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公開番号2024171467
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023088487
出願日2023-05-30
発明の名称蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置
出願人東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類F01D 21/00 20060101AFI20241205BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】計測された情報に基づいて予測された過去から現在までの損傷量および将来の運転条件に基づいて予測された将来の損傷量を時系列で認識することができる蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置100は、計測された情報に基づいて算出された過去から現在までの蒸気タービンの高温部品の損傷量に関する情報を示す過去損傷量関連情報と、ユーザインターフェース140の入力画面を用いた操作において入力された将来の運転条件および過去損傷量関連情報に基づいて算出された将来における高温部品の将来損傷量に関する情報を示す将来損傷量関連情報とを、ユーザインターフェース140の表示画面に表示させる表示情報を生成する表示情報生成部128を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
計測された情報に基づいて算出された過去から現在までの蒸気タービンの高温部品の損傷量に関する情報を示す過去損傷量関連情報と、ユーザインターフェースの入力画面を用いた操作において入力された将来の運転条件および前記過去損傷量関連情報に基づいて算出された将来における前記高温部品の将来損傷量に関する情報を示す将来損傷量関連情報とを、前記ユーザインターフェースの表示部に表示させる表示情報を生成する表示情報生成部を備えることを特徴とする蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記表示情報生成部は、
前記過去損傷量関連情報および前記将来損傷量関連情報の双方を時系列で前記表示部に表示させる前記表示情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
【請求項３】
前記表示情報生成部は、
所定時間おきに、前記過去損傷量関連情報を前記表示部に表示させる前記表示情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
【請求項４】
前記表示情報生成部は、
前記将来の運転条件が入力されるごとに、前記将来損傷量関連情報を前記表示部に表示させる前記表示情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
【請求項５】
前記高温部品は、タービンケーシングを含み、
前記表示情報生成部は、
前記タービンケーシングの点検が推奨される所定の点検閾値に係る情報を前記表示部に表示させる前記表示情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
【請求項６】
前記高温部品は、タービンケーシングを含み、
前記表示情報生成部は、
前記将来損傷量に基づいて算出された前記タービンケーシングの点検が推奨される点検推奨時期に関する情報および交換が推奨される交換推奨時期に係る情報を前記表示部に表示させる前記表示情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
【請求項７】
前記高温部品は、タービン回転部を含み、
前記表示情報生成部は、
前記将来損傷量に基づいて算出された、前記タービン回転部の点検が推奨される点検推奨時期に係る情報を前記表示部に表示させる前記表示情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
【請求項８】
前記高温部品は、高温部品としての高圧タービン回転部、中圧タービン回転部、高圧外部ケーシング、高圧内部ケーシング、中圧外部ケーシング、中圧内部ケーシングを含むことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
【請求項９】
前記表示情報生成部は、
ユーザインターフェース画面を用いた操作において入力された第２の将来の運転条件および前記過去損傷量関連情報に基づいて算出された将来における前記高温部品の第２の将来損傷量に関する情報を示す第２の損傷量関連情報をさらに前記表示部に表示させる前記表示情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
【請求項１０】
前記高温部品は、タービンケーシングを含み、
前記表示情報生成部は、
第２の損傷量に基づいて算出された前記タービンケーシングの点検が推奨される点検推奨時期および交換が推奨される交換推奨時期に係る情報を前記表示部に表示させる前記表示情報を生成することを特徴とする請求項９に記載の蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンに使用されるケーシングやロータなどの高温部品は経年的にクリープや疲労によって徐々に寿命を消費していき、やがてき裂や損傷が発生するリスクがある。そのため、従来、適切な評価を行うために実機の計測および非破壊検査が必要であった。
【０００３】
近年、発電設備において、二酸化炭素（ＣＯ
２
）の排出量を削減する対策として再生可能エネルギの導入が加速されている。再生可能エネルギを利用した発電においては、天候などによって発電量が変化する。そのため、近年では、火力発電設備は、再生可能エネルギを利用した発電における不安定な電力供給を補うため、調整火力を中心とした運用に移行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平９－２６２７３号公報
特許４５７５１７６号公報
特開２００２－２９７７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、蒸気タービンを備える火力発電設備では、定格負荷を中心とした運用から調整火力を中心とした運用に移行している。調整火力としての運用に移行すると、起動停止回数や負荷変動の頻度が増える。この結果、蒸気タービンの特に高温部品、すなわち、高温の環境下で使用される高圧タービンおよび中圧タービンのロータおよび車室に関して、その使用温度が定常状態を維持しにくくなる。これによって、疲労損傷によるき裂の進展量が増加することになり、余寿命の観点では厳しい条件となる。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、計測された情報に基づいて予測された過去から現在までの損傷量および将来の運転条件に基づいて予測された将来の損傷量を時系列で認識することができる蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、実施形態に係る蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置は、計測された情報に基づいて算出された疲労損傷およびクリープ損傷による過去から現在までの蒸気タービンの部品の損傷量に関する情報を示す過去損傷量関連情報と、ユーザインターフェースの入力画面を用いた操作において入力された将来の運転条件および前記過去損傷量関連情報に基づいて算出された将来における前記高温部品の将来損傷量に関する情報を示す将来損傷量関連情報とを、前記ユーザインターフェースの表示画面に表示させる表示情報を生成する表示情報生成部を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態に係る損傷量管理装置を有する蒸気タービンを備えた発電所の構成を模式的に示す系統図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置の機能構成を示すブロック図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置におけるユーザインターフェースに表示させる高圧外部車室のハツリ深さの入力画面の一例を示す図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置におけるユーザインターフェースに表示させる将来の運転条件の入力画面の一例を示す図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置によるき裂進展評価ステップの手順を示すフロー図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置による将来予測演算の手順を示すフロー図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置におけるユーザインターフェースに表示させる高圧外部車室の定周期計算および将来予測計算の結果の一例を示す図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置におけるユーザインターフェースに表示させる中圧タービン回転部の定周期計算および将来予測計算の結果の一例を示す図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置による損傷量管理方法における基本環境の設定ステップを説明するためのフロー図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置による損傷量管理方法における定周期演算処理の手順を説明するためのフロー図である。
第１の実施形態に係る損傷量管理装置による損傷量管理方法における将来予測演算処理の手順を説明するためのフロー図である。
第２の実施形態に係る損傷量管理装置における将来予測演算処理を説明するための第１のフロー図である。
第２の実施形態に係る損傷量管理装置における将来予測演算処理を説明するための第２のフロー図である。
第２の実施形態に係る損傷量管理装置における表示画面の一例を示す図である。
第２の実施形態に係る損傷量管理装置におけるユーザインターフェースに表示させる比較演算結果を選択する選択画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る蒸気タービンの高温部品の損傷量管理装置（以下、「損傷量管理装置」という）について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重畳する説明は省略する。
【００１０】
図１は、第１の実施形態に係る損傷量管理装置１００を有する蒸気タービン１０を備えた発電所１の構成を模式的に示す系統図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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