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JP2007002673A - Analysis and prediction method of gas turbine performance - Google Patents

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JP2007002673A
JP2007002673A JP2005180307A JP2005180307A JP2007002673A JP 2007002673 A JP2007002673 A JP 2007002673A JP 2005180307 A JP2005180307 A JP 2005180307A JP 2005180307 A JP2005180307 A JP 2005180307A JP 2007002673 A JP2007002673 A JP 2007002673A
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JP
Japan
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gas turbine
variable
analysis
data
time series
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005180307A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Takada
謙一 高田
Tetsuo Tazaki
哲夫 田崎
Hiroshi Ishizuka
洋 石塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

【課題】 運転中のガスタービンから取得された多数のデータから、熟練を必要とせずに、ガスタービン性能の指標となる目的変数に影響が大きい複数のデータを容易に選択でき、かつこれらのデータを用いてガスタービン性能の分析又は予測を高い精度で容易にできるガスタービン性能の分析予測方法を提供する。
【解決手段】 統計量算出S1、前処理S2、目的変数選択S3、説明変数選択S4、回帰分析S5、時系列分析S6及び分析予測S7の各ステップからなる。説明変数選択ステップS4では、ステップワイズ法を用いて、目的変数以外の前処理データから目的変数に影響が大きい複数のデータを説明変数として選択する。回帰分析ステップS5において、単回帰分析、重回帰分析、目的変数から説明変数の影響を除去する影響除去処理、又はノイズ除去から少なくとも1つを選択して実施する。時系列分析ステップS6において、自己回帰モデル又は多変数自己回帰モデルの少なくとも1つを用いる。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To easily select a plurality of data having a large influence on an objective variable serving as an index of gas turbine performance from a large number of data acquired from a gas turbine in operation without requiring skill, and these data A gas turbine performance analysis and prediction method capable of easily analyzing or predicting a gas turbine performance with high accuracy is provided.
SOLUTION: Each step includes statistical calculation S1, preprocessing S2, objective variable selection S3, explanatory variable selection S4, regression analysis S5, time series analysis S6, and analysis prediction S7. In the explanatory variable selection step S4, a plurality of data having a large influence on the objective variable is selected as explanatory variables from the preprocessed data other than the objective variable using the stepwise method. In the regression analysis step S5, at least one of single regression analysis, multiple regression analysis, influence removal processing for removing the influence of the explanatory variable from the objective variable, or noise removal is selected and executed. In the time series analysis step S6, at least one of an autoregressive model or a multivariable autoregressive model is used.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、多数の計測データからガスタービン性能の分析又は予測をする方法に関する。   The present invention relates to a method for analyzing or predicting gas turbine performance from a large number of measurement data.

ガスタービンは、圧縮機、燃焼器、タービン、等からなる。また、ガスタービン発電設備の場合、ガスタービン主要性能データとして、発電端出力(PWR)、吸気温度(CIT)、圧縮機出口圧力(CDP)、燃料流量(WGF)、ガスタービン出口温度(TOT)、発電端効率(η)、排ガスNOx濃度(NOx)、等が通常単位時間おきに取得され、これらによりガスタービンの性能が評価される。   The gas turbine includes a compressor, a combustor, a turbine, and the like. In the case of a gas turbine power generation facility, as main performance data of the gas turbine, power generation end output (PWR), intake air temperature (CIT), compressor outlet pressure (CDP), fuel flow rate (WGF), gas turbine outlet temperature (TOT) , Power generation end efficiency (η), exhaust gas NOx concentration (NOx), etc. are usually acquired every unit time, and the performance of the gas turbine is evaluated by these.

すなわち、従来から、コジェネレーション設備などに用いられているガスタービンの性能状態を把握するためにガスタービンの各部に取り付けた計測器からの上述した計測データ(PWR,CIT,CDP,WGF,TOT,η,NOx)をモニタしている。   In other words, the above-described measurement data (PWR, CIT, CDP, WGF, TOT, etc.) from the measuring instruments attached to each part of the gas turbine in order to grasp the performance state of the gas turbine used in the cogeneration facility, etc. (η, NOx) is monitored.

しかし、これらの計測データは相互に影響しあい、かつガスタービンの実際の運転条件は常に変化している。そのため、取得された計測データには吸気温度、大気圧力、等の変化、ガスタービンの使用状況の変化(全負荷か部分負荷か)による出力変化およびノイズなどが含まれており、単に取得した計測データをプロットしたり、ガスタービン吸気温度のみの修正(吸気温度の変化分だけを補正する)だけではガスタービンの正確な性能状態を把握することは困難であった。   However, these measurement data influence each other, and the actual operating conditions of the gas turbine are constantly changing. Therefore, the acquired measurement data includes changes in intake air temperature, atmospheric pressure, etc., output changes due to changes in gas turbine usage (full load or partial load) and noise, etc. It was difficult to grasp the exact performance state of the gas turbine only by plotting data or correcting only the intake temperature of the gas turbine (correcting only the change in intake air temperature).

そこで、多数の計測データからガスタービン性能を分析する手段として、例えば特許文献1〜3が提案されている。
また本発明に関連する「多変量時系列モデル」は非特許文献1に開示されている。
Thus, for example, Patent Documents 1 to 3 have been proposed as means for analyzing gas turbine performance from a large number of measurement data.
A “multivariate time series model” related to the present invention is disclosed in Non-Patent Document 1.

特許文献1の「ガスタービンの性能診断方法」は、運転中のガスタービンから取得された計測データ(PWR,CIT,CDP,WGF,TOT,η,NOx)を基に重回帰分析により性能を診断するものである。   Patent document 1 “Performance diagnosis method of gas turbine” diagnoses performance by multiple regression analysis based on measurement data (PWR, CIT, CDP, WGF, TOT, η, NOx) acquired from an operating gas turbine. To do.

特許文献2の「機器の異常監視装置及びガスタービンの異常監視装置及びガスタービン設備及び複合発電設備」は、温度センサと発電機出力センサによる計測値を用いてガスタービンの健全性を評価し、ガスタービンの異常を早期に発見して発電効率の低下や装置の損傷を防止するものである。   Patent document 2 “Abnormality monitoring device for equipment and abnormality monitoring device for gas turbine and gas turbine equipment and combined power generation equipment” evaluates the soundness of the gas turbine using the measured values by the temperature sensor and the generator output sensor, An abnormality in the gas turbine is detected at an early stage to prevent a decrease in power generation efficiency and damage to the apparatus.

特許文献3の「ガスタービンの状態診断方法及び診断システム」は、ガスタービンの運転情報と、ガスタービンに装着したセンサによって得られたプロセス情報から、ガスタービンを構成する部品の損傷程度を運転時間で評価した等価運転時間を算出し、あらかじめ決められている管理基準に基づいてガスタービンの状態を診断するものである。   Patent Document 3 “Gas Turbine Condition Diagnosis Method and Diagnosis System” is based on gas turbine operation information and process information obtained by a sensor attached to the gas turbine. The equivalent operation time evaluated in (1) is calculated, and the state of the gas turbine is diagnosed based on a predetermined management standard.

