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JP5302264B2 - High temperature component life diagnosis method and diagnostic device - Google Patents

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JP5302264B2
JP5302264B2 JP2010129928A JP2010129928A JP5302264B2 JP 5302264 B2 JP5302264 B2 JP 5302264B2 JP 2010129928 A JP2010129928 A JP 2010129928A JP 2010129928 A JP2010129928 A JP 2010129928A JP 5302264 B2 JP5302264 B2 JP 5302264B2
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Description

本発明は、高温部品の寿命診断方法に係り、特に、ガスタービンとガスタービンの排ガスを利用した排熱回収ボイラを有するコンバインドサイクル発電プラントに用いるに好適なガスタービン排ガス温度による高温部品の寿命診断方法及び診断装置に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for diagnosing the life of a high-temperature component, and in particular, diagnosing the life of a high-temperature component based on a gas turbine exhaust gas temperature suitable for use in a combined cycle power plant having a gas turbine and an exhaust heat recovery boiler using exhaust gas from the gas turbine. The present invention relates to a method and a diagnostic apparatus.

ガスタービンは、1300℃といった高温にさらされる高温部品の寿命管理が重要であり、この高温部品を定期的に交換することで安定運転の継続及び性能の維持を図っている。   In the gas turbine, it is important to manage the life of a high-temperature part that is exposed to a high temperature of 1300 ° C., and the high-temperature part is regularly replaced to maintain stable operation and maintain performance.

一般に、ガスタービン高温部品の寿命については、ガスタービンの運転時間と起動回数やトリップ回数といった非定常運転を考慮して寿命消費率を計算し、余寿命を評価している。   In general, with regard to the life of gas turbine high-temperature components, the remaining life is evaluated by calculating the life consumption rate in consideration of the operation time of the gas turbine and the unsteady operation such as the number of start-ups and the number of trips.

なお、ガスタービンの出口温度と、これよりも下流の温度を用いて、ガスタービン出口温度の定常偏差を除去するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, what removes the steady deviation of gas turbine outlet temperature using the outlet temperature of a gas turbine and temperature downstream from this is known (for example, refer patent document 1).

特開塀6−264761号公報JP-A-6-264761

しかし、実際には同じような運転条件であってもプラントによって高温部品の損傷状況は異なるため、定期的な分解点検時における部品の損傷状況を確認しながら寿命を想定し、交換周期の策定を行っているのが実情である。   However, even under the same operating conditions, the damage status of high-temperature parts varies depending on the plant. What is going on is the reality.

また、ガスタービン高温部品が経年劣化することにより、ガスタービン並びにプラントの出力及び効率は低下し、場合によっては規定の出力が出せなくなったり、効率低下により運用に支障が出る場合がある。この高温部品の劣化に起因する性能低下についても、運転データを監視することで性能が低下していることは判るが、運転中は何が原因で性能が低下しているかを把握することは非常に難しく、また運転中に性能回復対策を実施することも容易ではない。   In addition, when the gas turbine high-temperature components deteriorate over time, the output and efficiency of the gas turbine and the plant decrease, and in some cases, the specified output cannot be output, or the operation may be hindered due to the decrease in efficiency. Regarding performance degradation due to degradation of this high-temperature component, it can be seen that the performance is degraded by monitoring the operation data, but it is very difficult to understand what caused the performance degradation during operation. It is difficult to implement performance recovery measures during operation.

従って、定期的な点検時にガスタービンを分解・点検することで初めて損傷した高温部品が確認でき、その部分を補修・交換することで性能が回復される。   Therefore, damaged high-temperature parts can be confirmed for the first time by disassembling and inspecting the gas turbine during periodic inspections, and performance can be restored by repairing and replacing those parts.

そのため、必要な出力が達成できない場合には、次の定検まで出力未達のまま運転することを余儀なくされるため、運用に支障をきたしてしまうこととなる。   For this reason, if the required output cannot be achieved, it is forced to operate without reaching the output until the next regular inspection, which will hinder the operation.

高温部品は長期的なスケジュールを立て各部品の交換周期を決めており、その周期に従って部品を準備し交換・補修を実施するが、場合によっては点検時に部品が予想外に損傷しており急遽交換や補修を実施する場合がある。   For high-temperature parts, a replacement schedule for each part is determined based on a long-term schedule, and parts are prepared and replaced / repaired according to the replacement period. And repairs may be carried out.

