特許 7423559 リーク検出装置、リーク検出方法、および火力発電プラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-19

(45)【発行日】2024-01-29

(54)【発明の名称】リーク検出装置、リーク検出方法、および火力発電プラント

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/26 20060101AFI20240122BHJP

   F22B 37/42 20060101ALI20240122BHJP

   F22B 37/38 20060101ALN20240122BHJP

【ＦＩ】

G01M3/26 L

F22B37/42 D

F22B37/38 D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021011370

(22)【出願日】2021-01-27

(65)【公開番号】P2022114898

(43)【公開日】2022-08-08

【審査請求日】2023-03-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 経夫

(72)【発明者】

【氏名】清水 佳子

(72)【発明者】

【氏名】牧野 哲也

【審査官】瓦井 秀憲

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５４－１１６９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４８－００１６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０２２９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７２９０６６５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ ３／００－ ３／４０

Ｆ２２Ｂ ３７／３８

Ｆ２２Ｂ ３７／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

火力発電プラントで計測された情報に基づいて、前記火力発電プラント内の水蒸気系統から正常に排出される水および蒸気の量である排出量と、前記水蒸気系統に補給される水の量である補給水量とを計算する計算部と、
前記排出量の分だけ増加し、前記補給水量の分だけ減少する量である仮想貯留量を算定する仮想貯留量算定部と、
前記水蒸気系統からリークとして排出される水および蒸気の量として、前記補給水量から前記仮想貯留量を減算した量である補正補給水量を算定する補正補給水量算定部と、
前記補正補給水量に基づいて、前記リークに関する情報を出力する出力部と、
を備えるリーク検出装置。

【請求項2】

前記出力部は、前記補正補給水量がしきい値より大きい場合に、前記リークが発生していることを示す情報を出力する、請求項１に記載のリーク検出装置。

【請求項3】

前記出力部は、
前記補正補給水量を監視する監視部と、
前記補正補給水量の監視結果に基づいて、前記リークに関する情報を表示画面上に表示する表示部と、
を備える請求項１または２に記載のリーク検出装置。

【請求項4】

前記仮想貯留量算定部は、前記仮想貯留量を前記排出量だけインクリメントまたは前記補給水量だけデクリメントすることで、前記仮想貯留量を更新する、請求項１から３のいずれか１項に記載のリーク検出装置。

【請求項5】

前記仮想貯留量算定部は、
前記仮想貯留量が前記補給水量よりも大きい場合には、前記仮想貯留量を前記補給水量だけデクリメントすることで、前記仮想貯留量を更新し、
前記仮想貯留量が前記補給水量よりも小さい場合には、前記仮想貯留量をゼロへと更新する、
請求項４に記載のリーク検出装置。

【請求項6】

前記補正補給水量算定部は、
前記仮想貯留量が前記補給水量よりも大きい場合には、前記補正補給水量として、ゼロを算定し、
前記仮想貯留量が前記補給水量よりも小さい場合には、前記補正補給水量として、前記補給水量から前記仮想貯留量を減算した量を算定する、
請求項１から５のいずれか１項に記載のリーク検出装置。

【請求項7】

前記計算部は、前記水蒸気系統に補給される水の流量である補給水流量を計測し、前記補給水流量に基づいて前記補給水量を計算する補給水量計測部を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のリーク検出装置。

【請求項8】

前記計算部は、前記水蒸気系統から正常に排出される水および蒸気の流量である排出流量を計測し、前記排出流量に基づいて前記排出量を計算する排出量計測部を備える、請求項１から７のいずれか１項に記載のリーク検出装置。

【請求項9】

前記計算部は、前記火力発電プラントの運転状態を示す情報を計測する運転状態計測部と、前記運転状態を示す情報に基づいて前記排出量を推測する排出量推測部とを備える、請求項１から７のいずれか１項に記載のリーク検出装置。

【請求項10】

前記排出量に基づいて、前記火力発電プラントが平定状態にあるか否かを判定し、前記火力発電プラントが平定状態にある場合の前記補正補給水量に基づいて、前記しきい値を算定する平定状態算定部をさらに備える、請求項２に記載のリーク検出装置。

