余寿命推定方法、余寿命推定システム、コンピュータプログラム、記録媒体
【課題】Ω法を用いて余寿命を高い精度で推定できるようにする。
【解決手段】歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝において、歪の増加に対して、歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出し、第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを、歪εが第１の値εＡ以上第２の値εＢ未満の領域を近似する第１の直線関数Ｂと、歪εが第２の値εＢ以上の領域を近似する第２の直線関数Ｃと、からなる近時関数により近似し、第１の直線関数の歪εに対する傾きに基づきΩの値を算出し、部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、算出したΩを用いて、次式（１）により算出する。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【解決手段】歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝において、歪の増加に対して、歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出し、第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを、歪εが第１の値εＡ以上第２の値εＢ未満の領域を近似する第１の直線関数Ｂと、歪εが第２の値εＢ以上の領域を近似する第２の直線関数Ｃと、からなる近時関数により近似し、第１の直線関数の歪εに対する傾きに基づきΩの値を算出し、部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、算出したΩを用いて、次式（１）により算出する。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ、蒸気タービン等の高温に曝される部位の余寿命を推定するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラント等のボイラや蒸気タービン等の高温・高圧下に長時間曝される部材は、運転中に熱応力によりクリープや疲労等の損傷を受ける。このような部材について、予め、補修や交換を行うことができるように、従来より、部材に生じた歪を測定し、余寿命の推定を行っている。
【０００３】
このような余寿命の推定方法の一つとして、Ω法が知られている。Ω法では、部材に生じた歪と歪速度の関係を用いて、余寿命Ｔを以下の式（１）により算出している。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
なお、式（１）におけるαは定数であり、ε´は累積時間ｔにおける歪速度であり、図９に示すような、歪と歪速度の関係を縦軸に歪速度の自然対数を、横軸に歪速度をとって示したグラフにおける、歪の増加に対して歪速度の自然対数の値が、略一定な状態から増加に転じた後の、歪に対する歪速度の自然対数の傾きを示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の式（１）におけるΩの値は、図９に示すグラフに近似直線Ｂ´をひいて、その傾きをとることにより求めていた。しかしながら、このような方法では、作業員の主観により近似直線が決定されるため、作業員によって近似直線のとり方が異なり、Ωの値にばらつきが生じ、余寿命を精度よく求めることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、Ω法を用いて余寿命を高い精度で推定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の余寿命推定方法は、高温に曝される部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースにアクセス可能なコンピュータにより、前記部材の余寿命を算出する方法であって、前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するステップと、前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出ステップと、前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値決定ステップと、前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出ステップと、前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出ステップと、前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出ステップと、を備えることを特徴とする。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【０００７】
上記の方法において、前記コンピュータは、前記部材に生じた歪に応じた信号を出力する歪センサが接続されており、前記歪履歴情報データベースに記録された前記累積時間―歪データは、前記コンピュータが、前記歪センサより入力された信号に基づき、所定の測定時期ごとに前記部材に生じた歪を測定し、前記測定時期に対応する累積時間ｔｉと、前記歪センサにより測定された歪εｉとを対にして、新たに前記歪履歴情報データベースに記録することにより、更新されてもよい。
【０００８】
また、前記第１の値決定ステップでは、前記歪―歪速度対数データを曲線関数により近似し、前記近似した曲線関数の傾きが所定の値を超える点における歪の値を前記第１の値εＡとしてもよい。
【０００９】
また、前記曲線関数は、各ｉにおけるεｉと値が近い所定の数の前記歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を近似する曲線関数ｆｉ（εｉ）の集合であってもよい。
【００１０】
また、前前記近似関数算出ステップでは、前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを、歪εが第１の値εＡ以上第２の値εＢ未満の領域を近似する第１の直線関数と、歪εが前記第２の値εＢ以上の領域を近似する第２の直線関数と、からなる近似関数により近似し、前記Ω算出ステップでは、前記第１の直線関数の傾きをΩの値としてもよい。
【００１１】
また、前記近似関数算出ステップでは、歪εｉが前記第１の値εＡ以上の領域の歪―歪速度対数データを｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｘ、…、ｎ｝とした場合に、ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１の各ｋについて、ｉ＝ｘ、…、ｋの歪―歪速度対数データを近似する仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）を算出し、ｉ＝ｋ＋１、…、nの歪―歪速度対数データを近似する仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）を算出し、前記算出した仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）と、ｉ＝ｘ、…、ｋの歪―歪速度対数データとの残差の二乗和と、前記算出した仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）と、ｉ＝ｋ＋１、…、nの歪―歪速度対数データとの残差の二乗和と、の総和を算出し、前記算出した各ｋにおける前記総和が最小となる場合の仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）及び仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）を、前記第１の直線関数及び第２の直線関数としてもよい。
【００１２】
また、本発明の余寿命推定システムは、高温に曝される部材の余寿命を算出するシステムであって、前記部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースと、前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するデータ取得手段と、前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出手段と、前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値算出手段と、前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出手段と、前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出手段と、前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出手段と、を備えることを特徴とする余寿命推定システム。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【００１３】