そのため、予想外の部品の損傷が見られたことにより、急遽部品を準備することで定検日数が増加したり、あるいは、計画交換としていた部品があまり損傷を受けていなかったという場合もあるため、ガスタービン高温部品の寿命を正確に把握することは重要であるにもかかわらず、実際には非常に困難である。   As a result, unexpected parts may be damaged, which may increase the number of regular inspection days by preparing parts quickly, or the parts that were planned for replacement may not have been damaged much. Although it is important to accurately grasp the life of gas turbine hot parts, it is actually very difficult.

以上のように、ガスタービンの高温部品の寿命を単純に分解点検時の点検結果から想定するだけでなく、運転中に部品の損傷状況が確認できれば、先の点検計画に反映しやすくなり、長期的な点検計画への反映にも非常に有益になる。   As described above, the life of high-temperature parts of the gas turbine is not simply assumed from the inspection results at the time of overhaul, but if the damage status of the parts can be confirmed during operation, it will be easily reflected in the previous inspection plan, and It is also very useful for reflection in a typical inspection plan.

また、急激な損傷が予想された場合には、早急な部品準備と点検を計画できることから、プラント運用への被害を最小限に食い止めることが可能となる。   In addition, when sudden damage is expected, it is possible to plan the parts preparation and inspection as soon as possible, so that damage to the plant operation can be minimized.

従って、プラント運転中における高温部品の損傷状況確認は非常に重要である。   Therefore, it is very important to check the damage status of high-temperature parts during plant operation.

本発明の目的は、ガスタービン高温部品の損傷状況を把握することができ、高温部品の寿命診断が可能な高温部品の寿命診断方法及び診断装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a life diagnosis method and a diagnosis apparatus for a high temperature component capable of grasping a damage state of a gas turbine high temperature component and capable of performing a life diagnosis of the high temperature component.

(1)上記目的を達成するために、本発明は、ガスタービンと、該ガスタービンの排ガスを利用する排熱回収ボイラとを有するコンバインドサイクル発電プラントに用いられ、前記ガスタービンの高温部品の寿命を診断する高温部品の寿命診断方法であって、前記ガスタービンの排ガス温度を、前記ガスタービンの出口側と前記排熱回収ボイラの入口側で測定し、前記ガスタービンの運転を制御するプラント制御装置は、測定されたガスタービンの出口側温度と排熱回収ボイラの入口側温度の温度差の変化により、データベースに予め蓄積された温度差と高温部品の損傷レベルとの関係を用いて、前記ガスタービンの経年劣化を予測診断するようにしたものである。
かかる方法により、ガスタービン高温部品の損傷状況を把握することができ、高温部品の寿命診断が可能となる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention is used in a combined cycle power plant having a gas turbine and an exhaust heat recovery boiler that uses exhaust gas from the gas turbine. A method for diagnosing the life of a high-temperature component, wherein the exhaust gas temperature of the gas turbine is measured at the outlet side of the gas turbine and the inlet side of the exhaust heat recovery boiler, and the plant control controls the operation of the gas turbine The apparatus uses the relationship between the temperature difference stored in advance in the database and the damage level of the high-temperature component due to the change in the temperature difference between the measured gas turbine outlet temperature and the exhaust heat recovery boiler inlet temperature. It is designed to predict and diagnose aged deterioration of a gas turbine.
With this method, it is possible to grasp the damage state of the gas turbine high-temperature component, and it is possible to diagnose the life of the high-temperature component.

(2)上記(1)において、好ましくは、前記プラント制御装置は、前記データベースに予め蓄積された温度差と高温部品の損傷レベルとの関係を用いて、前記ガスタービンの高温部品の交換時期を予測するようにしたものである。   (2) In the above (1), preferably, the plant control device uses the relationship between the temperature difference accumulated in advance in the database and the damage level of the high temperature component to determine the replacement timing of the high temperature component of the gas turbine. It is something to be predicted.

(3)上記(1)において、好ましくは、前記プラント制御装置は、損傷のスピードが予想よりも早く定検までに予想以上の性能低下を与える可能性がある場合には運転モードの変更を促すようにしたものである。   (3) In the above (1), preferably, the plant control device prompts a change of the operation mode when the speed of damage is faster than expected and there is a possibility of causing a performance degradation more than expected by the regular inspection. It is what I did.

(4)上記(1)において、好ましくは、前記プラント制御装置は、燃焼温度が一定となるように、圧縮機出口圧力及び排気温度で設定される排気温度制御線を用いて、前記ガスタービンの出口側の排ガス温度が前記排気温度制御線に一致するように制御するようにしたものである。   (4) In the above (1), preferably, the plant control device uses an exhaust gas temperature control line set by a compressor outlet pressure and an exhaust gas temperature so that the combustion temperature becomes constant. The exhaust gas temperature on the outlet side is controlled to coincide with the exhaust gas temperature control line.