特開2003−83089号公報、「ガスタービンの性能診断方法」JP 2003-83089 A, “Performance diagnosis method of gas turbine” 特開2004−324548号公報、「機器の異常監視装置及びガスタービンの異常監視装置及びガスタービン設備及び複合発電設備」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-324548, “Abnormality Monitoring Device for Equipment, Abnormality Monitoring Device for Gas Turbine, Gas Turbine Equipment, and Combined Power Generation Equipment” 特表2002−103177号公報、「ガスタービンの状態診断方法及び診断システム」JP-T-2002-103177, “Gas turbine state diagnosis method and diagnosis system”

赤池弘次監修、「時系列解析の方法」統計科学選書、朝倉書店、p107−117、1998Supervised by Koji Akaike, “Method of Time Series Analysis” Statistical Science Selection, Asakura Shoten, p107-117, 1998

ガスタービン発電設備の場合、運転中のガスタービンから取得されるデータは、上述した主要性能データに限られず、通常例えば50点以上のデータが一定時間毎(例えば5分〜10分、30分又は1時間毎)に取得される。
しかし、従来は、50点以上に達する多数のデータから経験的に選択した少数(例えば5〜7点)のデータを分析に用いているに過ぎなかった。そのため、経験的な選択から漏れたデータを有効に利用できず、得られ分析結果の有効性が低下する問題点があった。
In the case of a gas turbine power generation facility, data acquired from an operating gas turbine is not limited to the main performance data described above. For example, data of 50 points or more is usually every fixed time (for example, 5 to 10 minutes, 30 minutes or Acquired every hour).
However, conventionally, only a small number (for example, 5 to 7 points) of data selected empirically from a large number of data reaching 50 points or more has been used for analysis. For this reason, there is a problem in that the data missing from the empirical selection cannot be used effectively, and the effectiveness of the obtained analysis results is lowered.

例えば特許文献1の方法では、分析に利用する計測データがPWR,CIT,CDP,WGF,TOT,η,NOx等に特定されているため、特定されていない他のガスタービン性能の劣化診断には適用できない。また、性能劣化の原因の分析は行っていないため、劣化の原因を判断できない。
すなわち一般的に、重回帰分析では時間的な影響を考慮しておらず、将来の変化や状態の予測には利用できない。
また一般的に、計測データの種類が多い場合は、影響の可能性があるデータを経験的に選択するのは、非常に困難であり、誤っているおそれもある。
For example, in the method of Patent Document 1, since the measurement data used for analysis is specified as PWR, CIT, CDP, WGF, TOT, η, NOx, etc., for the deterioration diagnosis of other gas turbine performance not specified. Not applicable. Moreover, since the cause of performance degradation is not analyzed, the cause of degradation cannot be determined.
That is, in general, multiple regression analysis does not consider temporal effects and cannot be used to predict future changes or conditions.
In general, when there are many types of measurement data, it is very difficult to empirically select data that may have an influence, and there is a possibility that the data is erroneous.

また、特許文献2の方法では、計測値によって異常診断を行っているが、統計分析を行っていないためその信頼性が低い。また、性能分析や性能予測はできない。   Moreover, in the method of patent document 2, although abnormality diagnosis is performed by a measured value, since the statistical analysis is not performed, the reliability is low. Also, performance analysis and performance prediction are not possible.

さらに特許文献3の方法では、ガスタービン全体の性能分析及び性能予測を行っていないため、ガスタービン全体の劣化性能を判断することができない。また、等価運転時間を用いるため、計算対象となる変量が限られている。   Furthermore, in the method of Patent Document 3, since the performance analysis and performance prediction of the entire gas turbine are not performed, the deterioration performance of the entire gas turbine cannot be determined. In addition, since the equivalent operation time is used, the variables to be calculated are limited.

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、運転中のガスタービンから取得された多数のデータから、熟練を必要とせずに、ガスタービン性能の指標となる目的変数に影響が大きい複数のデータを容易に選択でき、かつこれらのデータを用いてガスタービン性能の分析又は予測を高い精度で容易にできるガスタービン性能の分析予測方法を提供することにある。   The present invention has been developed to solve such problems. That is, the object of the present invention is to easily select a plurality of data having a large influence on an objective variable serving as an index of gas turbine performance from a large number of data acquired from an operating gas turbine without requiring skill. Another object of the present invention is to provide a gas turbine performance analysis / prediction method that can easily analyze or predict gas turbine performance with high accuracy using these data.

本発明によれば、運転中のガスタービンから取得した複数の原データからガスタービン性能の分析又は予測を行うガスタービン性能の分析予測方法であって、
前記複数の原データから基本統計量を算出する統計量算出ステップと、
前記複数の原データから統計処理に適した複数の前処理データを作成する前処理ステップと、
前記複数の原データからガスタービン性能の指標となる1つのデータを目的変数として選択する目的変数選択ステップと、
ステップワイズ法を用いて、前記目的変数以外の原データおよび前処理データから目的変数に影響が大きい複数のデータを説明変数として選択する説明変数選択ステップと、
前記目的変数と複数の説明変数との関係を求める回帰分析ステップと、
前記目的変数を複数の説明変数を用いて時系列分析する時系列分析ステップと、
時系列分析ステップで得られた時系列変化から過去の性能変化を分析し、及び/又は、将来の性能を予測する分析予測ステップと、を備える、ことを特徴とするガスタービン性能の分析予測方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a gas turbine performance analysis / prediction method for analyzing or predicting gas turbine performance from a plurality of original data acquired from an operating gas turbine,
A statistic calculating step of calculating a basic statistic from the plurality of original data;
A preprocessing step of creating a plurality of preprocessing data suitable for statistical processing from the plurality of original data;
An objective variable selection step of selecting one data serving as an index of gas turbine performance from the plurality of original data as an objective variable;
An explanatory variable selection step for selecting, as an explanatory variable, a plurality of data having a large influence on the objective variable from the original data and pre-process data other than the objective variable using a stepwise method;
A regression analysis step for obtaining a relationship between the objective variable and a plurality of explanatory variables;
A time series analysis step for analyzing the objective variable in time series using a plurality of explanatory variables;
An analysis prediction method for gas turbine performance, comprising: an analysis prediction step for analyzing past performance changes and / or predicting future performance from the time series changes obtained in the time series analysis step. Is provided.

本発明の好ましい実施形態によれば、前記説明変数選択ステップは、説明変数の偏回帰係数の基準値を設定する基準値設定ステップと、
目的変数以外の前記複数のデータを1つずつ取り上げてその偏回帰係数を演算する偏回帰係数演算ステップと、
前記偏回帰係数が前記基準値を超えるものを説明変数として選択する選択ステップと、を有する。
According to a preferred embodiment of the present invention, the explanatory variable selecting step includes a reference value setting step of setting a reference value of a partial regression coefficient of the explanatory variable;
A partial regression coefficient calculating step of taking the plurality of data other than the objective variable one by one and calculating the partial regression coefficient;
And a selection step of selecting, as an explanatory variable, the partial regression coefficient that exceeds the reference value.

また、前記回帰分析ステップにおいて、単回帰分析、重回帰分析、目的変数から説明変数の影響を除去する処理、又はノイズ除去から少なくとも1つを選択して実施する。   In the regression analysis step, at least one of single regression analysis, multiple regression analysis, processing for removing the influence of the explanatory variable from the objective variable, or noise removal is selected and executed.

