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JP7780403B2 - System performance monitoring device and system performance monitoring method - Google Patents
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JP7780403B2 - System performance monitoring device and system performance monitoring method - Google Patents

System performance monitoring device and system performance monitoring method

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JP7780403B2 JP2022140396A JP2022140396A JP7780403B2 JP 7780403 B2 JP7780403 B2 JP 7780403B2 JP 2022140396 A JP2022140396 A JP 2022140396A JP 2022140396 A JP2022140396 A JP 2022140396A JP 7780403 B2 JP7780403 B2 JP 7780403B2
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Description

本発明は、系統性能監視装置、および、系統性能監視方法に関する。 The present invention relates to a power system performance monitoring device and a power system performance monitoring method.

火力発電プラントや原子力発電プラントでは、プラントの保全を合理化するため、系統機能を定量監視するニーズが高まっている。 At thermal and nuclear power plants, there is a growing need for quantitative monitoring of system functions in order to streamline plant maintenance.

特許文献1には、各真値推定モデルを用い、プラントに設けた複数の検出器から出力した各検出器信号の実測値に基づいて真値を推定する発明が記載されている。 Patent document 1 describes an invention that uses true value estimation models to estimate true values based on the actual measured values of each detector signal output from multiple detectors installed in a plant.

特開2005-338049号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-338049

プラントの海水系の冷却系統などでは、海水温変動で状態が変化する。このように状態が変化した場合であっても、高精度に系統性能を監視するためには、計器誤差と実変動とを切り分けることが重要である。 In a plant's seawater cooling system, for example, the condition changes due to fluctuations in seawater temperature. Even when conditions change in this way, it is important to distinguish between instrument error and actual fluctuations in order to monitor system performance with high accuracy.

計測誤差を低減する他の技術としてデータ・バリデーション・リコンシリエーション(DVR: Data Validation and Reconciliation)技術が実用化されている。DVR技術とは、冗長性のある既設センサの情報と制約条件とを用いて計器の誤差を校正し、確からしい値を得ることができる計測誤差低減手法である。 Data Validation and Reconciliation (DVR) technology is another measurement error reduction technique that has been put into practical use. DVR technology is a measurement error reduction method that uses information from redundant existing sensors and constraints to calibrate instrument errors and obtain reliable values.

DVR技術は計測値の冗長性と制約条件を必要とするが、その設定の困難性からDVR技術を系統監視に適用した例はない。具体的には、DVR技術を活用した系統流量やポンプ性能、熱交換器性能の監視には、プロセスコンピュータによる遠隔からの計測データと、巡回点検で系統の所定箇所を計測した現場計器データとの組み合わせが必要である。 DVR technology requires redundancy of measurement values and constraints, but due to the difficulty of setting these up, there have been no examples of DVR technology being applied to system monitoring. Specifically, monitoring system flow rate, pump performance, and heat exchanger performance using DVR technology requires a combination of remote measurement data from a process computer and on-site instrument data measured at designated locations in the system during patrol inspections.

しかし、DVR技術では着目時刻におけるヒートバランスが前提であるが、現場計器データの取得時刻は同一ではないため、そのままではDVR技術をプラントに適用できない。よって、DVR技術をプラントに適用して、実変動と計器の誤差を切り分けて系統性能を評価することはできなかった。
そこで、本発明は、実変動と計器誤差を切り分けて高精度に系統性能を評価することを課題とする。
However, DVR technology is based on the premise of heat balance at a given time, but since the time at which field instrument data is acquired is not the same, DVR technology cannot be applied to plants as is. Therefore, it was not possible to apply DVR technology to plants and evaluate system performance by separating actual fluctuations from instrument errors.
Therefore, an object of the present invention is to evaluate system performance with high accuracy by separating actual fluctuations from instrument errors.

前記した課題を解決するため、本発明の系統性能監視装置は、系統に設置され且つ遠隔から計測した複数の遠隔計器の計測値と、所定の箇所に設置され且つ作業員によって取得される現場計器の計測値と、を入力する入力手段と、前記系統の特性をモデル化した制約条件と前記遠隔計器の計測値の時系列データとから、所定の時刻における前記現場計器の推定値を算出する推定手段と、前記遠隔計器の計測値、前記制約条件および前記推定手段によって算出された現場計器の推定値を基に、前記計器の計測値の誤差を低減した補正値を算出する計測誤差低減手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the system performance monitoring device of the present invention is characterized by having an input means for inputting measurement values of a plurality of remote instruments installed in the system and measuring remotely , and measurement values of field instruments installed at predetermined locations and acquired by workers , an estimation means for calculating an estimated value of the field instruments at a predetermined time based on constraint conditions that model the characteristics of the system and time series data of the measurement values of the remote instruments, and a measurement error reduction means for calculating a correction value that reduces the error in the measurement value of the instrument based on the measurement values of the remote instruments, the constraint conditions, and the estimated value of the field instruments calculated by the estimation means.

本発明の系統性能監視方法は、系統に設置され且つ遠隔から計測した複数の遠隔計器の計測値と、系統の所定の箇所に設置され且つ作業員によって取得される現場計器の計測値とを入力手段による入力を受け付けるステップと、前記系統の特性をモデル化した制約条件と、前記入力手段から入力された前記遠隔計器の計測値の時系列データとから、所定の時刻における前記現場計器の推定値を算出するステップと、前記入力手段が受け付けた前記遠隔計器の計測値、前記制約条件、および前記現場計器の推定値を基に、計測誤差低減手段が、前記計器の計測値の誤差を低減した補正値を算出するステップと、を有することを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
The system performance monitoring method of the present invention is characterized by comprising the steps of: receiving, via an input means, measurement values from a plurality of remote instruments installed in the system and measuring remotely, and measurement values from field instruments installed at predetermined locations in the system and acquired by workers; calculating an estimated value of the field instrument at a predetermined time from constraint conditions that model the characteristics of the system and time series data of the measurement values of the remote instruments input from the input means; and calculating , via a measurement error reduction means, a correction value that reduces the error in the measurement value of the instrument based on the measurement values of the remote instruments, the constraint conditions, and the estimated values of the field instruments received by the input means.
Other means will be described in the detailed description of the invention.

本発明によれば、実変動と計器誤差を切り分けて高精度に系統性能を評価することが可能となる。 This invention makes it possible to distinguish between actual fluctuations and instrument errors and evaluate system performance with high accuracy.

本実施形態に係る系統性能監視装置のブロック図である。1 is a block diagram of a system performance monitoring device according to an embodiment of the present invention. 各計器の測定値と誤差の関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the measured values and errors of each instrument. 系統性能監視処理のフローチャートである。10 is a flowchart of a system performance monitoring process. 計測値の誤差低減処理のフローチャートである。10 is a flowchart of a process for reducing an error in a measurement value. 物理モデルの推定値を示すグラフである。10 is a graph showing estimated values of a physical model. 偏差補正を示すグラフである。10 is a graph showing deviation correction. DVR評価を示すグラフである。1 is a graph showing DVR ratings. DVR評価を適用する前の測定データを示す図である。FIG. 10 shows measurement data before applying DVR evaluation. DVR評価を適用した後の測定データの推定値を示す図である。FIG. 10 shows estimates of measurement data after applying DVR evaluation. ポンプと圧力センサを含む系統を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a system including a pump and a pressure sensor. 流量と揚程との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between flow rate and head. ポンプ劣化の検知方法を示すためのグラフである。10 is a graph showing a method for detecting pump deterioration. 熱交換器を含む系統を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a system including a heat exchanger. 圧損特性に係る系統を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a system relating to pressure loss characteristics. 流量と圧力損失との関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between flow rate and pressure loss. タービンに係る系統を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a system related to a turbine. 流量と段圧力との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between flow rate and stage pressure . 弁に係る系統を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a system relating to a valve. 流量と弁開度との関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between flow rate and valve opening degree.