また、本発明のコンピュータプログラムは、高温に曝される部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースにアクセス可能なコンピュータにより、前記部材の余寿命を算出するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータに、前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するステップと、前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出ステップと、前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値決定ステップと、前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出ステップと、前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出ステップと、前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出ステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
また、本発明の記録媒体は、上記のプログラムが記録されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コンピュータにより自動的にΩ法におけるΩの値を算出することが可能となるため、算出したΩの値にばらつきがなくなり、余寿命の推定精度を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の余寿命推定システムの一実施形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、本実施形態の余寿命推定システム１０の構成を示す図である。本実施形態の余寿命推定システム１０は、発電所内のボイラ、タービン、及び配管などの高温に曝され、クリープ損傷を生じる部材の余寿命を推定するためのものである。
同図に示すように、余寿命推定システム１０は、余寿命の推定の対象となる各部材に取り付けられた複数の歪センサ１００と、各歪センサ１０の電圧信号を適宜増幅して出力する複数のアンプ１１０と、各アンプ１１０から出力された電圧信号をＡ／Ｄ変換する複数の変換部１２０と、変換部１２０から歪センサ１０における歪の大きさに対応した電圧信号が入力されるコンピュータ２００と、から構成される。
【００１６】
歪センサ１００としては、高温状態でも精度良く歪を測定することができるものを用いている。このような歪センサ１００としては、例えば、本願出願人らが特願２００６−１４４０７４及び特願２００６−１４４０７５において提案している静電容量型の歪測定装置などを用いるとよい。歪センサ１００は、取り付けられた部位に歪が生じると、この歪の大きさに応じた信号を出力する。歪センサ１００より出力された信号は、アンプ１１０において適宜増幅され、変換部１２０においてＡ／Ｄ変換されて、コンピュータ２００に入力される。
【００１７】
なお、本実施形態では、各歪センサ１００に対して、アンプ１１０及び変換部１２０を設ける構成としているが、複数の歪センサ１００に対して、共通のアンプ１１０及び変換部１２０を設けてもよい。
【００１８】
コンピュータ２００は、歪測定制御部２１０と、校正情報データベース２２１と、校正情報取得部２２０と、歪履歴情報データベース２３１と、歪履歴情報記録部２３０と、歪履歴情報取得部２３２と、余寿命情報記録部２６０と、余寿命情報取得部２６２と、余寿命データベース２６１と、余寿命推定部２４０と、入力部２５０と、画面出力部２５１と、印刷出力部２５２と、を備える。これらの各構成部の機能は、コンピュータ２００が記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより実現される。
【００１９】
校正情報データベース２２１には、予め、高温下における試験により得られた、各歪センサ１００についての歪の大きさと、出力される電圧信号との関係を示す校正情報が記録されている。校正情報取得部２２０は、校正情報データベース２２１を参照して校正情報を取得することができる。
【００２０】
このような、校正情報データベース２２１に記録されている校正情報は、以下のようにして画面出力部２５１により表示部２５３に画面表示させて確認できる。まず、作業員が入力部２５０に校正情報を確認する歪センサ１００の指定を含む校正情報を画面表示する旨の入力を行う。入力部２５０が歪センサ１００の指定を含む校正情報を画面表示する旨の入力を受け付けると、校正情報取得部２２０が校正情報データベース２２１を参照して、指定された歪センサ１００の校正情報を取得する。そして、画面出力部２５１が取得した校正情報を、表示部２５３により表示可能な形式に変換し、表示部２５３が、例えば、図２に示すように、画面出力する。
【００２１】
歪履歴情報データベース２３１には、各歪センサ１００について、歪センサの識別情報に対応付けて累積時間と歪の値とが対となった累積時間―歪データ｛（ｔi、εi）｜ｉ＝１、２、…、ｎ｝が記録されている。なお、累積時間とは、歪センサ１００が取り付けられた部位が含まれる装置の総運転時間（すなわち、この部位が高温に曝された時間）であって、この装置の起動時間を予め記録しておくことにより、測定時期と起動時期との時間差をとり、この時間差から装置が停止された停止時間を引くことで求められる。また、停止時間は、例えば、装置に温度センサを取り付けておき、この温度センサにより測定された温度をコンピュータに入力し、コンピュータが温度センサにより測定された温度が所定の温度以下となった場合には、装置が停止していると判定することにより自動的に求めることができる。
歪履歴情報データベース２３１に記録された情報は、歪履歴情報取得部２３２より取得することができる。また、後述するように、歪履歴情報記録部２３０が、新たに歪測定制御部２１０により測定された歪の値と累積時間とを対として記録する。これにより、歪履歴情報データベース２３１に記録された累積時間―歪データ｛（ｔi、εi）｜ｉ＝１、２、…、ｎ｝は、所定の時間間隔で更新されることとなる。
【００２２】
歪測定制御部２１０には、予め、歪センサ１００ごとに設定された測定時期が記録されており、この測定時期ごとに、歪センサ１００による歪の測定結果を変換部１２０から取得する。
【００２３】
以下、歪測定制御部２１０が歪センサ１００により部材に生じた歪を取得し、歪履歴情報データベース２３１を更新する処理の流れを図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ステップ５０において、歪測定制御部２１０が、測定時期になると測定の対象となる歪センサ１００からアンプ１１０及び変換部１２０を介して送られた測定信号を取得する。
【００２４】
また、これとともに、ステップ５２において、歪測定制御部２１０は、該当する歪センサ１００に対応する校正情報を取得する。すなわち、まず、歪測定制御部２１０が、校正情報取得部２２０に測定の対象となる歪センサ１００の識別情報を含む情報要求信号を送信する。校正情報取得部２２０は、指令信号を受信すると、校正情報データベース２２１を参照して、情報要求信号に含まれる歪センサ１００の識別情報に該当する歪センサ１００の校正情報を取得し、歪測定制御部２１０に送信する。
次に、ステップ５４において、歪測定制御部２１０は、校正情報を受信すると、この校正情報に基づき上記取得した測定信号を歪の値に変換する。
【００２５】
このようにして、歪測定制御部２１０により測定された歪は、測定時期に対応する累積時間と対にして歪履歴情報記録部２３０に送信される。そして、ステップ５６において、歪履歴情報記録部２３０が、受信した歪と累積時間とを対にして歪履歴情報データベース２３１に記録する。
【００２６】
上記の工程を各歪センサ１００について、繰り返し行うことにより、歪履歴情報データベース２３１には、各歪センサ１００について、累積時間と歪の値とが対となった累積時間―歪データ｛（ｔi、εi）｜ｉ＝１、２、…、ｎ｝が記録される。
【００２７】