また、前記時系列分析ステップにおいて、自己回帰モデル又は多変数自己回帰モデルの少なくとも1つを用いる。   In the time series analysis step, at least one of an autoregressive model or a multivariable autoregressive model is used.

また、前記統計量算出ステップにおいて、最大値、最小値、平均値、分散、分散共分散、又は相関係数の少なくとも1つを含む基本統計量を算出し、得られた基本統計量からデータ系列の特性把握と各変量間の相関関係を調査する。   In the statistic calculation step, a basic statistic including at least one of a maximum value, a minimum value, an average value, a variance, a variance covariance, or a correlation coefficient is calculated, and a data series is calculated from the obtained basic statistic. Investigating the correlation between the characteristics of each and the variables.

また、前記前処理ステップにおいて、欠損値の補完、所定の時間間隔でのデータの抽出、変数値の閾値によるデータの抽出、平滑化、季節調整、又は正規化から少なくとも1つを選択して実施する。   In the pre-processing step, at least one of missing value complementation, data extraction at a predetermined time interval, data extraction by variable value threshold, smoothing, seasonal adjustment, or normalization is selected and executed. To do.

また本発明の好ましい一実施形態によれば、前記複数のデータから、ガスタービン吸気温度、圧縮機吐出圧力、発電電力、総蒸気噴射流量、発電効率及び燃料ガス流量から少なくとも1つの変数を選択する変数選択ステップを有し、
目的変数選択ステップにおいて前記変数から少なくとも発電効率を目的変数として選択し、
説明変数選択ステップにおいて前記変数からステップワイズ法を用いて圧縮機吐出圧力、発電電力、総蒸気噴射流量、及び燃料ガス流量から少なくとも1つの変数を説明変数として選択し、
時系列分析ステップにおいて、前記目的変数と説明変数に対して多変量時系列分析を行ない、目的変数の将来を含む時系列グラフを作成し、
作成した時系列グラフから、目的変数の過去の性能変化を把握し、及び/又は、将来の性能を予測する。
According to a preferred embodiment of the present invention, at least one variable is selected from the plurality of data from the gas turbine intake temperature, the compressor discharge pressure, the generated power, the total steam injection flow rate, the power generation efficiency, and the fuel gas flow rate. A variable selection step,
In the objective variable selection step, at least power generation efficiency is selected as an objective variable from the variables,
In the explanatory variable selection step, at least one variable is selected as an explanatory variable from the compressor discharge pressure, generated power, total steam injection flow rate, and fuel gas flow rate using the stepwise method from the variables,
In the time series analysis step, a multivariate time series analysis is performed on the objective variable and the explanatory variable, and a time series graph including the future of the objective variable is created.
The past performance change of the objective variable is grasped from the created time series graph and / or future performance is predicted.

また本発明の好ましい別の一実施形態によれば、目的変数選択ステップにおいてガスタービン出口温度を目的変数として選択し、
説明変数選択ステップにおいて前記変数からステップワイズ法を用いて、
ガスタービン入口ガス温度(CTIT)、ガスタービン潤滑油給油圧力、ガスタービン潤滑油戻油温度,燃料ガスマニホールド圧力、圧縮機吐出圧力、ノズル蒸気噴射流量、ガスタービン回転数(PTOシャフト)、ガスタービン吸気温度、プロセス蒸気流量、ガスタービン吸気圧力、燃料ガス流量、ガスタービン起動回数、総蒸気噴射流量、CDPトリップ設定、発電効率、ガスタービン振動、外気湿度、吸気冷却温度設定値、NOx濃度、熱回収率、発電電力、ガスタービン入口燃料ガス温度、ケース蒸気温度、混合器入口温度、潤滑油フィルタ出口温度、減速機高速軸軸受温度、蒸気噴射圧力、ガスタービンエンクロージャ温度、ノズル蒸気噴射比率設定、外気温度、減速機低速軸軸受温度、及び燃料ガス圧縮機吐出圧力の変数の一部又は全部を説明変数として選択し、
前記説明変数を基に重回帰分析により目的変数の将来を含む時系列グラフを作成し、
作成した時系列グラフから、目的変数の過去の性能変化を把握し、及び/又は、将来の性能を予測する。
According to another preferred embodiment of the present invention, the gas turbine outlet temperature is selected as the objective variable in the objective variable selection step,
Using the stepwise method from the variables in the explanatory variable selection step,
Gas turbine inlet gas temperature (CTIT), gas turbine lubricating oil supply pressure, gas turbine lubricating oil return oil temperature, fuel gas manifold pressure, compressor discharge pressure, nozzle steam injection flow rate, gas turbine rotational speed (PTO shaft), gas turbine Intake air temperature, process steam flow rate, gas turbine intake pressure, fuel gas flow rate, gas turbine startup frequency, total steam injection flow rate, CDP trip setting, power generation efficiency, gas turbine vibration, outside air humidity, intake air cooling temperature set value, NOx concentration, heat Recovery rate, generated power, gas turbine inlet fuel gas temperature, case steam temperature, mixer inlet temperature, lubricant filter outlet temperature, reducer high speed shaft bearing temperature, steam injection pressure, gas turbine enclosure temperature, nozzle steam injection ratio setting, Some of the variables of outside air temperature, reducer low-speed shaft bearing temperature, and fuel gas compressor discharge pressure Select as an explanatory variable all is,
Create a time series graph including the future of the objective variable by multiple regression analysis based on the explanatory variables,
The past performance change of the objective variable is grasped from the created time series graph and / or future performance is predicted.

上記本発明の方法によれば、統計量算出ステップにおいて、統計処理に有効な基本統計量を算出するので、前処理ステップにおいて、複数の原データから統計処理に適した複数の前処理データを作成することができる。   According to the method of the present invention, since the basic statistics effective for statistical processing are calculated in the statistical calculation step, a plurality of preprocessing data suitable for statistical processing is created from the plurality of original data in the preprocessing step. can do.

また、説明変数選択ステップにおいて、ステップワイズ法を用いて、ガスタービン性能の指標となる目的変数以外のデータから目的変数に影響が大きい複数のデータを説明変数として選択するので、運転中のガスタービンから取得された多数のデータから、熟練を必要とせずに、ガスタービン性能の指標となる目的変数に影響が大きい複数のデータを容易に選択できる。   In addition, in the explanatory variable selection step, a plurality of data having a large influence on the objective variable are selected as explanatory variables from data other than the objective variable serving as an index of the gas turbine performance by using the stepwise method. From a large number of data acquired from the above, it is possible to easily select a plurality of data having a large influence on an objective variable serving as an index of gas turbine performance without requiring skill.

また、回帰分析ステップにおいて、目的変数と複数の説明変数との関係を求めるので、余分な変数の影響の除去やノイズ除去ができる。   Further, since the relationship between the objective variable and the plurality of explanatory variables is obtained in the regression analysis step, it is possible to remove the influence of extra variables and remove noise.

さらに、時系列分析ステップにおいて、前記目的変数の時系列変化を前記説明変数を用いて分析するので、得られた時系列変化から分析予測ステップにおいて、過去の性能変化を分析し、或いは、将来の性能を予測することが高い精度で容易にできる。   Further, since the time series analysis of the objective variable is analyzed using the explanatory variable in the time series analysis step, the past performance change is analyzed in the analysis prediction step from the obtained time series change, or the future It is easy to predict performance with high accuracy.

