JPS593335A

JPS593335A - ガスタ−ビンプラントの保守監視方法

Info

Publication number: JPS593335A
Application number: JP11169982A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kobayashi; 守小林; Michio Kasuya; 粕谷　美智男; Yukio Hagimoto; 萩本　幸男
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1982-06-30
Publication date: 1984-01-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はオンラインでガスタービンの保守時期を寿命計
算より的確に行うようにしたガスタービンプラントの保
守監視方法に関する。

従来、ガスタービンプラントの保守はプラントの１礁転
工程、すなわちピーク負荷、ベース負荷の状態変化をオ
ンラインにて取込み、運転時間と運転回数を求めて、保
守時期を割合（比）として得る方法が採用されている。

ガスタービンへのピーク負荷とベース負荷の指命は操作
員によシ行われるが、必ずしも、グラフト側では、操作
員の指示通りの運転状態にならないことがある。このた
め、上述の方法はガスタービンの保守時期を的確に把握
決定することができないという欠点がある。

本発明の目的は保守時期を適切に決定することによジタ
ービンの長寿命化を図れるガスタービンプラントの保守
監視方法を提供することにある。

本発明はガスタービンの発電性能を演算してこの性能値
からピーク負荷とベース負荷かの運転状態を判別し、こ
れらの結果に基づいて各運転状態毎の運転時間、運転回
数を蓄積してタービンの寿命を求め、オンラインで保守
時期を的確に予測するようにしたことにあ・る。

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図である。闇
、説明を簡単にするためにガスタービン発電プラントは
１台の設備とする。

第１図において、保守監視装置２はガスタービン発電プ
ラント１から燃料ガス量（Ｆａ）４．タービン運転状態
（Ｄｌ　）５．発電量（Ｗ）６．燃料状態（Ｄ２）７．
燃料オイル量（Ｆ、）８を入力する。これらの入力信号
に従って、保守監視装置２は燃焼保守データ９．ホット
ガスバス保守データ１０．　タービン取替データ１１を
監視出力装置３に出力し、ガスタービンにおける保守監
視を行なう。なお運転状態は信号Ｄ！がｒｌＪレベルの
とき運転中であることを示す。また、燃料状態は１ｄ号
１）２　「ｌ」レベルのときオイル燃料で、「０」レベ
ルのときガス燃料であることを示す。

第２図は保守監視装置ｔ２の詳細ブロック図である。深
窪監視装置２は発電プラント１の信号４〜８をプロセス
入力装置１２で取込みレジスタ回路１３〜１７に格納す
る。保守監視装置２は発電プラント１の運転状態を示す
信号（Ｄｓ）５が口」で運転中であるとき保守監視を行
う。なお発電プラント１において燃料すなわちガス（Ｆ
ａ）４とオイル（Ｆ、）８によってタービンの寿砧に差
異があるとする。

燃料ガス４における性能をガス性能運転演算装置２０に
よって下記式に基づき求める。

Ｃ：電力量カロリー変換定数（ｋｃａｌ／ＭＷ　）Ｗ：
発電量（ＭＷ）Ｋ１：ガスカロリー変換定数（ｋｃａｌ／Ｎｍ”　）Ｆ
、ｅガス量（Ｎｆｆ１”　）（１）式にて得た燃料ガス４による運転性能よムガスタ
ービンの運転工程すなわちピーク負荷とベース負荷を下
記（２）式によシ、論理値（「０」又は「ｌ」）に正規
化して得る。

Ｄｏ　＝　ｆ　（Ｆａ　）　　　　　”・”・・（２）
（２）式の正規化データは性能と運転工程関係よシ得ら
れ、「１」レベルをピーク負荷、「０」レベルをベース
負荷とする。ＡＮＤ回路１９はプラントの運転状態信号
ＤＩと燃料状態信号Ｄ２の反転信号Ｄ２の論理積をとる
。ＡＮＤ回路１９の出力ＤＩ！が「１」レベルのときガ
ス燃料にて運転中であることを示す。ガス性能運転演算
装置２０の出力ＤｏとＡＮＤ回路１９の出力ＤＩとはＡ
ＮＤ回路２３に加えられる。ＡＮＤ回路２３の出力Ｄａ
Ｐが「１」レベルのときガス燃料にてピーク運転中であ
ることを示す。