(5)また、上記目的を達成するために、本発明は、ガスタービンと、該ガスタービンの排ガスを利用する排熱回収ボイラと、前記ガスタービンの運転を制御するプラント制御装置とを有するコンバインドサイクル発電プラントに用いられ、前記ガスタービンの高温部品の寿命を診断する高温部品の寿命診断装置であって、前記ガスタービンの出口側と前記排熱回収ボイラの入口側の温度を測定する温度測定手段と、前記ガスタービンの出口側温度と前記排熱回収ボイラの入口側温度の温度差と前記高温部品の損傷レベルとの関係を蓄積したデータベースとを備え、前記プラント制御装置は、測定されたガスタービンの出口側温度と排熱回収ボイラの入口側温度の温度差の変化により、データベースに予め蓄積された温度差と高温部品の損傷レベルとの関係を用いて、前記ガスタービンの経年劣化を予測診断するようにしたものである。
かかる構成により、ガスタービン高温部品の損傷状況を把握することができ、高温部品の寿命診断が可能となる。
(5) Moreover, in order to achieve the said objective, this invention combined with a gas turbine, the waste heat recovery boiler using the exhaust gas of this gas turbine, and the plant control apparatus which controls the driving | operation of the said gas turbine. A high-temperature component life diagnosis device used in a cycle power plant for diagnosing the life of a high-temperature component of the gas turbine, wherein the temperature measurement measures the temperature at the outlet side of the gas turbine and the inlet side of the exhaust heat recovery boiler Means, and a database in which the relationship between the temperature difference between the outlet side temperature of the gas turbine and the inlet side temperature of the exhaust heat recovery boiler and the damage level of the high temperature component is stored, and the plant control device is measured The temperature difference accumulated in the database and damage to high-temperature parts due to the temperature difference between the gas turbine outlet temperature and the exhaust heat recovery boiler inlet temperature. Using the relationship between the bell, in which the aging of the gas turbine and adapted to prognosticating.
With this configuration, it is possible to grasp the damage status of the gas turbine high-temperature component, and it is possible to diagnose the life of the high-temperature component.

本発明によれば、ガスタービン高温部品の損傷状況を把握することができ、高温部品の寿命診断が可能となる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damage condition of gas turbine high temperature components can be grasped | ascertained, and the lifetime diagnosis of high temperature components is attained.

本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置を用いる1軸コンバインドプラント発電設備のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a single-shaft combined plant power generation facility using a high-temperature component life diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置に用いる、ガスタービン排ガス温度T1,排熱回収ボイラ入口温度T2,及びその温度差ΔTの経時的な変化の説明図である。It is explanatory drawing of the time-dependent change of gas turbine exhaust gas temperature T1, exhaust heat recovery boiler inlet temperature T2, and its temperature difference (DELTA) T used for the lifetime diagnostic apparatus of the high temperature components by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置における診断原理を説明するための排気温度制御線の説明図である。It is explanatory drawing of the exhaust temperature control line for demonstrating the diagnostic principle in the lifetime diagnostic apparatus of the high temperature components by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置による診断方法の説明図である。It is explanatory drawing of the diagnostic method by the lifetime diagnostic apparatus of the high temperature components by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置による診断方法の説明図である。It is explanatory drawing of the diagnostic method by the lifetime diagnostic apparatus of the high temperature components by one Embodiment of this invention.

以下、図1〜図5を用いて、本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による高温部品の寿命診断装置を用いる1軸コンバインドプラント発電設備のシステム構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置を用いる1軸コンバインドプラント発電設備のシステム構成図である。
Hereinafter, the configuration and operation of a high-temperature component life diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a system configuration of a single-shaft combined plant power generation facility that uses the high-temperature component life diagnosis apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a system configuration diagram of a single-shaft combined plant power generation facility using a high-temperature component life diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.