以下、本発明の好ましい実施形態を具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described.

図1は、本発明によるガスタービン性能の分析予測方法の全体フロー図である。この図に示すように、本発明の方法は、運転中のガスタービンから取得した複数の原データからガスタービン性能の分析又は予測を行なうガスタービン性能の分析予測方法であり、統計量算出S1、前処理S2、目的変数選択S3、説明変数選択S4、回帰分析S5、時系列分析S6及び分析予測S7の各ステップからなる。
なお運転中のガスタービンから取得した複数の原データとは、通常運転中に取得する50点以上に達する多数のデータであり、このうちの一部を表1に例示する。
FIG. 1 is an overall flow diagram of a gas turbine performance analysis and prediction method according to the present invention. As shown in this figure, the method of the present invention is a gas turbine performance analysis / prediction method for analyzing or predicting gas turbine performance from a plurality of original data acquired from an operating gas turbine. This comprises the steps of preprocessing S2, objective variable selection S3, explanatory variable selection S4, regression analysis S5, time series analysis S6, and analysis prediction S7.
The plurality of original data acquired from the operating gas turbine is a large number of data reaching 50 points or more acquired during normal operation, and some of these are exemplified in Table 1.

Figure 2007002673
Figure 2007002673

統計量算出ステップS1では、複数の原データから基本統計量を算出する。
この統計量算出ステップS1において、最大値、最小値、平均値、分散、分散共分散、又は相関係数の少なくとも1つを含む基本統計量を算出し、得られた基本統計量からデータ系列の特性把握と各変量間の相関関係を調査する。
In the statistic calculation step S1, a basic statistic is calculated from a plurality of original data.
In this statistic calculation step S1, a basic statistic including at least one of a maximum value, a minimum value, an average value, a variance, a variance covariance, or a correlation coefficient is calculated, and a data series is calculated from the obtained basic statistic. Investigate the correlation between characteristics and each variable.

前処理ステップS2では、複数の原データから統計処理に適した複数の前処理データを作成する。
この前処理ステップS2において、欠損値の補完、所定の時間間隔でのデータの抽出、変数値の閾値によるデータの抽出、平滑化、季節調整、又は正規化から少なくとも1つを選択して実施する。
In preprocessing step S2, a plurality of preprocessing data suitable for statistical processing is created from a plurality of original data.
In this pre-processing step S2, at least one is selected from complementation of missing values, extraction of data at predetermined time intervals, extraction of data based on variable value thresholds, smoothing, seasonal adjustment, or normalization. .

「欠損値の補完」では、欠損値を表示し、欠損データの補完方法(平均値,ARモデル)を選択し、必要に応じて補完のためのデータ数を指定し、データ補完処理をおこなう。
「所定の時間間隔でのデータの抽出」では、モニタリング間隔が一定のデータに対して、間引き開始時刻、間引き終了時刻、間引く間隔を指定しデータを間引く。
「変数値の閾値によるデータの抽出」では、使用するデータの範囲を指定したい場合に、変数を選択し、必要な入力をしてデータの抽出を行なう。時間間隔の間引きを行った後に実行する。
「平滑化」では、平滑化を行なう変数を選択し、必要な入力をして、新しいデータを作り出す。サンプル数が減るので注意が必要である。
「季節調整」では、季節調整を行なう変数を選択し、必要な入力をして、新しいデータを作り出す。
「正規化」では、計算に使用すると指定した変数について、平均値を0に分散を1に変換し、新しいデータを作り出す。
その他に、変数の絞込み、階差(差分)を行ってもよい。
このように原データの前処理を行ったデータを「前処理データ」と呼ぶ。
In “completion of missing values”, missing values are displayed, a missing data complementing method (average value, AR model) is selected, the number of data for complementation is designated as necessary, and data complementing processing is performed.
In “extracting data at a predetermined time interval”, data is thinned by designating a thinning start time, a thinning end time, and a thinning interval for data having a constant monitoring interval.
In “Extraction of data by threshold value of variable value”, when a range of data to be used is designated, a variable is selected and necessary input is performed to extract data. Execute after thinning out the time interval.
In “smoothing”, variables to be smoothed are selected, necessary inputs are made, and new data is created. Care should be taken because the number of samples is reduced.
In “Season Adjustment”, a variable for seasonal adjustment is selected and necessary input is made to create new data.
In “normalization”, the average value is converted to 0 and the variance is converted to 1 for a variable designated for use in the calculation, and new data is created.
In addition, it is possible to narrow down the variables and to calculate the difference (difference).
Data obtained by preprocessing the original data in this way is called “preprocessed data”.

目的変数選択ステップS3では、複数の原データからガスタービン性能の指標となる1又は複数のデータを目的変数として選択する。目的変数は、例えば、発電効率、ガスタービン出口ガス温度である。なおこの選択は、ガスタービン性能の指標となるものを通常は経験に基づいて選択する。
なお上記S1、S2、S3の各ステップは、この順序に限定されず、任意の順序で行うことができる。また、限定はされないが、ステップS3は通常ステップS1,S2の後に行う。
In the objective variable selection step S3, one or more data serving as an index of the gas turbine performance is selected as an objective variable from a plurality of original data. The objective variables are, for example, power generation efficiency and gas turbine outlet gas temperature. In this selection, a gas turbine performance index is usually selected based on experience.
The steps S1, S2, and S3 are not limited to this order, and can be performed in any order. Although not limited, step S3 is usually performed after steps S1 and S2.

説明変数選択ステップS4では、ステップワイズ法を用いて、目的変数以外の前処理データから目的変数に影響が大きい複数のデータを説明変数として選択する。ステップワイズ法は、複数の種類の計測データに対し、目的とする変量との相関係数を基に、影響の強い変量を選択する方法である。   In the explanatory variable selection step S4, a plurality of data having a large influence on the objective variable is selected as explanatory variables from the preprocessed data other than the objective variable using the stepwise method. The stepwise method is a method of selecting a variable having a strong influence on a plurality of types of measurement data based on a correlation coefficient with a target variable.