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る系統性能監視装置1のブロック図である。
系統性能監視装置1は、配管2に設置された複数の流量計3a~3dのデータを遠隔から受信可能に接続されている。この配管2には更に、作業員が巡回時に一時的に所定箇所に設置する現場流量計4aとがある。系統性能監視装置1は、入力部11と、計測誤差低減部12と、現場計器計測誤差設定部13と、推定部14と、劣化検知部15と、記憶部16とを含んで構成される。記憶部16には、この配管2を含む系統の制約条件がモデル化された物理モデル161が格納されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a system performance monitoring device 1 according to this embodiment.
A system performance monitoring device 1 is connected to a pipe 2 so as to be able to remotely receive data from a plurality of flow meters 3a to 3d installed on the pipe 2. The pipe 2 also has a field flow meter 4a that is temporarily installed at a predetermined location by an operator during patrol. The system performance monitoring device 1 includes an input unit 11, a measurement error reduction unit 12, a field meter measurement error setting unit 13, an estimation unit 14, a degradation detection unit 15, and a storage unit 16. The storage unit 16 stores a physical model 161 in which constraints of the system including the pipe 2 are modeled.

入力部11は、配管2に設置された複数の流量計3a~3dの計測値を入力する。なお、ここでは配管2が系統であり、複数の流量計3a~3dが計器である。また、現場流量計4aは、所定箇所にて現場計器データを計測する現場計器である。現場流量計4aは、作業員が現場にて巡回点検等のときに所定箇所の指示値を取得するものである。複数の流量計3a~3dの計測値は、真値との間で所定の誤差を有している。 The input unit 11 inputs the measured values of multiple flow meters 3a-3d installed on the pipe 2. In this case, the pipe 2 is the system, and the multiple flow meters 3a-3d are instruments. The on-site flow meter 4a is an on-site instrument that measures on-site instrument data at a specified location. The on-site flow meter 4a is used by workers to obtain the indicated value at a specified location when performing patrol inspections at the site. The measured values of the multiple flow meters 3a-3d have a specified error from the true value.

計測誤差低減部12は、複数の流量計3a~3dの計測値、および、系統の特性をモデル化した制約条件を基に、DVR評価により、複数の流量計3a~3dの計測値の誤差を低減した配管2の流量の推定値を算出する。計測誤差低減部12は、流量計3a~3dの信号データおよび制約条件と共に、現場流量計4aの現場計器データを入力として、複数の流量計3a~3dの計測値の誤差を低減した推定値を算出する。なお、ここで計測値の誤差とは、計測値と真値との偏差のことをいう。 The measurement error reduction unit 12 calculates an estimated value of the flow rate in the pipe 2 by reducing the errors in the measurement values of the multiple flow meters 3a-3d through DVR evaluation, based on the measurement values of the multiple flow meters 3a-3d and constraint conditions that model the characteristics of the system. The measurement error reduction unit 12 inputs the field instrument data of the field flow meter 4a, along with the signal data and constraint conditions of the flow meters 3a-3d, and calculates an estimated value by reducing the errors in the measurement values of the multiple flow meters 3a-3d. Note that the error in the measurement value here refers to the deviation between the measurement value and the true value.

作業員は、系統の点検後に、現場流量計4aにより、現場計器データを複数回取得する。現場計器計測誤差設定部13は、この複数回の取得データを基に、現場流量計4aの平均測定値と計測誤差を算出する。
推定部14は、制約条件と各計器の信号の時系列データから、現場流量計4aの箇所における評価時刻の計測データ値を推定する。ここで現場流量計4aとは、作業員が巡回点検にて所定箇所を計測する現場計器である。
After inspecting the system, the worker acquires field meter data multiple times using the field flow meter 4 a. The field meter measurement error setting unit 13 calculates the average measurement value and measurement error of the field flow meter 4 a based on the multiple acquired data.
The estimation unit 14 estimates the measurement data value at the evaluation time at the location of the on-site flow meter 4 a from the constraint conditions and the time-series data of the signals of each meter. Here, the on-site flow meter 4 a is a on-site meter that measures a predetermined location during patrol inspection by an operator.

劣化検知部15は、系統の計測値に基づき、当該系統の劣化を検知する。劣化検知部15は、系統の劣化を検知した場合に警報を発する。なお劣化検知部15は、系統の劣化を検知した場合に、この系統から他の系統に切り替えてもよい。これにより、劣化した系統から健全な他の系統に切り替えて、プラントの運転を継続できる。 The deterioration detection unit 15 detects deterioration of a system based on the system's measurement values. The deterioration detection unit 15 issues an alarm when it detects deterioration of a system. Note that when the deterioration detection unit 15 detects deterioration of a system, it may switch from that system to another system. This allows the plant to continue operating by switching from the deteriorated system to another healthy system.

記憶部16は、例えばハードディスクなどの大容量記憶装置であり、この系統の物理モデル161を格納している。 The memory unit 16 is a large-capacity storage device such as a hard disk, and stores the physical model 161 of this system.

本発明では、系統においては少なくとも1つ以上のデータが、遠隔から受信した連続的な計測データであり、現場計器データが物理モデル等を介して遠隔計測データと関連付けられる点に着目する。本実施形態の課題に対し、(1)物理モデル構築、(2)偏差補正、(3)DVR性能評価の3つのフェーズで対応する。 This invention focuses on the fact that at least one data item in a system is continuous measurement data received remotely, and that field instrument data is associated with remote measurement data via a physical model or the like. The challenges of this embodiment are addressed in three phases: (1) physical model construction, (2) deviation correction, and (3) DVR performance evaluation.

(1)物理モデル構築
物理モデル構築のフェーズにて、プラントの管理者は、ヒートバランスやポンプQ-H特性、熱交換器の熱バランス式や伝熱式、ルート圧損-流量関係式等の、計測データと現場計器データを紐づけるためのDVR評価の制約条件である物理モデル161を構築する。プラントの管理者は、この物理モデル161を、予め系統性能監視装置1の記憶部16に格納する。
(1) Physical Model Construction In the physical model construction phase, the plant manager constructs a physical model 161, which is a constraint condition for DVR evaluation for linking measurement data with field instrument data, such as heat balance, pump QH characteristics, heat balance equations and heat transfer equations for heat exchangers, route pressure loss-flow rate relationship equations, etc. The plant manager stores this physical model 161 in advance in the storage unit 16 of the system performance monitoring device 1.