空気圧縮機1,ガスタービン3,発電機4及び蒸気タービン5は、一軸に連結されている。空気圧縮機1に取り込まれた空気は圧縮され、燃焼器2に供給される。燃焼器2では、供給された燃料が圧縮空気とともに燃焼される。燃焼ガスは、ガスタービン3に供給され、ガスタービン3を駆動する。ガスタービン3の排熱は、排熱回収ボイラ6に取り込まれる。排熱回収ボイラ6は、ガスタービン3の排ガスを導いて排熱を回収し、排熱回収後のガスを大気へ放出する。排熱回収ボイラ6には、給水ポンプ8により水が供給される。供給された水は、排熱により蒸気となり、蒸気タービン5に供給される。蒸気タービン5は、排熱回収ボイラ6を経て供給される蒸気により駆動される。復水器7は、蒸気タービン5からの排気を復水させ、その復水を給水ポンプ8で排熱回収ボイラ6へ給水する。ガスタービン3及び蒸気タービン5で軸を回し、発電機4を駆動している。   The air compressor 1, the gas turbine 3, the generator 4, and the steam turbine 5 are connected to one shaft. The air taken into the air compressor 1 is compressed and supplied to the combustor 2. In the combustor 2, the supplied fuel is burned together with the compressed air. The combustion gas is supplied to the gas turbine 3 and drives the gas turbine 3. The exhaust heat of the gas turbine 3 is taken into the exhaust heat recovery boiler 6. The exhaust heat recovery boiler 6 guides the exhaust gas of the gas turbine 3 to recover the exhaust heat, and releases the gas after the exhaust heat recovery to the atmosphere. Water is supplied to the exhaust heat recovery boiler 6 by a feed water pump 8. The supplied water becomes steam by exhaust heat and is supplied to the steam turbine 5. The steam turbine 5 is driven by steam supplied through the exhaust heat recovery boiler 6. The condenser 7 condenses the exhaust from the steam turbine 5 and supplies the condensed water to the exhaust heat recovery boiler 6 with the feed water pump 8. The shaft is rotated by the gas turbine 3 and the steam turbine 5 to drive the generator 4.

ガスタービン出口近傍に設置された温度計10及び排熱回収ボイラ入口近傍に設置された温度計11の各々の計測数値は、プラント性能監視装置である演算制御装置41に取り込まれる。演算制御装置41には、損傷データが格納されている。   The measured numerical values of the thermometer 10 installed in the vicinity of the gas turbine outlet and the thermometer 11 installed in the vicinity of the exhaust heat recovery boiler inlet are taken into the arithmetic control device 41 which is a plant performance monitoring device. The arithmetic and control unit 41 stores damage data.

演算制御装置41は、ベース負荷一定での運転状態において、計測されたガスタービン排ガス温度T1と排熱回収ボイラ入口温度T2とから、その温度差ΔTを継続的に取り込み監視する。   The arithmetic and control unit 41 continuously captures and monitors the temperature difference ΔT from the measured gas turbine exhaust gas temperature T1 and the exhaust heat recovery boiler inlet temperature T2 in an operation state with a constant base load.

また、演算制御装置41は、本プラント及び他の色々なプラントの定検時におけるガスタービン高温部品の損傷状況をデータベース42に蓄積し、継続的に管理する。データベース42には、例えば、タービン動翼の先端の損傷やシュラウドの損傷量などを数値化しガスタービン排ガス温度と排熱回収ボイラ入口温度との温度差との関係を蓄積している。   Moreover, the arithmetic and control unit 41 accumulates in the database 42 the damage status of the gas turbine high temperature components at the time of regular inspection of the present plant and various other plants, and continuously manages them. In the database 42, for example, the damage at the tip of the turbine rotor blade, the damage amount of the shroud, etc. are digitized, and the relationship between the temperature difference between the gas turbine exhaust gas temperature and the exhaust heat recovery boiler inlet temperature is accumulated.

次に、図2を用いて、本実施形態による高温部品の寿命診断装置に用いる、ガスタービン排ガス温度T1,排熱回収ボイラ入口温度T2,及びその温度差ΔTの経時的な変化について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置に用いる、ガスタービン排ガス温度T1,排熱回収ボイラ入口温度T2,及びその温度差ΔTの経時的な変化の説明図である。
Next, changes with time of the gas turbine exhaust gas temperature T1, the exhaust heat recovery boiler inlet temperature T2, and the temperature difference ΔT used in the high-temperature component life diagnosis apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram of changes with time of the gas turbine exhaust gas temperature T1, the exhaust heat recovery boiler inlet temperature T2, and the temperature difference ΔT used in the high-temperature component life diagnosis apparatus according to one embodiment of the present invention.

図2は、ガスタービン排ガス温度T1、排熱回収ボイラ入口温度T2、及びその温度差ΔTの経時的な変化を示している。   FIG. 2 shows changes over time in the gas turbine exhaust gas temperature T1, the exhaust heat recovery boiler inlet temperature T2, and the temperature difference ΔT thereof.

ガスタービン排ガス温度T1は、季節により変動はあるものの、同じ季節であれば年毎の変化は見られない。これに対して、排熱回収ボイラ入口温度T2は、季節の変動に加え、時間と共に徐々に低下傾向が見られる。   Although the gas turbine exhaust gas temperature T1 varies depending on the season, there is no yearly change in the same season. On the other hand, the exhaust heat recovery boiler inlet temperature T2 is gradually decreased with time in addition to seasonal fluctuations.

