JP2002297709A - 設備改修計画業務に対する支援方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 総合的な設備健全性評価により、長期的な視
野に立った安全性・信頼性の確保・効率的な設備保守・
資源の最適配分を図ることのできる設備改修計画業務に
対する支援方法および装置を提供する。 【解決手段】 第１のステップで機械設備ごとの寿命を
定義し、その機械設備の設置から寿命にいたるまでの寿
命消費量を所定の段階に区分して評価点を付与し、第２
のステップで１つの単位内の各機械設備について寿命到
達に至った場合の影響度と寿命に至る起こり易さを加味
して異種設備間の評価点をマトリクスで評価し、第３の
ステップで複数のプラントのそれぞれの健全度と将来の
運用計画に基づく運用面からの期待度を評価し、これら
の評価された評価点に基づいて改修計画業務の全体の最
適化ヘ移行し、設備の最適改修を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は設備改修計画業務
に対する支援方法および装置に関し、たとえば複数の機
械設備で構成された火力発電所などの設備を改修する際
に、設備改修計画を数値化して総合的な設備健全性評価
により支援する設備改修計画業務に対する支援方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力会社では、各地に火力発電所などの
機械設備を保有しているが、機械設備は経年変化などに
より劣化するため、個々の設備の劣化事象をみて設備改
修計画を立てている。

【０００３】このため、従来は発電所より経年変化・不
具合実績に基づいて改修計画を立案し、支店および本店
の審査を経由して改修計画を決定するという業務の流れ
になっている。また、個々の設備の劣化事象を見て任意
に改修要否の判断から計画立案を行なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
手法では、全設備に対して最適な投資計画ができていた
とは言えなかった。それは、設備改修計画が経年劣化・
不具合実績など、発電所によって改修理由が様々であ
り、かつ抽象的な表現によるものであり、発電所間・設
備間で改修すべき設備の客観性を持たせた順位付ができ
ないことにある。また、設備改修計画〜検討までの業務
を発電所・支店・本店に跨っていることから、多くのマ
ンパワーを要し、しかも重複して審査などの業務処理を
行なっている場合もあり、極めて非効率的であった。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、総
合的な設備健全性評価により、長期的な視野に立った安
全性・信頼性の確保・効率的な設備保守・資源の最適配
分を図ることのできる設備改修計画業務に対する支援方
法および装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、機械設備で
構成されたプラントを１つの単位として各単位ごとに改
修するときの計画業務を支援する支援方法であって、機
械設備ごとに与えられるデータに基づいて、その機械設
備の寿命を定義し、その機械設備ごとに設置から寿命に
いたるまでの寿命消費量を所定の段階に区分して設備寿
命評価点を付与する第１のステップと、第１のステップ
で付与された設備評価点に基づいて、１つの単位内の各
機械設備について寿命到達に至った場合の影響度と、寿
命消費量を所定の段階における寿命に至る起こり易さと
を加味して異種設備間の相対評価点をマトリクスで求め
る第２のステップと、第２のステップで求められた異種
設備間の相対評価点に基づいて、複数のプラントのそれ
ぞれの健全度と将来の運用計画に基づく運用面からの評
価点を求める第３のステップを含み、第３のステップで
求められた評価点に基づいて、改修計画業務の全体最適
化ヘ移行し、設備の最適改修を行なうことを特徴とす
る。

【０００７】また、第１のステップは、機械設備ごとの
設備寿命評価に必要なデータを収集して設備寿命データ
として集約し、設備寿命データを基に設備寿命評価点を
付与する。

【０００８】また、第２のステップは、第１のステップ
で付与された設備寿命評価点を、故障影響度および起こ
り易さの相関を基にランク付を行なったリスクマトリク
スに当てはめることにより、各設備相互のリスク順位付
るための重み付を行なった異種設備間の相対評価点を算
出し、その異種設備間の相対評価点に補正係数を加味し
てプラント絶対評価点を算出する。これにより、異種設
備間において設備寿命評価点が同点である場合にリスク
マトリクスによりで公平に評価できる。

【０００９】さらに、第３のステップは、第２のステッ
プで算出されたプラント絶対評価点を基に、年度ごとの
運用計画を加味することにより、年度ごとの情勢に合致
したプラント相対評価点を算出し、そのプラント相対評
価点に基づいて全設備を対象とした最適な設備改修計画
を策定する。

