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公開番号2025034371
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023140702
出願日2023-08-31
発明の名称予兆検知装置、予兆検知方法、及び、予兆検知プログラム
出願人三菱重工業株式会社,学校法人東京理科大学
代理人SSIP弁理士法人
主分類G01H 17/00 20060101AFI20250306BHJP(測定;試験)
要約【課題】様々な特性を有する燃焼振動の予兆を好適に検知する。
【解決手段】本願は、ガスタービンの燃焼器に生じる振動の予兆を検知するための予兆検知装置に関する。本装置は、第1指標及び第2指標に基づいて予兆を検知する。第1指標は、燃焼器に設置された第1センサから取得される時系列データに含まれる複数のデータをベクトル成分とする複数の多次元ベクトル間の回帰性、又は、複数の多次元ベクトル間の間欠性の少なくとも一方を示す指標として算出される。第2指標は、燃焼器の互いに異なる位置にそれぞれ設置された第2センサ及び第3センサから取得される複数の時系列データ間の同期性を示す指標として算出される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンの燃焼器に生じる振動の予兆を検知するための予兆検知装置であって、
前記燃焼器に設置された第１センサから取得される時系列データに含まれる複数のデータをベクトル成分とする複数の多次元ベクトル間の回帰性、又は、前記複数の多次元ベクトル間の間欠性の少なくとも一方を示す第１指標を算出するための第１指標算出部と、
前記燃焼器の互いに異なる位置にそれぞれ設置された第２センサ及び第３センサから取得される複数の時系列データ間の同期性を示す第２指標を算出するための第２指標算出部と、
前記第１指標及び前記第２指標に基づいて、前記予兆を検知するための予兆検知部と、
を備える、予兆検知装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記予兆検知部は、前記第１指標又は前記第２指標の過去データに分類モデルを適用することにより前記予兆に対応する分類を特定し、前記第１指標又は前記第２指標が前記分類に属するか否かに基づいて、前記予兆を検知する、請求項１に記載の予兆検知装置。
【請求項３】
前記第１指標算出部は、前記複数の多次元ベクトルに対応するリカレンスプロットに含まれる斜線構造を構成する回帰点の全回帰点に対する比率を示すパラメータとして、前記回帰性を示す前記第１指標を算出する、請求項１又は２に記載の予兆検知装置。
【請求項４】
前記第１指標算出部は、前記複数の多次元ベクトルに対応するリカレンスプロットに含まれる垂直構造又は水平構造を構成する回帰点の全回帰点に対する比率を示すパラメータとして、前記間欠性を示す前記第１指標を算出する、請求項１又は２に記載の予兆検知装置。
【請求項５】
前記第２指標算出部は、前記複数の時系列データから求められる秩序変数、前記複数の時系列データから求められるジョイントリカレンスプロットに含まれる斜線構造を形成する回帰点の全回帰点に対する比率を示すパラメータ、又は、前記複数の時系列データから求められるクロスリカレンスプロットに含まれる斜線構造を形成する回帰点の全回帰点に対する比率を示すパラメータの少なくとも１つとして、前記第２指標を算出する、請求項１又は２に記載の予兆検知装置。
【請求項６】
前記第２センサ及び前記第３センサは、前記燃焼器の中心軸に対して周方向に沿って配置される、請求項１又は２に記載の予兆検知装置。
【請求項７】
ガスタービンの燃焼器に生じる振動の予兆を検知するための予兆検知方法であって、
前記燃焼器に設置された第１センサから取得される時系列データに含まれる複数のデータをベクトル成分とする複数の多次元ベクトル間の回帰性、又は、前記複数の多次元ベクトル間の間欠性の少なくとも一方を示す第１指標を算出する工程と、
前記燃焼器の互いに異なる位置にそれぞれ設置された第２センサ及び第３センサから取得される複数の時系列データ間の同期性を示す第２指標を算出する工程と、
前記第１指標及び前記第２指標に基づいて、前記予兆を検知する工程と、
を備える、予兆検知方法。
【請求項８】
ガスタービンの燃焼器に生じる振動の予兆を検知するための予兆検知プログラムであって、
コンピュータ装置に、
前記燃焼器に設置された第１センサから取得される時系列データに含まれる複数のデータをベクトル成分とする複数の多次元ベクトル間の回帰性、又は、前記複数の多次元ベクトル間の間欠性の少なくとも一方を示す第２指標を算出する工程と、
前記燃焼器の互いに異なる位置にそれぞれ設置された第２センサ及び第３センサから取得される複数の時系列データ間の同期性を示す第２指標を算出する工程と、
前記第１指標及び前記第２指標に基づいて、前記予兆を検知する工程と、