このようにして、歪履歴情報データベース２３１に記録された累積時間―歪データは、画面出力部２５１に接続された表示部２５３に画面表示させて確認することができる。まず、作業員が入力部２５０より、歪センサ１００の指定を含む累積時間―歪データを画面表示する旨の入力を行い、これに応じて、入力部２５０は、歪履歴情報取得部２３２に歪センサ１００の識別情報の指定を含む要求信号を送信する。歪履歴情報取得部２３２は要求信号により指定された歪センサ１００の累積時間―歪データを取得し、取得した累積時間―歪データを画面出力部２５１に供給する。画面出力部２５１は累積時間―歪データを受信すると、表示部２５３に、例えば、図４に示すように、画面表示する。
【００２８】
余寿命算出部２４０は、歪履歴情報データベース２３１に記録された累積時間―歪データに基づき、後述するようにΩ法を用いて余寿命を算出する。
【００２９】
余寿命情報データベース２６１には、余寿命情報記録部２６０により各部材の余寿命を含む余寿命情報が記録される。余寿命情報取得部２６２は、余寿命情報データベース２６１を参照して余寿命情報を取得することができる。
【００３０】
以下、コンピュータ２００により累積時間―歪データに基づき余寿命を推定する処理の流れを図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下の処理は、コンピュータ２００が記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを実行することにより行われる。
まず、ステップ１０において、入力部２５０が、余寿命算出の対象となる部位の指定情報の入力を受け付ける。
次に、ステップ１２において、歪履歴情報取得部２３２が、歪履歴情報データベース２３１を参照して指定情報に該当する部位にとりけられた歪センサの累積時間―歪データを取得する。
次に、ステップ１４において、余寿命算出部２４０がΩ法により余寿命を算出する。
【００３１】
以下、ステップ１４において余寿命算出部２４０がΩ法により余寿命を算出する処理の流れを図６を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、余寿命算出部２４０による処理は実線で、その他の構成部による処理は破線で示す。
まず、Ω法では、歪εと歪速度の自然対数ｌｎ（ε´）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ））｜ｉ＝１、…、ｎ｝が必要となるため、ステップ１００において、累積時間―歪データに歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ））｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する。
歪速度の自然対数を算出する方法としては、例えば、以下の式（２）により歪速度の自然対数ｌｎ（εｉ´）を算出する方法などを用いればよい。
【数１】
【００３２】
図７は、上記のようにして算出された歪―歪速度対数データを示すグラフであり、縦軸に歪速度の自然対数を横軸に歪をとって表示している。同図に示すように、歪―歪速度対数データは、歪εが第１の値εＡ未満の領域では、歪速度の自然対数ｌｎ（ε´）が一定（すなわち、傾き０）となり、第１の値εＡ以上、かつ第２の値εＢ未満の領域では、歪εに対して所定の傾きで増加し、第２の値εＢ以上の領域では、さらに大きな傾きで増加する。
【００３３】
Ω法では、余寿命Ｔを以下の式（３）により算出する。なお、式中のαは定数を、ε´は最新の累積時間ｔｉにおける歪速度を示す。なお、式中のｔｒは破断時間を、ｔは累積運転時間を示す。また、Ωは、上記のグラフにおける歪εの増加に対して、歪速度の自然対数ｌｎ（ε´）が増加に転じた後の歪εに対する歪速度の自然対数ｌｎ（ε´）の増加の割合を示す値である。
Ｔ＝ｔｒ−ｔ＝α／（Ω×ε´） …（３）
【００３４】
本実施形態では、このようなΩの値を以下のようにして、算出する。
まず、ステップ１０２において、入力部２５０が、ステップ１０４における歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する際に必要となる近似幅ｓ及び近似関数を指定する入力を受け付ける。
【００３５】
次に、ステップ１０４において、余寿命算出部２４０が、歪―歪速度対数データを、近似する近似関数を算出する。本実施形態では、歪―歪速度対数データの傾向を示す近似関数が未知であるとして、歪―歪速度対数データの各点に対して、周囲の歪―歪速度対数データを用いて近似関数を求める方法を採用する。すなわち、各ｉに対して、（εｉ―ｓ、ｌｎ（ε´ｉ―ｓ））から、（εｉ＋ｓ、ｌｎ（ε´ｉ＋ｓ））までの２ｓ＋１個のデータに対して、最小二乗法を適用し、近似関数ｆｉ（εｉ）を求める。これにより得られた集合｛εｉ、ｆｉ（εｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝が、歪―歪速度対数データを近似する近似関数となる。なお、近似幅ｓは、近似の精度と、計算時間等を考慮して決定すればよく、近似関数としては、指数関数や多項式関数などを採用することができる。なお、歪―歪速度対数データは、予めデータマイニングにより予めデータ整理を行っておいてもよい。また、歪―歪速度対数データ全体の傾向がわかる場合には、これを近似するのに適した指数関数や多項式などの近似関数によりデータ全体を近似してもよい。
【００３６】
次に、ステップ１０６において、上記算出した近似関数の傾きが所定の値を超える点を求め、この点の歪εの値を第１の値εＡとする。すなわち、近似関数ｆｉ（εｉ）の各εｉにおける傾きｆ´ｉ（εｉ）を算出し、この傾きｆ´ｉ（εｉ）が所定の値以上となる点を求める。なお、傾きｆ´ｉ（εｉ）は近似関数ｆｉ（εｉ）の微分関数を求めてもよいし、近似関数ｆｉ（εｉ）のεｉ近傍の値の差分を算出してもよい。
【００３７】
次に、ステップ１０８において、余寿命算出部２４０が、歪εが第１の値εＡ以下の領域の歪―歪速度対数データを近似する傾きが０である（すなわち、グラフにおいて横軸と並行な）近似直線Ａを最小二乗法により求める。なお、近時直線Ａは、グラフ上に表示するために必要となるものであり、Ωの値を算出する上で必要なものではない。
【００３８】
次に、ステップ１１０〜１１６おいて、余寿命算出部２４０が、歪εが第１の値εＡ以上となる領域の歪―歪速度対数データを近似する近似関数を求める。本実施形態では、歪εが第１の値εＡ以上、第２の値εＢ未満の領域を近似する近似直線Ｂと、歪εが第２の値εＢ以上の領域を近似する近似直線Ｃと、により近似するものとした。
【００３９】
まず、歪εが第１の値εＡ以上となる領域の歪―歪速度対数データを｛εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｘ、…、ｎ｝とし、ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１の各ｋに対して以下のステップ１１０〜１１４の工程を行う。
ステップ１１０において、ｘ≦ｉ≦ｋとなる領域の歪―歪速度対数データを｛εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｘ、…、ｋ｝を近似する仮の近似直線Ｂ´ｋを算出する。なお、この近似直線をｌｎ（ε´ｉ）＝ｕｋ（εｉ）とする。
また、ステップ１１２において、ｋ＋１≦ｉ≦ｎとなる領域の歪―歪速度対数データを｛εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｋ＋１、…、ｎ｝を近似する仮の近似直線Ｃ´ｋを算出する。なお、この近似直線をｌｎ（ε´ｉ）＝ｖｋ（εｉ）とする。
【００４０】
次に、ステップ１１４おいて、これらの仮の近似直線Ｂ´ｋ及びＣ´ｋと、歪―歪速度対数データとの残差の二乗和Ｓｋを以下の式により算出する。
【数２】
【００４１】
そして、ステップ１１６において、ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１の各ｋに対して上記のステップ１１０〜１１４を行うことにより得られた残差の二乗和Ｓｋ（ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１）のうち、最小となる場合のｋを求め、このときの仮の近似直線Ｂ´ｋ及びＣ´ｋを近似直線Ｂ及びＣとして採用する。また、近似直線Ｂ及びＣの交点の歪εの値が上記の第２の値εＢとなる。
【００４２】
そして、ステップ１１８において、近似直線Ｂの傾きをΩの値とする。
次に、ステップ１２０において、上記算出したΩの値を用いて、式（３）により、余寿命を算出する。なお、式中の定数αは、通常は１．０として計算すればよく、適宜、変更することも可能である。
【００４３】
図５に戻り、ステップ１４において、画像出力部２５１が、上記のようにして算出された余寿命を表示部２５３に、例えば、図８に示すように、歪―歪速度対数データを示すグラフとともに画面表示する。また、算出された余寿命や歪―歪速度対数データを示すグラフなどは、適宜必要に応じて、印刷出力部２５２により印刷出力することができる。
【００４４】