【００１０】他の発明は、機械設備で構成されたプラン
トを１つの単位として各単位ごとに改修するときの計画
業務を支援する支援装置であって、機械設備ごとのデー
タを入力するための入力手段と、１つの単位内の各機械
設備について寿命到達に至った場合の影響度と、寿命消
費量を所定の段階における寿命に至る起こり易さとを加
味して異種設備間の相対評価点を求めるためのリスクマ
トリクスを記憶する記憶手段と、入力手段から入力され
た各機械設備ごとのデータに基づいて、その機械設備の
寿命を定義し、その機械設備ごとに設置から寿命にいた
るまでの寿命消費量を所定の段階に区分して設備寿命評
価点を求め、その設備評価点に基づいて記憶手段に記憶
されているリスクマトリクスから異種設備間の相対評価
点を求める演算手段と、演算手段によって求められた評
価点を出力する出力手段を備えて構成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態の基
本概念を示すブロック図である。まず、図１を参照し
て、この発明を発電所の改修計画業務に対する支援方策
に適用した場合の基本概念について説明する。

【００１２】データ計測・送信手段１は、各発電所単位
の機械設備の検査結果データや状態監視データや不具合
・工事記録データなどの設備寿命評価データをＰＨＳ
（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅ
ｍ），社内ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒeａ Ｎｅｔｗｏｒ
ｋ）などの通信手段により、ＰＤＭ（ＰｒｏｄｕｃｔＤ
ａｔａ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）に半自動で送信し、デ
ータファイル２に記憶させる。データファイル２に記憶
された設備寿命評価データは、設備寿命（健全度）評価
手段３によって設備寿命評価テーブル４にある評価条件
に当てはめられ、設備単位の寿命評価点が算出されてデ
ータファイル２に記憶される。ここまでの処理がステッ
プＳＰ（図示ではＳＰと略称する）１となる。

【００１３】なお、この発明における機械設備とは、産
業用プラントの設備を総称するものとし、電気設備や制
御設備なども含むものとする。また、以下の説明では、
発電プラントを発電ユニットと称する。

【００１４】設備リスクの補正・重み付手け段５は、当
該機械設備についてデータファイル２に記憶されている
設備単位の寿命評価点を、故障影響度と起こり易さを基
にランク付を行なったリスクマトリクス６に当てはめる
ことにより、各機器相互のリスク順位付をするための重
み付を行なう。ここまでの処理がステップＳＰ２である
複数発電ユニットの異種設備間の相対評価点を収集する
手段７は、設備寿命評価指標に基づき評価された評価点
と設備リスク評価点とを組み合わせることにより、ユニ
ット内の機器ごとのリスクの重み付を行なった異種設備
間の相対評価点を算出して複数の発電ユニットにおける
異種設備間の相対評価点をデータファイル２に記憶す
る。

【００１５】発電ユニットごとの健全度を評価する手段
８は、各ユニットが一律一定の運用条件下（利用率，効
率）で運用した場合におけるユニット健全性の基準に対
して、当該ユニットの健全性をこの水準に引き上げるの
に必要な改修コストの大きさを表すための指標として、
異種設備間の相対評価点に補正係数を加味したユニット
絶対評価点を算出してデータファイル２に記憶する。

【００１６】発電ユニット期待度を評価する手段９は、
ユニット絶対評価点に年度ごとの運用計画（運用予想，
ユニット効率など）を加味することにより、年度ごとの
情勢に合致したユニット相対評価点を算出し、データフ
ァイル２に記憶する。ユニット相対評価順位により全プ
ラントを対象とした最適な設備改修計画案を策定でき
る。ここまでがステップＳＰ３となる。

【００１７】この図１に示した概念によれば、数値化さ
れた異種設備間の相対評価点・発電ユニット絶対評価点
および発電ユニット相対評価点を活用することにより、
設備改修計画業務の効率化を図ることができる。また、
業務プロセスをデータ通信技術および汎用のソフトウェ
アを活用することにより半自動化を図ることができるこ
とから、システムメンテナンス要員も含め設備改修計画
業務を少人数でニーズに対して高精度に立案することが
可能となる。

【００１８】図２はこの発明を発電所に適用した実施形
態のより具体的なブロック図である。図２において、入
力部１０は、設備（機器）の健全度評価に必要なデータ
を次に述べる３つの方法により採取する。

【００１９】経時的・定量的データには、各発電所ごと
に設けられているユニット計算機から与えられるユニッ
ト起動，停止回数および運転時間などのデータがある。
定期的・非定期的に採取する点検データには、機器点検
調整データなどの定期点検データと、チューブ漏洩デー
タや電子モジュールカード故障データなどの不具合点検
データが含まれる。他目的で活用している検査データは
定期検査時に立会いを必要とするものについては、遠隔
立会いシステムを活用し、検査カメラにより発電機ごと
の機器検査で採取された検査データがＰＨＳおよび社内
ＬＡＮを活用してデータ伝送される。

【００２０】入力されたデータは、記憶部２０の対応す
る発電所のデータファイル２０Ａに記憶される。このよ
うに、データ計測・送信手段１により、ＰＨＳやＬＡＮ
を利用してデータ伝送が可能となり、データ採取から入
力作業に至るＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａ
ｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）を極力軽減できる。さら
に、設備寿命評価に必要なデータをデータファイル２０
Ａに１箇所に集約することにより、全指標に共通する評
価データを「全指標共通」として共有し、重複するデー
タ入力を省くことができる。