この時、温度差ΔTは徐々に大きくなり、定検で高温部品を大幅に交換等した場合には、初期状態に戻る。   At this time, the temperature difference ΔT gradually increases, and returns to the initial state when the high temperature parts are largely replaced in the regular inspection.

次に、図3を用いて、本実施形態による高温部品の寿命診断装置における診断原理について説明する。
図3は、本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置における診断原理を説明するための排気温度制御線の説明図である。
Next, with reference to FIG. 3, the diagnosis principle of the high temperature component life diagnosis apparatus according to the present embodiment will be described.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an exhaust temperature control line for explaining the diagnostic principle in the high-temperature component life diagnostic apparatus according to one embodiment of the present invention.

図3において、横軸は空気圧縮機の出口圧力を示し、縦軸は燃焼温度を示している。   In FIG. 3, the horizontal axis indicates the outlet pressure of the air compressor, and the vertical axis indicates the combustion temperature.

一般に、ガスタービンは、設計上許容される燃焼温度以下で運転しかつ高効率での運転を行うことを目的に、燃焼温度が一定となるように制御され運転される。しかし、燃焼温度は直接計測できないため、実際には、図3に示す、圧縮機出口圧力及び排気温度で設定される排気温度制御線にて制御される。   In general, a gas turbine is controlled and operated so that the combustion temperature is constant for the purpose of operating at a combustion temperature lower than the design-acceptable combustion temperature and operating with high efficiency. However, since the combustion temperature cannot be directly measured, the combustion temperature is actually controlled by the exhaust temperature control line set by the compressor outlet pressure and the exhaust temperature shown in FIG.

ガスタービン出口の排ガス温度は、ガスタービンの運転時間などに伴う経年劣化により温度上昇などの変化が生じる。実運転では、この温度変化が生じてもガスタービンの排気温度をフィードバックして排気温度制御線に一致するように運転することで燃焼温度をコントロールしているため、排気温度制御線から外れることはないが、その分ガスタービンの性能は低下しているため、ガスタービン排ガス温度を正確に捉え、経年劣化を予測する必要がある。   The exhaust gas temperature at the gas turbine outlet changes due to aged deterioration associated with the operation time of the gas turbine and the like. In actual operation, even if this temperature change occurs, the combustion temperature is controlled by feeding back the exhaust temperature of the gas turbine so that it matches the exhaust temperature control line. However, since the performance of the gas turbine is reduced accordingly, it is necessary to accurately grasp the gas turbine exhaust gas temperature and predict aging degradation.

排熱回収ボイラを有するコンバインドサイクル発電プラントにおいては、排ガス温度を排熱回収ボイラ側でも計測している。排熱回収ボイラ出口の温度は、ガスタービン出口から距離が離れていることから、ガスタービン出口と比較するとダクト内で温度が均一化されている。   In a combined cycle power plant having an exhaust heat recovery boiler, the exhaust gas temperature is also measured on the exhaust heat recovery boiler side. Since the temperature of the exhaust heat recovery boiler outlet is far from the gas turbine outlet, the temperature is made uniform in the duct as compared with the gas turbine outlet.

この時、ガスタービン出口での排ガス温度と排熱回収ボイラ入口での排ガス温度を比較すると、その温度差が経時的に変化する場合が確認されている。これは、上記のようにガスタービン出口の排ガス温度はフィードバックされてあらかじめ決められた値になるように燃料流量を制御しているため、見かけ上ガスタービンの排ガス温度は変化しない。   At this time, when the exhaust gas temperature at the gas turbine outlet and the exhaust gas temperature at the exhaust heat recovery boiler inlet are compared, it has been confirmed that the temperature difference changes over time. This is because, as described above, the exhaust gas temperature at the gas turbine outlet is fed back and the fuel flow rate is controlled so as to become a predetermined value, so that the exhaust gas temperature of the gas turbine does not change apparently.

しかし、実際には、排ガス温度は半径方向に温度分布を持っており、高温部品の損傷等によりその温度分布は変化することから、一定の位置で計測している排ガス温度は同じ燃料消費量でも変化する。   However, in actuality, the exhaust gas temperature has a temperature distribution in the radial direction, and the temperature distribution changes due to damage to high-temperature parts, etc., so the exhaust gas temperature measured at a certain position is the same fuel consumption. Change.