そして、ステップ１８において、余寿命情報記録部２６０が、上記のようにして算出された余寿命Ｔを、近似幅ｓや式（３）における定数α及びΩの値とともに、余寿命情報データベース２６１に記録する。このようにして余寿命情報データベース２６１に記録された余寿命情報は、余寿命情報２６２により取得することができ、次回以降の余寿命算出の際の定数α及び近似幅ｓの設定の際に参考とすることができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、Ωの値をコンピュータによる処理により自動的に算出することができるため、作業員が異なる場合であっても、一定の余寿命を算出することができる。また、人為的な誤差がなくなるため、精度良く余寿命を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態の余寿命推定システムの構成を示す図である。
【図２】公正情報の画面出力の一例である。
【図３】歪測定部が歪センサにより部材に生じた歪を測定し、歪履歴情報データベースを更新する流れを示すフローチャートである。
【図４】累積時間―歪情報の画面出力の一例である。
【図５】余寿命算出部が、累積時間―歪データに基づき余寿命を算出する流れを示すフローチャートである。
【図６】余寿命算出部がΩ法により余寿命を算出する流れを示すフローチャートである。
【図７】歪―歪速度対数データを示すグラフである。
【図８】余寿命を歪―歪速度対数データを示すグラフとともに画面表示した画面の一例である。
【図９】従来の歪―歪速度対数データに基づきΩの値を求める方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 余寿命推定システム
１００ 歪センサ
１１０ アンプ
１２０ 変換部
２００ コンピュータ
２１０ 歪測定部
２２０ 校正情報取得部
２２１ 校正情報データベース
２３０ 歪履歴情報記録部
２３１ 歪履歴情報データベース
２３２ 歪履歴情報取得部
２４０ 余寿命算出部
２４３ 判定部
２５０ 入力部
２５１ 画像出力部
２５２ 印刷出力部
２５３ 表示部
２６０ 余寿命情報記録部
２６１ 余寿命情報データベース
２６２ 余寿命情報取得部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ、蒸気タービン等の高温に曝される部位の余寿命を推定するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラント等のボイラや蒸気タービン等の高温・高圧下に長時間曝される部材は、運転中に熱応力によりクリープや疲労等の損傷を受ける。このような部材について、予め、補修や交換を行うことができるように、従来より、部材に生じた歪を測定し、余寿命の推定を行っている。
【０００３】
このような余寿命の推定方法の一つとして、Ω法が知られている。Ω法では、部材に生じた歪と歪速度の関係を用いて、余寿命Ｔを以下の式（１）により算出している。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
なお、式（１）におけるαは定数であり、ε´は累積時間ｔにおける歪速度であり、図９に示すような、歪と歪速度の関係を縦軸に歪速度の自然対数を、横軸に歪速度をとって示したグラフにおける、歪の増加に対して歪速度の自然対数の値が、略一定な状態から増加に転じた後の、歪に対する歪速度の自然対数の傾きを示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の式（１）におけるΩの値は、図９に示すグラフに近似直線Ｂ´をひいて、その傾きをとることにより求めていた。しかしながら、このような方法では、作業員の主観により近似直線が決定されるため、作業員によって近似直線のとり方が異なり、Ωの値にばらつきが生じ、余寿命を精度よく求めることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、Ω法を用いて余寿命を高い精度で推定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の余寿命推定方法は、高温に曝される部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースにアクセス可能なコンピュータにより、前記部材の余寿命を算出する方法であって、前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するステップと、前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出ステップと、前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値決定ステップと、前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出ステップと、前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出ステップと、前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出ステップと、を備えることを特徴とする。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【０００７】
上記の方法において、前記コンピュータは、前記部材に生じた歪に応じた信号を出力する歪センサが接続されており、前記歪履歴情報データベースに記録された前記累積時間―歪データは、前記コンピュータが、前記歪センサより入力された信号に基づき、所定の測定時期ごとに前記部材に生じた歪を測定し、前記測定時期に対応する累積時間ｔｉと、前記歪センサにより測定された歪εｉとを対にして、新たに前記歪履歴情報データベースに記録することにより、更新されてもよい。
【０００８】
また、前記第１の値決定ステップでは、前記歪―歪速度対数データを曲線関数により近似し、前記近似した曲線関数の傾きが所定の値を超える点における歪の値を前記第１の値εＡとしてもよい。
【０００９】
また、前記曲線関数は、各ｉにおけるεｉと値が近い所定の数の前記歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を近似する曲線関数ｆｉ（εｉ）の集合であってもよい。
【００１０】
また、前前記近似関数算出ステップでは、前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを、歪εが第１の値εＡ以上第２の値εＢ未満の領域を近似する第１の直線関数と、歪εが前記第２の値εＢ以上の領域を近似する第２の直線関数と、からなる近似関数により近似し、前記Ω算出ステップでは、前記第１の直線関数の傾きをΩの値としてもよい。
【００１１】
また、前記近似関数算出ステップでは、歪εｉが前記第１の値εＡ以上の領域の歪―歪速度対数データを｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｘ、…、ｎ｝とした場合に、ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１の各ｋについて、ｉ＝ｘ、…、ｋの歪―歪速度対数データを近似する仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）を算出し、ｉ＝ｋ＋１、…、nの歪―歪速度対数データを近似する仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）を算出し、前記算出した仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）と、ｉ＝ｘ、…、ｋの歪―歪速度対数データとの残差の二乗和と、前記算出した仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）と、ｉ＝ｋ＋１、…、nの歪―歪速度対数データとの残差の二乗和と、の総和を算出し、前記算出した各ｋにおける前記総和が最小となる場合の仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）及び仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）を、前記第１の直線関数及び第２の直線関数としてもよい。
【００１２】
また、本発明の余寿命推定システムは、高温に曝される部材の余寿命を算出するシステムであって、前記部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースと、前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するデータ取得手段と、前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出手段と、前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値算出手段と、前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出手段と、前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出手段と、前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出手段と、を備えることを特徴とする余寿命推定システム。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【００１３】
