JP6005555B2 - プラントの運転監視装置、その運転監視方法、及びその運転監視プログラム - Google Patents

Description

本発明は、プラントの運転監視技術に関する。

原子力発電所をはじめとするプラントには、圧力、流量、温度、ｐＨといった物理量をプロセスデータとして計測するセンサが多数設けられている。
そして、このプラントに設置された運転監視装置では、これら多数のセンサが示す計測値を、系統図にリアルタイム表示したり、トレンドグラフにその経時的変化を時系列表示したりする。

このように、センサから送信される計測値に基づいて、運転員は、プラントの運転状態を把握し、この運転状態が最適となるように、プラントを操作する。
一方において、計測値のトレンドパターンを、予め登録した不具合発生時のパターンに比較して、不具合の兆候を早期に察知し、その発生を未然に防止する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００５−１０７６８７号公報

従来のプラント運転監視装置においては、多数のセンサから示される計測値を個別に瞬時表示したりトレンド表示したりするにすぎなかった。
このために、大量に情報表示される計測値から、プラントの運転状態を正確に把握し、不具合を察知して正常な運転状態に修正する操作を実行するには、運転員に相当の経験と能力が求められる課題がある。
また、予め登録したトレンドパターンにより不具合の発生を察知した場合であっても、運転状態を正常に修正する操作は、運転員の経験と能力に頼ることになる課題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、多数の計測値から認識されるプラントの運転状態を容易に把握でき、さらにこの運転状態を修正する操作が提示されるプラントの運転監視技術を提供することを目的とする。

本発明に係るプラントの運転監視装置において、プラントに配置された複数のセンサが示す計測値を取得する計測値取得部と、前記取得された複数の計測値に基づいて前記プラントの運転状態を示すプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙを演算するプロセス値演算部と、前記運転状態の適正度別に区分けした座標領域に前記プロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに基づくプロットを表示する表示部と、指定したプロット位置のプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに対応して示される前記センサの目標値を判定する目標値判定部と、前記計測値と前記目標値との差分値に基づいて前記プラントの操作端の操作量を導出する操作量導出部とを、備えることを特徴とする。

本発明によれば、多数の計測値から認識されるプラントの運転状態を容易に把握でき、さらにこの運転状態を修正する操作が提示されるプラントの運転監視技術が提供される。

本発明に係るプラントの運転監視装置の実施形態を示すブロック図。 プラントの運転状態をプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙを用いて二次元座標上に表示したグラフ。 履歴テーブルの実施形態を示す図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、プラントの運転監視装置１０は、プラント１１に配置された複数のセンサＳ（Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓ_n）が示す計測値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）を取得する計測値取得部１２と、取得された複数の計測値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）に基づいてプラント１１の運転状態を示すプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙを演算するプロセス値演算部１３と、この運転状態の適正度別に区分けした座標領域（図２）にプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに基づくプロットＭ（図２）を表示する表示部２０とを、備えている。

化学反応を扱うプラント１１に配置されるセンサＳ（Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓ_n）としては、圧力、流量、温度、ｐＨといった物理量を計測するものが挙げられる。
これらセンサＳ（Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓ_n）の各々は、プラント１１の運転状態を反映した計測値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）を連続的に出力している。

計測値取得部１２は、連続的に出力されている複数の計測値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）を、所定の時間間隔で離散的に取得するか、もしくは所望のタイミングで取得する。
そして、同じタイミングで取得された計測値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）の群は、この群のまとまりを単位として、プロセス値演算部１３に送信されるとともに、表示部２０に表示される。

プロセス値演算部１３は、取得された複数の計測値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）の中から選択される所定の計測値Ａを所定の第１演算式に代入してプロセス値Ｘを演算する。さらに、選択が異なる所定の計測値Ａを所定の第２演算式に代入してプロセス値Ｙを演算する。
ここで、選択される所定の計測値は、複数又は単数である場合も含み、これらとプロセス値との関係は、化学反応の反応効率や安全性等の観点から、経験もしくはシミュレーションに基づき予め導き出されている。
また、選択される所定の計測値とプロセス値とは、前記した演算式で関係付けられる場合の他に、対応テーブル１９により関係付けられている場合もある。

図２に示す二次元座標グラフは、プロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙを互いに直交する座標軸に設定したものである。
この二次元座標グラフの座標領域は、プラント１１の運転状態の適正度別に後述する閾値曲線により区分けされており、同じタイミングで取得された計測値Ａの群に基づくプロセス値Ｘ及びプロセス値ＹのプロットＭ（Ｍ１，Ｍ１ｂ，Ｍ１ａ）が表示されている。

図２において、プロットＭ１は、現在の段階で取得された計測値Ａの群に基づくものであり、プロットＭ１ｂ及びプロットＭ１ａは、それぞれ過去の段階で取得された計測値Ａの群に基づくものを示している。
これにより、現在のプラントの運転状態が効率的であるか、又は最適運転状態に到達するまでの差分がどの程度であるかといった情報を容易に把握することができる。

そして、プロットＭ２は、次の段階で期待されるプラントの運転状態を示すものである。この次の段階のプロットＭ２の座標領域における位置は、これまでのプロットの推移（Ｍ１ａ→Ｍ１ｂ→Ｍ１）から自動的に指定される場合もあり、運転員によりマニュアルで指定される場合もある。

目標値判定部１４は、指定したプロット位置Ｍ２のプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに対応して示されるセンサの目標値Ｂ（Ｂ₁，Ｂ₂，…Ｂ_n）を判定する。
この判定は、対応テーブル１９における関係付けを参照して実行することができる。