【００２１】記憶部２０はＰＤＭに含まれる各発電所ご
とに設けられているデータファイル２０Ａ…２０Ｆであ
り、データファイル２０Ａは対応するＡ発電所の文書属
性データと、文書実体データと、紐付けデータと、設備
属性データと、工事記録データと、設備寿命評価データ
と、設備寿命評価テーブルと、リスクマトリクスと、評
価結果データとを含む。設備寿命評価データと、設備寿
命評価テーブルと、リスクマトリクスは図１で説明した
ものと同じである。この記憶部２０Ａでは、予め上述の
ＰＤＭ内の設備属性データおよび工事記録データに収集
されたデータを設備寿命評価データに自動的にリンク
し、設備寿命評価データから設備寿命評価点を算出して
記憶し、この設備寿命評価点から異種設備間の相対評価
点を算出しそれぞれを記憶する。これらの算出方法は、
図１と同じである。

【００２２】処理部３０は、各発電所ごとに算出した評
価点を収集するデータ収集部３１と、発電ユニット絶対
評価点および発電ユニット相対評価点を算出する演算部
３２と、算出した発電ユニット絶対評価点と発電ユニッ
ト相対評価点とを蓄積するデータ蓄積部３３を含む。演
算部３２による算出方法は図１で説明したとおりであ
る。

【００２３】設備寿命評価公開データベース４０は、処
理部３０で評価されたデータを設備寿命評価点に集積す
る。このデータベース４０は、一連の評価方法・内容お
よび適用目的・用途を表示する機能を有するとともに、
このデータベースの活用者への疑問に対しても回答でき
るようにＱ＆Ａも内蔵している。

【００２４】出力部５１はメンテナンス員が活用し、出
力部５２は設備改修計画に携わる係員が活用し、出力部
５３は経営者あるいは発電所で活用する。

【００２５】メンテナンス員が活用するときは検査デー
タを基に余寿命診断を行ったり、設備改修後に廃材など
から検査した結果などを設備寿命評価指標に反映するた
め、設備寿命評価テーブルにおけるマスターカーブの修
正・補正を行なう。また、マスターカーブの修正を行な
うことにより、リスクマトリクスにおける起こり易さ
（想定確率，裕度，精度，曖昧さ）の見直しを非定期的
に行なったり、運用条件のカテゴリーを見直し・追加を
定期的に行なったり、設備寿命評価指標に関しての質問
に対して回答することができる。

【００２６】設備改修計画に携わる係員が活用するとき
は、設備単位の寿命評価点，異種設備間の相対評価点，
発電ユニット絶対評価点および発電ユニット相対評価点
を基に年度ごとの設備改修計画を行なうとともに、将来
の運用・投資予測を行なう。

【００２７】経営者は評価結果および設備の改修状況を
見て将来の設備運用他を考える。発電所関係者は、設備
寿命公開データベースにアクセスし、設備寿命評価指標
に関して質問があれば質問内容を入力し、評価点を見て
自所の設備の弱みを把握できる。

【００２８】以下、各評価点を求めるための具体的な動
作について説明する。図３は過熱器管における設備寿命
評価点の求め方を説明するための図であり、図４は設備
寿命評価テーブルの一例を示す図である。

【００２９】過熱器管は火力発電所におけるボイラ内で
発生した飽和蒸気をさらに温度上昇させる熱交換器であ
り、管の寿命には蒸気漏洩を起こした時点をいう機能寿
命と、必要最小肉厚を下回った時点をいう社会寿命とが
ある。特に、過熱器管では管温度が概ね４５０℃以上で
使用される領域でクリープ損傷を生じ易く、クリープ損
傷が生じると単管切継が行なわれるが、広範囲の劣化進
行が生じたり、漏洩頻発による修繕の繰り返しが生じる
スケールデメリットによるコスト増となることから、た
とえばクリープ要因による事後保全の繰り返しが一括取
替えをコストで上回ると想定される時点を寿命と定義さ
れる。

【００３０】クリープ損傷については、運転中は損傷度
合いを直接監視できず、管および管を支持している付着
金物を個々に検査し、寿命評価するのは経済的に得策で
はなく、劣化がかなり進展しない限り事象として顕在化
しないという特徴がある。そこで、この発明の実施形態
では、過熱器管の寿命を以下のよう判断して評価する。

【００３１】温度，圧力については、実機における部位
ごとの把握は困難であるが、管本体，同材溶接部，異材
溶接部，付着金物溶接部の４種類について想定し評価す
る。

【００３２】管の漏洩については、重大災害に至る可能
性が低いこと、および１週間以内での復旧が可能である
ことから、事故の未然防止のための時間計画保全から漏
洩の頻発・大規模漏洩などの事故の拡大を防止する事後
ー計画ミックス保全としている。このことから検査の経
済性も考慮され、損傷段階に応じた評価方法とされる。

