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JP5653786B2 - Anomaly detection device - Google Patents
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JP5653786B2 - Anomaly detection device - Google Patents

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Description

本発明は、機器類に何らかの異常が発生したことを検出する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for detecting that some kind of abnormality has occurred in equipment.

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では、プラントの運転中に異常の有無を監視する。例えば、特許文献1には、1以上の機械から作動データを収集するステップと、これらの作動データから例外的な異常スコアを計算するステップとを含む、標的機械の性能を表わす作動的指標(operational metric)が異常値を有するか否かを判定する方法が記載されている。また、特許文献1には、技術データ(例えば、作動センサデータ)について例外的異常スコア(EAS)を計算することが記載されている。   In various plants such as a gas turbine power plant, a nuclear power plant, or a chemical plant, the presence or absence of abnormality is monitored during operation of the plant. For example, Patent Document 1 discloses an operational index (operational) that represents the performance of a target machine, including the steps of collecting operational data from one or more machines and calculating an exceptional anomaly score from these operational data. A method for determining whether or not (metric) has an abnormal value is described. Patent Document 1 describes that an exceptional abnormality score (EAS) is calculated for technical data (for example, operation sensor data).

特開2009−075081号公報(0010、0013)JP 2009-075081 A (0010, 0013)

特許文献1に記載された技術は、作動センサデータから例外的異常スコアを計算するが、センサで直接データを得ることができない機器類の運転状態又はセンサで直接データを得ることが困難な機器類の運転状態については、異常の発生を検出することが困難である。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガスタービンが有する機器類のうちセンサによって計測が困難又は計測できない機器類の運転状態の異常を検出することを目的とする。   Although the technique described in Patent Document 1 calculates an exceptional abnormality score from operation sensor data, the operating state of devices that cannot obtain data directly with a sensor or the devices that are difficult to obtain data directly with a sensor It is difficult to detect the occurrence of abnormality in the operating state. This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at detecting the abnormality of the driving | running state of the apparatus which a measurement is difficult or cannot measure with a sensor among the apparatuses which a gas turbine has.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ガスタービンの運転条件と、前記ガスタービンの運転状態を検出するセンサから出力されたセンサ出力値とから、前記ガスタービンの運転状態を示す第1の運転指標を、複数のタイミングで求める第1の推定部と、前記第1の推定部が推定した前記第1の運転指標の集合に基づき、前記ガスタービンの異常を検出するための第1の異常検出情報を求める異常情報演算部と、前記異常情報演算部が求めた前記異常検出情報と予め設定された所定の閾値とを比較して、前記ガスタービンの異常の有無を検出する異常検出部と、を含むことを特徴とする異常検出装置である。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an operation of the gas turbine based on an operation condition of the gas turbine and a sensor output value output from a sensor that detects an operation state of the gas turbine. An abnormality of the gas turbine is detected based on a first estimation unit that obtains a first operation index indicating a state at a plurality of timings and a set of the first operation index estimated by the first estimation unit. The abnormality information calculation unit for obtaining the first abnormality detection information for comparing the abnormality detection information obtained by the abnormality information calculation unit with a predetermined threshold value to determine whether there is an abnormality in the gas turbine. And an abnormality detection unit for detecting the abnormality.

この異常検出装置は、第1の運転指標を、ガスタービンの物理モデル等から所定のタイミングで推定して求め、得られた第1の運転指標の集合を統計処理して得られた異常検出情報に基づいて、ガスタービンの異常の有無を検出する。このように、この異常検出装置は、第1の運転指標を、ガスタービンの物理モデル等から求めるので、センサによる検出が困難又は検出できない機器類の運転状態であっても、異常を検出することができる。   This abnormality detection device obtains the first operation index by estimating it at a predetermined timing from a physical model of the gas turbine, and the abnormality detection information obtained by statistically processing the obtained set of first operation indices. Based on the above, the presence or absence of abnormality of the gas turbine is detected. Thus, since this abnormality detection apparatus calculates | requires a 1st operation parameter | index from the physical model etc. of a gas turbine, even if it is the operation state of the apparatus which the detection by a sensor is difficult or cannot detect, it detects an abnormality. Can do.

本発明の望ましい態様として、前記第1の推定部は、前記第1の運転指標と、前記ガスタービンの運転条件及び前記ガスタービンの運転状態を検出するセンサ出力値との対応関係から、前記ガスタービンの定格運転時における前記第1の運転指標を求めることが好ましい。このように、第1の運転指標を定格運転時における値に変換することで、異なるタイミングで得られた第1の運転指標を定格運転時という同じ基準の下に評価することができる。   As a desirable mode of the present invention, the first estimation unit may calculate the gas from the correspondence relationship between the first operation index and the sensor output value for detecting the operation condition of the gas turbine and the operation state of the gas turbine. It is preferable to obtain the first operation index during rated operation of the turbine. Thus, by converting the first operation index into a value at the time of rated operation, the first operation index obtained at different timings can be evaluated under the same standard as at the time of rated operation.

本発明の望ましい態様として、前記異常情報演算部が求めた前記異常検出情報と、前記異常検出部が検出した前記ガスタービンに異常が発生したことの情報とから、所定の期間における前記ガスタービンの異常の発生頻度を求める情報加工部を有することが好ましい。このようにすることで、ガスタービンに発生した異常が急性であるか、慢性であるか等の判定が可能となる。   As a desirable aspect of the present invention, from the abnormality detection information obtained by the abnormality information calculation unit and information that an abnormality has occurred in the gas turbine detected by the abnormality detection unit, the gas turbine in a predetermined period It is preferable to have an information processing unit that determines the frequency of occurrence of abnormality. In this way, it is possible to determine whether the abnormality occurring in the gas turbine is acute or chronic.

本発明の望ましい態様として、前記第1の推定部が推定した前記第1の運転指標を用いて、前記第1の運転指標とは異なる前記ガスタービンの運転状態を示す第2の運転指標を、複数のタイミングで推定する第2の推定部を有し、前記異常情報演算部は、前記第2の推定部が求めた前記第2の運転指標の集合と、前記第2の運転指標に相当する前記ガスタービンの運転状態を検出するセンサから出力されたセンサ出力値とに基づき、前記ガスタービンの異常を検出するための第2の異常検出情報を求め、前記異常検出部は、前記異常情報演算部が求めた前記第2の異常検出情報と予め設定された所定の閾値とを比較して、前記ガスタービンの異常の有無を検出することが好ましい。このようにすることで、より多様な手法によるガスタービンの異常検出を実現できる。   As a desirable mode of the present invention, using the first operation index estimated by the first estimation unit, a second operation index indicating an operation state of the gas turbine different from the first operation index is obtained. A second estimation unit configured to perform estimation at a plurality of timings, wherein the abnormality information calculation unit corresponds to the set of the second driving index obtained by the second estimating unit and the second driving index; Based on the sensor output value output from the sensor that detects the operating state of the gas turbine, second abnormality detection information for detecting an abnormality of the gas turbine is obtained, and the abnormality detection unit calculates the abnormality information. It is preferable to detect the presence or absence of an abnormality of the gas turbine by comparing the second abnormality detection information obtained by the section with a predetermined threshold value set in advance. By doing in this way, the abnormality detection of the gas turbine by a more various method is realizable.

本発明は、ガスタービンが有する機器類のうちセンサによって計測が困難又は計測できない機器類の運転状態の異常を検出することができる。   The present invention can detect an abnormality in the operating state of devices that are difficult or cannot be measured by sensors among the devices that the gas turbine has.