同様に、ＡＮＩＪ回路２２で演算装置２０の出力反転値
ＤａとＡＮＤ回路１９の出力Ｄｌ鵞の論理積をとυ、そ
の出力Ｄａｍが「１」レベルのときガス燃料でベース運
転中ということにある。

一方、オイル性能運転演算装置２１は燃料オイル８にお
ける性能をＦ記の（３）式にて求める。

ＸＷＥ、＝　−Ｘ　１００　（％）　・・・・・・・・・（
３）Ｋ　２　Ｘ　ｆ；’。

Ｋ！　ニオイルカロリー変換定ｅ（ｋｃｌｌ／ｋｌ）Ｆ
、ニオイル＃Ｃｋｌ）（３）式にて得たオイル８による運転性能よシ、オイル
燃料によるピーク負荷とベース負荷を下記の式により論
理値に正規化して得る。

Ｄｏ　＝　ｆ　（Ｅｏ　）　　　　　　　　・””（４
）正規化データＤｏはガス燃料の場合と同様に性能と運
転工程関係よシ得られる。「１」レベルと△ きピーク負荷で、「０」レベルのときベース負荷とする
。

ＡＮＤ回路１８はプラントの運転状態信号ＤＩと燃料状
態信号Ｄ！の論理積をとる。ＡＮＤ回路１８の出力が「
１」レベルのときオイル燃料による運転であることを示
す。

オイル性能運転演算装置２１の出力ＤｏとＡＮＤ回路１
８の出力Ｄ１！とはＩＡＮＤ回路２４で論理積をとられ
、その出力Ｄｏｔが「１」レベルのときオイル燃料にて
ピーク負荷運転となる。また、ＡＮＤ回路２５でオイル
性能運転演算装置２１の出力反転値ＤｏとＡＮＤ回路１
８の出力Ｄｌ１１の論理積をとる。ＡＮＤ回路２５の出
力Ｄｏｓが「１」レベルのときオイル燃料にてベース負
荷運転となる。

以上のようにして、ガス燃料とオイル燃料による運転状
態はＡＮＤ回路２２〜２５の出力Ｄａｍ。

Ｄａｐ　＃　Ｄｏｐ、　Ｄａｍ　　のレベルによって判
別できる。

これらの運転状態信号Ｄａｍ、Ｄｏｐ　＊　Ｄａｙ　ｖ
　Ｄａｍはそれぞれ寿命比演算装置２６〜２９に与えら
れる。

テーブル３０にはガスペース運転における評価値データ
８ａｓが格納され、また、テーブル３１に寿命時間Ｔｏ
Ｉ！格納されている。ガスペース寿命比演算装置１１２
６は運転状態信号Ｄａｍ、評価値データＳａｍおよび寿
命時間Ｔａｉ＋に基づき後述するようにしてガスペース
寿命比ＤＧＩ＋を求めレジスタ３８に格納する。また、
ガスビーク寿命比演算装置２７はテーブル３２に格納さ
れているガスビーク運転における評価値データ８０Ｐ％
テーブル３２に格納されている寿命時間Ｔａｐおよび運
転状態信号Ｄ　ａ　ｐによりガスビーク寿命比Ｄｉｐを
求めレジスタ３９に格納する。