【００３３】具体的な評価方法としては図３に示すよう
に、初期，中期および後期に応じて評価される。

【００３４】劣化初期段階：温度や応力などの理論解析
結果および材料強度データを基に累積運転時間で評価さ
れる。

【００３５】劣化中期段階：劣化初期段階の評価に加え
て、簡易な組織検査を実施し、実機の劣化度合が評価さ
れる。

【００３６】劣化後期段階：累積運転時間および非破壊
検査などとさらにクリープ破断試験により、より精度の
高い余寿命を算出して評価される。

【００３７】このように評価方法が段階的に定められる
と、段階に応じて精度の高い検査方法が順次採用され
る。すなわち、クリープ破断時間についてはバラツキが
大きいことから図３の初期段階に示すように累積運転時
間評価平均値が採用されるが、中期段階および後期段階
では組織検査およびクリープ破断試験についてはサンプ
ル材のうち最も損傷が進んでいる下限値が採用される。

【００３８】前述の処置限界は、管の集合体である過熱
器管において、寿命域にある管の範囲に応じて供給支障
および改修コストを考慮し、ある時点で一括取替のタイ
ミングを設けようとするものである。過熱器管のクリー
プ損傷の処置限界としては、クリープ要因による漏洩実
績があり、かつ３割程度の管がクリープ損傷率７５％を
超過した状態にある時点とされる。

【００３９】上述の評価方法により図４に示す評価基準
が作成される。図４に示す評価基準では、以下に記述す
る評点１〜１０の１０段階が設定される。

【００４０】評点１…寿命到達現象有（運転不可）：寿
命到達と判断できる事象が発生しているか、または推定
値で寿命を超過している状態であり、寿命の定義を変更
しない限り継続運転は不可である。継続運転プラントで
はあってはならない評価である。

【００４１】評点２…処置限界超過（危険レベルＩＩ）
および評点３…処置限界超過（危険レベルＩ）：寿命に
は到達していないが、その前段階である処置限界を超過
している状態であり、処置限界からの超過幅が大きくな
るほど、劣化による突発事故の発生確率が高くなる（一
般的に安全率は、想定し得ない事象を防止するために設
けられていることが多い）ことから、処置限界を超過し
たものについて、二分して危険レベルを表示する。この
評価の場合、事故などに対するリスクを確認の上、運転
を継続する必要がある。

【００４２】評点４…設備実施前に処置限界に到達する
可能性有：通常のプラントにおいては、既に設備改修実
施手続済であり、処置限界は取替などの１つの目安であ
るため、現実には処置限界を超過して運転継続すること
はあり得るが、超過した分事故の発生確率は高まる。

【００４３】評点５…設備改修に必要な期間（実施りん
議起案〜工事実施までの期間）で処置限界に到達可能性
有：この評価点となった年度に、設備改善の実施手続を
行えば、改修時にほぼ処置限界に達する。この場合の評
価時の損傷量は次式で求められる。

【００４４】本評価点時の損傷量＝処置限界−（実施手
続期間＋製作期間）×損傷量の増加割合 損傷量の下限界は、安全側に１年間設定される。リスク
を認識した上で今後の運用想定などから、工事実施を見
送ることもある。

【００４５】評点６…取替に必要な期間（年度工事計画
実施〜工事実施までの期間）で処置限界に到達する可能
性有：この評価点となった年度に、年度工事計画を実施
すれば、改修実施時にほぼ処置限界に達する。

【００４６】本評価点時の損傷量＝処置限界−（予算措
置期間＋製作期間）×損傷量の増加割合 損傷量の下限界は、安全側に１年間設定する。リスクを
認識した上で今後の運用想定などから、工事計画の作成
を見送ることもある。

【００４７】評点７…主要構成品に劣化兆項有り大修理
で機能回復および評点８…主要構成品に劣化兆項有り小
修理で機能回復：修理により劣化が除去できる時点の評
価であり、規模により二分して評価する（概ね取得金額
の２０％以下の費用がかかるものを「大規模」、それ以
下のものを「小規模」として定義する）。

【００４８】評点９…主要構成製品以外の取替および小
修繕：主要構成品以外の部品などの取替または小規模で
機能回復できる時点の評価。

【００４９】評点１０…劣化なし：劣化が考えられない
または、劣化進行が小さく，「劣化なし」としても差し
支えない時点。ただし、運転すれば必ず劣化は進行する
ため、その設備に応じた適切な劣化バンド幅が定められ
る。

