定した時刻を示す。温度欄234、圧力欄236および流量欄238は、当該時刻において、プラント110の配管の所定箇所における温度、圧力および流量の計測値をそれぞれ示す。
図5において、時刻欄232は、後述する各計測値を測定した時刻を示す。温度欄234、圧力欄236および流量欄238は、当該時刻において、プラント110の配管の所定箇所における温度、圧力および流量の計測値をそれぞれ示す。
図1に戻り、機器動作状態入力部5は、ポンプや弁等、各プラント機器111の動作状態を取得する。例えば、プラント110内のプロセス計算機(図示せず)から、ポンプの起動信号や、弁の開閉信号等のデジタル信号を受信し、これによってポンプや弁等のプラント機器の動作状態(動作中または停止中)を判定する。また、プラント110のある系統に属するプラント機器が点検中である場合は、該プロセス計算機は当該系統の隔離信号を出力する。機器動作状態入力部5は、この隔離信号に基づいて、停止中の機器を判別する。
なお、機器動作状態入力部5は、主として各プラント機器111の動作状態(動作中または停止中)を判定し、プラント機器111の可用状態(正常、異常、動作不能)については、主として可用状態判定部10が判定する。また、機器動作状態入力部5は、プラント110から受信した信号に基づいて、プラント機器111の動作状態を自動的に判定するものに限られず、例えばユーザがマニュアル操作によって各プラント機器111の動作状態を入力するものであってもよい。
故障時影響計算部6は、データベース1~4に記憶されたデータと、機器動作状態入力部5によって取得された各プラント機器111の動作状態とに基づいて、プラント110が停止する確率(プラント停止確率P)を計算する。
ここで、図2~図4に示した例において、プラント停止確率Pを計算する具体例を説明する。図4に示した「給水制御」がポンプA,B(図2参照)の並列運転によって実現される場合、図3を参照して説明したように、「給水機能喪失」という事象が生じる確率は、4×10-3(回/年)になる。「給水機能喪失」とは、「給水制御の失敗」と同義であるため、図4に示す確率P2は「4×10-3(回/年)」になる。また、起因事象が発生する確率P0、出力制御が失敗する確率P1、および減圧制御が失敗する確率P3が、全て「10-2(回/年)」であったとすると、プラント停止確率Pは、確率P0~P3の乗算結果、すなわち「4×10-9(回/年)」になる。
ここで、図2~図4に示した例において、プラント停止確率Pを計算する具体例を説明する。図4に示した「給水制御」がポンプA,B(図2参照)の並列運転によって実現される場合、図3を参照して説明したように、「給水機能喪失」という事象が生じる確率は、4×10-3(回/年)になる。「給水機能喪失」とは、「給水制御の失敗」と同義であるため、図4に示す確率P2は「4×10-3(回/年)」になる。また、起因事象が発生する確率P0、出力制御が失敗する確率P1、および減圧制御が失敗する確率P3が、全て「10-2(回/年)」であったとすると、プラント停止確率Pは、確率P0~P3の乗算結果、すなわち「4×10-9(回/年)」になる。
但し、プラント停止確率Pは、各プラント機器111の動作状態に応じて変動する。例えば、ポンプAが故障、その他の理由により停止中である場合、給水機能が失敗する確率P2は、図2に示すポンプBの単体の故障確率すなわち「5×10-2(回/年)」に等しくなり、プラント停止確率Pは、「5×10-8(回/年)」になる。
計測値入力部8(計測値入力手段)は、現時点におけるプラント110の各部の計測値を取得する。ここで「計測値」とは主として連続的な値であり、温度、圧力、流量等が該当する。異常度計算部9(異常度計算手段)は、正常時計測値データベース4から温度、圧力および流量の正常時計測値230を読み出し、計測値入力部8から現時点における各部の計測値を取得し、両者に基づいて「異常度」という値を計算し出力する。
例えば、計測値が温度、圧力、流量の三者であるとすると、異常度計算部9は、温度異常度、圧力異常度、流量異常度を出力する。ここで、異常度とは、正常時計測値230に対する現時点の計測値の異常さの度合いを示す値である。単純な例では、「過去所定時間内の正常時計測値230の平均値と、現時点の計測値との差」を異常度にすることができる。より一般的には、例えば、マハラノビス・タグチ法を用いた場合、正常時計測値230と、現時点の計測値とのマハラノビス距離を異常度とすることができる。
可用状態判定部10(可用状態判定手段)は、異常度計算部9から出力された各計測値の異常度と、対応する閾値との大小関係を比較することによって、当該計測値が異常であるか否かを判定する。例えば、閾値が1.0である場合、異常度が1.0未満であれば対応する計測値が正常であり、1.0以上であれば、当該計測値が異常であると判定することが考えられる。なお、計測値が「異常」である場合には、一般的には、対応するプラント機器の可用状態が異常である。