操作量導出部１５は、計測値Ａと目標値Ｂとの差分値Ｃに基づいてプラントの操作端Ｔ（Ｔ₁，Ｔ₂，…Ｔ_m）の操作量Ｄ（Ｄ₁，Ｄ₂，…Ｄ_m）を導出する。
ここで、操作端Ｔの操作量Ｄとは、配管の開閉弁の開度、設定温度の設定値、機器の操作時間等が挙げられるが、これらに限定されることはなく、プラント１１の操業状態を変更する操作条件であれば適宜該当する。

なお、それぞれのセンサＳに対応する差分値Ｃの集合と、これら差分値Ｃをゼロに収束させるのに必要な操作との関係は、演算式で関係付けられる場合の他に、対応テーブル１９により関係付けられている場合もある。
また、差分値Ｃに関係付けされた操作は、一つの操作端Ｔの操作量Ｄで規定される場合の他に、複数の操作端Ｔの操作順番及びそれらの操作量Ｄで規定される場合もある。

履歴生成部１６は、計測値取得部１２が取得した計測値Ａ、目標値判定部１４により判定された目標値Ｂ及び操作量導出部１５により導出された操作端Ｔの操作量Ｄを関連付けて時系列に記録した履歴テーブル１７を生成する。
この履歴テーブル１７は、図３に示すように、更新された計測値Ａとすでに判定されている目標値Ｂとの差分値Ｃも併せて表示部２０に表示することができる。
これにより運転員は、導出された操作端Ｔの操作を実行した後に、差分値Ｃがゼロに収束していく様子から運転状態の推移を確認することができる。

操作量抽出部１８は、操作量導出部１５によりの導出された操作量Ｄ（Ｄ₁，Ｄ₂，…Ｄ_m）とは別に、取得した計測値Ａと判定された目標値Ｂとの関係に基づいて履歴テーブル１７から操作量Ｄを抽出する。
このように、別々の方式に基づいて二種類の操作端Ｔの操作量Ｄが導かれるので、運転員にとって、実際に実施する操作端Ｔの操作量Ｄを決定するのに必要な判断材料が多様化する。

領域設定部２１は、座標領域（図２）を区分けする閾値曲線を設定する。
この閾値曲線は、解析的に導かれた曲線で、運転範囲のガイドとして表示されている。
この閾値曲線は、入力部２２により、数式に基づいて作成される場合の他、実際の運転結果にフィッティングするように調整される。

以上述べた実施形態のプラントの運転監視装置によれば、プロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙによりプラントの運転状態を二次元座標表示することにより、プラントの運転状態を容易に把握でき、さらにこの運転状態の修正操作が容易となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
また、プラントの運転監視装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、プラントの運転監視プログラムにより動作させることが可能である。

１０…運転監視装置、１１…プラント、１２…計測値取得部、１３…プロセス値演算部、１４…目標値判定部、１５…操作量導出部、１６…履歴生成部、１７…履歴テーブル、１８…操作量抽出部、１９…対応テーブル、２０…表示部、Ｓ（Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓ_n）…センサ、Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）…計測値、Ｂ（Ｂ₁，Ｂ₂，…Ｂ_n）…目標値、Ｄ（Ｄ₁，Ｄ₂，…Ｄ_m）…操作量、Ｔ（Ｔ₁，Ｔ₂，…Ｔ_m）…操作端、Ｍ（Ｍ１，Ｍ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ２）…プロット。

Claims (5)

1. プラントに配置された複数のセンサが示す計測値を取得する計測値取得部と、
   前記取得された複数の計測値に基づいて前記プラントの運転状態を示すプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙを演算するプロセス値演算部と、
   前記運転状態の適正度別に区分けした座標領域に前記プロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに基づくプロットを表示する表示部と、
   指定したプロット位置のプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに対応して示される前記センサの目標値を判定する目標値判定部と、
   前記計測値と前記目標値との差分値に基づいて前記プラントの操作端の操作量を導出する操作量導出部とを、備えることを特徴とするプラントの運転監視装置。
2. 前記計測値、前記目標値及び前記操作量を関連付けて記録した履歴テーブルを生成する履歴生成部と、
   取得した前記計測値と判定された前記目標値との関係に基づいて前記履歴テーブルから前記操作量を抽出する操作量抽出部とを、さらに備える請求項１に記載のプラントの運転監視装置。
3. 前記座標領域を区分けする閾値曲線を設定する領域設定部を、さらに備える請求項１又は請求項２に記載のプラントの運転監視装置。
4. プラントに配置された複数のセンサが示す計測値を取得するステップと、
   前記取得された複数の計測値に基づいて前記プラントの運転状態を示すプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙを演算するステップと、
   前記運転状態の適正度別に区分けした座標領域に前記プロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに基づくプロットを表示するステップと、
   指定したプロット位置のプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに対応して示される前記センサの目標値を判定するステップと、
   前記計測値と前記目標値との差分値に基づいて前記プラントの操作端の操作量を導出するステップとを、含むことを特徴とするプラントの運転監視方法。
5. コンピュータに、
   プラントに配置された複数のセンサが示す計測値を取得するステップ、
   前記取得された複数の計測値に基づいて前記プラントの運転状態を示すプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙを演算するステップ、
   前記運転状態の適正度別に区分けした座標領域に前記プロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに基づくプロットを表示するステップ、
   指定したプロット位置のプロセス値Ｘ及びプロセス値Ｙに対応して示される前記センサの目標値を判定するステップ、
   前記計測値と前記目標値との差分値に基づいて前記プラントの操作端の操作量を導出するステップを、実行させることを特徴とするプラントの運転監視プログラム。

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