【００５０】図５は図１に示したリスクマトリクスの一
例を示す図である。このリスクマトリクスは、故障影響
度および起こり易さの相関を基にランク付を行なったマ
トリクスであり、１発電プラント内の代表的な設備（設
備劣化事象ごとに作成した指標）について、現時点で判
り得る学術的および専門的な最大限の知識を基に統計的
手法などを駆使して評価した各機器の評価点に対し、異
種設備間で設備寿命評価点が同点である場合に同一テー
ブルで公平に評価するために設けられている。このリス
クマトリクスには、各種設備について寿命到達に至った
場合のプラントに対する影響度と寿命にいたる起こり易
さ（想定確率，裕度，精度，曖昧さ）が加味されてい
る。

【００５１】図５において、横軸の影響度は各種設備に
ついて図６に示すＱＣＤＳ解析により評価されるととも
に、その評価内容および尺度については各設備に精通し
た有識者によって決定される。

【００５２】図６に示したＱＣＤＳ解析は、事故が発生
したときのＳ（安全），Ｑ（信頼），Ｃ（コスト），Ｄ
（安定）について被害の大きさを評価するものである。

【００５３】特に、図６（ａ）は安全，信頼，コストお
よび安定について列挙しており、図６（ｂ）は被害の大
きさに評価点を与えたものである。より具体的には、安
全に関しては社会的信頼性の喪失，人身災害，設備破
壊，環境破壊および２次災害の発生、信頼に関しては機
能喪失，破壊・漏洩，制御不可能というように不測の事
態によって企業としての信頼性を喪失するに至る。

【００５４】コストに関しては、発電コストの増大，保
全コストの増大，復旧コストの増大、また安定に関して
は、発電支障期間の長期化，発電支障期間を生ずるとい
うように不測の事態が生じても企業努力によってカバー
できる範囲である。

【００５５】上述のリスクマトリクスは、ユニット内の
異なる設備間の比較評価を行うものであり、従来から機
器の重み付には「ＦＭＥＡ（Ｆａｉｌｕｒｅ Ｍｏｄｅ
ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ）」が採
用されてきたが、「ＦＭＥＡ」はその機器の持つ影響度
だけを評価するもので異なる設備の評価はできない。そ
こで、異種設備間の評価手法として「ＲＢＭ（Ｒｉｓｋ
Ｂａｓｅｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）」の考え方を
採用する。今回採用した「ＲＢＭ」はＭＩＬ（米国国防
総省）のリスク推定評価法であり、設備被害の大きさ×
事故発生の確率を基にしている。そして、被害の大きさ
とは人と物と環境に対する被害の種類と程度を分類し、
発生確率とはシステムの特性を十分に考慮し、対象とす
るシステムに適合したものとしている。

【００５６】ここでは、横軸となる「故障時の影響度」
について、当該プラントに要求される品質は「低コスト
・安全・安定運転」と定義する。したがって、故障時の
影響度は、安全，信頼，コストおよび安定のそれぞれの
評価項目ごとに評価点が定められる。すなわち、安全に
関して「人身災害に至る」は評価点が「４」，「環境破
壊に至る」が評価点「３」，「二次災害に至る」が評価
点「２」，「当該機器のみの破壊」が評価点「１」とし
て定められている。

【００５７】信頼の評価項目では、「一部機能の喪失」
が評価点「３」，「運用制約」が評価点「２」および
「制御性能の喪失」が評価点「１」と定められている。

【００５８】コストの評価項目は「保全コスト＜復旧コ
スト」が評価点「３」，「保全コスト増大化」が評価点
「２」および「保全コスト変化なし」が評価点「１」と
定められている。

【００５９】安定の評価項目は、「発電支障期間長期」
が評価点「３」および「支障期間短期」が評価点「１」
と定められている。

【００６０】図７は「故障時の影響度」を次の評価式で
示したものである。 影響度＝Ｆ₁（Ｓ，Ｑ，Ｃ，Ｄ） Ｓ，Ｑは不測の事態によってその企業の信頼性喪失に至
り、Ｃ，Ｄは不測の事態が発生してもその企業内の努力
によってもカバーできる範囲内と考えられる。一般的に
は復旧期間が長引くと復旧費用が増大し、たとえ復旧期
間が短くても次回定期点検時以降の保全費用が増大する
ことが考えられるため、期間と費用は一対で評価され
る。

【００６１】図７に示した例は、評価点が１〜７，８〜
１５，１６〜２３，２４〜３０および３１〜３６の５区
分を区分−１〜区分−５に振り分けたものである。

【００６２】一方、図５に示したリスクマトリクスの縦
軸の故障の発生確率は、各指標を評価する過程で統計的
に処理した推定・仮定事項などの曖昧なものを明らかに
することで、故障発生の確率すなわち起こり易さを５段
階に区分して評価される。