同様に、オイルビーク寿命比演算装置２８はテーブル３
４に格納されている評価値データＳＯＰ％テーブル３５
に格納されている寿命時間Ｔ　ｏ　ｐを用いてオイルビ
ーク寿命比Ｐｏｔを求めレジスタ４０に格納する。また
、オイルペース寿命比演算装置はテーブル３６に格納さ
れている評価値データＳｏｎとテーブル３７に格納され
ている寿命時間ｒｏｍを用いてオイルペース寿命比Ｐｏ
ｔを求めレジスタ４１に格納する。

これら各レジスタ３８〜４１に格納された各運転工程の
寿命比ＰＧｐｅ　Ｐａｙ　ＰＯＰＩ　Ｐｏ１ｌは保守時
期演算処理装置４２に与えられ燃焼保守データ９、ホッ
トガスバス保守データ１０、タービン取替データ１１が
演算される。

第３図は各運転工程毎の寿命比演算装置２６゜２７．２
８．２９の詳細ブロック図である。

ＡＮＤ回路２２．２３．２４．２５にて得た各運転工程
毎の運転状態信号（「１」又は「０」）をレジスタ４４
に格納する。運転状態判断回路４５はレジスタ４４に格
納された今回値Ｄ　ａ　ｍ　（ｔ）　。

Ｄｉｒ（ｔ）、　Ｄｏｔ（ｔ）　、　Ｄｏｓ（ｔ）とレ
ジスタ４３に格納されている前回値Ｄａ＋ｓ　（ｔ−１
）　、　Ｄｏｔ　（ｔ−１）　。

Ｄｏｐ　（ｔ　　１）　、　ＤＯ！ｌ　（ｔ　　１）を
用い（５）〜（８）式にて運転回数Ｕａｍ（ｔＬ　Ｕｏ
ｍ　（ｔ）　＊　Ｕｏｐ　（ｔ）　、　Ｕｏｍ　（ｔ）
をサンプリング周期毎に求め、運転回数レジスタ４６に
加算する。

（Ｊａｍ（ｔ）＝（Ｄａｍ（ｔｒｌ））ＡＮＤ（Ｄａｍ
（ｔ））　　”・・・（５）ＵＯＰ　（ｔ）＝　（Ｄｉ
ｒ（τ”Ｕ５ＡＮＤ（ＤＯＰ（ｔ））　　・””（６）
Ｕｏｐ（ｔ）＝　（６τ７］１；ツ０ＡＮＤ（Ｄｏｐ（
ｔ））　　叫旧・・（カＵｏ　ｌ　（ｔ）＝　（−かａ
し”１１）ＡＮＤ　（Ｄｏｓ（ｔ））・・・・・・・・
・（８）また、運転状態判断回路４５はレジスタ４４の
論理値が「１」のとき、（９）〜α渇式にて、運転時間
を運転時間レジスタ４７に加算する。

Ｘｏｍ（ｔ）＝Ｄａｍ（ｔ）Ｘ　ｔ　　　　　　　　＝
１９）Ｘａｖ　（ｔ）＝　Ｄａｙ　（ｔ）　Ｘ　ｔ　　
　　　　　　・・・・・・・・・α１Ｘｏｐ　（ｔ）”
　Ｄｏｔ　（ｊ）　Ｘ　ｔ　　　　　　　　−・”　・
”（ｉυＸｏ　ｍ　（ｔ）＝　Ｄｏ　Ｂ　（ｔ）　Ｘ　
ｔ　　　　　　　　、、・・・・・・ａ’ａｔ：演算周
期時間レジスタ３０，３２，３４．３６には経験によって作成
した各運転工程における評価値が格納されておシ、運転
寿命定数演算装置４８で必要な定数値を０湧〜［９式に
基づき求める。