(2)偏差補正
偏差補正のフェーズにて、作業者は、計器・機器異常が無視できる機器点検直後に現場計器データを取得して系統性能監視装置1に入力する。そして系統性能監視装置1は、現場計器データと計測データとを併せて物理モデル161の偏差を補正し、物理モデル161の特性を実機の健全状態に合わせ込む。また、作業者は、この現場計器データを各現場計器から複数回取得して、系統性能監視装置1に入力する。系統性能監視装置1は、現場計器データのばらつきから標準偏差を求め、現場計器の誤差を設定する。
(2) Deviation Correction In the deviation correction phase, an operator acquires field instrument data immediately after an equipment inspection when instrument and equipment abnormalities can be ignored, and inputs the data to the system performance monitoring device 1. The system performance monitoring device 1 then combines the field instrument data and the measurement data to correct the deviation of the physical model 161, and matches the characteristics of the physical model 161 to the sound state of the actual equipment. The operator also acquires this field instrument data multiple times from each field instrument and inputs it to the system performance monitoring device 1. The system performance monitoring device 1 calculates the standard deviation from the variance in the field instrument data, and sets the error of the field instrument.

(3)DVR性能評価
DVR性能評価のフェーズにて、系統性能監視装置1は、巡回点検で別々に取得した各現場計器データの同一時刻における値を、遠隔計測データと物理モデル161から作成される時系列カーブを介して補間する。系統性能監視装置1は更に、誤差を設定して時刻を補間した現場計器データと遠隔計測データから、物理モデル161の制約条件を介してDVR評価を行う。系統性能監視装置1は、実機に合わせた物理モデル特性により求まる流量等の推定値とDVR評価値の偏差から系統流量を算出し、機器の劣化等を監視する。
(3) DVR performance evaluation In the DVR performance evaluation phase, the system performance monitoring device 1 interpolates the values at the same time of each field instrument data acquired separately during patrol inspections via a time series curve created from the remotely measured data and the physical model 161. The system performance monitoring device 1 further performs DVR evaluation from the field instrument data and remotely measured data, the time of which has been interpolated with an error set , via the constraints of the physical model 161. The system performance monitoring device 1 calculates the system flow rate from the deviation between the DVR evaluation value and an estimated value of the flow rate, etc., obtained using the physical model characteristics tailored to the actual equipment, and monitors equipment deterioration, etc.

本発明によれば、計器を追加で設置すること無しに、系統機能を好適に監視することが可能となる。また、本発明によれば、実変動と計器誤差を切り分けて高精度に系統性能を評価することが可能となる。更に実機の運転データに基づき、系統機能監視に重要なポンプ性能劣化・熱交性能劣化を定量監視することで、点検周期を合理化することが可能となる。 This invention makes it possible to optimally monitor system functions without installing additional instruments. Furthermore, this invention makes it possible to distinguish between actual fluctuations and instrument errors and evaluate system performance with high accuracy. Furthermore, by quantitatively monitoring pump performance degradation and heat exchanger performance degradation, which are important for monitoring system functions, based on actual equipment operating data, it becomes possible to streamline inspection intervals.

図2は、各計器の測定値と誤差の関係を示す図である。
各グラフは左から順に、流量計3a,3b,3c,3dに関するものを示している。グラフの破線とハッチングは、流量計3a,3b,3c,3dの測定値と誤差の頻度分布を示している。左のグラフの実線は、流量計3aのみの測定値を用いたDVR補正後の推定値の分布を示している。左から2番目のグラフの実線は、流量計3a,3bの測定値を用いたDVR補正後の推定値の分布を示している。左から3番目のグラフの実線は、流量計3a,3b,3cの測定値を用いたDVR補正後の推定値の分布を示している。左から4番目のグラフの実線は、流量計3a,3b,3c,3dの測定値を用いたDVR補正後の推定値の分布を示している。図の上下軸は、測定値またはDVR補正後の推定値を示している。図の左右軸は、値が測定される頻度を示している。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the measured values of each instrument and the error.
The graphs, from left to right, show the flow meters 3a, 3b, 3c, and 3d. The dashed lines and hatching in the graphs indicate the frequency distribution of the measured values and errors of the flow meters 3a, 3b, 3c, and 3d. The solid line in the left graph shows the distribution of the estimated values after DVR correction using the measured values of only the flow meter 3a. The solid line in the second graph from the left shows the distribution of the estimated values after DVR correction using the measured values of the flow meters 3a and 3b. The solid line in the third graph from the left shows the distribution of the estimated values after DVR correction using the measured values of the flow meters 3a, 3b, and 3c. The solid line in the fourth graph from the left shows the distribution of the estimated values after DVR correction using the measured values of the flow meters 3a, 3b, 3c, and 3d. The vertical axis of the graph shows the measured values or the estimated values after DVR correction. The horizontal axis of the graph shows the frequency at which the values are measured.

太破線の左右軸と上下軸が交差する原点は、真値である。凡例に示したように、破線とハッチングは各計器の測定値の分布を示している。実線は、DVR補正後の推定値の分布を示している。 The origin, where the thick dashed horizontal axis and the vertical axis intersect, is the true value. As shown in the legend, the dashed lines and hatching indicate the distribution of measurement values for each instrument. The solid line indicates the distribution of estimated values after DVR correction.

測定値の分布のピークと真値との差分は、バイアス誤差e1である。推定値の分布の拡がりは、ランダム誤差e2である。バイアス誤差e1とランダム誤差e2の和は、計測値の誤差の最大値である。 The difference between the peak of the distribution of measured values and the true value is the bias error e1. The spread of the distribution of estimated values is the random error e2. The sum of the bias error e1 and the random error e2 is the maximum error of the measured value.

図2に示したように、左の流量計3aのグラフから右の流量計3dのグラフにおいて、各計器のバイアス誤差とランダム誤差はそれぞれ分散している。これに対してDVR補正後の推定値のバイアス誤差とランダム誤差は、測定値の冗長性が増えるにつれて、ともに小さくなってゆく。 As shown in Figure 2, from the graph for flow meter 3a on the left to the graph for flow meter 3d on the right, the bias error and random error of each meter are dispersed. In contrast, the bias error and random error of the estimated value after DVR correction both become smaller as the redundancy of the measurement values increases.

図3は、系統性能監視処理のフローチャートである。
最初、入力部11は、系統である配管2に設置された複数の計器の計測値を入力する(ステップS10)。そして、入力部11は、現場流量計4aで計測した現場計器データが有るか否かを判定する(ステップS11)。
入力部11は、現場計器データが有るならば(Yes)、現場計器データの入力を受け付けて(ステップS12)、ステップS13に進む。ステップS12において、現場計器計測誤差設定部13は、複数回の現場計器取得データから現場計器データの推定値、誤差を設定する。入力部11は、現場計器データが無いならば(No)、ステップS15に進む。
FIG. 3 is a flowchart of the system performance monitoring process.
First, the input unit 11 inputs the measured values of a plurality of meters installed in the piping 2, which is a system (step S10). Then, the input unit 11 determines whether or not there is on-site meter data measured by the on-site flow meter 4a (step S11).
If there is field instrument data (Yes), the input unit 11 accepts the input of the field instrument data (step S12) and proceeds to step S13. In step S12, the field instrument measurement error setting unit 13 sets an estimated value and error of the field instrument data from the field instrument data acquired multiple times. If there is no field instrument data (No), the input unit 11 proceeds to step S15.

推定部14は、取得した現場計器データが評価時刻であるか否かを判定する(ステップS13)。現場計器データの取得時刻が評価時刻でなかったならば(No)、系統に設置された複数の計器の計測値の時系列データから、現場流量計4aで計測した箇所の評価時刻における現場計器データを推定し(ステップS14)、ステップS15に進む。推定部14は、評価時刻であったならば(Yes)、ステップS15に進む。 The estimation unit 14 determines whether the acquired field instrument data is at the evaluation time (step S13). If the acquisition time of the field instrument data is not at the evaluation time (No), the estimation unit 14 estimates the field instrument data at the evaluation time measured by the field flow meter 4a from the time series data of the measurement values of multiple meters installed in the system (step S14), and proceeds to step S15. If the acquisition time is at the evaluation time (Yes), the estimation unit 14 proceeds to step S15.