この説明変数選択ステップS4は、基準値設定、偏回帰係数演算及び選択の各ステップからなる。
基準値設定ステップでは、説明変数の偏回帰係数の基準値Fを設定する。
偏回帰係数演算ステップでは、目的変数以外の前記複数のデータを1つずつ取り上げてその偏回帰係数を演算する。
選択ステップでは、偏回帰係数が基準値Fを超えるものを説明変数として選択する。
具体的には、以下の手順で採用する説明変数を決定していく。
(1)目的変数との相関係数が最も大きな説明変数を1個採用する。
(2)残りの説明変数を1つずつ取り上げ、その偏回帰係数のF値の中で最大のF値が、基準値より大きければその説明変数を採用し、(3)に進み、小さければステップワイズ法を終了する。
(3)これまでに採用された説明変数に対し、今回採用された説明変数以外の偏回帰係数のF値の中で最小のF値が、基準値よりも大きければ(2)に戻って繰り返し、小さければその変数を破棄し、(2)に戻って繰り返す。
採用するための基準値(Fin)と破棄するための基準値(Fout)は事前に与えられているものとする。
This explanatory variable selection step S4 includes steps for setting a reference value, calculating a partial regression coefficient, and selecting.
In the reference value setting step, the reference value F of the partial regression coefficient of the explanatory variable is set.
In the partial regression coefficient calculation step, the plurality of data other than the objective variable are picked up one by one and the partial regression coefficient is calculated.
In the selection step, a variable whose partial regression coefficient exceeds the reference value F is selected as an explanatory variable.
Specifically, the explanatory variables to be adopted are determined by the following procedure.
(1) One explanatory variable having the largest correlation coefficient with the objective variable is adopted.
(2) Picking up the remaining explanatory variables one by one, adopting the explanatory variable if the maximum F value among the F values of the partial regression coefficient is larger than the reference value, proceeding to (3), if smaller, step End the Wise method.
(3) If the minimum F value among the F values of the partial regression coefficients other than the explanatory variables adopted this time is larger than the reference value with respect to the explanatory variables adopted so far, return to (2) and repeat. If it is smaller, the variable is discarded, and the process returns to (2) and repeats.
It is assumed that a reference value (Fin) for adoption and a reference value (Fout) for discarding are given in advance.

なお、この説明変数選択ステップS4において、ステップワイズ法に代えて、情報量規準(AIC)、総あたり法、変数増加法、変数減少法を用いてもよい。   In this explanatory variable selection step S4, an information criterion (AIC), round robin method, variable increase method, and variable decrease method may be used instead of the stepwise method.

回帰分析ステップS5では、目的変数と複数の説明変数との関係を求める。
この回帰分析ステップS5において、単回帰分析、重回帰分析、目的変数から説明変数の影響を除去する影響除去処理、又はノイズ除去から少なくとも1つを選択して実施する。
In regression analysis step S5, the relationship between the objective variable and a plurality of explanatory variables is obtained.
In this regression analysis step S5, at least one of single regression analysis, multiple regression analysis, influence removal processing for removing the influence of the explanatory variable from the objective variable, or noise removal is selected and executed.

「単回帰分析」は、目的変数が1つで説明変数が1つの場合に実施する。
「重回帰分析」は、計測データの種類によらない1種類の計測データに対し、複数の種類の計測データによってその挙動を説明する方法であり、目的変数が1つで説明変数が1つ以上の場合に実施する。
「影響除去処理」は、目的変数が1つで説明変数が1つ以上の場合に実施する。目的変数から説明変数として指定した変数の影響を取り除きたいときに実施する。
「ノイズ除去」は、ノイズ除去が必要な場合に実施する。
“Single regression analysis” is performed when there is one objective variable and one explanatory variable.
“Multiple regression analysis” is a method for explaining the behavior of one type of measurement data, regardless of the type of measurement data, using multiple types of measurement data. There is one objective variable and one or more explanatory variables. In case of.
The “effect removal process” is performed when there is one objective variable and one or more explanatory variables. Execute it when you want to remove the influence of the variable specified as the explanatory variable from the target variable.
“Noise removal” is performed when noise removal is necessary.

時系列分析ステップS6では、前記目的変数を複数の説明変数を用いて時系列分析する。
この時系列分析ステップS6において、自己回帰モデル又は多変数自己回帰モデルの少なくとも1つを用いる。
In a time series analysis step S6, the objective variable is analyzed in time series using a plurality of explanatory variables.
In this time series analysis step S6, at least one of an autoregressive model or a multivariable autoregressive model is used.

「自己回帰モデル」は、1種類の計測データに対し、その時系列の影響を考慮した分析方法であり、1つの変数に対して実施する。
「多変数自己回帰モデル」は、複数の種類の計測データに対し、その時系列の影響を考慮した分析方法であり、複数の変数に対して実施する。なお、この多変数自己回帰モデルの詳細は、非特許文献1に開示されている。
The “autoregressive model” is an analysis method that considers the influence of the time series on one type of measurement data, and is executed for one variable.
The “multivariable autoregressive model” is an analysis method that considers the influence of the time series on a plurality of types of measurement data, and is performed on a plurality of variables. The details of this multivariable autoregressive model are disclosed in Non-Patent Document 1.

なお上記の他に、主成分分析、共分散構造分析、因子分析、カルマンフィルタ、等を併用してもよい。   In addition to the above, principal component analysis, covariance structure analysis, factor analysis, Kalman filter, and the like may be used in combination.

分析予測ステップS7では、時系列分析ステップで得られた時系列変化から過去の性能変化を分析し、及び/又は、将来の性能を予測する。   In the analysis prediction step S7, a past performance change is analyzed from the time series change obtained in the time series analysis step and / or a future performance is predicted.

以下、多変数自己回帰モデルについて、詳細に説明する。
多変量の時系列X=(x(1),・・・,x(k))について、時系列の現在の値を過去の値X(n-1),・・・,X(n-m)と白色雑音を用いると、数1の式1のモデルが考えられる。
ここでA(m)はk×k行列の自己回帰係数行列である。
U(n)=(u(n),・・・,u(n))はk次元正規白色雑音で、Eを期待値、は行列の転置を意味するとするとき、式2a〜式2cを満たす。
ここでWは、正定値行列である。式1と式2a〜式2cによって定まる多変数時系列モデルを多変数自己回帰モデルと呼ぶ。
Hereinafter, the multivariable autoregressive model will be described in detail.
Multivariate time series X n = (x n (1),..., X n (k)) For T , the current value of the time series is the past value X (n−1),. If (nm) and white noise are used, the model of Formula 1 of Formula 1 can be considered.
Here, A (m) is an autoregressive coefficient matrix of k × k matrix.
U (n) = (u 1 (n),..., U k (n)) When T is k-dimensional normal white noise, E is an expected value, and T is a transpose of the matrix, Equation 2c is satisfied.
Here, W is a positive definite matrix. The multivariable time series model determined by Equation 1 and Equations 2a to 2c is called a multivariable autoregressive model.

Figure 2007002673
Figure 2007002673

多変量時系列X(n)の相互共分散関数は、数2の式3によって定義される。また各R(m)はk×k行列でその(i,j)成分は、式4によって定義される。さらにこれから、式5a、5bの関係式が得られる。これらの式は、多変量のユール・ウォーカー方程式と呼ばれる。   The mutual covariance function of the multivariate time series X (n) is defined by Equation 3 of Equation 2. Each R (m) is a k × k matrix and its (i, j) component is defined by Equation 4. Furthermore, from this, the relational expressions of the expressions 5a and 5b are obtained. These equations are called multivariate Yule-Walker equations.