高温部品の損傷等で測定位置での排ガス温度が高くなった場合には、結果として燃料消費量が抑えられてガスタービンの性能が低下することとなる。この時、燃料投入量が減少しているため、排熱回収ボイラへの熱量は低下することから、均一化された排熱回収ボイラ入口の温度は低下することとなる。ここで生じる温度差は、ガスタービン高温部品である動翼先端が高温により減肉したり、ケーシング側のシュラウドと呼ばれる部分が経時的に削られたり高温により減肉したりといった損傷により、翼先端とケーシング側のギャップが増加することによりタービンの仕事量が減少し、排ガスが高温のまま下流へ流されることに起因する。   When the exhaust gas temperature at the measurement position becomes high due to damage of high-temperature parts or the like, the fuel consumption is suppressed as a result, and the performance of the gas turbine is reduced. At this time, since the amount of fuel input is decreasing, the amount of heat to the exhaust heat recovery boiler is decreased, so that the temperature of the uniform exhaust heat recovery boiler inlet is decreased. The temperature difference that occurs here is due to the blade tip that is a gas turbine high-temperature component thinning due to high temperature, or the part called the shroud on the casing side being scraped over time or thinning due to high temperature, resulting in damage to the blade tip The increase in the gap on the casing side reduces the work of the turbine, and the exhaust gas is caused to flow downstream at a high temperature.

定検時の分解点検時にこの損傷状況を確認できるため、この温度差と高温部品の損傷状況をデータベース化し関連付けることにより、温度差を把握することで高温部品の損傷状況を予測することができる。   Since this damage state can be confirmed at the time of overhaul inspection at the regular inspection, the damage state of the high temperature component can be predicted by grasping the temperature difference by associating the temperature difference and the damage state of the high temperature component in a database.

本実施形態では、この温度差に注目し、継続的に計測することにより部品の損傷状況のデータベースと照らし合わせ経年劣化を計算することでガスタービンの高温部品寿命診断を可能としている。   In this embodiment, paying attention to this temperature difference and continuously measuring it, it is possible to diagnose the high-temperature component life of the gas turbine by calculating aged deterioration against a database of damage status of the component.

次に、図4及び図5を用いて、本実施形態による高温部品の寿命診断装置による診断方法について説明する。
図4及び図5は、本発明の一実施形態による高温部品の寿命診断装置による診断方法の説明図である。
Next, a diagnosis method using the high-temperature component life diagnosis apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
4 and 5 are explanatory diagrams of a diagnosis method using a high-temperature component life diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.

図4は、プラント性能監視装置である演算制御装置41に備えられているデータベース42の記憶内容を示している。データベースとしては、温度差と高温部品の損傷レベルを、図4に示すように、分類する。例えば、温度差がΔt1以下であれば性能にもあまり影響なく高温部品も継続使用可能とする。温度差がΔt1とΔT2の間では、性能に影響あるもののまだ軽微であり高温部品も補修により再使用可能とする。温度差がΔT2以上であれば、高温部品としても補修が効かず性能にも大きな影響があり早急な交換が必要というように分類する。   FIG. 4 shows the stored contents of the database 42 provided in the arithmetic and control unit 41 which is a plant performance monitoring device. As the database, the temperature difference and the damage level of the high-temperature parts are classified as shown in FIG. For example, if the temperature difference is equal to or less than Δt1, the high-temperature parts can be continuously used without significantly affecting the performance. When the temperature difference is between Δt1 and ΔT2, the performance is affected but is still slight, and high temperature parts can be reused by repair. If the temperature difference is equal to or greater than ΔT2, the repair is not effective even for high-temperature parts, and the performance is greatly affected.

図5は、プラント性能監視装置である演算制御装置41に取り込まれたガスタービン排ガス温度T1と排熱回収ボイラ入口温度T2の温度差ΔTの時間経過を示している。実線は実際に計測された温度差ΔTを示し、破線は実測値から予測された予測値を示している。   FIG. 5 shows the passage of time of the temperature difference ΔT between the gas turbine exhaust gas temperature T1 and the exhaust heat recovery boiler inlet temperature T2 taken into the arithmetic and control unit 41 which is a plant performance monitoring device. The solid line indicates the actually measured temperature difference ΔT, and the broken line indicates the predicted value predicted from the actual measurement value.