図1は、実施形態1に係る異常検出装置の構成例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the abnormality detection apparatus according to the first embodiment. 図2は、実施形態1に係る異常検出装置の制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram of the abnormality detection apparatus according to the first embodiment. 図3は、第1の運転指標と、ガスタービンのセンサ出力値との対応関係の一例を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the first operation index and the sensor output value of the gas turbine. 図4は、第1の運転指標と、ガスタービンの運転条件との対応関係の一例を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the first operation index and the operation conditions of the gas turbine. 図5は、第1の運転指標と、ガスタービンの運転条件及びガスタービンのセンサ出力値との対応関係の一例を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the first operation index, the operation condition of the gas turbine, and the sensor output value of the gas turbine. 図6は、第1の異常検出情報を求める手法の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a technique for obtaining the first abnormality detection information. 図7は、実施形態2に係る異常検出装置の構成例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the abnormality detection apparatus according to the second embodiment. 図8は、実施形態2に係る異常検出装置の制御ブロック図である。FIG. 8 is a control block diagram of the abnormality detection apparatus according to the second embodiment. 図9は、ガスタービンの異常の発生頻度を示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing the frequency of occurrence of abnormality in the gas turbine. 図10は、実施形態3に係る異常検出装置の構成例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the abnormality detection apparatus according to the third embodiment. 図11は、実施形態3に係る異常検出装置の制御ブロック図である。FIG. 11 is a control block diagram of the abnormality detection apparatus according to the third embodiment.

本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。本実施形態では、本発明をガスタービンの発電プラントの状態監視に適用した例を説明するが、本発明が適用できる対象はこれに限定されるものではない。例えば、原子力発電プラントや化学プラント等、計測が困難又は計測できないプラントの運転状態の異常を検出する必要のあるプラント全般に対して本発明は適用できる。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined. Although this embodiment demonstrates the example which applied this invention to the state monitoring of the power plant of a gas turbine, the object which can apply this invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to any plant that needs to detect an abnormal operation state of a plant that is difficult or impossible to measure, such as a nuclear power plant or a chemical plant.

(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る異常検出装置の構成例を示す模式図である。異常検出装置10は、ガスタービン発電プラント1が有するガスタービン6の状態(特に運転中の状態)を監視して、ガスタービン6の異常を検出する。異常検出装置10の監視対象であるガスタービン6は、ガスタービン発電プラント1の発電機5を駆動するための駆動源である。発電機5は、ガスタービン6によって駆動されて、電力を発生する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the abnormality detection apparatus according to the first embodiment. The abnormality detection device 10 monitors the state of the gas turbine 6 included in the gas turbine power plant 1 (particularly the state during operation) and detects an abnormality of the gas turbine 6. The gas turbine 6 to be monitored by the abnormality detection device 10 is a drive source for driving the generator 5 of the gas turbine power plant 1. The generator 5 is driven by the gas turbine 6 to generate electric power.

ガスタービン6は、圧縮機2と、燃焼器3と、圧縮機2を回転させるタービン4とを含む。圧縮機2の吸気口から吸入された空気は圧縮機2で圧縮され、高温、高圧の空気となって燃焼器3へ導かれる。燃焼器3では、高温、高圧の空気に燃料が供給され、燃焼する。燃焼器3で燃焼した燃料は、高温、高圧の燃焼ガスとなってタービン4へ供給され、これを回転させる。ガスタービン6の出力軸、すなわちタービン4及び圧縮機2の回転軸は、発電機5に連結されている。このような構造により、ガスタービン6が運転されてタービン4が回転することによって得られる出力は発電機5に伝達される。このような構造により、ガスタービン6は発電機5を駆動して、発電機5に電力を発生させる。   The gas turbine 6 includes a compressor 2, a combustor 3, and a turbine 4 that rotates the compressor 2. The air drawn from the intake port of the compressor 2 is compressed by the compressor 2 and is led to the combustor 3 as high-temperature and high-pressure air. In the combustor 3, fuel is supplied to high-temperature and high-pressure air and burned. The fuel combusted in the combustor 3 is supplied to the turbine 4 as a high-temperature and high-pressure combustion gas, and rotates it. The output shaft of the gas turbine 6, that is, the rotating shafts of the turbine 4 and the compressor 2 are connected to the generator 5. With such a structure, the output obtained by operating the gas turbine 6 and rotating the turbine 4 is transmitted to the generator 5. With such a structure, the gas turbine 6 drives the generator 5 to cause the generator 5 to generate electric power.

本実施形態において、ガスタービン発電プラント1は、ガスタービン6で発電機5を駆動するが、ガスタービン6に加え、ガスタービン6の排熱で駆動される蒸気タービンで発電機5を駆動してもよい。すなわち、ガスタービン発電プラント1は、コンバインドサイクルのプラントであってもよい。   In the present embodiment, the gas turbine power plant 1 drives the generator 5 with the gas turbine 6. In addition to the gas turbine 6, the gas turbine power plant 1 drives the generator 5 with a steam turbine driven by the exhaust heat of the gas turbine 6. Also good. That is, the gas turbine power plant 1 may be a combined cycle plant.

異常検出装置10は、ガスタービン6の状態を監視する。なお、本実施形態において、異常検出装置10は、1台のガスタービン6の状態を監視するが、複数台のガスタービン6の状態を監視してもよい。異常検出装置10は、例えば、コンピュータであり、入出力部11と、処理部12と、記憶部13とを備える。異常検出装置10は、いわゆるパーソナルコンピュータを利用してもよいし、CPU(Central Processing Unit)とメモリとを組み合わせてもよい。   The abnormality detection device 10 monitors the state of the gas turbine 6. In the present embodiment, the abnormality detection device 10 monitors the state of one gas turbine 6, but may monitor the state of a plurality of gas turbines 6. The abnormality detection device 10 is, for example, a computer, and includes an input / output unit 11, a processing unit 12, and a storage unit 13. The abnormality detection apparatus 10 may use a so-called personal computer, or may combine a CPU (Central Processing Unit) and a memory.

ガスタービン6は、自身の運転状態を検出する手段(運転状態検出手段)として、複数のセンサ7を有している。センサ7の種類としては、例えば、ガスタービン6に供給される燃料の温度を検出する燃料温度センサ、圧縮機2の出口温度を検出する圧縮機出口温度センサ、タービン4が排出した排ガスの温度を検出する排ガス温度センサ及びタービン4の回転速度を検出する回転速度センサ等がある。本実施形態では、2つのセンサ7を示しているが、センサ7の種類及び数は、ガスタービン6に応じて適宜変更される。一般に、1台のガスタービン6は、50個〜60個のセンサ7を有している。   The gas turbine 6 has a plurality of sensors 7 as means for detecting its own operating state (operating state detecting means). Examples of the type of sensor 7 include a fuel temperature sensor that detects the temperature of fuel supplied to the gas turbine 6, a compressor outlet temperature sensor that detects the outlet temperature of the compressor 2, and the temperature of exhaust gas discharged from the turbine 4. There are an exhaust gas temperature sensor to detect, a rotation speed sensor to detect the rotation speed of the turbine 4, and the like. In the present embodiment, two sensors 7 are shown, but the type and number of sensors 7 are appropriately changed according to the gas turbine 6. In general, one gas turbine 6 has 50 to 60 sensors 7.

センサ7の出力(センサ出力)は、異常検出装置10の入出力部11に入力される。センサ出力は、電気信号の形で異常検出装置10の入出力部11へ送られる。処理部12は、入出力部11からセンサ出力を取得し、センサ出力の値(センサ出力値)に基づき、ガスタービン6の異常を検出する。処理部12は、例えば、CPUであり、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、解釈し、その結果に従ってデータを移動したり加工したりする。   The output of the sensor 7 (sensor output) is input to the input / output unit 11 of the abnormality detection device 10. The sensor output is sent to the input / output unit 11 of the abnormality detection device 10 in the form of an electrical signal. The processing unit 12 acquires the sensor output from the input / output unit 11 and detects an abnormality of the gas turbine 6 based on the value of the sensor output (sensor output value). The processing unit 12 is, for example, a CPU, and sequentially reads and interprets an instruction sequence called a program (computer program) existing on the storage unit 13, and moves or processes data according to the result.