【００６３】すなわち、故障の起こり易さは、想定確率
Ｗ，裕度Ｘ，精度Ｙ，曖昧さＺで評価される。これらの
想定確率Ｗ，裕度Ｘ，精度Ｙ，曖昧さＺは、設備寿命評
価指標で定めている寿命判定値を寿命の拠り所とする緒
言から導出するまでに用いた全導出プロセスに含まれる
推定・仮定事項を明確にするものである。

【００６４】具体的事例としては、寿命を左右する事象
が発生する想定確率Ｗは、事故実績などから推定し、い
つ発生してもおかしくない場合は５点、３０日（１ヶ
月）〜１００日（３ヶ月）であれば４点、１０００日
（約３年）であれば３点、１００００日（約３０年）で
あれば２点、１０００００日（∞）であれば一点という
ように定められる。

【００６５】また、実際に事象発生時の値に対して寿命
判定値を決める緒言となっている値に含まれる裕度Ｘ
は、安全率ａによる場合は、１倍：５点、２倍：４点、
４倍：３点、８倍：２点、１６倍〜３２倍：１点のよう
に定められる。

【００６６】マスターカーブを用いて寿命判定値を決め
る場合は、実験条件と実運用条件との安全側への乖離度
ｂ区間推定の領域ｃなどから点数化して定められる。

【００６７】次に、精度Ｙは、現状の運用データを寿命
判定値と見比べるため、寿命判定値と同一の土俵（パラ
メータ）に載せるために行った置換行為などに含まれる
安全側への乖離度，区間推定領域または統計的に処理し
たデータ処理数とそのデータを採取する方法（試供材の
グレードなど）などから点数化して定められる曖昧さＺ
は、前述の想定確率Ｗ，裕度Ｘ，精度Ｙを明らかにする
までの行為に含まれるデータの信憑性（相関係数，サン
プル数，回帰曲線の求め方など）および運用データを置
換した回数などから点数化して定められる。

【００６８】図８は上述のごとく定義された想定確率
Ｗ，裕度Ｘ，精度Ｙ，曖昧さＺに基づいて「起こり易
さ」を次の評価式で示したものである。

【００６９】起こり易さ＝Ｆ₂（Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ） 図８に示した例は、評価点が１〜２４９，２５０〜４９
９，５００〜７４９，７５０〜９９９および１０００〜
１２４５の５区分を区分−１〜区分−５に振り分けたも
のである。

【００７０】このようにして設備寿命評価指標に基づい
て評価された評価点に設備リスク評価点が組み合わさ
れ、ユニット内の機器ごとのリスクの重み付を行なった
異種設備間の相対評価点が算出される。

【００７１】全ユニットが一律一定の運用条件下（利用
率、効率）で運用した場合におけるユニット健全性をこ
の水準に引き上げるのに必要な改修コストの大きさを表
すための指標として、ユニット内の機器ごとのリスクの
重み付を行なった異種設備間の相対に補正係数を加味す
ることにより、ユニット絶対評価点が算出される。

【００７２】このように主要設備について、寿命（機
能、社会的）の定義，劣化のメカニズムおよび処置限界
値を明確にした「設備寿命評価指標」を作成することに
より、設備固有の寿命消費などによる劣化度合を数値化
することができる。

【００７３】また、「設備寿命評価指標」は、当該設備
の耐力レベルを表すものであり、実際に設備を運用して
いく上では、リスク（故障影響度−故障発生確率がどの
レベルにあるか）を明確にする必要があり、個々の設備
をリスクマトリクスに当てはめることにより、設備のリ
スクを数値化することができる。

【００７４】上記２つの項目の評価を組み合わせること
により、ユニットおける機器のリスクから見た格付け
（異種設備間の相対評価点：設備改修優先順位）を把握
することができる。

【００７５】また、異種設備間の相対評価点に補正係数
を加味することにより、全ユニットが一律一定運用条件
下で運用した場合におけるユニット健全性の基準に対
し、当該ユニットの健全性をこの水準に引き上げるのに
必要な改修コストの大きさを数値化することができる。

【００７６】さらに、設備寿命評価データからユニット
絶対評価点算出までの一連の作業をＰＤＭおよびＤＷＨ
（データウエアハウス）などのソフト（アプリケーショ
ン，データベース）を使うことにより、自動的に算出す
ることができ、設備診断から改修計画立案業務までに携
わる要員数の大幅な削減による業務の合理化および効率
化が可能になる。

【００７７】次に、評価点に基づく設備改修計画につい
て説明する。設備改修計画では、ユニット絶対評価点を
基に年度ごとの運用計画（運用予想、プラント効果な
ど）を加味することにより、年度ごとの情勢に合致した
ユニット相対評価点が算出される。ユニット相対評価順
位により全プラントを対象とした最適な設備改修計画を
策定することができる。