閾値は、閾値設定部7(閾値設定手段)によって、計測値毎に設定される。すなわち、上述した例(計測値が温度、圧力、流量の三者)においては、閾値設定部7は、温度異常度の閾値、圧力異常度の閾値、流量異常度の閾値の三者を出力する。なお、その詳細については後述する。そして、可用状態判定部10は、各計測値に基づいて、各プラント機器111の可用状態を、出力部11を介して出力する。
出力部11は、ディスプレイやスピーカ等を有している。各計測値について異常の有無はディスプレイに表示される。また、何れかの計測値について異常が発生した場合は、スピーカを介して警報音を発生することができる。
上述したように、閾値設定部7は、可用状態判定部10に対して各異常度に対する閾値を出力するが、これらの閾値は、故障時影響計算部6から出力されるプラント停止確率Pに基づいて、以下のようにして決定される。
上述したように、閾値設定部7は、可用状態判定部10に対して各異常度に対する閾値を出力するが、これらの閾値は、故障時影響計算部6から出力されるプラント停止確率Pに基づいて、以下のようにして決定される。
まず、プラント機器111が全て正常(動作中)である場合のプラント停止確率をPA0とし、あるプラント機器が停止した場合のプラント停止確率をPA1とし、両者の差分をΔPA=PA1-PA0とする。また、この差分ΔPAに対応する閾値を標準閾値RAという。図2~図4に示した例において、プラント機器111が全て正常である場合のプラント停止確率PA0は、「4×10-9(回/年)」であった。また、ポンプAが故障した場合のプラント停止確率PA1は、「5×10-8(回/年)」であった。従って、差分ΔPAは、「4.6×10-8(回/年)」になる。また、標準閾値RAは、ポンプAの特性に応じて適宜定められるが、標準閾値RAは、当該差分ΔPA=4.6×10-8(回/年)に対応付けられる。
次に、一部のプラントの機器が既に動作不能(停止中)になっている場合を想定する。この状態でさらにポンプAが故障し停止した場合のプラント停止確率の差分をΔPBとすると、このときの閾値Rは、RA・ΔPA/ΔPBになる。
ここで、既に動作不能(停止中)になっているプラントの機器のが「ポンプB」であった場合を例として説明する。図2~図4に示した例において、ポンプBが動作不能であったとすると、給水機能が失敗する確率P2は、図2に示すポンプAの単体の故障確率すなわち「8×10-2(回/年)」に等しくなり、その場合のプラント停止確率PB0は、確率P0~P3の乗算結果、すなわち「8×10-8(回/年)」になる。
ここで、既に動作不能(停止中)になっているプラントの機器のが「ポンプB」であった場合を例として説明する。図2~図4に示した例において、ポンプBが動作不能であったとすると、給水機能が失敗する確率P2は、図2に示すポンプAの単体の故障確率すなわち「8×10-2(回/年)」に等しくなり、その場合のプラント停止確率PB0は、確率P0~P3の乗算結果、すなわち「8×10-8(回/年)」になる。
既に動作不能になっているポンプBに加えて、さらにポンプAが動作不能になると、その場合のプラント停止確率PB1は、確率P0,P1,P3の乗算結果、すなわち「1×10-6(回/年)」になる。PB0,PB1の差分ΔPBは、「9.2×10-7(回/年)」になる。このときの閾値Rは、RA・ΔPA/ΔPB=RA・8×10-8/9.2×10-7=0.0896・RAになる。
このように、プラント機器111が全て正常である場合のポンプAに係る閾値Rを標準閾値RAとしたとき、ポンプBが動作不能である場合のポンプAに係る閾値Rは、標準閾値RAよりも低くなる。ポンプAが動作不能になった場合の影響度は、「他のプラント機器111が全て正常」である場合よりも、「既にポンプBが動作不能」である場合の方が大きい。本実施形態によれば、このように、ポンプAの故障による影響が大きくなった場合には、閾値Rを標準閾値RAよりも下げることにより、ポンプAの異常を早い段階で検出できるようになる。
〈実施形態の動作〉
次に、図6を参照し、本実施形態の動作を説明する。なお、図6は、プラント監視装置100において実行される制御プログラムのフローチャートである。
図6において処理がステップS2に進むと、機器動作状態入力部5は、各プラント機器111の動作状態(動作中であるか否か)を取得する。次に、処理がステップS4に進むと、故障時影響計算部6は、プラント停止確率Pを計算する。次に、処理がステップS6に進むと、閾値設定部7は、各計測値に対応する閾値を計算する。
次に、図6を参照し、本実施形態の動作を説明する。なお、図6は、プラント監視装置100において実行される制御プログラムのフローチャートである。