演算制御装置41は、対象プラントの温度差ΔTを時々刻々監視し、データベース42の温度差と比較する。そして、例えば、時間t1において、温度差がΔT1になると、性能に影響あるもののまだ軽微であり高温部品も補修により再使用可能であるので、補修が必要と判断する。また、これまでの温度差の実測値から、点線のように温度差の変化を推測し、時間t2に温度差ΔT2となると予測できる場合には、その前に補修が必要と判断できる。また、時間t1よりも前の時点で予測することで、時間t1以降で時間t2となる前に補修が必要であると判断する。このように、傾向を確認することで、次回定検時までの損傷状況が予測できる。   The arithmetic and control unit 41 monitors the temperature difference ΔT of the target plant every moment and compares it with the temperature difference in the database 42. For example, when the temperature difference becomes ΔT1 at time t1, although it affects the performance, it is still minor and the high-temperature parts can be reused by repairing, so it is determined that repair is necessary. Further, if a change in the temperature difference is estimated from a measured value of the temperature difference so far as indicated by a dotted line and it can be predicted that the temperature difference ΔT2 will be reached at time t2, it can be determined that repair is necessary before that. Further, by making a prediction at a time before time t1, it is determined that repair is necessary before time t2 after time t1. In this way, by confirming the tendency, it is possible to predict the damage situation until the next regular inspection.

これにより、場合によっては計画より早めの交換が必要となる部品があれば事前に準備ができることにより、定検時の損傷が見つかってから対応するような工程遅延を回避することができる。   Thus, in some cases, if there is a part that needs to be replaced earlier than planned, it is possible to prepare in advance, so that it is possible to avoid a process delay corresponding to the occurrence of damage at the time of regular inspection.

また、損傷のスピードが予想よりも早く定検までに予想以上の性能低下を与える可能性があることがわかった場合には点検時期を早めたり、運転負荷を下げる等運転モードを変えて、高温部品に負担の少ない運転を実施すること等の対応を事前に取ることで本体の損傷が他の部分に広がることを防ぐことができる。そのために、演算制御装置41は、運転モードを変えることを促すようにしている。コンバインドサイクル発電プラントとして、ガスタービンを単機で運転している場合には、運転モードを変える例としては、そのガスタービンの運転負荷を下げる例があるが、例えば、複数台のガスタービンを並列運転している際には、性能低下の可能性があるガスタービンの運転負荷を下げると共に、他のガスタービンの運転負荷を上げることで、全体としての負荷が同じとなるように運転モードを変えるようにすることもできる。   In addition, if it is found that the damage speed may be faster than expected and there is a possibility that the performance may be degraded more than expected by the regular inspection, change the operation mode by increasing the inspection time or reducing the operation load, etc. It is possible to prevent damage to the main body from spreading to other parts by taking measures such as carrying out operations with less burden on the parts in advance. For this purpose, the arithmetic and control unit 41 prompts to change the operation mode. As a combined cycle power plant, when operating a single gas turbine, an example of changing the operation mode is to reduce the operating load of the gas turbine. For example, multiple gas turbines are operated in parallel. In this case, the operation mode is changed so that the overall load becomes the same by lowering the operation load of the gas turbine that may cause the performance degradation and increasing the operation load of other gas turbines. It can also be.

また、顧客と長期的なメンテナンスサービス契約を結んでいて管理者が本データを監視している場合には事前に損傷を予測することができるため、顧客に交換部品の推奨や定検の前倒しを提案できる。   In addition, if you have a long-term maintenance service contract with the customer and the administrator is monitoring this data, you can predict damage in advance, so you can recommend replacement parts to the customer and advance the regular inspection. Can make a suggestion.

なお、以上の説明した実施形態に記載されている発電設備の種類や形態、型式、構成や組み合わせ、設備の容量等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎないものである。
It should be noted that the types and forms, types, configurations, combinations, and capacity of the power generation facilities described in the above-described embodiments limit the scope of the present invention unless otherwise specified. It is not a gist but merely an illustrative example.

1…圧縮機
2…燃焼器
3…ガスタービン
4…発電機
5…蒸気タービン
6…排熱回収ボイラ
7…復水器
8…給水ポンプ
10,11…温度計
41…プラント制御装置
42…データベース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor 2 ... Combustor 3 ... Gas turbine 4 ... Generator 5 ... Steam turbine 6 ... Exhaust heat recovery boiler 7 ... Condenser 8 ... Feed water pump 10, 11 ... Thermometer 41 ... Plant controller 42 ... Database

Claims (5)