【００７８】なお、上述の実施形態では、過熱器管の設
備寿命評価点を求めるようにしたが、その他に発電所の
設備として高中圧タービンロータやボイラ自動制御装置
や発電機固定子などの設備寿命評価点を求めるために、
この発明を適用してもよい。

【００７９】高中圧タービンロータの動翼を保持してい
る翼溝は、機能寿命として遠心力に抗して動翼を保持
し、円滑に回転することができなくなった時点と定義で
き、社会的寿命としてロータ翼溝に亀裂が発生した時点
と定義できる。ロータ翼溝に亀裂が発生するのは概ね４
５０℃以上の高温域で使用される部位で、損傷要因とし
てはクリープ損傷によるクリープボイドが発生するから
である。

【００８０】ロータ動翼の亀裂の発生状況は適宜正確に
把握できない。その理由は、亀裂の発生時期を正確に推
定することは、各手法の精度上の限界および各ロータの
材料強度のばらつきなどがあるため、現在の技術におい
ては不可能である。また、亀裂の発生状況を直接把握す
るためにはタービンの分解および動翼の抜き取りが必要
であり、運用に支障をきたすことおよび不経済であるた
め、頻繁に診断を実施することは現実的でないためであ
る。

【００８１】そこで、この発明を適用し、結晶粒界にボ
イドが発生していないと考えられる期間である劣化初期
段階では、応力や温度などの理論解析結果、材料強度デ
ータおよび累積運転時間から劣化度が評価される。ボイ
ドが発生していると考えられる劣化中期では、以降の適
切な時期に実機のサンプルから組織観察法など劣化部位
を直接診断できる手法により精密診断を実施して評価が
行なわれる。精密診断以降は、精密診断結果により把握
した劣化傾向により評価が行われ、処置限界到達時期が
推定される。

【００８２】この場合、処置限界は「翼溝に亀裂発生」
という寿命に対して、ロータの危険性に鑑みて、リスク
回避のために安全率を考慮し、予防保全を行なうべき時
点の目安として定める。翼溝クリープ損傷の処置限界と
しては、たとえばクリープ破断試験で試験片が破断した
ときの劣化度を１００％としたときに、その半分の劣化
度に達した時点と定めることができる。評価基準は過熱
器管と同様にして寿命到達現象有を１点とし、劣化なし
を１０点とする１０段階の評点を定めることができる。

【００８３】ボイラ自動制御装置では、半導体などの多
種多数の電子部品の寿命に基づいて評価方法が定めら
れ、発電機固定子では残存耐電圧が所定の値まで低下し
たときを寿命として定められ、その寿命に基づいて評価
方法が定められる。

【００８４】また、この発明は、上述の発電所の設備に
限定されたものではなく、その他の化学・石油会社や各
種プラント製造メーカなどにおいて、設備，運用計画お
よび資金計画上のニーズを聴取することによりユーザの
設備およびリスク運用に適合した「設備寿命評価指標」
および「設備最適改修方法（設備寿命評価−設備リスク
評価−異種設備間の相対評価−プラント絶対評価−プラ
ント相対評価−運用計画に基づく最適配分）」を作成す
ることが可能となり、個別のシステムとしては「設備寿
命評価指標」、全体のシステムとしては「設備最適改修
システム」としてユーザニーズにあったシステムを提供
することにより、その企業の保守計画業務の効率化によ
る同業務に携わる人員の削減ならびに設備投資額の抑制
が図れる。

【００８５】たとえば、他の電力会社では、「設備寿命
評価指標」の評価テーブルのパラメータおよび運用計画
のパラメータを変更することにより、システム全体で提
供することが可能となる。

【００８６】また、ＩＰＰ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｒ）ではプラント単位での
相対評価を除いたシステムで他電力と同様の変更によ
り、システム全体で提供することが可能となる。

【００８７】石油・化学会社などでは、プラントにある
設備ごとに「設備寿命評価指標」を作成することによ
り、他電力と同様の変更によりシステム全体で提供する
ことが可能となる。

【００８８】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００８９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、機械
設備ごとに与えられるデータに基づいて寿命を定義し、
その機械設備の設置から寿命にいたるまでの寿命消費量
を所定の段階に区分して評価点を付与し、１つの単位内
の各機械設備について寿命到達に至った場合の影響度
と、寿命消費量を所定の段階における寿命寿命に至る起
こり易さとを加味して異種設備間の相対評価点をマトリ
クスで評価し、複数のプラントのそれぞれの健全度と将
来の運用計画に基づく運用面からの評価点を求め、その
評価点に基づいて改修計画業務の全体の最適化ヘ移行
し、設備の最適改修を行なうことにより、長期的な視野
に立った安全性・信頼性の確保・効率的な設備保守・資
源の最適配分を図ることのできる設備改修計画業務に対
する支援を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態の基本概念を示すブロ
ック図である。