図6において処理がステップS2に進むと、機器動作状態入力部5は、各プラント機器111の動作状態(動作中であるか否か)を取得する。次に、処理がステップS4に進むと、故障時影響計算部6は、プラント停止確率Pを計算する。次に、処理がステップS6に進むと、閾値設定部7は、各計測値に対応する閾値を計算する。
また、ステップS8,S10の処理は、上述したステップS2~S6の処理と並行して実行される。まず、ステップS8においては、計測値入力部8は、プラント110の各部の計測値を取得する。次に、処理がステップS10に進むと、異常度計算部9は、各計測値の異常度を計算する。ステップS2~S10の処理が全て完了すると、次に処理はステップS11に進む。
ステップS11においては、ステップS12,S14,S16の処理が各計測値について繰り返される。まず、ステップS12においては、可用状態判定部10は、対象となる計測値について異常度が閾値以上であるか否かを判定する。ここで、「No」と判定されると、処理はステップS14に進む。ステップS14では、可用状態判定部10は、当該計測値および当該計測値に対応するプラント機器が正常であると判定し、その判定結果を出力部11に出力する。
一方、ステップS12において「Yes」と判定されると、処理はステップS16に進む。ステップS16では、可用状態判定部10は、当該計測値および当該計測値に対応するプラント機器が異常であると判定し、その判定結果を出力部11に出力する。なお、ステップS12~S16において判定される可用状態は「正常」または「異常」の何れかであって、可用状態は「動作不能」とは判定されない。各プラント機器111が動作不能であるか否かは、ユーザのマニュアル操作によって指定してもよく、別のプログラム(図示せず)によってプラント監視装置100が判定するようにしてもよい。
各計測値に対して、ステップS12,S14,S16の処理が終了すると、処理はステップS18に進み、プラント110の監視を終了するか否かが判定される。なお、プラント110の監視を終了する場合とは、ユーザが監視を停止すべき旨の指示を入力した場合である。プラント110の監視を終了する場合には「Yes」と判定され、本プログラムの処理が終了する。一方、「No」と判定されると、上述したステップS2以降の処理が繰り返される。
以上のように、本実施形態のプラント監視装置(100)は、
複数のプラント機器(111-1~111-n)の計測値を取得する計測値入力部(8)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)のうち一のプラント機器(111-m(但し、1≦m≦n))に係る計測値の異常の度合いを表す異常度を計算する異常度計算部(9)と、
異常度と、計測値に対応する閾値とに基づいて、一のプラント機器(111-m)が正常であるか否かを判定する可用状態判定部(10)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)のうち、一のプラント機器(111-m)を除く他のプラント機器の動作状態に基づいて、一のプラント機器(111-m)に対応する閾値を増減させる閾値設定部(7)と、
を有する。
これにより、一のプラント機器(111-m)に対応する閾値を、他のプラント機器の動作状態に基づいて設定することができ、プラントの状態等に応じて、プラントを適切に監視できる。
複数のプラント機器(111-1~111-n)の計測値を取得する計測値入力部(8)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)のうち一のプラント機器(111-m(但し、1≦m≦n))に係る計測値の異常の度合いを表す異常度を計算する異常度計算部(9)と、
異常度と、計測値に対応する閾値とに基づいて、一のプラント機器(111-m)が正常であるか否かを判定する可用状態判定部(10)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)のうち、一のプラント機器(111-m)を除く他のプラント機器の動作状態に基づいて、一のプラント機器(111-m)に対応する閾値を増減させる閾値設定部(7)と、
を有する。
これにより、一のプラント機器(111-m)に対応する閾値を、他のプラント機器の動作状態に基づいて設定することができ、プラントの状態等に応じて、プラントを適切に監視できる。
さらに、プラント監視装置(100)は、
複数のプラント機器(111-1~111-n)の故障確率を格納した機器故障確率データベース(1)と、
プラント機器(111-1~111-n)が属するプラント(110)のフォルトツリー(210)を格納するフォルトツリーデータベース(2)と、