なお、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。また、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をコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録し、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、実行することにより本実施形態に係るプラント状態監視方法の処理手順を実行してもよい。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。   Note that the processing unit 12 may be realized by dedicated hardware. Further, a computer program for realizing the function of the processing unit 12 is recorded on a computer-readable recording medium, and the computer program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed, thereby executing this embodiment. You may perform the process sequence of the plant state monitoring method which concerns. The “computer system” here includes an OS and hardware such as peripheral devices.

「コンピュータが読み取り可能な記録媒体」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。さらに、「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、その場合の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。また、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よく、さらに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 “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, or a recording device such as a hard disk built in a computer system. Furthermore, “computer-readable recording medium” means that a computer program is dynamically held for a short time, like a communication line when a computer program is transmitted via a communication line such as the Internet or a telephone line. What is held, and what holds a computer program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case. Further, the computer program may be for realizing a part of the above-described functions, and even if the functions described above can be realized in combination with a computer program already recorded in the computer system. Good.

本実施形態において、ガスタービン6の異常を検出する方法(異常検出方法)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前記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。   In the present embodiment, a method for detecting an abnormality in the gas turbine 6 (an abnormality detection method) can be realized by executing a computer program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. This computer program can be distributed via a communication line such as the Internet. The computer program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk (FD), a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. May be.

処理部12は、第1の推定部12aと、異常情報演算部12bと、異常検出部12cとを有する。第1の推定部12aは、ガスタービン6の運転条件と、ガスタービン6の運転状態を検出するセンサ7から出力されたセンサ出力値とから、ガスタービン6の運転状態を示す第1の運転指標を、複数のタイミングで求める。異常情報演算部12bは、第1の推定部12aが推定した第1の運転指標の集合に基づき、ガスタービン6の異常を検出するための第1の異常検出情報を求める。異常検出部12cは、異常情報演算部12bが求めた異常検出情報と予め設定された所定の閾値とを比較して、ガスタービン6の異常の有無を検出する。   The processing unit 12 includes a first estimation unit 12a, an abnormality information calculation unit 12b, and an abnormality detection unit 12c. The first estimation unit 12a is a first operation index indicating the operation state of the gas turbine 6 from the operation condition of the gas turbine 6 and the sensor output value output from the sensor 7 that detects the operation state of the gas turbine 6. Are obtained at a plurality of timings. The abnormality information calculation unit 12b obtains first abnormality detection information for detecting an abnormality of the gas turbine 6 based on the first set of operating indices estimated by the first estimation unit 12a. The abnormality detection unit 12c compares the abnormality detection information obtained by the abnormality information calculation unit 12b with a predetermined threshold value, and detects whether there is an abnormality in the gas turbine 6.

異常検出装置10の入出力部11には、センサ7の他に、入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は、表示手段であるディスプレイ14D及び異常検出装置10に対する指令を入力する入力手段14Cが設けられる。異常検出装置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、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、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することができる。   In addition to the sensor 7, a control panel 14 that is an input / output unit is connected to the input / output unit 11 of the abnormality detection device 10. The control panel 14 is provided with a display 14D as a display means and an input means 14C for inputting a command to the abnormality detection device 10. The storage unit 13 of the abnormality detection apparatus 10 includes, for example, a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), a nonvolatile memory such as a ROM (Read Only Memory), a hard disk device, a magneto-optical disk device, a CD- A storage medium that can only be read, such as a ROM, or a combination of these can be configured.

記憶部13には、本実施形態に係る異常検出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等を用いて、本実施形態に係る異常検出方法を実現する。なお、記憶部13を異常検出装置10の外部に設け、通信回線を介して異常検出装置10が記憶部13へアクセスできるようにしてもよい。次に、異常検出装置10がガスタービン6の異常を検出する手法を説明する。   The storage unit 13 stores a computer program and data for realizing the abnormality detection method according to the present embodiment. The processing unit 12 implements the abnormality detection method according to the present embodiment using these computer programs and data. The storage unit 13 may be provided outside the abnormality detection device 10 so that the abnormality detection device 10 can access the storage unit 13 via a communication line. Next, a method in which the abnormality detection apparatus 10 detects an abnormality in the gas turbine 6 will be described.

図2は、実施形態1に係る異常検出装置の制御ブロック図である。異常検出装置10は、センサ7では検出が困難又は検出できないガスタービン6の運転状態を推定して求めることに有用である。これを実現するため、異常検出装置10は、図2に示すように、センサ7によるセンサ出力値xと、ガスタービン6の運転条件yとを第1の推定部12aの入力値とする。第1の推定部12aは、センサ出力値xと運転条件yとから、ガスタービンの運転状態を示す第1の運転指標aを複数のタイミングで求める。   FIG. 2 is a control block diagram of the abnormality detection apparatus according to the first embodiment. The abnormality detection device 10 is useful for estimating and obtaining the operating state of the gas turbine 6 that is difficult or impossible to detect with the sensor 7. In order to realize this, as shown in FIG. 2, the abnormality detection apparatus 10 uses the sensor output value x from the sensor 7 and the operating condition y of the gas turbine 6 as input values of the first estimation unit 12a. The 1st estimation part 12a calculates | requires the 1st driving | operation parameter | index a which shows the driving | running state of a gas turbine from several sensor timings from the sensor output value x and the driving | running condition y.

センサ出力値は、ガスタービン6の運転状態を検出する。センサ出力値xとしては、ガスタービン6の発電量、ガスタービン6に供給される燃料の発熱量、流量、温度、ガスタービン6の圧縮機2の出口温度、出口圧力、吸気温度、ガスタービン6のタービン4の排ガス温度、回転速度、大気圧、燃空比、圧縮機2のIGV(Inlet Guide Vane:入口案内羽根)角度、空気バイパス弁開度、コンバインドサイクルである場合にはコンバインドサイクルでの発電量、蒸気タービンへの給水流量等である。運転条件yは、ガスタービン6に対する操作量、外気温度、外気圧力等である。   The sensor output value detects the operating state of the gas turbine 6. The sensor output value x includes the power generation amount of the gas turbine 6, the calorific value of the fuel supplied to the gas turbine 6, the flow rate, the temperature, the outlet temperature of the compressor 2 of the gas turbine 6, the outlet pressure, the intake air temperature, the gas turbine 6. Exhaust gas temperature, rotation speed, atmospheric pressure, fuel-air ratio, compressor 2 IGV (Inlet Guide Vane) angle, air bypass valve opening, combined cycle if combined cycle The amount of power generation, the flow rate of feed water to the steam turbine, etc. The operating condition y is an operation amount for the gas turbine 6, an outside air temperature, an outside air pressure, and the like.

第1の運転指標aは、センサ7では検出が困難又は検出できないガスタービン6の運転状態である。第1の運転指標aは、例えば、ガスタービン6のタービン4の入口温度(タービン入口温度)がある。また、図1に示すガスタービン発電プラント1が一軸コンバインドサイクルプラントである場合、第1の運転指標aは、一軸コンバインドサイクルプラントの構成要素である蒸気タービン及びガスタービン各々の発電量である。   The first operation index a is an operation state of the gas turbine 6 that is difficult or cannot be detected by the sensor 7. The first operation index a is, for example, the inlet temperature (turbine inlet temperature) of the turbine 4 of the gas turbine 6. In addition, when the gas turbine power plant 1 shown in FIG. 1 is a single-shaft combined cycle plant, the first operation index a is the power generation amount of each of the steam turbine and the gas turbine that are components of the single-shaft combined cycle plant.