ガスタービンと、該ガスタービンの排ガスを利用する排熱回収ボイラとを有するコンバインドサイクル発電プラントに用いられ、
前記ガスタービンの高温部品の寿命を診断する高温部品の寿命診断方法であって、
前記ガスタービンの排ガス温度を、前記ガスタービンの出口側と前記排熱回収ボイラの入口側で測定し、
前記ガスタービンの運転を制御するプラント制御装置は、測定されたガスタービンの出口側温度と排熱回収ボイラの入口側温度の温度差の変化により、データベースに予め蓄積された温度差と高温部品の損傷レベルとの関係を用いて、前記ガスタービンの経年劣化を予測診断することを特徴とする高温部品の寿命診断方法。
Used in a combined cycle power plant having a gas turbine and an exhaust heat recovery boiler that uses exhaust gas from the gas turbine,
A method for diagnosing the lifetime of a high-temperature component of the gas turbine,
Measuring the exhaust gas temperature of the gas turbine at the outlet side of the gas turbine and the inlet side of the exhaust heat recovery boiler;
The plant control device for controlling the operation of the gas turbine is configured so that the temperature difference stored in the database in advance and the high-temperature component are changed according to the change in the temperature difference between the measured outlet temperature of the gas turbine and the inlet temperature of the exhaust heat recovery boiler. A method for diagnosing the lifetime of a high-temperature component, wherein the age-related deterioration of the gas turbine is predicted and diagnosed using a relationship with a damage level.
請求項1記載の高温部品の寿命診断方法において、
前記プラント制御装置は、前記データベースに予め蓄積された温度差と高温部品の損傷レベルとの関係を用いて、前記ガスタービンの高温部品の交換時期を予測することを特徴とする高温部品の寿命診断方法。
In the high temperature component life diagnosis method according to claim 1,
The plant control device predicts the replacement time of the high-temperature component of the gas turbine using the relationship between the temperature difference accumulated in the database in advance and the damage level of the high-temperature component. Method.
請求項1記載の高温部品の寿命診断方法において、
前記プラント制御装置は、損傷のスピードが予想よりも早く定検までに予想以上の性能低下を与える可能性がある場合には運転モードの変更を促すことを特徴とする高温部品の寿命診断方法。
In the high temperature component life diagnosis method according to claim 1,
The plant control apparatus prompts a change in the operation mode when the damage speed is faster than expected and there is a possibility that the performance may be deteriorated more than expected before a regular inspection.
請求項1記載の高温部品の寿命診断方法において、
前記プラント制御装置は、燃焼温度が一定となるように、圧縮機出口圧力及び排気温度で設定される排気温度制御線を用いて、前記ガスタービンの出口側の排ガス温度が前記排気温度制御線に一致するように制御することを特徴とする高温部品の寿命診断方法。
In the high temperature component life diagnosis method according to claim 1,
The plant control device uses an exhaust gas temperature control line set by a compressor outlet pressure and an exhaust gas temperature so that the combustion temperature is constant, and the exhaust gas temperature on the outlet side of the gas turbine is changed to the exhaust gas temperature control line. A method for diagnosing the life of a high-temperature component, characterized in that the control is performed so as to match.
ガスタービンと、該ガスタービンの排ガスを利用する排熱回収ボイラと、前記ガスタービンの運転を制御するプラント制御装置とを有するコンバインドサイクル発電プラントに用いられ、
前記ガスタービンの高温部品の寿命を診断する高温部品の寿命診断装置であって、
前記ガスタービンの出口側と前記排熱回収ボイラの入口側の温度を測定する温度測定手段と、
前記ガスタービンの出口側温度と前記排熱回収ボイラの入口側温度の温度差と前記高温部品の損傷レベルとの関係を蓄積したデータベースとを備え、
前記プラント制御装置は、測定されたガスタービンの出口側温度と排熱回収ボイラの入口側温度の温度差の変化により、データベースに予め蓄積された温度差と高温部品の損傷レベルとの関係を用いて、前記ガスタービンの経年劣化を予測診断することを特徴とする高温部品の寿命診断装置。
Used in a combined cycle power plant having a gas turbine, an exhaust heat recovery boiler that uses exhaust gas from the gas turbine, and a plant controller that controls the operation of the gas turbine,
A life diagnosis device for high temperature parts for diagnosing the life of high temperature parts of the gas turbine,
Temperature measuring means for measuring temperatures on the outlet side of the gas turbine and the inlet side of the exhaust heat recovery boiler;
A database storing the relationship between the temperature difference between the outlet side temperature of the gas turbine and the inlet side temperature of the exhaust heat recovery boiler and the damage level of the high-temperature components;
The plant control device uses a relationship between a temperature difference accumulated in advance in a database and a damage level of a high-temperature component due to a change in temperature difference between the measured outlet temperature of the gas turbine and the inlet side temperature of the exhaust heat recovery boiler. A life diagnosis apparatus for high-temperature parts, characterized by predicting and diagnosing aged deterioration of the gas turbine.
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