Figure 2007002673
Figure 2007002673

(パラメータの推定)
多変量時系列X(n)は平均値が0であるものとする。このとき、時系列に定常性を仮定すると、数3の式6が成り立つ。また観測値X(1),・・・,X(N)が得られた場合には、相互共分散関数R(m)は、式7によって推定できる。C(m)はk×k行列で、その(i,j)成分は、式8によって定義される。
これらから、M個の行列A(1),・・・,A(M)に関する式9の連立方程式が得られる。これを解いて、自己回帰係数行列の推定値が求められる。さらにこれを式5aに代入すると、白色雑音の分散共分散行列の推定値として式10が得られる。
(Parameter estimation)
It is assumed that the average value of the multivariate time series X (n) is 0. At this time, assuming stationarity in time series, Equation 6 of Equation 3 is established. When the observed values X (1),..., X (N) are obtained, the mutual covariance function R (m) can be estimated by Equation 7. C (m) is a k × k matrix, and its (i, j) component is defined by Equation 8.
From these, simultaneous equations of Equation 9 relating to M matrices A (1),..., A (M) are obtained. By solving this, an estimated value of the autoregressive coefficient matrix is obtained. Further, when this is substituted into Equation 5a, Equation 10 is obtained as an estimated value of the variance-covariance matrix of white noise.

Figure 2007002673
Figure 2007002673

(多変量時系列の予測)
多変量時系列X(n)に対して多変量ARモデルが求められると、その時系列の1期先予測値は、数4の式11で求めることができる。またその予測誤差の分散共分散行列は、Wmで与えられる。
1期以上の長期予測は、既に求められた予測値を右辺に次々に代入することによって式12で求められる。またその予測誤差の分散共分散行列は、式13で与えられる。
3期以上も同様に予測できる。
(Prediction of multivariate time series)
When the multivariate AR model is obtained for the multivariate time series X (n), the one-period ahead predicted value of the time series can be obtained by Expression 11 of Equation 4. The variance-covariance matrix of the prediction error is given by Wm.
Long-term prediction of one period or more is obtained by Equation 12 by substituting the already obtained prediction values one after another into the right side. The variance-covariance matrix of the prediction error is given by Equation 13.
It can be predicted in the same way for three or more periods.

Figure 2007002673
Figure 2007002673

この実施例は、時系列分析方法の一つである多変量時系列分析を用いた性能予測方法の例を示す。
性能予測を行なう対象(原データ)は、実際に運転中のガスタービンの計測データであり、データ間隔:概ね5分間隔、変数:416個、サンプル数:4731個であった。
この実施例で性能予測を行なう変数を発電効率とする。図2に原データの発電効率の時系列グラフを示す。
This embodiment shows an example of a performance prediction method using multivariate time series analysis which is one of time series analysis methods.
The target (original data) on which performance prediction is performed is measurement data of a gas turbine that is actually in operation. The data interval is approximately 5 minutes, the variable is 416, and the number of samples is 4731.
A variable for which performance prediction is performed in this embodiment is defined as power generation efficiency. FIG. 2 shows a time series graph of the power generation efficiency of the original data.

統計量算出ステップS2では、データ系列の特性を把握し、各変量間の相関関係を調査するために、算術処理を行ない基本統計量(最大値、最小値、平均値、中央値、最頻値、分散、標準偏差、分散共分散行列、相関行列など)を求めた。   In the statistic calculation step S2, the basic statistics (maximum value, minimum value, average value, median value, mode value) are obtained by performing arithmetic processing in order to grasp the characteristics of the data series and investigate the correlation between the variables. , Variance, standard deviation, variance-covariance matrix, correlation matrix, etc.).

前処理ステップS1のデータの抽出では、データの前処理として、算術処理の一つであるデータの抽出を行なった。時間間隔30分、発電電力の閾値3500kW以上で間引きを行なった。図3に発電効率の間引き後の時系列グラフを示す。   In the data extraction in the preprocessing step S1, data extraction, which is one of arithmetic processes, was performed as data preprocessing. Thinning was performed at a time interval of 30 minutes and a generated power threshold of 3500 kW or more. FIG. 3 shows a time series graph after decimation of power generation efficiency.

前処理ステップS1において、この例では、データの前処理として、416個の変数から分析に必要な6個の変数(ガスタービン吸気温度、圧縮機吐出圧力、発電電力、総蒸気噴射流量、発電効率、燃料ガス流量)を選択した。   In the preprocessing step S1, in this example, as data preprocessing, from 416 variables, six variables (gas turbine intake temperature, compressor discharge pressure, generated power, total steam injection flow rate, power generation efficiency) Fuel gas flow rate) was selected.

説明変数選択ステップS4において、統計計算方法であるステップワイズ法を用いて、発電効率に影響する変数を選び出した。
発電効率を目的変数、その他の変数(例では、ガスタービン吸気温度,圧縮機吐出圧力,発電電力,総蒸気噴射流量,燃料ガス流量)を説明変数の候補としてステップワイズ法による変数選択を行なった結果、4個の変数(圧縮機吐出圧力、発電電力、総蒸気噴射流量、燃料ガス流量)が採用された。
In the explanatory variable selection step S4, variables that affect the power generation efficiency were selected using the stepwise method, which is a statistical calculation method.
Variable selection by the stepwise method with power generation efficiency as a target variable and other variables (for example, gas turbine intake temperature, compressor discharge pressure, generated power, total steam injection flow rate, fuel gas flow rate) as candidates for explanatory variables As a result, four variables (compressor discharge pressure, generated power, total steam injection flow rate, fuel gas flow rate) were adopted.

変数選択の結果、選ばれた変数(圧縮機吐出圧力、発電電力、総蒸気噴射流量、燃料ガス流量と発電効率)に対して、時系列分析ステップS6において、時系列分析方法である多変量時系列分析を行なった。時系列分析の設定条件として、予測数を50、利用する過去のデータ数を60とした。   As a result of the variable selection, for the selected variable (compressor discharge pressure, generated power, total steam injection flow rate, fuel gas flow rate and power generation efficiency), in the time series analysis step S6, the time series analysis method is multivariate time. A series analysis was performed. As setting conditions for time series analysis, the number of predictions was 50, and the number of past data to be used was 60.

図4に発電効率の原データの時系列グラフ(上図A)と将来予測値の時系列グラフ(下図B)を示す。
この図から、予測前までのデータがよく一致していることが確認でき、将来予測値が得られていることがわかる。
また、予測値の傾向は、計測データと似ており、値も同程度であることから、精度良く予測を行っているといえる。
なお時系列分析の結果はあくまで予測であるため、運転条件を変えることにより、全く違うものとなることも考えられる。しかし、分析データとして、現在の性能の把握、これからどのように運転したらよいか(効率が最も良いか)等の判断材料として用いることができる。
FIG. 4 shows a time series graph (upper figure A) of the original data of power generation efficiency and a time series graph (lower figure B) of the predicted future value.
From this figure, it can be confirmed that the data before the prediction is in good agreement, and the future predicted value is obtained.
Moreover, since the tendency of the predicted value is similar to that of the measurement data and the value is similar, it can be said that the prediction is performed with high accuracy.
In addition, since the result of a time series analysis is a prediction to the last, it can be considered that it is completely different by changing the operating conditions. However, the analysis data can be used as a judgment material for grasping the current performance and how to operate (the efficiency is best).