Ｃａ　ｍ　（ｔ）＝　ｆ　（Ｕ、！ｌ　（ｔ）／　Ｘ’
　”（１））　　　　　−°−−−−−−−（１３）Ｃ
ａｐ　（ｔ）＝　ｆ　（Ｕｏｐ　（ｔ）／　ＸＯｓ　（
ｔ））　　　　＋−＋ｍｍａ４）Ｃａｐ　（ｔ）＝　ｆ
　（Ｕｏ’ｐ　（ｔ）／Ｘｏ’ｐ　（ｔ）　）　　　　
−−・−・ａｓＣＯＢ　（ｔ）＝　ｆ　（Ｕｏ！Ｉ（ｔ
）／Ｘｏ’＋　（ｔ）　）　　　　・・・・・・・・・
αｅＱ３〜ｔｌｔｉｔ式で求めた定数値Ｃａｎ　（ｔ）
、　Ｃ（ＩＰ　（ｔ）　＊Ｃａｐ（ｔ）、Ｃｏｍ（ｔ）
とレジスタ３１．３３．．３５゜３７に格納されている
寿命時間Ｔｏｍ＊Ｔｏｐ　、Ｔｏｐ　ｔＴｏｍを用い運
転寿命比演算装置４９で下記ａｎ−（至）式よシ運転寿
命比Ｐｏ＋ｓ、　Ｐｏｐ　、　Ｐｏｔ　、　Ｐｏｍを求
めレジスタ３８，３９，４０．４１に格納する。

但し、０≦Ｐａｗ、ＰＯＰ　、Ｐｏｐ　、Ｐａｎ≦１．
０ＰＯ；ガスペース運転における寿命比Ｐｏｐ　；ガスビーク運転における寿命比Ｐｏｐ　；オ
イルビーク運転における寿命比Ｐｏｍ　Ｈオイルベース
運転における寿命比第４図に保守時期演算処理装置１４
２の詳細ブロック図を示す。

レジスタ３８，３９，４０．４１に格納された各寿命比
を加算回路５０で加算し総燃焼寿命比Ｐｃを下記式で求
める。

Ｐｃ　＝　Ｐａｎ　＋Ｐａｐ　＋Ｐｏｐ　＋Ｐｏｍ　　
・・・・・・・・・３υ燃焼保守時間演算装置６２はレ
ジスタ５９に格納されている燃焼寿命時間Ｔｃ総燃焼寿
命比Ｐｃによって一ド記＠式で保守時間Ａｃを求める。

Ａｃ　＝Ｔｃ　Ｘ　（Ｉ　　Ｐｃ　）　　・・・・・・
・・・四燃焼保守時間演算装置６２は０式で求めた保守
時間Ａｃを西暦カレンダ変換関数にて燃焼保守時期ＡＩ
に変換し燃焼保守の予測データ９（ＡＩ）として監視出
力袋［ｉ１３に出力する。

ＡＩ　＝　ｆ　（Ａｃ　）　　　　　・・・・・・・・
・に）次に各運転工程毎の運転時間Ｘａｍ、Ｘａｏ　、
Ｘｏｐ　＋Ｘｏｍに対するホットガスパス評価値ＹＱＩ
、ＹＧＯＩＹｏｐ、ＹｏＢはテーブル６０に格納されて
いる。ホットガスパス評価値は下記の式より求められる
。

ＹＱ８＝　ｆ　（Ｘｏｍ　）　　　　　　　・・・・・
・・・・・・（ハ）Ｙａｐ　＝　ｆ　（Ｘａｐ　）　　
　　　　　・・・・旧・・（至）ＹＯＰ　＝　ｆ　（Ｘ
ｏｐ　）　　　　　　　・・・・・・・・・（至）Ｙｏ
ｎ　＝　ｆ　（Ｘｏｍ　）　　　　　　　　”・・・・
・＠各工程毎のホットガスパス寿命比をそれぞれホット
ガスパス寿命比演算装置５１〜５４で求め、下記に）式
のようなホットガスパス寿命比Ｐａをホットガスパス保
守時間演算装置６４に与える。