ステップS15にて、計測誤差低減部12は、系統の特性をモデル化した制約条件を基に、複数の計器の計測値の誤差を低減した推定値を算出する。ここで計測誤差低減部12は、DVR評価により計測値の誤差を校正した推定値を算出する。 In step S15, the measurement error reduction unit 12 calculates estimated values that reduce the errors in the measurement values of multiple instruments based on constraint conditions that model the system characteristics. Here, the measurement error reduction unit 12 calculates estimated values in which the errors in the measurement values have been calibrated using DVR evaluation.

ステップS16にて、劣化検知部15は、系統の劣化を判定する。劣化検知部15は、系統が劣化したと判定したならば(Yes)、系統が劣化したことの警報を発し(ステップS17)、図3の処理を終了する。劣化検知部15は、系統が劣化していないと判定したならば(No)、そのまま図3の処理を終了する。 In step S16, the degradation detection unit 15 determines whether the system has deteriorated. If the degradation detection unit 15 determines that the system has deteriorated (Yes), it issues an alarm indicating that the system has deteriorated (step S17) and ends the processing of Figure 3. If the degradation detection unit 15 determines that the system has not deteriorated (No), it ends the processing of Figure 3.

本実施形態の推定部14は、複数回の計測によって誤差を設定した現場計器データを用い、設定した物理モデルと遠隔計測データから推定値を算出する。更に推定部14は、時系列のカーブからDVR評価時刻における現場計器データの推定値を補間する。補間した現場計器データの推定値、遠隔計測データ、および、物理モデルを用いて計測誤差低減手段により誤差低減評価を行い、高精度に系統流量を推定し、機器性能を監視する。 In this embodiment, the estimation unit 14 uses field instrument data with errors set through multiple measurements to calculate an estimate from the set physical model and remotely measured data. Furthermore, the estimation unit 14 interpolates the estimated value of the field instrument data at the DVR evaluation time from the time-series curve. Using the interpolated estimated value of the field instrument data, the remotely measured data, and the physical model, the measurement error reduction means performs an error reduction evaluation, thereby estimating the system flow rate with high accuracy and monitoring the equipment performance.

図4は、計測値の誤差低減処理のフローチャートである。
最初、入力部11は、系統に設置された複数の計器の計測値を入力する(ステップS20)。ここで入力部11は、図1に示した流量計3a~3dの計測値を入力する。そして、作業員は、現場流量計4aで現場計器データを複数回計測した(ステップS21)、取得した現場計器データを系統性能監視装置1に入力する。入力部11は、現場計器データの入力を受け付ける(ステップS22)。
FIG. 4 is a flowchart of the process for reducing errors in the measurement values.
First, the input unit 11 inputs the measured values of a plurality of meters installed in the system (step S20). Here, the input unit 11 inputs the measured values of the flow meters 3a to 3d shown in FIG. 1. Then, an operator measures the field meter data multiple times using the field flow meter 4a (step S21) and inputs the acquired field meter data to the system performance monitoring device 1. The input unit 11 accepts the input of the field meter data (step S22).

現場計器計測誤差設定部13は、系統の点検後に複数回取得した現場計器データから、現場計器データの誤差を算出する。推定部14が算出した現場計器データの推定値、現場計器計測誤差設定部13が算出した誤差と、遠隔で測定する複数の計器である流量計3a~3dの計測値、系統の特性をモデル化した制約条件を基に、系統流量等のパラメータの推定値を算出すると(ステップS23)、図4の処理を終了する。 The field meter measurement error setting unit 13 calculates errors in the field meter data from the field meter data acquired multiple times after the system inspection. After calculating estimated values of parameters such as system flow rate (step S23) based on the estimated values of the field meter data calculated by the estimating unit 14 , the errors calculated by the field meter measurement error setting unit 13 , the measured values of the flow meters 3a to 3d, which are multiple meters that perform measurements remotely, and constraint conditions that model the characteristics of the system, the processing in FIG. 4 ends.

《データ・バリデーション・リコンシリエーション(DVR)の説明》
石油精製、石油化学、一般化学、発電プラントなどの連続型のプロセスプラントにおいては、プロセスの運転状態を把握するため、流量、温度、圧力、および液レベルなどをリアルタイムで計測する。これらの測定値は、必ず誤差を含んだ値として観測される。データ・バリデーション・リコンシリエーション(DVR)は、このような生の測定値に対して、物質収支とエネルギー収支を記述する物理モデル161を適用することにより、プロセスの運転状態のより良い推定値を求める技術である。換言すると、物理モデル161に対する測定点の数の冗長性を利用して、物理モデル161の関係式を全て満足し、かつ原測定値の修正量を最小とするような推定値のセットを求めるものである。ここでは系統の現場で計測された現場計器Y,Zによって計器誤差を低減させる例を説明する。
<<Data Validation Reconciliation (DVR) Explanation>>
In continuous process plants such as oil refineries, petrochemical plants, general chemical plants, and power plants, flow rates, temperatures, pressures, and liquid levels are measured in real time to understand the operating state of the process. These measurements are inevitably observed as values containing errors. Data validation reconciliation (DVR) is a technique for obtaining better estimates of the operating state of a process by applying a physical model 161 that describes material and energy balances to these raw measurements. In other words, it utilizes the redundancy in the number of measurement points for the physical model 161 to obtain a set of estimates that satisfy all the relationship equations of the physical model 161 and minimize the amount of correction to the original measurements. Here, an example is described in which field instruments Y and Z, which measure at the system site, are used to reduce instrument errors.

図5は、或る系統の物理モデルの推定値を示すグラフである。グラフの縦軸は系統流量を示している。グラフの横軸は時刻を示している。
グラフの実線は、物理モデルの推定値を示している。破線は、真値を示している。物理モデルの推定値は、様々な誤差要因により、真値と所定のずれを有している。
5 is a graph showing estimated values of a physical model of a certain system. The vertical axis of the graph represents system flow rate, and the horizontal axis of the graph represents time.
The solid line in the graph indicates the estimated value of the physical model. The dashed line indicates the true value. The estimated value of the physical model has a certain deviation from the true value due to various error factors.

図6は、偏差補正を示すグラフである。グラフの縦軸は系統流量を示している。グラフの横軸は時刻を示している。時刻tcは、機器を点検したタイミングである。
グラフの一点鎖線は、遠隔測定した測定値から設定した物理モデルを用いて推定した推定値を示している。グラフの実線は、物理モデルの推定値を偏差補正したものから推定した推定値を示している。破線は、真値を示している。領域51は、作業員が或る巡回時刻に現場計器で測定した複数の現場測定データである。領域52は、作業員が別の巡回時刻に現場計器で測定した複数の現場測定データである。これら複数の現場測定データを用いて、物理モデルの推定値に対して偏差補正を施すことにより、真値に近い値を推定できる。
6 is a graph showing deviation correction. The vertical axis of the graph represents the system flow rate. The horizontal axis of the graph represents time. Time tc is the timing when the equipment was inspected.
The dashed-dotted line in the graph indicates an estimated value estimated using a physical model set from remotely measured values. The solid line in the graph indicates an estimated value estimated from deviation-corrected values estimated from the physical model. The dashed line indicates the true value. Area 51 represents multiple pieces of on-site measurement data measured by a worker using a field instrument at a certain patrol time. Area 52 represents multiple pieces of on-site measurement data measured by a worker using a field instrument at a different patrol time. By using this multiple pieces of on-site measurement data and applying deviation correction to the estimated values from the physical model, it is possible to estimate values close to the true value.