【請求項11】

火力発電プラントで計測された情報に基づいて、前記火力発電プラント内の水蒸気系統から正常に排出される水および蒸気の量である排出量と、前記水蒸気系統に補給される水の量である補給水量とを計算し、
前記排出量の分だけ増加し、前記補給水量の分だけ減少する量である仮想貯留量を算定し、
前記水蒸気系統からリークとして排出される水および蒸気の量として、前記補給水量から前記仮想貯留量を減算した量である補正補給水量を算定し、
前記補正補給水量に基づいて、前記リークに関する情報を出力する、
ことを含むリーク検出方法。

【請求項12】

水から蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラにより生成された蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから排出された蒸気を、前記ボイラに供給される水に戻す復水器と、
前記ボイラ、前記蒸気タービン、および前記復水器を含む水蒸気系統からの水および蒸気のリークを検出するリーク検出装置と、
を備える火力発電プラントであって、
前記リーク検出装置は、
前記火力発電プラントで計測された情報に基づいて、前記水蒸気系統から正常に排出される水および蒸気の量である排出量と、前記水蒸気系統に補給される水の量である補給水量とを計算する計算部と、
前記排出量の分だけ増加し、前記補給水量の分だけ減少する量である仮想貯留量を算定する仮想貯留量算定部と、
前記リークとして排出される水および蒸気の量として、前記補給水量から前記仮想貯留量を減算した量である補正補給水量を算定する補正補給水量算定部と、
前記補正補給水量に基づいて、前記リークに関する情報を出力する出力部と、
を備える火力発電プラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、リーク検出装置、リーク検出方法、および火力発電プラントに関する。

【背景技術】

【0002】

火力発電プラントの水蒸気系統では、ボイラが蒸気を生成し、ボイラからの蒸気により蒸気タービンが駆動され、蒸気タービンに連結された発電機が発電を行う。蒸気タービンを駆動した蒸気は、復水器で凝縮され水に戻る。凝縮された水は、復水器のホットウェルと呼ばれるタンクに貯留される。この水は、復水ポンプにより送出され、脱塩装置で水質を改善され、給水加熱器で予熱され、脱気器で溶存酸素を除去され、給水ポンプにより昇圧されることで、ボイラに再び供給される。このように、火力発電プラントの水蒸気系統は、様々な機器をつなげた閉ループ構成となっているため、基本的には外部からの水補給なしに運転を継続できる。

【0003】

一般にボイラは、多数のチューブを備えており、燃焼熱を受けて高温高圧の蒸気を生成する。これらのチューブが破損すると、これらのチューブで水や蒸気のリーク（チューブリーク）が発生する。チューブリーク等の原因により、水蒸気系統内で水や蒸気のリークが発生すると、水蒸気系統内の水量が減少するので、火力発電プラントの運転を継続できなくなる可能性がある。

【0004】

そのため、火力発電プラントは、復水器のホットウェルの水位を一定に保つよう補給水タンクから復水器に補給水を補給することで、水蒸気系統の水量の減少を抑制する機構を有していることが多い。また、火力発電プラントは、補給水の流量を監視することで、水蒸気系統からのリークを検出する機構を有していることが多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平６－２４９７３９号公報

【文献】特許第５０１９８６１号公報

【文献】特許第１４９７３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

火力発電プラントは、チューブリークのような異常な状態で系外に水や蒸気を排出する場合もあれば、以下のような正常な状態で系外に水や蒸気を排出する場合もある。

【0007】

例えば、石炭炊きボイラでは、炉内で石炭が燃焼することにより発生するすす（スケール）が、ボイラ伝熱部外面に付着する。そのため、定期的にスートブロア装置により高圧蒸気を噴霧してスケールを除去し、この蒸気を最終的に煙突から大気へと放出する。このような蒸気の放出は、異常な蒸気排出ではなく、正常な蒸気排出である。

【0008】

また、石炭炊きボイラでは、石炭を粉砕する石炭ミルの運転台数が、発電機の出力の増減に合わせて増減する。ある石炭ミルを停止した際には、この石炭ミル内の微粉炭の発火を抑制するためのイナートに蒸気が使用され、この蒸気も煙突から排出される。このような蒸気の放出も、異常な蒸気排出ではなく、正常な蒸気排出である。