第1の運転指標aがガスタービン6のタービン入口温度である場合、センサ出力値xは、ガスタービン6の発電量、ガスタービン6に供給される燃料の発熱量、流量、温度、ガスタービン6の圧縮機2の出口温度、出口圧力、吸気温度、ガスタービン6のタービン4の排ガス温度、回転速度、大気圧、燃空比、圧縮機2のIGV(Inlet Guide Vane:入口案内羽根)角度、空気バイパス弁開度等が用いられる。第1の運転指標aが、一軸コンバインドサイクルプラントの蒸気タービン及びガスタービン各々の発電量である場合、センサ出力値xは、コンバインドサイクルでの発電量、ガスタービン6に供給される燃料の発熱量、流量、温度、ガスタービン6の圧縮機2の出口温度、出口圧力、吸気温度、ガスタービン6のタービン4の排ガス温度、回転速度、大気圧、燃空比、圧縮機2のIGV(Inlet Guide Vane:入口案内羽根)角度、空気バイパス弁開度、蒸気タービンへの給水流量等が用いられる。   When the first operation index a is the turbine inlet temperature of the gas turbine 6, the sensor output value x includes the power generation amount of the gas turbine 6, the calorific value of fuel supplied to the gas turbine 6, the flow rate, the temperature, and the gas turbine 6. The outlet temperature of the compressor 2, the outlet pressure, the intake air temperature, the exhaust gas temperature of the turbine 4 of the gas turbine 6, the rotational speed, the atmospheric pressure, the fuel-air ratio, the IGV (Inlet Guide Vane) angle of the compressor 2, An air bypass valve opening or the like is used. When the first operation index a is the power generation amount of each of the steam turbine and the gas turbine of the single-shaft combined cycle plant, the sensor output value x is the power generation amount in the combined cycle and the heat generation amount of the fuel supplied to the gas turbine 6. , Flow rate, temperature, outlet temperature of the compressor 2 of the gas turbine 6, outlet pressure, intake air temperature, exhaust gas temperature of the turbine 4 of the gas turbine 6, rotational speed, atmospheric pressure, fuel / air ratio, IGV (Inlet Guide) of the compressor 2 Vane: inlet guide blade) angle, air bypass valve opening, feed water flow rate to the steam turbine, and the like are used.

センサ出力値x及び運転条件yを取得した第1の推定部12aは、第1の運転指標(例えば、タービン入口温度)aと、ガスタービン6の運転条件y及びガスタービン6のセンサ出力値xとの対応関係から、ガスタービン6の定格運転時における第1の運転指標aを求める。前記対応関係は、例えば、ガスタービン6の性能曲線を用いたり、ガスタービン6の物理モデルを用いたりすることができる。ガスタービン6の物理モデルは、例えば、ガスタービン6の熱サイクルに基づいて作成することができる。前記性能曲線及び前記物理モデルは、センサ出力値x及び運転条件yが定格運転時の値から外れた場合に、第1の運転指標acはどれだけ変化するかを知ることができる。   The first estimation unit 12a that has acquired the sensor output value x and the operation condition y has the first operation index (for example, the turbine inlet temperature) a, the operation condition y of the gas turbine 6, and the sensor output value x of the gas turbine 6. The first operation index a during the rated operation of the gas turbine 6 is obtained from the above relationship. As the correspondence relationship, for example, a performance curve of the gas turbine 6 or a physical model of the gas turbine 6 can be used. The physical model of the gas turbine 6 can be created based on, for example, the thermal cycle of the gas turbine 6. The performance curve and the physical model can know how much the first operation index ac changes when the sensor output value x and the operation condition y deviate from the values at the rated operation.

図3は、第1の運転指標と、ガスタービンのセンサ出力値との対応関係の一例を示す概念図である。図4は、第1の運転指標と、ガスタービンの運転条件との対応関係の一例を示す概念図である。図5は、第1の運転指標と、ガスタービンの運転条件及びガスタービンのセンサ出力値との対応関係の一例を示す概念図である。例えば、ガスタービン6の物理モデルから、図3の実線に示すような第1の運転指標aと、センサ出力値xとの対応関係が得られ、図4の実線に示すような第1の運転指標aと、運転条件yとの対応関係が得られたとする。図5は、第1の運転指標aと、センサ出力値x及び運転条件yとの対応関係を3次元座標で表している。   FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the first operation index and the sensor output value of the gas turbine. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the first operation index and the operation conditions of the gas turbine. FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the first operation index, the operation condition of the gas turbine, and the sensor output value of the gas turbine. For example, from the physical model of the gas turbine 6, the correspondence between the first operation index a as shown by the solid line in FIG. 3 and the sensor output value x is obtained, and the first operation as shown by the solid line in FIG. Assume that the correspondence between the index a and the operating condition y is obtained. FIG. 5 shows the correspondence between the first driving index a, the sensor output value x, and the driving condition y in three-dimensional coordinates.

図3から図5の実線で示すLMは、第1の運転指標aと、センサ出力値x及び運転条件yとの対応関係を示している。LMで示されるように、第1の運転指標aは、センサ出力値x及び運転条件yの関数となる。以下、LMを運転指標推定関数という。運転指標推定関数LMは、異常検出装置10の記憶部13に保存されている。   LM indicated by a solid line in FIGS. 3 to 5 indicates a correspondence relationship between the first operation index a, the sensor output value x, and the operation condition y. As indicated by LM, the first operation index a is a function of the sensor output value x and the operation condition y. Hereinafter, LM is referred to as a driving index estimation function. The driving index estimation function LM is stored in the storage unit 13 of the abnormality detection device 10.

図3、図5のx(t)は、時刻tにおけるセンサ出力値xであり、図4、図5のy(t)は、時刻tにおける運転条件yである。図3、図5のxcは、ガスタービン6の定格運転時に対応するセンサ出力値xであり、図4、図5のycは、ガスタービン6の定格運転時における運転条件yである。図3から図5のa(t)は、時刻tにおける第1の運転指標aである。図3から図5のac(t)は、x(t)、y(t)における第1の運転指標a(t)を、ガスタービン6の定格運転時での値に合わせ込んだ第1の運転指標である。   3 and 5, x (t) is the sensor output value x at time t, and y (t) in FIGS. 4 and 5 is the operating condition y at time t. 3 and 5 is a sensor output value x corresponding to the rated operation of the gas turbine 6, and yc of FIGS. 4 and 5 is an operating condition y at the rated operation of the gas turbine 6. FIG. 3 to 5 is a first operation index a at time t. The ac (t) in FIGS. 3 to 5 is a first value obtained by matching the first operation index a (t) in x (t) and y (t) with the value at the rated operation of the gas turbine 6. It is a driving index.

例えば、第1の運転指標aとしてのタービン入口温度Tは、P/Gのようになる。Pはタービン入口圧力、Gはタービン入口流量である。上式で、タービン入口圧力Pはガスタービン6により定まり、タービン入口流量Gは、圧縮器吐出空気量と燃料量との和になる。圧縮器吐出空気量は、圧縮器出口温度、圧縮器出口圧力、回転数、IGV角度の関数となり、燃料量は、燃料流量の関数となる。ガスタービン6の発電機端出力あるいは熱効率の値は、吸気温度あるいは大気圧等の運転条件により変化する。これらの値の変化にともない、タービン入口温度Tの値も変化する。本実施形態においては、これらの運転条件が異なる値を、定格運転時の運転条件の値へと写像した値へと変換する。 For example, the turbine inlet temperature T as the first operation index a is P 2 / G 2 . P is the turbine inlet pressure and G is the turbine inlet flow rate. In the above equation, the turbine inlet pressure P is determined by the gas turbine 6, and the turbine inlet flow rate G is the sum of the compressor discharge air amount and the fuel amount. The compressor discharge air amount is a function of the compressor outlet temperature, the compressor outlet pressure, the rotation speed, and the IGV angle, and the fuel amount is a function of the fuel flow rate. The generator end output or thermal efficiency value of the gas turbine 6 varies depending on operating conditions such as intake air temperature or atmospheric pressure. As these values change, the value of the turbine inlet temperature T also changes. In the present embodiment, values having different operating conditions are converted into values mapped to operating condition values during rated operation.