また、本発明のコンピュータプログラムは、高温に曝される部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースにアクセス可能なコンピュータにより、前記部材の余寿命を算出するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータに、前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するステップと、前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出ステップと、前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値決定ステップと、前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出ステップと、前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出ステップと、前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出ステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
また、本発明の記録媒体は、上記のプログラムが記録されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コンピュータにより自動的にΩ法におけるΩの値を算出することが可能となるため、算出したΩの値にばらつきがなくなり、余寿命の推定精度を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の余寿命推定システムの一実施形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、本実施形態の余寿命推定システム１０の構成を示す図である。本実施形態の余寿命推定システム１０は、発電所内のボイラ、タービン、及び配管などの高温に曝され、クリープ損傷を生じる部材の余寿命を推定するためのものである。
同図に示すように、余寿命推定システム１０は、余寿命の推定の対象となる各部材に取り付けられた複数の歪センサ１００と、各歪センサ１０の電圧信号を適宜増幅して出力する複数のアンプ１１０と、各アンプ１１０から出力された電圧信号をＡ／Ｄ変換する複数の変換部１２０と、変換部１２０から歪センサ１０における歪の大きさに対応した電圧信号が入力されるコンピュータ２００と、から構成される。
【００１６】
歪センサ１００としては、高温状態でも精度良く歪を測定することができるものを用いている。このような歪センサ１００としては、例えば、本願出願人らが特願２００６−１４４０７４及び特願２００６−１４４０７５において提案している静電容量型の歪測定装置などを用いるとよい。歪センサ１００は、取り付けられた部位に歪が生じると、この歪の大きさに応じた信号を出力する。歪センサ１００より出力された信号は、アンプ１１０において適宜増幅され、変換部１２０においてＡ／Ｄ変換されて、コンピュータ２００に入力される。
【００１７】
なお、本実施形態では、各歪センサ１００に対して、アンプ１１０及び変換部１２０を設ける構成としているが、複数の歪センサ１００に対して、共通のアンプ１１０及び変換部１２０を設けてもよい。
【００１８】
コンピュータ２００は、歪測定制御部２１０と、校正情報データベース２２１と、校正情報取得部２２０と、歪履歴情報データベース２３１と、歪履歴情報記録部２３０と、歪履歴情報取得部２３２と、余寿命情報記録部２６０と、余寿命情報取得部２６２と、余寿命データベース２６１と、余寿命推定部２４０と、入力部２５０と、画面出力部２５１と、印刷出力部２５２と、を備える。これらの各構成部の機能は、コンピュータ２００が記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより実現される。
【００１９】
校正情報データベース２２１には、予め、高温下における試験により得られた、各歪センサ１００についての歪の大きさと、出力される電圧信号との関係を示す校正情報が記録されている。校正情報取得部２２０は、校正情報データベース２２１を参照して校正情報を取得することができる。
【００２０】
このような、校正情報データベース２２１に記録されている校正情報は、以下のようにして画面出力部２５１により表示部２５３に画面表示させて確認できる。まず、作業員が入力部２５０に校正情報を確認する歪センサ１００の指定を含む校正情報を画面表示する旨の入力を行う。入力部２５０が歪センサ１００の指定を含む校正情報を画面表示する旨の入力を受け付けると、校正情報取得部２２０が校正情報データベース２２１を参照して、指定された歪センサ１００の校正情報を取得する。そして、画面出力部２５１が取得した校正情報を、表示部２５３により表示可能な形式に変換し、表示部２５３が、例えば、図２に示すように、画面出力する。
【００２１】
歪履歴情報データベース２３１には、各歪センサ１００について、歪センサの識別情報に対応付けて累積時間と歪の値とが対となった累積時間―歪データ｛（ｔi、εi）｜ｉ＝１、２、…、ｎ｝が記録されている。なお、累積時間とは、歪センサ１００が取り付けられた部位が含まれる装置の総運転時間（すなわち、この部位が高温に曝された時間）であって、この装置の起動時間を予め記録しておくことにより、測定時期と起動時期との時間差をとり、この時間差から装置が停止された停止時間を引くことで求められる。また、停止時間は、例えば、装置に温度センサを取り付けておき、この温度センサにより測定された温度をコンピュータに入力し、コンピュータが温度センサにより測定された温度が所定の温度以下となった場合には、装置が停止していると判定することにより自動的に求めることができる。
歪履歴情報データベース２３１に記録された情報は、歪履歴情報取得部２３２より取得することができる。また、後述するように、歪履歴情報記録部２３０が、新たに歪測定制御部２１０により測定された歪の値と累積時間とを対として記録する。これにより、歪履歴情報データベース２３１に記録された累積時間―歪データ｛（ｔi、εi）｜ｉ＝１、２、…、ｎ｝は、所定の時間間隔で更新されることとなる。
【００２２】
歪測定制御部２１０には、予め、歪センサ１００ごとに設定された測定時期が記録されており、この測定時期ごとに、歪センサ１００による歪の測定結果を変換部１２０から取得する。
【００２３】
以下、歪測定制御部２１０が歪センサ１００により部材に生じた歪を取得し、歪履歴情報データベース２３１を更新する処理の流れを図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ステップ５０において、歪測定制御部２１０が、測定時期になると測定の対象となる歪センサ１００からアンプ１１０及び変換部１２０を介して送られた測定信号を取得する。
【００２４】
また、これとともに、ステップ５２において、歪測定制御部２１０は、該当する歪センサ１００に対応する校正情報を取得する。すなわち、まず、歪測定制御部２１０が、校正情報取得部２２０に測定の対象となる歪センサ１００の識別情報を含む情報要求信号を送信する。校正情報取得部２２０は、指令信号を受信すると、校正情報データベース２２１を参照して、情報要求信号に含まれる歪センサ１００の識別情報に該当する歪センサ１００の校正情報を取得し、歪測定制御部２１０に送信する。
次に、ステップ５４において、歪測定制御部２１０は、校正情報を受信すると、この校正情報に基づき上記取得した測定信号を歪の値に変換する。
【００２５】
このようにして、歪測定制御部２１０により測定された歪は、測定時期に対応する累積時間と対にして歪履歴情報記録部２３０に送信される。そして、ステップ５６において、歪履歴情報記録部２３０が、受信した歪と累積時間とを対にして歪履歴情報データベース２３１に記録する。
【００２６】
上記の工程を各歪センサ１００について、繰り返し行うことにより、歪履歴情報データベース２３１には、各歪センサ１００について、累積時間と歪の値とが対となった累積時間―歪データ｛（ｔi、εi）｜ｉ＝１、２、…、ｎ｝が記録される。
【００２７】