【0009】

また、発電機の出力は、需要に応じて増減する。発電機の出力が降下した場合には、水蒸気系統で必要とされる蒸気量が減少するため、水蒸気系統で余剰となった水は、スピルオーバー水として系外に排出される。また、水蒸気系統内の蒸気の一部は、圧力を下げた補助蒸気として他のユニットに供給されたり、近年の発電事業の多角化の一環として他の事業者に蒸気を販売するために系外に排出されたりする。このような水や蒸気の排出も、異常な排出ではなく、正常な排出である。

【0010】

そのため、水蒸気系統への補給水量が増加したからといって、水蒸気系統内で水や蒸気のリークが発生したと単純に判断することはできない。

【0011】

水や蒸気のリーク量を補給水量から単純に計算できない原因の１つは、復水器のホットウェルの水位制御にある。この水位制御は、一般に２段階の制御となっている。１段階目の制御では、ホットウェルの水位が目標水位（ＮＷＬ通常水位）になるように、復水器用の水位調節弁の開度をフィードバック制御により制御する。水位調節弁を流れる補給水の最大流量は、補給水タンクの水頭圧と復水器の器内圧（真空）との圧力差と、水位調節弁の開度とで決まる。

【0012】

しかし、ホットウェルの水位が、急激な水位低下によって目標水位より大きく下がった場合（例えば、ＮＷＬ［ｍｍ］からＮＷＬ－Ｘ［ｍｍ］に下がった場合）には、水位調節弁による流量だけでは、ホットウェルの水位を目標水位に回復できない。そこで、補給水ポンプを起動し、かつ、水位調整弁をバイパスする補給水弁を開放することで、ホットウェルの水位が目標水位より十分高くなるまで（例えば、ＮＷＬ＋Ｙ［ｍｍ］になるまで）補給を行う。これが、２段階目の制御である。このような水位制御は、補給水量とリーク量との関係を複雑にし、補給水量からリーク量を計算することを困難にする。

【0013】

また、水蒸気系統は、脱気器を備えている場合がある。脱気器は、復水器からボイラに向かう給水を、蒸気タービンから抽気された蒸気で加熱することで、給水に含まれる溶存酸素を脱気する。脱気された給水は、例えば脱気器貯水タンクに貯留される。この脱気器貯水タンクが、リーク等による流量の変化を緩和する方向に作用する。このことも、補給水量とリーク量との関係を複雑にする。

【0014】

また、水蒸気系統の配管総延長は、一般に数千メートル以上ある。よって、水蒸気系統のリーク箇所によっては、リークがホットウェルの水位に影響を及ぼすまでに長い時間がかかる。このことも、補給水量とリーク量との関係を複雑にする。

【0015】

以上のように、火力発電プラントは、水や蒸気のリークとは無関係に、系外に水や蒸気を排出する場合がある。また、系外に排出された水や蒸気の影響が、ホットウェルの水位に現れるまでには時間遅れがある。さらに、ホットウェルの水位が低下してから、補給水ポンプが起動するまでにも時間遅れがある。これらの要因により、チューブリークのような異常な排出を、補給水量の増加により検出することは困難なものとなっている。

【0016】

そこで、本発明の実施形態は、水や蒸気のリークを適切に検出することが可能なリーク検出装置、リーク検出方法、および火力発電プラントを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0017】

一の実施形態によれば、リーク検出装置は、火力発電プラントで計測された情報に基づいて、前記火力発電プラント内の水蒸気系統から正常に排出される水および蒸気の量である排出量と、前記水蒸気系統に補給される水の量である補給水量とを計算する計算部を備える。さらに、前記装置は、前記排出量の分だけ増加し、前記補給水量の分だけ減少する量である仮想貯留量を算定する仮想貯留量算定部を備える。さらに、前記装置は、前記水蒸気系統からリークとして排出される水および蒸気の量として、前記補給水量から前記仮想貯留量を減算した量である補正補給水量を算定する補正補給水量算定部を備える。さらに、前記装置は、前記補正補給水量に基づいて、前記リークに関する情報を出力する出力部を備える。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態の火力発電プラント１００の構成を示す模式図である。

【図2】第１実施形態のリーク検出装置２００の構成を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態の比較例のリーク検出装置２００の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図4】第１実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するためのフローチャートである。