図7は、DVR評価を示すグラフである。グラフの縦軸は系統流量を示している。グラフの横軸は時刻を示している。時刻tcは、作業員が機器を点検したタイミングである。時刻teは、DVR評価を行うタイミングである。 Figure 7 is a graph showing DVR evaluation. The vertical axis of the graph represents system flow rate. The horizontal axis of the graph represents time. Time tc is the time when the worker inspected the equipment. Time te is the time when the DVR evaluation was performed.

グラフの実線は、真値である。円形アイコンは、作業員が現場計器Yにて測定した現場測定データを示している。上側の細かい破線は、作業員が現場計器Yにて測定した現場測定データに基づくデータ推定カーブである。このデータ推定カーブにより、DVR評価タイミングである時刻teにおける現場計器Yの箇所における現場計器データを推定できる。 The solid line on the graph represents the true value. The circular icons represent field measurement data measured by a worker using field instrument Y. The fine dashed line on the top is a data estimation curve based on the field measurement data measured by a worker using field instrument Y. This data estimation curve allows the field instrument data at field instrument Y at time te, which is the DVR evaluation timing, to be estimated.

三角形アイコンは、現場計器Zにて測定した現場測定データを示している。実線の下側の粗い破線は、現場計器Zにて測定した現場測定データに基づくデータ推定カーブである。このデータ推定カーブにより、DVR評価タイミングにおける現場計器Zの箇所における現場測定データを推定できる。 The triangle icon indicates the field measurement data measured by field instrument Z. The rough dashed line below the solid line is a data estimation curve based on the field measurement data measured by field instrument Z. This data estimation curve allows the field measurement data at the location of field instrument Z at the time of DVR evaluation to be estimated.

本実施形態によれば、従来困難であった補機冷却水系、海水系等の熱サイクル外の系統の性能を、計器の追設無しで監視することが可能となる。更にポンプ・熱交性能劣化を定量監視することで、点検周期を合理化することが可能となる。 This embodiment makes it possible to monitor the performance of systems outside the thermal cycle, such as auxiliary cooling water systems and seawater systems, which was previously difficult, without installing additional instruments. Furthermore, by quantitatively monitoring the deterioration of pump and heat exchanger performance, it becomes possible to streamline inspection intervals.

《流量計による配管流量の測定例》
図8は、DVR評価を適用する前の測定データを示す図である。
図8に示すような簡単な系統があり、各系統の配管に流量計31a~31cが設置されており、質量流量が計測されている。流量計31aの測定値Aは、50t/hである。流量計31bの測定値Bは、25t/hである。流量計31cの測定値Cは、20t/hである。
<Example of measuring pipe flow rate using a flow meter>
FIG. 8 is a diagram showing measurement data before applying DVR evaluation.
There is a simple system as shown in Figure 8, and flow meters 31a to 31c are installed in the piping of each system to measure the mass flow rate. The measured value A of flow meter 31a is 50 t/h. The measured value B of flow meter 31b is 25 t/h. The measured value C of flow meter 31c is 20 t/h.

流量計31aの誤差は、±10%である。流量計31bの誤差は、±5%である。流量計31cの誤差は、±3%である。 The error of flow meter 31a is ±10%. The error of flow meter 31b is ±5%. The error of flow meter 31c is ±3%.

Aの配管は、Bの配管とCの配管とに分岐している。この場合、物質収支(物理モデル)を表す式としてA=B+Cの式が成り立つ。よって、3個の変数があり、それら相互の関係を規定する式が1個であるから、3-1=2個の計測点があれば、理論上は他の計測点の流量は計算できる。換言すると、このプロセスの自由度は2である。3個の変数の全てを計測している場合、プロセスの自由度より計測値が1個多いため、計測の冗長性は1である。 Pipe A branches into pipe B and pipe C. In this case, the equation A = B + C holds true as the equation that represents the material balance (physical model). Therefore, since there are three variables and one equation that defines their relationship, if there are 3 - 1 = 2 measurement points, the flow rate at the other measurement points can theoretically be calculated. In other words, the degrees of freedom of this process are 2. If all three variables are measured, there is one more measurement value than the degrees of freedom of the process, so the measurement redundancy is 1.

一方、実際の流量の計測値は、その不確かさのために、プロセスの物質収支式を満足しない。このような状況は、系統の計測では普通に見られる現象である。DVR評価は、この計測の冗長性を利用して、個別の計測値の不確かさを減少させると同時に、物理モデルを満足する最良の推定値を求めるものである。また、これらの最良の推定値を使ってプロセスの性能指標を計算したり、未測定変数の推定を行ったりすることも可能である。 On the other hand, actual flow rate measurements, due to their uncertainty, do not satisfy the process material balance equation. This situation is common in system measurements. DVR evaluation takes advantage of this measurement redundancy to reduce the uncertainty of individual measurements while obtaining best estimates that satisfy the physical model. These best estimates can also be used to calculate process performance indicators and estimate unmeasured variables.

DVR評価とは、上記の例の場合のようにプロセスの自由度より大きい数の計測点が存在する(冗長な計測点が存在する)場合に、以下のように最小二乗法によってプロセスの変数の最良の推定値を求めることである。物理モデルは、一般的には非線形の連立方程式となるので、非線形最小二乗問題を解くことになる。
式(1)は、整合度に係る基礎方程式である。
DVR evaluation involves finding the best estimates of process variables using the least squares method as follows when there are a greater number of measurement points than the degrees of freedom of the process (redundant measurement points exist), as in the above example: Since a physical model generally becomes a nonlinear simultaneous equation, a nonlinear least squares problem is solved.
Equation (1) is a basic equation relating to the degree of consistency.

式(2)は、制約条件に係る式である。この制約条件は、系統の物理モデルから構成される。ここで物理モデルとは、タービンモデル等である。
Equation (2) is an equation related to constraints. The constraints are configured from a physical model of the system. Here, the physical model is a turbine model or the like.

図9は、DVR評価を適用した後の測定データの推定値を示す図である。
流量計31aのDVR評価の適用後の測定データの推定値は、46.27t/hである。流量計31bのDVR評価の適用後の測定データの推定値は、25.93t/hである。流量計31cのDVR評価の適用後の測定データの推定値は、20.34t/hである。
FIG. 9 shows the estimated values of the measurement data after applying the DVR evaluation.
The estimated value of the measurement data after applying DVR evaluation for flow meter 31a is 46.27 t/h. The estimated value of the measurement data after applying DVR evaluation for flow meter 31b is 25.93 t/h. The estimated value of the measurement data after applying DVR evaluation for flow meter 31c is 20.34 t/h.

流量計31aの誤差は、±5.04%である。流量計31bの誤差は、±4.51%である。流量計31cの誤差は、±2.90%である。 The error of the flow meter 31a is ±5.04 % , the error of the flow meter 31b is ±4.51%, and the error of the flow meter 31c is ±2.90%.