プラント(110)のイベントツリー(220)を格納するイベントツリーデータベース(3)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)が正常であるときの計測値を格納する正常時計測値データベース(4)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)が動作中であるか否かを示す動作信号を取得する機器動作状態入力部(5)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)の故障確率と、フォルトツリー(210)と、イベントツリー(220)とに基づいて、一のプラント機器(111-m)の故障がプラント(110)に与える影響度(P)を計算する故障時影響計算部(6)と、
をさらに有し、
閾値設定部(7)は、影響度(P)が大きくなるほど、一のプラント機器(111-m)が正常であると判定する異常度の範囲が狭くなるように、閾値を設定する。
複数のプラント機器(111-1~111-n)の故障確率を格納した機器故障確率データベース(1)と、
プラント機器(111-1~111-n)が属するプラント(110)のフォルトツリー(210)を格納するフォルトツリーデータベース(2)と、
プラント(110)のイベントツリー(220)を格納するイベントツリーデータベース(3)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)が正常であるときの計測値を格納する正常時計測値データベース(4)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)が動作中であるか否かを示す動作信号を取得する機器動作状態入力部(5)と、
複数のプラント機器(111-1~111-n)の故障確率と、フォルトツリー(210)と、イベントツリー(220)とに基づいて、一のプラント機器(111-m)の故障がプラント(110)に与える影響度(P)を計算する故障時影響計算部(6)と、
をさらに有し、
閾値設定部(7)は、影響度(P)が大きくなるほど、一のプラント機器(111-m)が正常であると判定する異常度の範囲が狭くなるように、閾値を設定する。
これにより、影響度(P)が大きくなるほど、一のプラント機器(111-m)が正常であると判定する異常度の範囲を狭くすることができる。換言すると、一のプラント機器(111-m)の異常度が徐々に高くなってゆくと、より早い段階で異常が生じたものと判定することができる。
[第2実施形態]
次に、図7に示すブロック図を参照し、本発明の第2実施形態によるプラント監視装置120の構成を説明する。
本実施形態のプラント監視装置120においては、第1実施形態における故障時影響計算部6に代えて、故障時影響計算部36が設けられている。故障時影響計算部36は、可用状態判定部10によって「異常」であると判定されたプラント機器を、「動作不能」(動作状態が停止中である)であると看做して、プラント停止確率Pを計算する点が異なっている。本実施形態の上述した以外の構成、動作は、第1実施形態のもの(図1~図6)と同様である。
次に、図7に示すブロック図を参照し、本発明の第2実施形態によるプラント監視装置120の構成を説明する。
本実施形態のプラント監視装置120においては、第1実施形態における故障時影響計算部6に代えて、故障時影響計算部36が設けられている。故障時影響計算部36は、可用状態判定部10によって「異常」であると判定されたプラント機器を、「動作不能」(動作状態が停止中である)であると看做して、プラント停止確率Pを計算する点が異なっている。本実施形態の上述した以外の構成、動作は、第1実施形態のもの(図1~図6)と同様である。
本実施形態においては、例えば図3に示した例においてポンプAに異常が生じると、故障時影響計算部36は「ポンプAが動作不能である」と看做すため、プラント停止確率Pは、第1実施形態よりも高い値になる。これにより、「ポンプBが正常である」と判定するポンプBの異常度の範囲を、第1実施形態のものよりも狭くすることができる。これにより、ポンプBの異常度が徐々に高くなってゆくと、第1実施形態よりもより早い段階でポンプBに異常が生じたものと判定することができる。
[変形例]
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
(1)上記各実施形態においては、図6のステップS2~S6の処理と、ステップS8およびS10の処理とを並行して実行した。しかし、ステップS2~S6は、プラント機器111の動作状態に変化が生じた場合にのみ実行してもよく、ステップS8およびS10の処理は、プラント110から計測値が得られる周期で繰り返すようにしてもよい。