このようにして、歪履歴情報データベース２３１に記録された累積時間―歪データは、画面出力部２５１に接続された表示部２５３に画面表示させて確認することができる。まず、作業員が入力部２５０より、歪センサ１００の指定を含む累積時間―歪データを画面表示する旨の入力を行い、これに応じて、入力部２５０は、歪履歴情報取得部２３２に歪センサ１００の識別情報の指定を含む要求信号を送信する。歪履歴情報取得部２３２は要求信号により指定された歪センサ１００の累積時間―歪データを取得し、取得した累積時間―歪データを画面出力部２５１に供給する。画面出力部２５１は累積時間―歪データを受信すると、表示部２５３に、例えば、図４に示すように、画面表示する。
【００２８】
余寿命算出部２４０は、歪履歴情報データベース２３１に記録された累積時間―歪データに基づき、後述するようにΩ法を用いて余寿命を算出する。
【００２９】
余寿命情報データベース２６１には、余寿命情報記録部２６０により各部材の余寿命を含む余寿命情報が記録される。余寿命情報取得部２６２は、余寿命情報データベース２６１を参照して余寿命情報を取得することができる。
【００３０】
以下、コンピュータ２００により累積時間―歪データに基づき余寿命を推定する処理の流れを図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下の処理は、コンピュータ２００が記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを実行することにより行われる。
まず、ステップ１０において、入力部２５０が、余寿命算出の対象となる部位の指定情報の入力を受け付ける。
次に、ステップ１２において、歪履歴情報取得部２３２が、歪履歴情報データベース２３１を参照して指定情報に該当する部位にとりけられた歪センサの累積時間―歪データを取得する。
次に、ステップ１４において、余寿命算出部２４０がΩ法により余寿命を算出する。
【００３１】
以下、ステップ１４において余寿命算出部２４０がΩ法により余寿命を算出する処理の流れを図６を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、余寿命算出部２４０による処理は実線で、その他の構成部による処理は破線で示す。
まず、Ω法では、歪εと歪速度の自然対数ｌｎ（ε´）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ））｜ｉ＝１、…、ｎ｝が必要となるため、ステップ１００において、累積時間―歪データに歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ））｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する。
歪速度の自然対数を算出する方法としては、例えば、以下の式（２）により歪速度の自然対数ｌｎ（εｉ´）を算出する方法などを用いればよい。
【数１】
【００３２】
図７は、上記のようにして算出された歪―歪速度対数データを示すグラフであり、縦軸に歪速度の自然対数を横軸に歪をとって表示している。同図に示すように、歪―歪速度対数データは、歪εが第１の値εＡ未満の領域では、歪速度の自然対数ｌｎ（ε´）が一定（すなわち、傾き０）となり、第１の値εＡ以上、かつ第２の値εＢ未満の領域では、歪εに対して所定の傾きで増加し、第２の値εＢ以上の領域では、さらに大きな傾きで増加する。
【００３３】
Ω法では、余寿命Ｔを以下の式（３）により算出する。なお、式中のαは定数を、ε´は最新の累積時間ｔｉにおける歪速度を示す。なお、式中のｔｒは破断時間を、ｔは累積運転時間を示す。また、Ωは、上記のグラフにおける歪εの増加に対して、歪速度の自然対数ｌｎ（ε´）が増加に転じた後の歪εに対する歪速度の自然対数ｌｎ（ε´）の増加の割合を示す値である。
Ｔ＝ｔｒ−ｔ＝α／（Ω×ε´） …（３）
【００３４】
本実施形態では、このようなΩの値を以下のようにして、算出する。
まず、ステップ１０２において、入力部２５０が、ステップ１０４における歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する際に必要となる近似幅ｓ及び近似関数を指定する入力を受け付ける。
【００３５】
次に、ステップ１０４において、余寿命算出部２４０が、歪―歪速度対数データを、近似する近似関数を算出する。本実施形態では、歪―歪速度対数データの傾向を示す近似関数が未知であるとして、歪―歪速度対数データの各点に対して、周囲の歪―歪速度対数データを用いて近似関数を求める方法を採用する。すなわち、各ｉに対して、（εｉ―ｓ、ｌｎ（ε´ｉ―ｓ））から、（εｉ＋ｓ、ｌｎ（ε´ｉ＋ｓ））までの２ｓ＋１個のデータに対して、最小二乗法を適用し、近似関数ｆｉ（εｉ）を求める。これにより得られた集合｛εｉ、ｆｉ（εｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝が、歪―歪速度対数データを近似する近似関数となる。なお、近似幅ｓは、近似の精度と、計算時間等を考慮して決定すればよく、近似関数としては、指数関数や多項式関数などを採用することができる。なお、歪―歪速度対数データは、予めデータマイニングにより予めデータ整理を行っておいてもよい。また、歪―歪速度対数データ全体の傾向がわかる場合には、これを近似するのに適した指数関数や多項式などの近似関数によりデータ全体を近似してもよい。
【００３６】
次に、ステップ１０６において、上記算出した近似関数の傾きが所定の値を超える点を求め、この点の歪εの値を第１の値εＡとする。すなわち、近似関数ｆｉ（εｉ）の各εｉにおける傾きｆ´ｉ（εｉ）を算出し、この傾きｆ´ｉ（εｉ）が所定の値以上となる点を求める。なお、傾きｆ´ｉ（εｉ）は近似関数ｆｉ（εｉ）の微分関数を求めてもよいし、近似関数ｆｉ（εｉ）のεｉ近傍の値の差分を算出してもよい。
【００３７】
次に、ステップ１０８において、余寿命算出部２４０が、歪εが第１の値εＡ以下の領域の歪―歪速度対数データを近似する傾きが０である（すなわち、グラフにおいて横軸と並行な）近似直線Ａを最小二乗法により求める。なお、近時直線Ａは、グラフ上に表示するために必要となるものであり、Ωの値を算出する上で必要なものではない。
【００３８】
次に、ステップ１１０〜１１６おいて、余寿命算出部２４０が、歪εが第１の値εＡ以上となる領域の歪―歪速度対数データを近似する近似関数を求める。本実施形態では、歪εが第１の値εＡ以上、第２の値εＢ未満の領域を近似する近似直線Ｂと、歪εが第２の値εＢ以上の領域を近似する近似直線Ｃと、により近似するものとした。
【００３９】
まず、歪εが第１の値εＡ以上となる領域の歪―歪速度対数データを｛εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｘ、…、ｎ｝とし、ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１の各ｋに対して以下のステップ１１０〜１１４の工程を行う。
ステップ１１０において、ｘ≦ｉ≦ｋとなる領域の歪―歪速度対数データを｛εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｘ、…、ｋ｝を近似する仮の近似直線Ｂ´ｋを算出する。なお、この近似直線をｌｎ（ε´ｉ）＝ｕｋ（εｉ）とする。
また、ステップ１１２において、ｋ＋１≦ｉ≦ｎとなる領域の歪―歪速度対数データを｛εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｋ＋１、…、ｎ｝を近似する仮の近似直線Ｃ´ｋを算出する。なお、この近似直線をｌｎ（ε´ｉ）＝ｖｋ（εｉ）とする。
【００４０】
次に、ステップ１１４おいて、これらの仮の近似直線Ｂ´ｋ及びＣ´ｋと、歪―歪速度対数データとの残差の二乗和Ｓｋを以下の式により算出する。
【数２】
【００４１】
そして、ステップ１１６において、ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１の各ｋに対して上記のステップ１１０〜１１４を行うことにより得られた残差の二乗和Ｓｋ（ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１）のうち、最小となる場合のｋを求め、このときの仮の近似直線Ｂ´ｋ及びＣ´ｋを近似直線Ｂ及びＣとして採用する。また、近似直線Ｂ及びＣの交点の歪εの値が上記の第２の値εＢとなる。
【００４２】
そして、ステップ１１８において、近似直線Ｂの傾きをΩの値とする。
次に、ステップ１２０において、上記算出したΩの値を用いて、式（３）により、余寿命を算出する。なお、式中の定数αは、通常は１．０として計算すればよく、適宜、変更することも可能である。
【００４３】
図５に戻り、ステップ１４において、画像出力部２５１が、上記のようにして算出された余寿命を表示部２５３に、例えば、図８に示すように、歪―歪速度対数データを示すグラフとともに画面表示する。また、算出された余寿命や歪―歪速度対数データを示すグラフなどは、適宜必要に応じて、印刷出力部２５２により印刷出力することができる。