図8と図9の例において、各計測値の「不確かさ」が推定できたとすると、上記のDVR評価を実行することが可能となる。DVR評価によって、物質収支を満足し、かつ元の計測値よりも不確かさが小さくなった推定値が、各計測点で得られる。 In the examples of Figures 8 and 9, if the "uncertainty" of each measurement value can be estimated, it becomes possible to perform the DVR evaluation described above. The DVR evaluation allows for the acquisition of estimated values at each measurement point that satisfy the material balance and have less uncertainty than the original measurement value.

このように、DVR評価は、プロセスモデルとその自由度を上回る数の計測点が存在する場合に、各計測点の測定値の不確かさを与えることによって、プロセスモデルを満足し、かつより信頼性の高い計測点の推定値を求めることを可能とする。また、求められた推定値の関数として計算可能なプロセスの性能指標や未測定変数とそれらの不確かさも、合わせて計算可能となる。 In this way, when there are more measurement points than the process model and its degrees of freedom, DVR evaluation makes it possible to obtain more reliable measurement point estimates that satisfy the process model by providing the uncertainty of the measurement values at each measurement point. It also makes it possible to calculate process performance indicators and unmeasured variables, along with their uncertainties, which can be calculated as a function of the obtained estimates.

図8と図9の例において、どれか1つの流量の計測点が計器不良などにより計測不能となった場合でも、まだ計測の冗長性が残っているので、DVR評価を実行することは可能である。つまり、計測不能となった計測点の流量を未測定変数として推定することが可能である。但し、その場合の各推定値の不確かさは、全体としては計器不良が無い場合より大きくなる。 In the examples of Figures 8 and 9, even if one of the flow measurement points becomes unmeasurable due to a meter failure or other reason, measurement redundancy remains, so it is possible to perform DVR evaluation. In other words, the flow rate at the unmeasurable measurement point can be estimated as an unmeasured variable. However, in this case, the uncertainty of each estimated value will be greater overall than if there were no meter failure.

以下、他の計測値から物理モデルを介して流量を求める例を説明する。これにより、流量計を設置していない箇所の流量を、計算によって求めることができる。 Below, we will explain an example of calculating flow rate from other measured values via a physical model. This makes it possible to calculate flow rate at locations where no flow meter is installed.

《ポンプ性能曲線から流量を測定する例》
本実施例において、系統はポンプを含む配管である。劣化検知部15は、ポンプの性能曲線から求まる吐出流量と計測誤差低減部12から求まる系統流量の偏差から、ポンプの劣化を検知することができる。
<<Example of measuring flow rate from pump performance curve>>
In this embodiment, the system is a pipe including a pump. The deterioration detection unit 15 can detect deterioration of the pump from the deviation between the discharge flow rate calculated from the pump performance curve and the system flow rate calculated by the measurement error reduction unit 12.

図10は、ポンプと圧力センサを含む系統を示す図である。
配管2には、ポンプ22が設置されている、ポンプ22の下流側には圧力センサ32aが設置され、ポンプ22の下流側には圧力センサ32bが設置されている。
FIG. 10 is a diagram showing a system including a pump and a pressure sensor.
A pump 22 is installed in the pipe 2 , and a pressure sensor 32 a is installed downstream of the pump 22 , and a pressure sensor 32 b is installed downstream of the pump 22 .

図11は、流量と揚程との関係を示すグラフである。
グラフの縦軸は揚程を示している。グラフの横軸は流量を示している。ここで揚程とは、ポンプ22の出入口の差圧のことをいう。圧力センサ32aの計測値と圧力センサ32bの計測値との差により、差圧を算出可能である。差圧が低いほど流量は大きくなり、ここでは式(3)の関係を有している。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the flow rate and the head.
The vertical axis of the graph represents the head. The horizontal axis of the graph represents the flow rate. Here, the head refers to the differential pressure between the inlet and outlet of the pump 22. The differential pressure can be calculated from the difference between the measurement value of the pressure sensor 32a and the measurement value of the pressure sensor 32b. The lower the differential pressure, the greater the flow rate, and here the relationship is expressed by equation (3).

差圧がΔPのとき、式(3)に差圧ΔPを代入して流量Qを求めることができる。 When the differential pressure is ΔP 1 , the flow rate Q 1 can be obtained by substituting the differential pressure ΔP 1 into equation (3).

図12は、ポンプ劣化の検知方法を示すためのグラフである。
実線は、健全状態のポンプ22のQ-H特性を示している。破線は、劣化状態のポンプ22のQ-H特性を示している。
FIG. 12 is a graph showing a method for detecting pump deterioration.
The solid line indicates the QH characteristics of the pump 22 in a healthy state, and the dashed line indicates the QH characteristics of the pump 22 in a deteriorated state.

各種の物理モデルを介したDVR評価による系統流量の評価値Qと、ポンプ22の性能曲線の物理モデルを用いてポンプ出入口の差圧から推定される、健全状態のポンプ22が吐出する流量Qに偏差が出ると、ポンプ22のQ-H特性曲線が落ち込んでいるとして、ポンプ劣化を検知する。 If there is a deviation between the system flow rate evaluation value Q2 obtained by DVR evaluation using various physical models and the flow rate Q1 discharged by a pump 22 in a healthy state, which is estimated from the differential pressure at the pump inlet and outlet using a physical model of the performance curve of the pump 22, it is determined that the Q-H characteristic curve of the pump 22 has dropped, and pump deterioration is detected.

《熱交換器の伝熱特性から流量を求める例》
本実施例にて、計測誤差低減部12は、熱交換器の熱交換量の定義式を制約条件として、冷却水の流量を算出する。また劣化検知部15は、この熱交換器の劣化を検知する。
<<Example of determining flow rate from heat transfer characteristics of a heat exchanger>>
In this embodiment, the measurement error reducing unit 12 calculates the flow rate of the cooling water using the definition equation of the heat exchange amount of the heat exchanger as a constraint condition, and the deterioration detecting unit 15 detects deterioration of the heat exchanger.

図13は、熱交換器23を含む系統を示す図である。
熱交換器23は、図の横方向に設置された配管2aを流れる冷却水と、図の縦方向に設置された配管2bを流れる冷却水との間で熱交換するものである。配管2aの流量は、Gである。
FIG. 13 is a diagram showing a system including the heat exchanger 23.
The heat exchanger 23 exchanges heat between the cooling water flowing through the pipe 2a installed horizontally in the figure and the cooling water flowing through the pipe 2b installed vertically in the figure. The flow rate of the pipe 2a is G1 .

配管2aの入口には、温度計33aが設置され、出口には温度計33bが設置されている。温度計33aの計測値は、Tである。温度計33bの計測値は、Tである。
配管2bの入口には、温度計33cが設置され、出口には温度計33dが設置されている。温度計33cの計測値は、Tである。温度計33dの計測値は、Tである。
A thermometer 33a is installed at the inlet of the pipe 2a, and a thermometer 33b is installed at the outlet. The measured value of the thermometer 33a is T1 . The measured value of the thermometer 33b is T2 .
A thermometer 33c is installed at the inlet of the pipe 2b, and a thermometer 33d is installed at the outlet. The measured value of the thermometer 33c is T3 . The measured value of the thermometer 33d is T4 .

式(4)は、この熱交換器23に係る第1の伝熱式である。
Equation (4) is the first heat transfer equation for the heat exchanger 23.