時刻t1におけるセンサ出力値x(t)と運転条件y(t)とを取得した第1の推定部12aは、記憶部13から運転指標推定関数LMを読み出す。そして、第1の推定部12aは、センサ出力値x(t)と運転条件y(t)とを、運転指標推定関数LMを用いて定格運転時における値に写像して、第1の運転指標aを定格運転時における値ac(t)に合わせ込む。第1の推定部12aは、この値を第1の運転指標aとして出力する(a=ac(t))。   The first estimation unit 12a that has acquired the sensor output value x (t) and the operation condition y (t) at time t1 reads the operation index estimation function LM from the storage unit 13. Then, the first estimation unit 12a maps the sensor output value x (t) and the operation condition y (t) to values at the rated operation using the operation index estimation function LM, and the first operation index. Adjust a to the value ac (t) during rated operation. The first estimation unit 12a outputs this value as the first driving index a (a = ac (t)).

第1の運転指標aがタービン入口温度Tである場合、タービン入口温度Tは、タービン入口部の熱エネルギーとタービン6の仕事、排ガス熱量、損失等との釣り合い、圧縮比と修正流量との圧縮器2の特性等の複数の式から推定することができる。このように、タービン入口温度Tが複数のパラメータの関数となる場合、タービン入口温度Tを前記複数のパラメータのうち例えば1つ(例えば、吸気温度)以外のパラメータを定格運転時における値とする。このようにすると、タービン入口温度Tは、前記複数のパラメータのうち例えば1つ(この例では吸気温度)との関数で表すことができる。   When the first operation index a is the turbine inlet temperature T, the turbine inlet temperature T is a balance between the heat energy of the turbine inlet and the work of the turbine 6, the amount of heat of exhaust gas, loss, etc., compression of the compression ratio and the corrected flow rate. It can be estimated from a plurality of equations such as the characteristics of the vessel 2. As described above, when the turbine inlet temperature T is a function of a plurality of parameters, the turbine inlet temperature T is set to a value other than, for example, one of the plurality of parameters (for example, the intake air temperature) during the rated operation. In this way, the turbine inlet temperature T can be expressed as a function of, for example, one of the plurality of parameters (intake temperature in this example).

このように、第1の運転指標a(=ac(t))を定格運転時における値に変換することで、異なるタイミングで得られた第1の運転指標a(=ac(t))を定格運転時という同じ基準の下に評価することができる。また、異常検出装置10は、推定のための物理モデル等により、センサによる検出が困難又は検出できない機器類の運転状態を推定し、異常の有無を判定することが可能となる。また、定格運転時における値に変換しない場合、運転条件の近い値を選択し、それぞれの条件に合った比較対象との比較により異常を判定することになる。しかし、異常検出装置10は、センサ出力値x(t)と運転条件y(t)とを定格運転時の値に変換するので、異常の検出にあたってセンサ出力値x(t)を選択する必要がないという利点がある。また、比較対象の値は1つ(定格運転時における比較対象値)でよいという利点がある。   In this way, the first operation index a (= ac (t)) obtained at different timings is rated by converting the first operation index a (= ac (t)) into a value during rated operation. It can be evaluated under the same criteria of driving. Further, the abnormality detection device 10 can estimate the operating state of devices that are difficult or cannot be detected by the sensor, based on a physical model for estimation, and determine the presence or absence of abnormality. If the value is not converted to a value during rated operation, a value close to the operation condition is selected, and an abnormality is determined by comparison with a comparison target that meets each condition. However, since the abnormality detection device 10 converts the sensor output value x (t) and the operating condition y (t) into values at the rated operation, it is necessary to select the sensor output value x (t) when detecting the abnormality. There is no advantage. Moreover, there is an advantage that only one value to be compared (comparison value at rated operation) is sufficient.

本実施形態において、第1の推定部12aは、第1の運転指標ac(t)を複数のタイミングで求める。例えば、第1の推定部12aは、所定の間隔(例えば、10秒間隔)でセンサ出力値x(t)及び運転条件y(t)を取得して、第1の運転指標ac(t)を求める。そして、異常情報演算部12bは、所定の時間T内に求められた複数の第1の運転指標ac(t)の集合A{ac(t1)、ac(t2)、・・・ac(tn)}に基づき、ガスタービン6の異常を検出するための第1の異常検出情報G1を求める(t1、t2等は、第1の推定部12aがセンサ出力値x及び運転条件yを取得して第1の運転指標acを求める時刻、nは集合Aに含まれるデータの数)。このため、異常情報演算部12bは、第1の運転指標ac(t)を異常情報演算部12bに出力する。本実施形態において、第1の推定部12aは、第1の運転指標ac(t)を一つ求める毎に異常情報演算部12bに出力してもよいし、複数の第1の運転指標ac(t)の集合Aを異常情報演算部12bに出力してもよい。   In this embodiment, the 1st estimation part 12a calculates | requires the 1st driving | operation parameter | index ac (t) at several timings. For example, the first estimation unit 12a acquires the sensor output value x (t) and the operation condition y (t) at a predetermined interval (for example, every 10 seconds), and sets the first operation index ac (t). Ask. Then, the abnormality information calculation unit 12b includes a set A {ac (t1), ac (t2),... Ac (tn) of a plurality of first driving indices ac (t) obtained within a predetermined time T. }, The first abnormality detection information G1 for detecting the abnormality of the gas turbine 6 is obtained (the first estimation unit 12a obtains the sensor output value x and the operating condition y for t1, t2, etc.). 1 is the time at which the driving index ac is obtained, and n is the number of data included in the set A). Therefore, the abnormality information calculation unit 12b outputs the first driving index ac (t) to the abnormality information calculation unit 12b. In the present embodiment, the first estimating unit 12a may output the first driving index ac (t) to the abnormality information calculating unit 12b every time it obtains one or the plurality of first driving indexes ac (t The set A of t) may be output to the abnormality information calculation unit 12b.

図6は、第1の異常検出情報を求める手法の説明図である。異常情報演算部12bは、第1の運転指標ac(t)の集合A{ac(t1)、ac(t2)、・・・ac(tn)}を入力として、統計的手法により第1の異常検出情報G1を求める。本実施形態において、第1の異常検出情報G1は、式(1)によって求める。mは自然数、σは式(2)から求められる集合Aの標準偏差、μは集合Aの平均値、acはガスタービン6の定格運転時に対応する第1の運転指標aである。mの値は、異常を検出する際の目的等に応じて任意に設定することができる。式(2)のnは、上述したように、集合Aに含まれるデータの数である。
G1=m×σ−|μ−ac|・・・(1)
σ=√{1/(n−1)×Σ(ac(ti)−μ)}、[i=1〜n]・・・(2)
FIG. 6 is an explanatory diagram of a technique for obtaining the first abnormality detection information. The abnormality information calculation unit 12b receives the set A {ac (t1), ac (t2),... Ac (tn)} of the first driving index ac (t) as an input, and uses the statistical method to obtain the first abnormality. The detection information G1 is obtained. In the present embodiment, the first abnormality detection information G1 is obtained by Expression (1). m is a natural number, σ is a standard deviation of the set A obtained from the equation (2), μ is an average value of the set A, and ac is a first operation index a corresponding to the rated operation of the gas turbine 6. The value of m can be arbitrarily set according to the purpose at the time of detecting an abnormality. In Expression (2), n is the number of data included in the set A as described above.
G1 = m × σ− | μ−ac | (1)
σ = √ {1 / (n−1) × Σ (ac (ti) −μ) 2 }, [i = 1 to n] (2)

異常情報演算部12bは、第1の異常検出情報G1を求めたら、これを異常検出部12cに出力する。異常検出部12cは、第1の異常検出情報G1と予め設定された所定の閾値(異常検出閾値)Gcとを比較して、ガスタービン6の異常の有無を検出する。そして、異常検出部12cは、異常の有無を示す信号(異常判定信号)Jを出力して記憶部13に保存したり、異常判定信号Jを図1に示すコントロールパネル14に出力したりする。異常判定信号Jを取得したコントロールパネル14は、ガスタービン6に異常が発生したことを、例えば、ディスプレイ14Dに表示する。   After obtaining the first abnormality detection information G1, the abnormality information calculation unit 12b outputs this to the abnormality detection unit 12c. The abnormality detection unit 12c compares the first abnormality detection information G1 with a predetermined threshold value (abnormality detection threshold value) Gc that is set in advance, and detects whether there is an abnormality in the gas turbine 6. And the abnormality detection part 12c outputs the signal (abnormality determination signal) J which shows the presence or absence of abnormality, and preserve | saves it at the memory | storage part 13, or outputs the abnormality determination signal J to the control panel 14 shown in FIG. The control panel 14 that has acquired the abnormality determination signal J displays on the display 14D, for example, that the abnormality has occurred in the gas turbine 6.