【００４４】
そして、ステップ１８において、余寿命情報記録部２６０が、上記のようにして算出された余寿命Ｔを、近似幅ｓや式（３）における定数α及びΩの値とともに、余寿命情報データベース２６１に記録する。このようにして余寿命情報データベース２６１に記録された余寿命情報は、余寿命情報２６２により取得することができ、次回以降の余寿命算出の際の定数α及び近似幅ｓの設定の際に参考とすることができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、Ωの値をコンピュータによる処理により自動的に算出することができるため、作業員が異なる場合であっても、一定の余寿命を算出することができる。また、人為的な誤差がなくなるため、精度良く余寿命を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態の余寿命推定システムの構成を示す図である。
【図２】公正情報の画面出力の一例である。
【図３】歪測定部が歪センサにより部材に生じた歪を測定し、歪履歴情報データベースを更新する流れを示すフローチャートである。
【図４】累積時間―歪情報の画面出力の一例である。
【図５】余寿命算出部が、累積時間―歪データに基づき余寿命を算出する流れを示すフローチャートである。
【図６】余寿命算出部がΩ法により余寿命を算出する流れを示すフローチャートである。
【図７】歪―歪速度対数データを示すグラフである。
【図８】余寿命を歪―歪速度対数データを示すグラフとともに画面表示した画面の一例である。
【図９】従来の歪―歪速度対数データに基づきΩの値を求める方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 余寿命推定システム
１００ 歪センサ
１１０ アンプ
１２０ 変換部
２００ コンピュータ
２１０ 歪測定部
２２０ 校正情報取得部
２２１ 校正情報データベース
２３０ 歪履歴情報記録部
２３１ 歪履歴情報データベース
２３２ 歪履歴情報取得部
２４０ 余寿命算出部
２４３ 判定部
２５０ 入力部
２５１ 画像出力部
２５２ 印刷出力部
２５３ 表示部
２６０ 余寿命情報記録部
２６１ 余寿命情報データベース
２６２ 余寿命情報取得部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温に曝される部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースにアクセス可能なコンピュータにより、前記部材の余寿命を推定する方法であって、
前記コンピュータが、
前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するステップと、
前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出ステップと、
前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値決定ステップと、
前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出ステップと、
前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出ステップと、
前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出ステップと、を備えることを特徴とする余寿命推定方法。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【請求項２】
請求項１記載の余寿命推定方法であって、
前記コンピュータは、前記部材に生じた歪に応じた信号を出力する歪センサが接続されており、
前記歪履歴情報データベースに記録された前記累積時間―歪データは、
前記コンピュータが、前記歪センサより入力された信号に基づき、所定の測定時期ごとに前記部材に生じた歪を測定し、前記測定時期に対応する累積時間ｔｉと、前記歪センサにより測定された歪εｉとを対にして、新たに前記歪履歴情報データベースに記録することにより、更新されることを特徴とする余寿命推定方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の余寿命推定方法であって、
前記第１の値決定ステップでは、
前記歪―歪速度対数データを曲線関数により近似し、
前記近似した曲線関数の傾きが所定の値を超える点における歪の値を前記第１の値εＡとすることを特徴とする余寿命推定方法。
【請求項４】
請求項３記載の余寿命推定方法であって、
前記曲線関数は、各ｉにおけるεｉと値が近い所定の数の前記歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を近似する曲線関数ｆｉ（εｉ）の集合であることを特徴する余寿命推定方法。
【請求項５】
請求項１から４何れかに記載の余寿命推定方法であって、
前記近似関数算出ステップでは、
前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを、歪εが第１の値εＡ以上第２の値εＢ未満の領域を近似する第１の直線関数と、歪εが前記第２の値εＢ以上の領域を近似する第２の直線関数と、からなる近似関数により近似し、
前記Ω算出ステップでは、前記第１の直線関数の傾きをΩの値とすることを特徴とする余寿命推定方法。
【請求項６】
請求項５記載の余寿命推定方法であって、
前記近似関数算出ステップでは、
歪εｉが前記第１の値εＡ以上の領域の歪―歪速度対数データを｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｘ、…、ｎ｝とした場合に、
ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１の各ｋについて、
ｉ＝ｘ、…、ｋの歪―歪速度対数データを近似する仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）を算出し、
ｉ＝ｋ＋１、…、nの歪―歪速度対数データを近似する仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）を算出し、
前記算出した仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）と、ｉ＝ｘ、…、ｋの歪―歪速度対数データとの残差の二乗和と、前記算出した仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）と、ｉ＝ｋ＋１、…、nの歪―歪速度対数データとの残差の二乗和と、の総和を算出し、
前記算出した各ｋにおける前記総和が最小となる場合の仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）及び仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）を、前記第１の直線関数及び第２の直線関数とすることを特徴とする余寿命推定方法。
【請求項７】
高温に曝される部材の余寿命を推定するシステムであって、
前記部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースと、
前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するデータ取得手段と、
前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出手段と、
前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値算出手段と、
前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出手段と、
前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出手段と、
前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出手段と、を備えることを特徴とする余寿命推定システム。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【請求項８】
高温に曝される部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースにアクセス可能なコンピュータにより、前記部材の余寿命を推定するためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するステップと、
前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出ステップと、
前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値決定ステップと、