式(4)より、熱貫流率kと伝熱面積Aが既知なので、計測値T,T,T,Tから対数平均温度差θmが求まり、熱交換量Qが求まる。
式(5)は、この熱交換器23に係る第2の伝熱式である。
From equation (4), since the overall heat transfer coefficient k and the heat transfer area A are known, the logarithmic mean temperature difference θm can be found from the measured values T 1 , T 2 , T 3 , and T 4 , and the heat exchange amount Q can be found.
Equation (5) is the second heat transfer equation for the heat exchanger 23.

式(5)より、式(4)で求めた熱交換量Qと、出入口温度差ΔTより、流量Gが求められる。つまり、計測誤差低減部12は、熱交換器23の性能曲線に基づいて流量を算出する。
熱交換器23の性能は式(4)式中の熱貫流率kで表される。伝熱特性式(4)において、流量Gが他のモデル特性とDVR評価により既知であった場合、式(5)のみで熱交換量Qが求まる。
式(4)でQ、A、θmが既知であればkが求まるが、このkの値が連続的に減少していった場合に、熱交換器23の性能低下(伝熱管汚れ)が検知できる。
The flow rate G1 can be calculated from the heat exchange amount Q calculated by equation (4) and the inlet/outlet temperature difference ΔT using equation (5). In other words, the measurement error reduction unit 12 calculates the flow rate based on the performance curve of the heat exchanger 23.
The performance of the heat exchanger 23 is expressed by the overall heat transmission coefficient k in equation (4). In the heat transfer characteristic equation (4), if the flow rate G1 is known from other model characteristics and DVR evaluation, the heat exchange amount Q can be found using only equation (5).
In equation (4), if Q, A, and θm are known, k can be found, and if the value of k decreases continuously, a decrease in the performance of the heat exchanger 23 (heat transfer tube fouling) can be detected.

現場計器データの入力が必要な理由は、熱交換器23の出入口温度が現場計器のみで計測可能であり、遠隔から計測できる計器が設置されていない場合があるためである。 The reason why on-site instrument data must be entered is that the inlet and outlet temperatures of the heat exchanger 23 can only be measured using on-site instruments, and there may be cases where an instrument capable of measuring remotely is not installed.

《圧損特性から流量を求める例》
図14は、圧損特性に係る系統を示す図である。
配管24には、圧力計34aと圧力計34bとが設置されている。この系統のうち、圧力計34aの設置箇所と圧力計34bの設置箇所との間には、圧力損失発生領域を含んでいる。
圧力計34aの計測値は、Pである。圧力計34bの計測値は、Pである。両者の圧力差は、ΔPである。圧力損失を求める式を、式(6)に示す。
<<Example of calculating flow rate from pressure loss characteristics>>
FIG. 14 is a diagram showing a system relating to pressure loss characteristics.
A pressure gauge 34a and a pressure gauge 34b are installed in the pipe 24. In this system, a pressure loss occurring region is included between the installation location of the pressure gauge 34a and the installation location of the pressure gauge 34b.
The measured value of the pressure gauge 34a is P3 . The measured value of the pressure gauge 34b is P4 . The pressure difference between the two is ΔP3 . The equation for calculating the pressure loss is shown in equation (6).

図15は、流量と圧力損失との関係を示すグラフである。
グラフの縦軸は、圧力損失を示している。グラフの横軸は、流量を示している。このとき、圧力損失が大きくなるほど、流量は大きくなる。
グラフの実線は、以下の式(7)で表せる。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the flow rate and the pressure loss.
The vertical axis of the graph represents pressure loss, and the horizontal axis of the graph represents flow rate. In this case, the larger the pressure loss, the larger the flow rate.
The solid line in the graph can be expressed by the following equation (7).

圧力計34aと圧力計34bの計測値から、ΔPを求めて、式(7)に代入することで、そのときの流量Qを求めることができる。
現場計器データの入力が必要な理由は、圧力計34a,34bは、現場計器であり、遠隔から計測できる計器が設置されていない場合があるためである。
The flow rate Q3 at that time can be calculated by calculating ΔP3 from the measured values of the pressure gauges 34a and 34b and substituting this into equation (7).
The reason why the input of field instrument data is necessary is that the pressure gauges 34a and 34b are field instruments, and there are cases where instruments capable of measuring remotely are not installed.

《タービン特性から流量を測定する例》
図16は、タービン25に係る系統を示す図である。
タービン25は、各段にて所定の段流量Qが流れ、所定の段圧力Pが発生する。
<<Example of measuring flow rate from turbine characteristics>>
FIG. 16 is a diagram showing a system related to the turbine 25.
In the turbine 25, a predetermined stage flow rate Q5 flows in each stage , and a predetermined stage pressure P5 is generated.

図17は、流量と段圧力との関係を示すグラフである。
グラフの縦軸は、タービン25の段圧力を示している。グラフの横軸は、流量を示している。タービン25の段流量Qは、圧力にほぼ比例し、以下の式(8)で表せる。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between flow rate and stage pressure .
The vertical axis of the graph represents the stage pressure of the turbine 25. The horizontal axis of the graph represents the flow rate. The stage flow rate Q5 of the turbine 25 is approximately proportional to the pressure and can be expressed by the following equation (8).

よって、段圧力Pから段流量Qが求まる。つまり計測誤差低減部12は、タービン25の段圧力に基づいて流量を算出する。 Therefore, the stage flow rate Q5 is calculated from the stage pressure P5 . That is, the measurement error reducing unit 12 calculates the flow rate based on the stage pressure of the turbine 25.

《弁開度から流量を測定する例》
図18は、弁26に係る系統を示す図である。
配管には、弁26が設けられている。弁26には、弁開度検知器36aが設けられている。弁開度検知器36aは弁開度OCVを検知する。この弁26の出口側には、流量計36bが設けられている。流量計36bは、流量Qを検知する。
<<Example of measuring flow rate from valve opening>>
FIG. 18 is a diagram showing a system relating to the valve 26.
A valve 26 is provided in the piping. A valve opening detector 36a is provided in the valve 26. The valve opening detector 36a detects the valve opening OCV . A flow meter 36b is provided on the outlet side of the valve 26. The flow meter 36b detects the flow rate Q7 .

図19は、流量と弁開度との関係を示すグラフである。
グラフの縦軸は、弁開度を示している。グラフの横軸は、流量を示している。弁開度と流量は、式(9)の関係式を満たす。
FIG. 19 is a graph showing the relationship between the flow rate and the valve opening.
The vertical axis of the graph represents the valve opening, and the horizontal axis of the graph represents the flow rate. The valve opening and the flow rate satisfy the relational expression (9).

よって、計測誤差低減部12は、弁開度OCVから流量Qを求めることができる。 Therefore, the measurement error reducing unit 12 can obtain the flow rate Q7 from the valve opening OCV .

(変形例)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、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。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、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、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those including all of the described configurations. It is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Furthermore, it is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.

上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路などのハードウェアで実現してもよい。上記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈して実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)などの記録装置、または、フラッシュメモリカード、DVD(Digital Versatile Disk)などの記録媒体に置くことができる。 The above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be implemented in part or in whole by hardware such as an integrated circuit. The above-mentioned configurations, functions, etc. may also be implemented by software, with a processor interpreting and executing a program that implements each function. Information such as the programs, tables, and files that implement each function can be stored in a storage device such as memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or on a storage medium such as a flash memory card or DVD (Digital Versatile Disk).

各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In each embodiment, the control lines and information lines shown are those considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. In reality, it can be assumed that almost all components are interconnected.