所定の閾値Gcは、ガスタービン6の過去の運転から得られた情報又はガスタービン6と類似のガスタービンの運転から得られた情報に基づき予め求められ、異常検出装置10の記憶部13に保存される。異常検出部12cは、ガスタービン6の異常の有無を検出する場合、記憶部13から異常検出閾値Gcを読み出し、第1の異常検出情報G1と比較する。その結果、Gc≦G1であればガスタービン6に異常が発生しているとして、異常検出部12cは、異常発生信号J(f)を異常判定信号Jとして出力する。また、Gc>G1であればガスタービン6に異常は発生していないとして、異常検出部12cは、正常運転信号J(c)を異常判定信号Jとして出力する。   The predetermined threshold Gc is obtained in advance based on information obtained from past operation of the gas turbine 6 or information obtained from operation of a gas turbine similar to the gas turbine 6 and stored in the storage unit 13 of the abnormality detection device 10. Is done. When detecting the presence or absence of an abnormality in the gas turbine 6, the abnormality detection unit 12c reads the abnormality detection threshold Gc from the storage unit 13 and compares it with the first abnormality detection information G1. As a result, if Gc ≦ G1, it is assumed that an abnormality has occurred in the gas turbine 6, and the abnormality detection unit 12c outputs the abnormality occurrence signal J (f) as the abnormality determination signal J. Further, if Gc> G1, it is assumed that no abnormality has occurred in the gas turbine 6, and the abnormality detection unit 12c outputs the normal operation signal J (c) as the abnormality determination signal J.

上述したように、異常検出装置10は、ガスタービン6の運転状態を示す第1の運転指標a(=ac(t))を、ガスタービン6の物理モデル等から所定のタイミングで推定して求め、得られた第1の運転指標aの集合を統計処理して得られた統計値(異常検出情報)に基づいて、ガスタービン6の異常の有無を検出する。このように、異常検出装置10は、第1の運転指標aを、ガスタービン6の物理モデル等から求めるので、センサ7による検出が困難又は検出できない第1の運転指標であっても、異常を検出することができる。本実施形態の構成は、以下の実施形態に対しても適宜適用することができ、本実施形態と同様の構成を有するものは、本実施形態と同様の作用、効果を奏する。   As described above, the abnormality detection apparatus 10 obtains the first operation index a (= ac (t)) indicating the operation state of the gas turbine 6 by estimating it from the physical model of the gas turbine 6 at a predetermined timing. Based on the statistical value (abnormality detection information) obtained by statistically processing the obtained set of first operation indices a, the presence / absence of abnormality of the gas turbine 6 is detected. Thus, since the abnormality detection apparatus 10 calculates | requires the 1st driving | operation parameter | index a from the physical model etc. of the gas turbine 6, even if it is the 1st driving | operation parameter | index which cannot be detected with the sensor 7, it is abnormal. Can be detected. The configuration of the present embodiment can be appropriately applied to the following embodiments, and those having the same configuration as the present embodiment have the same operations and effects as the present embodiment.

(実施形態2)
図7は、実施形態2に係る異常検出装置の構成例を示す模式図である。図8は、実施形態2に係る異常検出装置の制御ブロック図である。図9は、ガスタービンの異常の発生頻度を示す概念図である。実施形態2の異常検出装置10Aは、実施形態1の異常検出装置10に加え、異常情報演算部12bが求めた異常検出情報と、異常検出部12cが検出したガスタービン6に異常が発生したことの情報(異常判定信号)とから、所定の期間におけるガスタービン6の異常の発生頻度を求める情報加工部12dを有する点が異なる。次に、異常検出装置10Aについて、より詳細に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the abnormality detection apparatus according to the second embodiment. FIG. 8 is a control block diagram of the abnormality detection apparatus according to the second embodiment. FIG. 9 is a conceptual diagram showing the frequency of occurrence of abnormality in the gas turbine. In the abnormality detection device 10A of the second embodiment, in addition to the abnormality detection device 10 of the first embodiment, abnormality has occurred in the abnormality detection information obtained by the abnormality information calculation unit 12b and the gas turbine 6 detected by the abnormality detection unit 12c. The information processing unit 12d that obtains the frequency of occurrence of abnormality in the gas turbine 6 in a predetermined period is different from the information (abnormality determination signal). Next, the abnormality detection device 10A will be described in more detail.

図8に示すように、異常情報演算部12bは、第1の推定部12aが求めた第1の運転指標a(=ac(t))を取得し、第1の運転指標ac(t)の集合Aに基づいて異常検出情報G1を求める。そして、異常情報演算部12bは、求めた異常検出情報G1を、異常検出部12cと情報加工部12dとに出力する。異常検出情報G1を取得した異常検出部12cは、異常判定信号Jを情報加工部12dへ出力する。   As shown in FIG. 8, the abnormality information calculation unit 12b acquires the first driving index a (= ac (t)) obtained by the first estimating unit 12a, and calculates the first driving index ac (t). Based on the set A, the abnormality detection information G1 is obtained. Then, the abnormality information calculation unit 12b outputs the obtained abnormality detection information G1 to the abnormality detection unit 12c and the information processing unit 12d. The abnormality detection unit 12c that has acquired the abnormality detection information G1 outputs an abnormality determination signal J to the information processing unit 12d.

情報加工部12dは、異常検出情報G1と、異常判定信号Jとから、所定の期間におけるガスタービン6の異常の発生頻度を求める。例えば、情報加工部12dは、異常検出情報G1と、異常判定信号とから、秒、分、時間のような所定の時間幅で、ガスタービン6の異常の発生頻度、すなわち、異常発生信号J(f)の発生頻度、あるいは異常検出閾値Gc以上になった第1の異常検出情報G1(図9のF)の平均値等を計算する。情報加工部12dは、これらの計算値と、記憶部13に保存された、予め求められた閾値とを比較することにより、ガスタービン6に発生した異常の種類(急性であるか、慢性であるか等)を判定する。例えば、異常検出情報G1が異常検出閾値Gcを超えた回数、頻度、超えていくパターン等によってガスタービン6に発生した異常の種類を判定することができる。   The information processing unit 12d obtains an abnormality occurrence frequency of the gas turbine 6 in a predetermined period from the abnormality detection information G1 and the abnormality determination signal J. For example, the information processing unit 12d uses the abnormality detection information G1 and the abnormality determination signal to generate an abnormality occurrence frequency of the gas turbine 6 with a predetermined time width such as seconds, minutes, and hours, that is, the abnormality occurrence signal J ( The occurrence frequency of f) or the average value of the first abnormality detection information G1 (F in FIG. 9) that is equal to or higher than the abnormality detection threshold Gc is calculated. The information processing unit 12d compares these calculated values with a predetermined threshold value stored in the storage unit 13 to thereby determine the type of abnormality (acute or chronic) that has occurred in the gas turbine 6. Or the like). For example, the type of abnormality that has occurred in the gas turbine 6 can be determined based on the number of times, the frequency, the pattern of exceeding the abnormality detection information G1 exceeding the abnormality detection threshold Gc, and the like.