前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出ステップと、
前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出ステップと、
前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出ステップと、を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【請求項９】
請求項８記載のコンピュータプログラムが記録された記録媒体。
【請求項１】
高温に曝される部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースにアクセス可能なコンピュータにより、前記部材の余寿命を推定する方法であって、
前記コンピュータが、
前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するステップと、
前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出ステップと、
前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値決定ステップと、
前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出ステップと、
前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出ステップと、
前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出ステップと、を備えることを特徴とする余寿命推定方法。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【請求項２】
請求項１記載の余寿命推定方法であって、
前記コンピュータは、前記部材に生じた歪に応じた信号を出力する歪センサが接続されており、
前記歪履歴情報データベースに記録された前記累積時間―歪データは、
前記コンピュータが、前記歪センサより入力された信号に基づき、所定の測定時期ごとに前記部材に生じた歪を測定し、前記測定時期に対応する累積時間ｔｉと、前記歪センサにより測定された歪εｉとを対にして、新たに前記歪履歴情報データベースに記録することにより、更新されることを特徴とする余寿命推定方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の余寿命推定方法であって、
前記第１の値決定ステップでは、
前記歪―歪速度対数データを曲線関数により近似し、
前記近似した曲線関数の傾きが所定の値を超える点における歪の値を前記第１の値εＡとすることを特徴とする余寿命推定方法。
【請求項４】
請求項３記載の余寿命推定方法であって、
前記曲線関数は、各ｉにおけるεｉと値が近い所定の数の前記歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を近似する曲線関数ｆｉ（εｉ）の集合であることを特徴する余寿命推定方法。
【請求項５】
請求項１から４何れかに記載の余寿命推定方法であって、
前記近似関数算出ステップでは、
前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを、歪εが第１の値εＡ以上第２の値εＢ未満の領域を近似する第１の直線関数と、歪εが前記第２の値εＢ以上の領域を近似する第２の直線関数と、からなる近似関数により近似し、
前記Ω算出ステップでは、前記第１の直線関数の傾きをΩの値とすることを特徴とする余寿命推定方法。
【請求項６】
請求項５記載の余寿命推定方法であって、
前記近似関数算出ステップでは、
歪εｉが前記第１の値εＡ以上の領域の歪―歪速度対数データを｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝ｘ、…、ｎ｝とした場合に、
ｋ＝ｘ＋１、…、ｎ−１の各ｋについて、
ｉ＝ｘ、…、ｋの歪―歪速度対数データを近似する仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）を算出し、
ｉ＝ｋ＋１、…、nの歪―歪速度対数データを近似する仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）を算出し、
前記算出した仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）と、ｉ＝ｘ、…、ｋの歪―歪速度対数データとの残差の二乗和と、前記算出した仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）と、ｉ＝ｋ＋１、…、nの歪―歪速度対数データとの残差の二乗和と、の総和を算出し、
前記算出した各ｋにおける前記総和が最小となる場合の仮の第１の直線関数ｕｋ（ε）及び仮の第２の直線関数ｖｋ（ε）を、前記第１の直線関数及び第２の直線関数とすることを特徴とする余寿命推定方法。
【請求項７】
高温に曝される部材の余寿命を推定するシステムであって、
前記部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースと、
前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するデータ取得手段と、
前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出手段と、
前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値算出手段と、
前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出手段と、
前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出手段と、
前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出手段と、を備えることを特徴とする余寿命推定システム。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【請求項８】
高温に曝される部材についての高温に曝された累積時間ｔｉ（ｉ＝１、…、ｎ）と、前記累積時間ｔｉにおける前記部材の歪εｉとが対になった累積時間―歪データが記録された歪履歴情報データベースにアクセス可能なコンピュータにより、前記部材の余寿命を推定するためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記歪履歴情報データベースを参照して、前記累積時間―歪データを取得するステップと、
前記累積時間―歪データに基づき、各累積時間ｔｉにおける歪εｉと、歪速度ε´ｉの自然対数ｌｎ（ε´ｉ）とが対となった歪―歪速度対数データ｛（εｉ、ｌｎ（ε´ｉ）｜ｉ＝１、…、ｎ｝を算出する歪―歪速度対数データ算出ステップと、
前記歪―歪速度対数データにおいて、前記歪の増加に対して、前記歪速度対数データが増加傾向に転じる歪の値である第１の値εＡを算出する第１の値決定ステップと、
前記第１の値εＡを超える領域における前記歪―歪速度対数データを近似する近似関数を算出する近似関数算出ステップと、
前記算出した近似関数の前記歪に対する傾きに基づきΩの値を算出するΩ算出ステップと、
前記部材の累積時間ｔにおける余寿命Ｔを、前記算出したΩの値を用いて、次式（１）により算出する余寿命算出ステップと、を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
Ｔ＝α／（Ω×ε´） …（１）
α：定数、ε´：累積時間ｔにおける歪速度
【請求項９】
請求項８記載のコンピュータプログラムが記録された記録媒体。
【図１】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図２】
【図４】
【図８】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図２】
【図４】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２００７５（Ｐ２００９−２００７５Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８４８９１（Ｐ２００７−１８４８９１）
【出願日】平成１９年７月１３日（２００７．７．１３）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１３日（２００７．７．１３）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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