この実施例は、統計計算方法である重回帰分析法を用いることで性能分析を行ったものである。
性能予測を行なう対象(原データ)は、実際に運転中のガスタービンの計測データであり、データ間隔:概ね1時間間隔、変数:56個、サンプル数:3177個、発電電力が3000kW以上で間引きされているものを用いた。
性能予測を行なう変数をガスタービン出口ガス温度とする。図5に原データのガスタービン出口ガス温度の時系列グラフを示す。
In this embodiment, performance analysis is performed by using a multiple regression analysis method which is a statistical calculation method.
The target (original data) for performance prediction is the measurement data of the gas turbine that is actually in operation. The data interval is approximately one hour, the variable is 56, the number of samples is 3177, and the generated power is thinned out to 3000 kW or more. What was being used was used.
The variable for performance prediction is the gas turbine outlet gas temperature. FIG. 5 shows a time series graph of the gas turbine outlet gas temperature of the original data.

統計量算出ステップS2では、データ系列の特性を把握し、各変量間の相関関係を調査するために、算術処理を行ない基本統計量(最大値、最小値、平均値、中央値、最頻値、分散、標準偏差、分散共分散行列、相関行列など)を求めた。   In the statistic calculation step S2, the basic statistics (maximum value, minimum value, average value, median value, mode value) are obtained by performing arithmetic processing in order to grasp the characteristics of the data series and investigate the correlation between the variables. , Variance, standard deviation, variance-covariance matrix, correlation matrix, etc.).

前処理ステップS1では、データの前処理として、算術処理の一つであるデータの抽出を行なった。また発電電力の閾値3500kW以上でデータの抽出を行なった。図6にガスタービン出口ガス温度の間引き後の時系列グラフを示す。   In the preprocessing step S1, data extraction, which is one of arithmetic processes, was performed as data preprocessing. In addition, data extraction was performed at a generated power threshold of 3500 kW or more. FIG. 6 shows a time series graph after decimation of gas turbine outlet gas temperature.

説明変数選択ステップS4では、性能分析を行なうために、統計計算方法であるステップワイズ法を用いて変数選択を行なった。目的変数をガスタービン出口ガス温度とし、その他の55個の変数を説明変数の候補とし、ガスタービン出口ガス温度に影響する変数を選び出した。ステップワイズ法による変数選択の結果、表1に示した32個の変数が採用された。   In the explanatory variable selection step S4, variable selection was performed using the stepwise method, which is a statistical calculation method, in order to perform performance analysis. The objective variable was the gas turbine outlet gas temperature, and the other 55 variables were candidates for explanatory variables, and variables affecting the gas turbine outlet gas temperature were selected. As a result of variable selection by the stepwise method, the 32 variables shown in Table 1 were adopted.

回帰分析ステップS5では、目的変数をガスタービン出口ガス温度、説明変数をステップワイズ法によって選択された32個の変数として、統計計算方法である重回帰分析法を用いて性能分析を行なった。
図7に発電効率の原データの時系列グラフ(上図A)と性能分析結果の時系列グラフ(下図B)を示す。
この図からガスタービン出口ガス温度が上昇傾向にあり、ガスタービンの劣化が進んでいると考えられる。
In regression analysis step S5, performance analysis was performed using a multiple regression analysis method, which is a statistical calculation method, with the objective variable as the gas turbine outlet gas temperature and the explanatory variable as 32 variables selected by the stepwise method.
FIG. 7 shows a time series graph of the original data of power generation efficiency (upper figure A) and a time series graph of the performance analysis result (lower figure B).
From this figure, the gas turbine outlet gas temperature tends to rise, and it is considered that the deterioration of the gas turbine is progressing.

また本発明の特徴として、対象とする変数が多数あるときにステップワイズ法を用いることで、自動的に変数選択を行なうことができる。
すなわち、任意の計測データに対し、統計計算方法を適用することにより、ガスタービンの性能状態を分析するとともに、劣化原因の追求を行なうことができる。
また、時系列分析により時間的な影響を考慮して分析を行なうため、将来の計測値を推定し、性能を予測することができる。
さらに計測データの種類が多い場合にも、ステップワイズ法を用いることにより、変数を選択する時間を短縮することができる。
Further, as a feature of the present invention, when there are a large number of target variables, variable selection can be automatically performed by using the stepwise method.
That is, by applying a statistical calculation method to arbitrary measurement data, the performance state of the gas turbine can be analyzed and the cause of deterioration can be pursued.
In addition, since time series analysis is performed in consideration of time effects, future measurement values can be estimated and performance can be predicted.
Furthermore, even when there are many types of measurement data, the time for selecting variables can be shortened by using the stepwise method.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明によるガスタービン性能の分析予測方法の全体フロー図である。It is a whole flowchart of the analysis prediction method of the gas turbine performance by the present invention. 原データの発電効率の時系列グラフである。It is a time series graph of the power generation efficiency of original data. 発電効率の間引き後の時系列グラフである。It is a time series graph after thinning out power generation efficiency. 発電効率の原データの時系列グラフ(上図A)と将来予測値の時系列グラフ(下図B)である。It is the time series graph (upper figure A) of the original data of power generation efficiency, and the time series graph (lower figure B) of a future prediction value. 原データのガスタービン出口ガス温度の時系列グラフである。It is a time series graph of the gas turbine exit gas temperature of original data. ガスタービン出口ガス温度の間引き後の時系列グラフである。It is a time series graph after decimation of gas turbine exit gas temperature. 発電効率の原データの時系列グラフ(上図A)と性能分析結果の時系列グラフ(下図B)である。It is the time series graph (upper figure A) of the original data of power generation efficiency, and the time series graph (lower figure B) of a performance analysis result.

Claims (8)