このように、本実施形態は、ガスタービン6に発生した異常が急性であるか、慢性であるか等の判定が可能となる。本実施形態の構成は、以下の実施形態に対しても適宜適用することができ、本実施形態と同様の構成を有するものは、本実施形態と同様の作用、効果を奏する。   Thus, according to the present embodiment, it is possible to determine whether an abnormality that has occurred in the gas turbine 6 is acute or chronic. The configuration of the present embodiment can be appropriately applied to the following embodiments, and those having the same configuration as the present embodiment have the same operations and effects as the present embodiment.

(実施形態3)
図10は、実施形態3に係る異常検出装置の構成例を示す模式図である。図11は、実施形態3に係る異常検出装置の制御ブロック図である。実施形態3の異常検出装置10Bは、実施形態1の異常検出装置10に加え、第1の推定部12aが推定した第1の運転指標a(=ac(t))を用いて、第1の運転指標aとは異なるガスタービン6の運転状態を示す第2の運転指標qを、複数のタイミングで推定する第2の推定部12eを有する。そして、異常検出装置10Bが有する異常情報演算部12bは、第2の推定部12eが求めた第2の運転指標qの集合と、第2の運転指標qに相当するガスタービン6の運転状態を検出するセンサ7から出力されたセンサ出力値xqとに基づき、ガスタービン6の異常を検出するための第2の異常検出情報G2を求める。また、異常検出装置10Bが有する異常検出部12cは、異常情報演算部12bが求めた第2の異常検出情報G2と予め設定された所定の閾値G2cとを比較して、ガスタービン6の異常の有無を検出する。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the abnormality detection apparatus according to the third embodiment. FIG. 11 is a control block diagram of the abnormality detection apparatus according to the third embodiment. The abnormality detection device 10B of the third embodiment uses the first driving index a (= ac (t)) estimated by the first estimation unit 12a in addition to the abnormality detection device 10 of the first embodiment. It has the 2nd estimation part 12e which estimates the 2nd driving | operation parameter | index q which shows the driving | running state of the gas turbine 6 different from the driving | operation index | exponent at several timings. Then, the abnormality information calculation unit 12b included in the abnormality detection device 10B indicates the set of the second operation index q obtained by the second estimation unit 12e and the operation state of the gas turbine 6 corresponding to the second operation index q. Based on the sensor output value xq output from the sensor 7 to be detected, second abnormality detection information G2 for detecting an abnormality of the gas turbine 6 is obtained. In addition, the abnormality detection unit 12c included in the abnormality detection device 10B compares the second abnormality detection information G2 obtained by the abnormality information calculation unit 12b with a predetermined threshold G2c set in advance, and detects an abnormality in the gas turbine 6. Detect the presence or absence.

第1の推定部12aは、センサ出力値x及び運転条件yを入力として、実施形態1で説明した手法により、第1の運転指標a(=ac(t))を求め、これを第2の推定部12eに出力する。第2の推定部12eは、第1の運転指標a(=ac(t))を用いて、第1の運転指標aとは異なるガスタービン6の運転状態を示す第2の運転指標qを求める。第2の推定部12eは、第1の推定部12aと同様の手法により、第2の運転指標qを求める。本実施形態において、第2の推定部12eは、第1の運転指標aのみを入力とし、運転条件yは入力としないので、第2の運転指標qと第1の運転指標aとの対応関係から、第2の運転指標qが求められる。なお、本実施形態において、第2の推定部12eは、第1の運転指標aに加え、運転条件y又はセンサ出力値x等を入力として、第2の運転指標qを求めてもよい。第2の推定部12eは、求めた第2の運転指標qを、異常情報演算部12bへ出力する。   The first estimation unit 12a receives the sensor output value x and the operation condition y as input, obtains the first operation index a (= ac (t)) by the method described in the first embodiment, and obtains the second operation index a (= ac (t)). It outputs to the estimation part 12e. The second estimating unit 12e uses the first operation index a (= ac (t)) to obtain a second operation index q indicating the operation state of the gas turbine 6 different from the first operation index a. . The second estimation unit 12e obtains the second driving index q by the same method as the first estimation unit 12a. In the present embodiment, since the second estimation unit 12e receives only the first driving index a and does not input the driving condition y, the correspondence relationship between the second driving index q and the first driving index a. Thus, the second driving index q is obtained. In the present embodiment, the second estimation unit 12e may obtain the second operation index q by inputting the operation condition y or the sensor output value x in addition to the first operation index a. The second estimation unit 12e outputs the obtained second operation index q to the abnormality information calculation unit 12b.

異常情報演算部12bは、第2の運転指標qの集合と、センサ出力値xqとに基づき、ガスタービン6の異常を検出するための第2の異常検出情報G2を求める。上述したように、このセンサ出力値xqは、第2の運転指標qに相当するガスタービン6の運転状態を検出するセンサ7から出力された値である。センサ出力値xqは、第1の推定部12aが第1の運転指標aを求めるときに用いなかったものを用いてもよい。   The abnormality information calculation unit 12b obtains second abnormality detection information G2 for detecting an abnormality of the gas turbine 6 based on the second set of operation indicators q and the sensor output value xq. As described above, the sensor output value xq is a value output from the sensor 7 that detects the operation state of the gas turbine 6 corresponding to the second operation index q. As the sensor output value xq, a value that is not used when the first estimation unit 12a obtains the first driving index a may be used.

異常情報演算部12bは、例えば、複数のタイミングで取得したセンサ出力値xqの集合を統計処理して得られた当該集合の平均値と、複数のタイミングで求められた第2の運転指標qの集合を統計処理して得られた当該集合の平均値との差(平均値差分)を求める。そして、異常情報演算部12bは、得られた前記平均値差分を第2の異常検出情報G2として異常検出部12cに出力する。なお、第2の異常検出情報G2は、上述した手法以外の手法で求めてもよい。例えば、異常情報演算部12bは、センサ出力値xqの集合及び第2の運転指標qの集合を統計処理して得られた標準偏差、最大値、最小値等を用いて第2の異常検出情報G2を求めてもよい。   The abnormality information calculation unit 12b, for example, the average value of the set obtained by statistically processing a set of sensor output values xq acquired at a plurality of timings and the second driving index q obtained at a plurality of timings. A difference (average value difference) from the average value of the set obtained by statistically processing the set is obtained. Then, the abnormality information calculation unit 12b outputs the obtained average value difference to the abnormality detection unit 12c as second abnormality detection information G2. In addition, you may obtain | require 2nd abnormality detection information G2 by methods other than the method mentioned above. For example, the abnormality information calculation unit 12b uses the standard deviation, the maximum value, the minimum value, and the like obtained by statistically processing the set of sensor output values xq and the set of the second operation index q, to detect the second abnormality detection information. G2 may be obtained.

異常検出部12cは、第2の異常検出情報G2と、予め設定され、記憶部13に保存されている所定の閾値G2cとを比較して、ガスタービン6の異常の有無を検出する。その結果、G2c≦G2であればガスタービン6、より具体的には、第2の異常検出情報G2に関係する部分に異常が発生しているとして、異常検出部12cは、異常発生信号J(f)を異常判定信号Jとして出力する。また、G2c>G2であればガスタービン6に異常は発生していないとして、異常検出部12cは、正常運転信号J(c)を異常判定信号Jとして出力する。所定の閾値G2cは、ガスタービン6の過去の運転から得られた情報又はガスタービン6と類似のガスタービンの運転から得られた情報に基づき予め求められ、異常検出装置10の記憶部13に保存される。   The abnormality detection unit 12c compares the second abnormality detection information G2 with a predetermined threshold value G2c set in advance and stored in the storage unit 13, and detects the presence or absence of an abnormality in the gas turbine 6. As a result, if G2c ≦ G2, it is assumed that an abnormality has occurred in the portion related to the gas turbine 6, more specifically, the second abnormality detection information G2, and the abnormality detection unit 12c outputs the abnormality occurrence signal J ( f) is output as the abnormality determination signal J. Further, if G2c> G2, it is assumed that no abnormality has occurred in the gas turbine 6, and the abnormality detection unit 12c outputs the normal operation signal J (c) as the abnormality determination signal J. The predetermined threshold G2c is obtained in advance based on information obtained from past operation of the gas turbine 6 or information obtained from operation of a gas turbine similar to the gas turbine 6, and is stored in the storage unit 13 of the abnormality detection device 10. Is done.