【図２】 この発明を発電所に適用した実施形態のより
具体的なブロック図である。

【図３】 過熱器管の設備寿命評価点の求め方を説明す
るための図である。

【図４】 設備寿命評価テーブルの一例を示す図であ
る。

【図５】 リスクマトリクスの一例を示す図である。

【図６】 事故が発生したときのＳ（安全），Ｑ（信
頼），Ｃ（コスト），Ｄ（安定）について被害の大きさ
を評価したものである。

【図７】 影響度評価区分を示す図である。

【図８】 想定確率Ｗと裕度Ｘと精度Ｙと曖昧さＺに基
づいて「故障の起こり易さ」を評価式で示した図であ
る。

【符号の説明】

１ データ計測・送信手段、２ データファイル、３
設備寿命評価手段、４設備寿命評価テーブル、５ 設備
リスクの補正・重み付け手段、６ リスクマトリクス、
７ 複数発電ユニットの異種設備間の相対評価点を収集
する手段、８発電ユニットごとの健全度を評価する手
段、９ ユニットの期待度を評価する手段、１０ 入力
部、２０ 記憶部、３０ 処理部、４０ 設備寿命評価
公開データベース、５１，５２，５３ 出力部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀田 正則 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 山田 浩次 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 藤田 泰久 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 大西 永二 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 関口 憲史 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 松本 孝史 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 藤村 直樹 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 Ｆターム(参考） 5H223 AA02 DD03 FF08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械設備で構成されたプラントを１つの
   単位として各単位ごとに改修するときの計画業務を支援
   する支援方法であって、 前記機械設備ごとに与えられるデータに基づいて、その
   機械設備の寿命を定義し、その機械設備ごとに設置から
   寿命にいたるまでの寿命消費量を所定の段階に区分して
   設備寿命評価点を付与する第１のステップ、 前記第１のステップで付与された設備評価点に基づい
   て、１つの単位内の各機械設備について寿命到達に至っ
   た場合の影響度と、寿命消費量を所定の段階における寿
   命に至る起こり易さとを加味して異種設備間の相対評価
   点をマトリクスで求める第２のステップ、および前記第
   ２のステップで求められた異種設備間の相対評価点に基
   づいて、複数のプラントのそれぞれの健全度と将来の運
   用計画に基づく運用面からの評価点を求める第３のステ
   ップを含み、 前記第３のステップで求められた評価点に基づいて、改
   修計画業務の全体最適化ヘ移行し、設備の最適改修を行
   なうことを特徴とする、設備改修計画業務に対する支援
   方法。
2. 【請求項２】 前記第１のステップは、 前記機械設備ごとの設備寿命評価に必要なデータを収集
   して設備寿命データとして集約するステップと、 前記設備寿命データを基に前記設備寿命評価点を付与す
   るステップを含むことを特徴とする、請求項１の設備改
   修計画業務に対する支援方法。
3. 【請求項３】 前記第２のステップは、 前記第１のステップで付与された設備寿命評価点を、故
   障影響度および起こり易さの相関を基にランク付を行な
   ったリスクマトリクスに当てはめることにより、各設備
   相互のリスク順位付けるための重み付けを行なった異種
   設備ごとの相対評価点を算出し、 前記第３のステップは、その異種設備ごとの評価点に補
   正係数を加味してプラント絶対評価点を算出することを
   特徴とする請求項１または２に記載の設備改修計画業務
   に対する支援方法。
4. 【請求項４】 前記第３のステップは、 前記第２のステップで算出されたプラント絶対評価点を
   基に、年度ごとの運用計画を加味することにより、年度
   ごとの情勢に合致したプラント相対評価点を算出し、 そのプラント相対評価点と設備寿命評価点とプラント絶
   対評価点とに基づいて全設備を対象とした最適な設備投
   資計画を策定することを特徴とする、請求項１から３の
   いずれかに記載の設備改修計画業務に対する支援方法。
5. 【請求項５】 機械設備で構成されたプラントを１つの
   単位として各単位ごとに改修するときの計画業務を支援
   する支援装置であって、 前記機械設備ごとのデータを入力するための入力手段、 １つの単位内の各機械設備について寿命到達に至った場
   合の影響度と、寿命消費量を所定の段階における寿命に
   至る起こり易さとを加味して異種設備間の相対評価点を
   求めるためのリスクマトリクスを記憶する記憶手段、 前記入力手段から入力された各機械設備ごとのデータに
   基づいて、その機械設備の寿命を定義し、その機械設備
   ごとに設置から寿命にいたるまでの寿命消費量を所定の
   段階に区分して設備寿命評価点を求め、その設備評価点
   に基づいて前記記憶手段に記憶されているリスクマトリ
   クスから異種設備間の相対評価点を求める演算手段、お
   よび前記演算手段によって求められた評価点を出力する
   出力手段を備えた、設備改修計画業務に対する支援装
   置。