運転中のガスタービンから取得した複数の原データからガスタービン性能の分析又は予測を行うガスタービン性能の分析予測方法であって、
前記複数の原データから基本統計量を算出する統計量算出ステップと、
前記複数の原データから統計処理に適した複数の前処理データを作成する前処理ステップと、
前記複数の原データからガスタービン性能の指標となる1つのデータを目的変数として選択する目的変数選択ステップと、
ステップワイズ法を用いて、前記目的変数以外の原データおよび前処理データから目的変数に影響が大きい複数のデータを説明変数として選択する説明変数選択ステップと、
前記目的変数と複数の説明変数との関係を求める回帰分析ステップと、
前記目的変数を複数の説明変数を用いて時系列分析する時系列分析ステップと、
時系列分析ステップで得られた時系列変化から過去の性能変化を分析し、及び/又は、将来の性能を予測する分析予測ステップと、を備える、ことを特徴とするガスタービン性能の分析予測方法。
A gas turbine performance analysis / prediction method for analyzing or predicting gas turbine performance from a plurality of original data acquired from an operating gas turbine,
A statistic calculating step of calculating a basic statistic from the plurality of original data;
A preprocessing step of creating a plurality of preprocessing data suitable for statistical processing from the plurality of original data;
An objective variable selection step of selecting one data serving as an index of gas turbine performance from the plurality of original data as an objective variable;
An explanatory variable selection step for selecting, as an explanatory variable, a plurality of data having a large influence on the objective variable from the original data and pre-process data other than the objective variable using a stepwise method;
A regression analysis step for obtaining a relationship between the objective variable and a plurality of explanatory variables;
A time series analysis step for analyzing the objective variable in time series using a plurality of explanatory variables;
An analysis prediction method for gas turbine performance, comprising: an analysis prediction step for analyzing past performance changes and / or predicting future performance from the time series changes obtained in the time series analysis step. .
前記説明変数選択ステップは、説明変数の偏回帰係数の基準値を設定する基準値設定ステップと、
目的変数以外の前記複数のデータを1つずつ取り上げてその偏回帰係数を演算する偏回帰係数演算ステップと、
前記偏回帰係数が前記基準値を超えるものを説明変数として選択する選択ステップと、を有することを特徴とする請求項1に記載のガスタービン性能の分析予測方法。
The explanatory variable selection step includes a reference value setting step for setting a reference value of a partial regression coefficient of the explanatory variable;
A partial regression coefficient calculating step of taking the plurality of data other than the objective variable one by one and calculating the partial regression coefficient;
The gas turbine performance analysis and prediction method according to claim 1, further comprising a selection step of selecting, as an explanatory variable, the partial regression coefficient that exceeds the reference value.
前記回帰分析ステップにおいて、単回帰分析、重回帰分析、目的変数から説明変数の影響を除去する影響除去処理、又はノイズ除去から少なくとも1つを選択して実施する、ことを特徴とする請求項1に記載のガスタービン性能の分析予測方法。   2. The regression analysis step is performed by selecting at least one of single regression analysis, multiple regression analysis, influence removal processing for removing the influence of explanatory variables from objective variables, and noise removal. The analysis prediction method of the gas turbine performance described in 2. 前記時系列分析ステップにおいて、自己回帰モデル又は多変数自己回帰モデルの少なくとも1つを用いる、ことを特徴とする請求項1に記載のガスタービン性能の分析予測方法。   The gas turbine performance analysis / prediction method according to claim 1, wherein at least one of an autoregressive model or a multivariable autoregressive model is used in the time series analysis step. 前記統計量算出ステップにおいて、最大値、最小値、平均値、分散、分散共分散、又は相関係数の少なくとも1つを含む基本統計量を算出し、得られた基本統計量からデータ系列の特性把握と各変量間の相関関係を調査する、ことを特徴とする請求項1に記載のガスタービン性能の分析予測方法。   In the statistic calculation step, a basic statistic including at least one of maximum value, minimum value, average value, variance, variance-covariance, or correlation coefficient is calculated, and the characteristics of the data series are obtained from the obtained basic statistic. The analysis and prediction method for gas turbine performance according to claim 1, wherein the correlation between the grasp and each variable is investigated. 前記前処理ステップにおいて、欠損値の補完、所定の時間間隔でのデータの抽出、変数値の閾値によるデータの抽出、平滑化、季節調整、又は正規化から少なくとも1つを選択して実施する、ことを特徴とする請求項1に記載のガスタービン性能の分析予測方法。   In the pre-processing step, at least one selected from complementation of missing values, extraction of data at predetermined time intervals, extraction of data by threshold values of variable values, smoothing, seasonal adjustment, or normalization is performed. The gas turbine performance analysis and prediction method according to claim 1. 前記複数のデータから、ガスタービン吸気温度、圧縮機吐出圧力、発電電力、総蒸気噴射流量、発電効率及び燃料ガス流量から少なくとも1つの変数を選択する変数選択ステップを有し、
目的変数選択ステップにおいて前記変数から少なくとも発電効率を目的変数として選択し、
説明変数選択ステップにおいて前記変数からステップワイズ法を用いて圧縮機吐出圧力、発電電力、総蒸気噴射流量、及び燃料ガス流量から少なくとも1つの変数を説明変数として選択し、
時系列分析ステップにおいて、前記目的変数と説明変数に対して多変量時系列分析を行ない、目的変数の将来を含む時系列グラフを作成し、
作成した時系列グラフから、目的変数の過去の性能変化を把握し、及び/又は、将来の性能を予測する、ことを特徴とする請求項1に記載のガスタービン性能の分析予測方法。
A variable selection step of selecting at least one variable from the plurality of data from a gas turbine intake temperature, compressor discharge pressure, generated power, total steam injection flow rate, power generation efficiency, and fuel gas flow rate;
In the objective variable selection step, at least power generation efficiency is selected as an objective variable from the variables,
In the explanatory variable selection step, at least one variable is selected as an explanatory variable from the compressor discharge pressure, generated power, total steam injection flow rate, and fuel gas flow rate using the stepwise method from the variables,
In the time series analysis step, a multivariate time series analysis is performed on the objective variable and the explanatory variable, and a time series graph including the future of the objective variable is created.
The method for analyzing and predicting gas turbine performance according to claim 1, wherein a past performance change of the objective variable is grasped from the created time series graph and / or a future performance is predicted.
目的変数選択ステップにおいてガスタービン出口温度を目的変数として選択し、
説明変数選択ステップにおいて前記変数からステップワイズ法を用いて、
ガスタービン入口ガス温度(CTIT)、ガスタービン潤滑油給油圧力、ガスタービン潤滑油戻油温度,燃料ガスマニホールド圧力、圧縮機吐出圧力、ノズル蒸気噴射流量、ガスタービン回転数(PTOシャフト)、ガスタービン吸気温度、プロセス蒸気流量、ガスタービン吸気圧力、燃料ガス流量、ガスタービン起動回数、総蒸気噴射流量、CDPトリップ設定、発電効率、ガスタービン振動、外気湿度、吸気冷却温度設定値、NOx濃度、熱回収率、発電電力、ガスタービン入口燃料ガス温度、ケース蒸気温度、混合器入口温度、潤滑油フィルタ出口温度、減速機高速軸軸受温度、蒸気噴射圧力、ガスタービンエンクロージャ温度、ノズル蒸気噴射比率設定、外気温度、減速機低速軸軸受温度、及び燃料ガス圧縮機吐出圧力の変数の一部又は全部を説明変数として選択し、
前記説明変数を基に重回帰分析により目的変数の将来を含む時系列グラフを作成し、
作成した時系列グラフから、目的変数の過去の性能変化を分析し、及び/又は、将来の性能を予測する、ことを特徴とする請求項1に記載のガスタービン性能の分析予測方法。
In the objective variable selection step, the gas turbine outlet temperature is selected as the objective variable,
Using the stepwise method from the variables in the explanatory variable selection step,
Gas turbine inlet gas temperature (CTIT), gas turbine lubricating oil supply pressure, gas turbine lubricating oil return oil temperature, fuel gas manifold pressure, compressor discharge pressure, nozzle steam injection flow rate, gas turbine rotational speed (PTO shaft), gas turbine Intake air temperature, process steam flow rate, gas turbine intake pressure, fuel gas flow rate, gas turbine startup frequency, total steam injection flow rate, CDP trip setting, power generation efficiency, gas turbine vibration, outside air humidity, intake air cooling temperature set value, NOx concentration, heat Recovery rate, generated power, gas turbine inlet fuel gas temperature, case steam temperature, mixer inlet temperature, lubricant filter outlet temperature, reducer high speed shaft bearing temperature, steam injection pressure, gas turbine enclosure temperature, nozzle steam injection ratio setting, Some of the variables of outside air temperature, reducer low-speed shaft bearing temperature, and fuel gas compressor discharge pressure Select as an explanatory variable all is,
Create a time series graph including the future of the objective variable by multiple regression analysis based on the explanatory variables,
2. The gas turbine performance analysis and prediction method according to claim 1, wherein a past performance change of the objective variable is analyzed and / or a future performance is predicted from the created time series graph.
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