1 系統性能監視装置
11 入力部 (入力手段)
12 計測誤差低減部 (計測誤差低減手段)
13 現場計器計測誤差設定部 (現場計器計測誤差設定手段)
14 推定部 (推定手段)
15 劣化検知部 (劣化検知手段)
16 記憶部
161 物理モデル
2 配管
3a~3d 流量計 (計器)
4a 現場流量計 (現場計器)
1 System performance monitoring device 11 Input unit (input means)
12 Measurement error reduction unit (measurement error reduction means)
13 Field instrument measurement error setting unit (field instrument measurement error setting means)
14 Estimation section (estimation means)
15 Deterioration detection unit (deterioration detection means)
16 Memory unit 161 Physical model 2 Pipes 3a to 3d Flow meter (instrument)
4a Field flow meter (field meter)

Claims (14)

系統に設置され且つ遠隔から計測した複数の遠隔計器の計測値と、所定の箇所に設置され且つ作業員によって取得される現場計器の計測値と、を入力する入力手段と、
前記系統の特性をモデル化した制約条件と前記遠隔計器の計測値の時系列データとから、所定の時刻における前記現場計器の推定値を算出する推定手段と、
前記遠隔計器の計測値、前記制約条件および前記推定手段によって算出された現場計器の推定値を基に、前記計器の計測値の誤差を低減した補正値を算出する計測誤差低減手段と、
を有することを特徴とする系統性能監視装置。
an input means for inputting measurement values of a plurality of remote meters installed in the system and measuring remotely , and measurement values of field meters installed at predetermined locations and acquired by an operator ;
an estimation means for calculating an estimated value of the field meter at a predetermined time based on constraints that model the characteristics of the system and time-series data of the measurement values of the remote meter;
a measurement error reduction means for calculating a correction value that reduces an error in the measurement value of the meter based on the measurement value of the remote meter, the constraint conditions, and the estimated value of the field meter calculated by the estimation means ;
A system performance monitoring device comprising:
前記系統の点検後に前記現場計器の計測値を複数回取得し、前記現場計器の計測値の誤差を算出する現場計器計測誤差設定手段、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の系統性能監視装置。
a field instrument measurement error setting means for acquiring measurement values of the field instrument multiple times after the inspection of the system and calculating an error in the measurement values of the field instrument;
2. The system performance monitoring device according to claim 1 , further comprising :
前記系統の計測値に基づき、当該系統の劣化を検知する劣化検知手段を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の系統性能監視装置。
a deterioration detection means for detecting deterioration of the system based on a measurement value of the system;
2. The system performance monitoring device according to claim 1.
前記系統は、ポンプを含み、
前記劣化検知手段は、前記ポンプの性能曲線から求まる吐出流量と前記計測誤差低減手段から求まる系統流量の偏差から、前記ポンプの劣化を検知する、
ことを特徴とする請求項に記載の系統性能監視装置。
the system includes a pump;
the deterioration detection means detects deterioration of the pump from a deviation between a discharge flow rate calculated from a performance curve of the pump and a system flow rate calculated from the measurement error reduction means;
4. The system performance monitoring device according to claim 3 .
前記系統は、熱交換器を含み、
前記計測誤差低減手段において、前記熱交換器の熱交換量の定義式を前記制約条件とし、
前記劣化検知手段は、前記熱交換器の劣化を検知する、
ことを特徴とする請求項に記載の系統性能監視装置。
the system includes a heat exchanger;
In the measurement error reduction means, a definition equation of the heat exchange amount of the heat exchanger is set as the constraint condition,
The deterioration detection means detects deterioration of the heat exchanger.
4. The system performance monitoring device according to claim 3 .
前記遠隔計器の計測値は、前記系統に流れる液体または気体の流量、温度、圧力のうち何れかである、
ことを特徴とする請求項1に記載の系統性能監視装置。
The measurement value of the remote meter is any one of the flow rate, temperature, and pressure of the liquid or gas flowing in the system.
2. The system performance monitoring device according to claim 1.
前記系統は、ポンプを含み、
前記計測誤差低減手段は、前記ポンプの性能曲線に基づいて流量を算出する、
ことを特徴とする請求項に記載の系統性能監視装置。
the system includes a pump;
the measurement error reducing means calculates the flow rate based on a performance curve of the pump.
7. The system performance monitoring device according to claim 6 .
前記系統は、熱交換器を含み、
前記計測誤差低減手段は、前記熱交換器の性能曲線に基づいて流量を算出する、
ことを特徴とする請求項に記載の系統性能監視装置。
the system includes a heat exchanger;
the measurement error reducing means calculates the flow rate based on a performance curve of the heat exchanger.
7. The system performance monitoring device according to claim 6 .
前記系統は、圧力損失発生領域を含み、
前記計測誤差低減手段は、前記圧力損失発生領域の圧力損失に基づいて流量を算出する、
ことを特徴とする請求項に記載の系統性能監視装置。
The system includes a pressure loss generation region,
the measurement error reducing means calculates the flow rate based on the pressure loss in the pressure loss occurring region.
7. The system performance monitoring device according to claim 6 .
前記系統は、タービンを含み、
前記計測誤差低減手段は、前記タービンの段圧力に基づいて流量を算出する、
ことを特徴とする請求項に記載の系統性能監視装置。
the system includes a turbine;
the measurement error reducing means calculates the flow rate based on the stage pressure of the turbine.
7. The system performance monitoring device according to claim 6 .
前記系統は、弁を含み、
前記計測誤差低減手段は、前記弁の弁開度から流量を算出する、
ことを特徴とする請求項に記載の系統性能監視装置。
the system includes a valve;
the measurement error reduction means calculates the flow rate from the valve opening degree of the valve.
7. The system performance monitoring device according to claim 6 .
前記劣化検知手段は、前記系統の劣化を検知した場合に警報を発する、
ことを特徴とする請求項3に記載の系統性能監視装置。
The deterioration detection means issues an alarm when it detects deterioration of the system.
4. The system performance monitoring device according to claim 3.
前記劣化検知手段は、前記系統の劣化を検知した場合に前記系統から他の系統に切り替える、
ことを特徴とする請求項3に記載の系統性能監視装置。
the deterioration detection means switches from the system to another system when it detects deterioration of the system;
4. The system performance monitoring device according to claim 3.
系統に設置され且つ遠隔から計測した複数の遠隔計器の計測値と、系統の所定の箇所に設置され且つ作業員によって取得される現場計器の計測値とを入力手段による入力を受け付けるステップと、
前記系統の特性をモデル化した制約条件と、前記入力手段から入力された前記遠隔計器の計測値の時系列データとから、所定の時刻における前記現場計器の推定値を算出するステップと、
前記入力手段が受け付けた前記遠隔計器の計測値、前記制約条件、および前記現場計器の推定値を基に、計測誤差低減手段が、前記計器の計測値の誤差を低減した補正値を算出するステップと、
を有することを特徴とする系統性能監視方法。
a step of receiving, via an input means, measurement values of a plurality of remote meters that are installed in the system and perform remote measurements, and measurement values of field meters that are installed at predetermined locations in the system and acquired by an operator ;
calculating an estimated value of the field meter at a predetermined time from constraints that model the characteristics of the system and time-series data of the measurement values of the remote meter input from the input means;
a step in which a measurement error reduction means calculates a correction value that reduces an error in the measurement value of the meter based on the measurement value of the remote meter, the constraint condition, and the estimated value of the field meter received by the input means;
A system performance monitoring method comprising:
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