(2)上記各実施形態におけるプラント監視装置100,120のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図6に示したフローチャートに係るプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。
(3)また、図6に示した処理は、上記各実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit;特定用途向けIC)、あるいはFPGA(field-programmable gate array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。
1 機器故障確率データベース
2 フォルトツリーデータベース
3 イベントツリーデータベース
4 正常時計測値データベース
5 機器動作状態入力部
6 故障時影響計算部
7 閾値設定部
8 計測値入力部
9 異常度計算部
10 可用状態判定部
11 出力部
36 故障時影響計算部
100,120 プラント監視装置
110 プラント
111-1~111-n プラント機器
200 機器故障確率データ(故障確率)
210 フォルトツリー
220 イベントツリー
P プラント停止確率(影響度)
2 フォルトツリーデータベース
3 イベントツリーデータベース
4 正常時計測値データベース
5 機器動作状態入力部
6 故障時影響計算部
7 閾値設定部
8 計測値入力部
9 異常度計算部
10 可用状態判定部
11 出力部
36 故障時影響計算部
100,120 プラント監視装置
110 プラント
111-1~111-n プラント機器
200 機器故障確率データ(故障確率)
210 フォルトツリー
220 イベントツリー
P プラント停止確率(影響度)
Claims (5)
- 複数のプラント機器の計測値を取得する計測値入力部と、
前記複数のプラント機器のうち一のプラント機器に係る前記計測値の異常の度合いを表す異常度を計算する異常度計算部と、
前記異常度と、前記計測値に対応する閾値とに基づいて、前記一のプラント機器が正常であるか否かを判定する可用状態判定部と、
前記複数のプラント機器のうち、前記一のプラント機器を除く他のプラント機器の動作状態に基づいて、前記一のプラント機器に対応する前記閾値を増減させる閾値設定部と、
を有することを特徴とするプラント監視装置。 - 前記複数のプラント機器の故障確率を格納した機器故障確率データベースと、
前記複数のプラント機器が属するプラントのフォルトツリーを格納するフォルトツリーデータベースと、
前記プラントのイベントツリーを格納するイベントツリーデータベースと、
前記複数のプラント機器が正常であるときの前記計測値を格納する正常時計測値データベースと、
前記複数のプラント機器が動作中であるか否かを示す動作信号を取得する機器動作状態入力部と、
前記複数のプラント機器の前記故障確率と、前記フォルトツリーと、前記イベントツリーとに基づいて、前記一のプラント機器の故障が前記プラントに与える影響度を計算する故障時影響計算部と、
をさらに有し、
前記閾値設定部は、前記影響度が大きくなるほど、前記一のプラント機器が正常であると判定する前記異常度の範囲が狭くなるように、前記閾値を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載のプラント監視装置。 - 前記影響度は、前記プラントが停止する確率を表すプラント停止確率である
ことを特徴とする請求項2に記載のプラント監視装置。 - 前記プラントは、原子炉を有する原子力発電プラントであり、
前記影響度は、前記原子炉の炉心損傷確率である
ことを特徴とする請求項2に記載のプラント監視装置。 - コンピュータを、
複数のプラント機器の計測値を取得する計測値入力手段、
一のプラント機器に係る前記計測値の異常の度合いを表す異常度を計算する異常度計算手段、
前記異常度と、前記計測値に対応する閾値とに基づいて、前記一のプラント機器が正常であるか否かを判定する可用状態判定手段、
前記複数のプラント機器のうち、前記一のプラント機器を除く他のプラント機器の動作状態に基づいて、前記一のプラント機器に対応する前記閾値を増減させる閾値設定手段、
として機能させるためのプログラム。
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-
2016
- 2016-01-29 JP JP2016015843A patent/JP6725253B2/ja active Active
- 2016-11-25 WO PCT/JP2016/084880 patent/WO2017130549A1/ja active Application Filing
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