本実施形態において、例えば、ガスタービン6の燃焼器3のノズル詰りに発生した異常を検出する場合、第2の推定部12eへの入力は、ガスタービン6の発電量になる。ガスタービン6の発電量は、第1の推定部12aによって求められ、第1の運転指標aとして第2の推定部12eへ入力される。第2の推定部12eは、BPT(Blade Pass Temperature:ガスタービン6のタービン4の最終段動翼出口ガス温度)を第2の運転指標qとして出力する。   In the present embodiment, for example, when detecting an abnormality occurring in the nozzle clogging of the combustor 3 of the gas turbine 6, the input to the second estimation unit 12 e is the power generation amount of the gas turbine 6. The power generation amount of the gas turbine 6 is obtained by the first estimation unit 12a and is input to the second estimation unit 12e as the first operation index a. The second estimation unit 12e outputs BPT (Blade Pass Temperature: gas temperature at the final stage moving blade outlet gas of the turbine 4 of the gas turbine 6) as the second operation index q.

異常情報演算部12bは、複数のタイミングで取得したセンサ出力値xqと、複数のタイミングで求められた第2の運転指標qとが入力される。このときのセンサ出力値xqは、BPTを検出するセンサによって検出されたBPTとする。異常情報演算部12bは、センサ出力値xqの集合を統計処理して得られた当該集合の平均値と、第2の運転指標qの集合を統計処理して得られた当該集合の平均値との差(平均値差分)を求める。そして、異常情報演算部12bは、得られた前記平均値差分を第2の異常検出情報G2として異常検出部12cに出力する。異常検出部12cは、異常検出情報G2と、BPTについて予め求めた所定の閾値G2cとを比較し、BPTの異常を検出する。   The abnormality information calculation unit 12b receives the sensor output values xq obtained at a plurality of timings and the second operation index q obtained at the plurality of timings. The sensor output value xq at this time is the BPT detected by the sensor that detects the BPT. The abnormality information calculation unit 12b includes an average value of the set obtained by statistically processing the set of sensor output values xq, and an average value of the set obtained by statistically processing the set of second driving indicators q. Difference (average value difference) is obtained. Then, the abnormality information calculation unit 12b outputs the obtained average value difference to the abnormality detection unit 12c as second abnormality detection information G2. The abnormality detection unit 12c compares the abnormality detection information G2 with a predetermined threshold G2c obtained in advance for the BPT, and detects an abnormality in the BPT.

本実施形態は、第1の運転指標aを用いたり、第1の運転指標aを求める際に用いなかったセンサ出力値xqを用いたりすることにより、より多様な手法によるガスタービン6の異常検出を実現できる。   In the present embodiment, the abnormality detection of the gas turbine 6 is performed by more various methods by using the first operation index a or using the sensor output value xq that is not used when obtaining the first operation index a. Can be realized.

1 ガスタービン発電プラント
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン
5 発電機
6 ガスタービン
7 センサ
10、10A、10B 異常検出装置
11 入出力部
12 処理部
12a 第1の推定部
12b 異常情報演算部
12c 異常検出部
12d 情報加工部
12e 第2の推定部
13 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine power generation plant 2 Compressor 3 Combustor 4 Turbine 5 Generator 6 Gas turbine 7 Sensor 10, 10A, 10B Abnormality detection apparatus 11 Input / output part 12 Processing part 12a First estimation part 12b Abnormal information calculation part 12c Abnormality detection Unit 12d information processing unit 12e second estimation unit 13 storage unit

Claims (4)

ガスタービンの運転条件及び前記ガスタービンの運転状態を検出するセンサから出力されたセンサ出力値と、前記ガスタービンの運転状態を示す第1の運転指標との対応関係が規定された運転指標推定関数が予め記憶された記憶部と、
前記運転指標推定関数を用いて、前記ガスタービンの運転状態を検出するセンサ出力値及び前記ガスタービンの運転条件から定常運転時の特定の運転状態における第1の運転指標を、複数のタイミングで求める第1の推定部と、
前記第1の推定部が推定した前記定常運転時の特定の運転状態における第1の運転指標の集合に基づき、前記ガスタービンの異常を検出するための第1の異常検出情報を求める異常情報演算部と、
前記異常情報演算部が求めた前記異常検出情報と予め設定された所定の閾値とを比較して、前記ガスタービンの異常の有無を検出する異常検出部と、
を含む異常検出装置。
And the sensor output value outputted from the sensor for detecting an operating condition and operating condition of the gas turbine of the gas turbine, correspondence defined operating indicator estimation function of the first operational indicator of the operating condition of the gas turbine Is a pre-stored storage unit;
Using the operation index estimation function, a first operation index in a specific operation state during steady operation is obtained at a plurality of timings from a sensor output value for detecting the operation state of the gas turbine and the operation conditions of the gas turbine. A first estimation unit;
Abnormal information calculation for obtaining first abnormality detection information for detecting abnormality of the gas turbine based on a set of first operation indices in a specific operation state during the steady operation estimated by the first estimation unit And
An abnormality detection unit that detects the presence or absence of an abnormality in the gas turbine by comparing the abnormality detection information obtained by the abnormality information calculation unit with a predetermined threshold value set in advance;
An abnormality detection device including:
前記定常運転時の特定の運転状態は、定格運転時である請求項1に記載の異常検出装置。 The abnormality detection device according to claim 1, wherein the specific operation state during the steady operation is during a rated operation . 前記異常情報演算部が求めた前記異常検出情報と、前記異常検出部が検出した前記ガスタービンに異常が発生したことの情報とから、所定の期間における前記ガスタービンの異常の発生頻度を求める情報加工部を有する請求項1又は2に記載の異常検出装置。   Information for determining the occurrence frequency of abnormality of the gas turbine in a predetermined period from the abnormality detection information obtained by the abnormality information calculation unit and information that abnormality has occurred in the gas turbine detected by the abnormality detection unit The abnormality detection device according to claim 1, further comprising a processing unit. 前記第1の推定部が推定した前記第1の運転指標を用いて、前記第1の運転指標とは異なる前記ガスタービンの運転状態を示す第2の運転指標を、複数のタイミングで推定する第2の推定部を有し、
前記異常情報演算部は、前記第2の推定部が求めた前記第2の運転指標の集合と、前記第2の運転指標に相当する前記ガスタービンの運転状態を検出するセンサから出力されたセンサ出力値とに基づき、前記ガスタービンの異常を検出するための第2の異常検出情報を求め、
前記異常検出部は、前記異常情報演算部が求めた前記第2の異常検出情報と予め設定された所定の閾値とを比較して、前記ガスタービンの異常の有無を検出する請求項1から3のいずれか1項に記載の異常検出装置。
A second operation index indicating an operation state of the gas turbine different from the first operation index is estimated at a plurality of timings using the first operation index estimated by the first estimation unit. Has two estimators,
The abnormality information calculation unit is a sensor that is output from a sensor that detects a set of the second operation index obtained by the second estimation unit and an operation state of the gas turbine corresponding to the second operation index. Based on the output value, second abnormality detection information for detecting an abnormality of the gas turbine is obtained,
The abnormality detection unit detects the presence or absence of an abnormality in the gas turbine by comparing the second abnormality detection information obtained by the abnormality information calculation unit with a predetermined threshold value set in advance. The abnormality detection device according to any one of the above.
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