を実行可能な、予兆検知プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、予兆検知装置、予兆検知方法、及び、予兆検知プログラムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料を燃焼して生成される燃焼ガスによって駆動されるガスタービンでは、燃焼器において、突変傾向のある不安定な振動（突変振動）が生じることがある。このような突変振動は、振動増大が生じてから短時間でリミットサイクルに到達する。突変振動がリミットサイクルに到達すると、トリップに至ったり、機器に大きな負担がかける要因となり得る。
【０００３】
従って、このような突変振動は早い段階で回避されることが望ましい。しかしながら、突変振動において、リミットサイクルに達するまでの振動増大は短時間に行われるため、実際に振動増大を検知した後の制御では突変振動を回避できないおそれがある。そのため、突変振動の回避のためには、突変振動の発生時より十分に先立ってその予兆を検知することが必要である。例えば特許文献１には、ガスタービンが備える複数の燃焼器にそれぞれ設けられたセンサから取得された物理量間の相関を示すパラメータに基づいて、複数の燃焼器に連成して発生する燃焼振動の予兆を検知する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１６２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、複数の燃焼器に連成して発生する数１００Hzの周波数帯を有する燃焼振動の予兆を検知対象としており、単一の燃焼器のみで発生する他の周波数帯における燃焼振動の予兆を検知することができない。近年、ガスタービンでは、水素ガスのような燃焼速度が大きな燃料の使用が検討されている。水素ガスは、従来、燃料として用いられていた天然ガス等に比べて燃焼速度が大きいため、燃焼器で形成される火炎の長さが短くなり、より高い周波数帯の燃焼振動が生じやすくなる。
【０００６】
本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、様々な特性を有する燃焼振動の予兆を好適に検知可能な予兆検知装置、予兆検知方法、及び、予兆検知プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の少なくとも一実施形態に係る予兆検知装置は、上記課題を解決するために、
ガスタービンの燃焼器に生じる振動の予兆を検知するための予兆検知装置であって、
前記燃焼器に設置された第１センサから取得される時系列データに含まれる複数のデータをベクトル成分とする複数の多次元ベクトル間の回帰性、又は、前記複数の多次元ベクトル間の間欠性の少なくとも一方を示す第１指標を算出するための第１指標算出部と、
前記燃焼器の互いに異なる位置にそれぞれ設置された第２センサ及び第３センサから取得される複数の時系列データ間の同期性を示す第２指標を算出するための第２指標算出部と、
前記第１指標及び前記第２指標に基づいて、前記予兆を検知するための予兆検知部と、
を備える。
【０００８】
本開示の少なくとも一実施形態に係る予兆検知方法は、上記課題を解決するために、
ガスタービンの燃焼器に生じる振動の予兆を検知するための予兆検知方法であって、
前記燃焼器に設置された第１センサから取得される時系列データに含まれる複数のデータをベクトル成分とする複数の多次元ベクトル間の回帰性、又は、前記複数の多次元ベクトル間の間欠性の少なくとも一方を示す第１指標を算出する工程と、
前記燃焼器の互いに異なる位置にそれぞれ設置された第２センサ及び第３センサから取得される複数の時系列データ間の同期性を示す第２指標を算出する工程と、
前記第１指標及び前記第２指標に基づいて、前記予兆を検知する工程と、
を備える。
【０００９】
本開示の少なくとも一実施形態に係る予兆検知プログラムは、上記課題を解決するために、
ガスタービンの燃焼器に生じる振動の予兆を検知するための予兆検知プログラムであって、
コンピュータ装置に、
前記燃焼器に設置された第１センサから取得される時系列データに含まれる複数のデータをベクトル成分とする複数の多次元ベクトル間の回帰性、又は、前記複数の多次元ベクトル間の間欠性の少なくとも一方を示す第１指標を算出する工程と、
前記燃焼器の互いに異なる位置にそれぞれ設置された第２センサ及び第３センサから取得される複数の時系列データ間の同期性を示す第２指標を算出する工程と、
前記第１指標及び前記第２指標に基づいて、前記予兆を検知する工程と、
を実行可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、様々な特性を有する燃焼振動の予兆を好適に検知可能な予兆検知装置、予兆検知方法、及び、予兆検知プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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