保守時間演算装置６４は寿命比Ｐｇとレジスタ６３に格
納されているホットガスパス寿命時間ＴＨによって下記
に）式で保守時間Ａｎを求める。

ｋｎ　＝　ＴｉＸ　（Ｉ　　Ｐｇ）　　　　　・・・・
・・・・・（支）そして保守時間Ａｌｌを西暦カレンダ
ー変換関数にてホットガスパス保守時間Ａ２に変換し、
ホットガスパス保守の予測データ１０（Ａ３　）として
監視出力装置３に与える。

Ａｍ　＝　ｆ　（Ａｍ　）　　　　　　　・・・・・・
・・・■さて運転工程毎の運転時間Ｘａｍ、　ＸＧＰ　
ｅ　Ｘｏｐ　＊Ｘｏｎに対するタービン取替評価値ＺＱ
１．　ＺＧＰ　。

Ｚｏｍはテーブル６１に格納されている。タービン取替
評価値は下記の式よシ求められる。

Ｚｏｍ　＝　ｆ　（Ｘａｐ　）　　　　　　　　　・・
・・・・・・・（３１）Ｚｏｐ　＝　ｆ　（Ｘａｐ　）
　　　　　　　　　・・・・・・・・・（３２）ＺｏＰ
＝ｆ（Ｘｏｐ）　　　　　　　　・・・・・・・・・（
３３）Ｚｏｍ　＝　ｆ　（Ｘｏｍ　）　　　　　　　　
　＝−・”　（３４）各工程毎のタービン取替寿命比を
それぞれタービン取替寿命比演算装置５５〜５８で求め
、下記（３５）式のようなタービン取替寿命比ＰＭをタ
ービン＊賛保守時間演算装置６６に与える。

保守時間演算装置６６は寿命比ＰＭとレジスタ６５に格
納されているタービン取替寿命時間ＴＭによって下記（
３６）式で保守時間ＡＭを求める。

ＡＭ　＝ＴＭＸ　（Ｉ　　ＰＭ）　　　・・・・・・・
・・（３６）そして保守時間ＡＭを西暦カレンダー変換
関数にてタービン取替時期Ａ３に変換し、タービン取替
の予測データ１１（Ａｓ）として監視出力装置３に加え
る。

以上のようにしてガスタービンプラントの監視を行われ
るが、各燃料毎の運転状態と運転時間に基づきタービン
寿命比を求めて保守時期を決定しているので、オンライ
ンで保守時期を的確に予測できる。

以上説明したように本発明によれば、ガスタービンにお
ける保守時期を的確に把握でき、最適な保守管理するこ
とができるのでタービン寿命を長くする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する代表的なブロック図、第２図
は本発明の保守監視装置の詳細ブロック図、第３図は各
運転工程毎の寿命比演算装置の詳細ブロック図、第４図
は保守時期演算処理装置の詳細ブロック図である。１・・・ガスタービン発電プラント、２・・・保守監視
装置、３・・・監視出力装置、４・・・燃料ガス量、５
・・・タービン運転状態、６・・・発電量、７・・・燃
料状態、８・・・燃料オイル、９・・・燃焼保守データ
、１０・・・ホットガスパス保守データ、１１・・・タ
ービン取替データ、１２・・・プロセス入力装置、２０
・・・ガス性能運転演算装置、２１・・・オイル性能運
転演算装置、２６．２７．２８．２９・・・寿命比演算
装置、４２・・・保守時期演算処理装置、４８・・・運
転寿命比演算第　１　目

Claims

【特許請求の範囲】

１、ガスとオイルを燃焼させてタービンを回転させ発成
を行うガスタービンプラントにおいて、前記各燃料によ
る発電性能によって各燃料毎のベース負荷運転とピーク
負荷運転かの運転状態を判別して各運転状態毎の運転回
数と４転時間を求め、この運転回数と運転時間により各
運転状態毎の１１　ｇｔメタ−ンの寿命比を算出し、す
べての運転状態における前記タービンの内命比に基づき
保守時期を決足するようにしたことを特徴とするガスタ
ービンプラントの保守監視方法。