【図5】第１実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図6】第１実施形態のリーク検出装置２００の動作を比喩により説明するためのグラフである。

【図7】第１実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するための別のタイミングチャートである。

【図8】第２実施形態のリーク検出装置２００の構成を示すブロック図である。

【図9】第２実施形態の排出量推測情報テーブル２２２のデータ構造を説明するための図である。

【図10】第２実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図11】第３実施形態のリーク検出装置２００の構成を示すブロック図である。

【図12】第３実施形態の平定状態判定情報テーブル２３１のデータ構造を説明するための図である。

【図13】第３実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１～図１３において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0020】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の火力発電プラント１００の構成を示す模式図である。

【0021】

本実施形態の火力発電プラント１００は、ボイラ１３０、補助蒸気ヘッダ１４０、蒸気タービン１５０、発電機１６０、復水器１７０などを備えている。本実施形態の火力発電プラント１００はさらに、ボイラ１３０、蒸気タービン１５０、復水器１７０などを含む水蒸気系統からの水および蒸気のリークを検出するリーク検出装置２００を備えている。

【0022】

ボイラ１３０では、石炭１３５が石炭ミル１３７で微粉炭に粉砕され、通風機１３６によりボイラ１３０に送り込まれ、ボイラ１３０内で燃焼する。石炭１３５の燃焼により発生したガスは、排ガス１３８となって煙突１３９から排出される。ボイラ１３０は、石炭１３５の燃焼熱により、水から高温高圧の蒸気を生成する。

【0023】

ボイラ１３０により生成された蒸気は、蒸気タービン１５０に供給され、蒸気タービン１５０を回転駆動させる。発電機１６０は、蒸気タービン１５０に連結されることで蒸気タービン１５０により駆動され発電を行う。蒸気タービン１５０から排出された蒸気は、復水器１７０に供給される。

【0024】

本実施形態の蒸気タービン１５０は、高圧タービン１５１と、中圧タービン１５２と、低圧タービン１５３とを備えている。ボイラ１３０により生成された蒸気は、まず高圧タービン１５１内に導入され、高圧タービン１５１を駆動させる。高圧タービン１５１から排出された蒸気は、ボイラ１３０内の再熱器１３４に流入し、再熱器１３４内で再び加熱される。再熱器１３４から排出された蒸気は、中圧タービン１５２内に導入され、中圧タービン１５２を駆動させる。さらに、中圧タービン１５２から排出された蒸気は、低圧タービン１５３内に導入され、低圧タービン１５３を駆動させる。発電機１６０は、高圧タービン１５１、中圧タービン１５２、および低圧タービン１５３により駆動される。低圧タービン１５３から排出された蒸気は、復水器１７０に供給される。

【0025】

低圧タービン１５３から排出された蒸気は、復水器１７０で冷却されて水に戻り、この水（復水）は、復水器１７０のホットウェル１７１内に貯留される。ホットウェル１７１から排出された水は、復水ポンプ１７２により送出され、脱塩装置１７３で塩分等を除去され、給水加熱器１７４、１７７で予熱され、脱気器１７５で溶存酸素を除去され、給水ポンプ１７６により昇圧されることで、ボイラ１３０に再び供給される。なお、脱気器１７５は、復水器１７０からボイラ１３０に向かう水（給水）を、蒸気タービン１５０から抽気された抽気蒸気１７８で加熱することで、この水に含まれる溶存酸素を脱気する。

【0026】

本実施形態のボイラ１３０は、節炭器１３１、ボイラ火炉壁１３２、過熱器１３３、再熱器１３４等に含まれる多数の伝熱チューブにより構成されている。ボイラ１３０は、節炭器１３１、ボイラ火炉壁１３２、および過熱器１３３により水から蒸気を生成し、この蒸気を高圧タービン１５１に供給する。ボイラ１３０はさらに、高圧タービン１５１から排出された蒸気を再熱器１３４により再び加熱し、この蒸気を中圧タービン１５２に供給する。

【0027】

ホットウェル１７１の水位が低くなると、補給水タンク１２３から逆止弁１２４および水位調節弁１２５を介してホットウェル１７１に水（補給水）が補給される。この補給水の流量は、補給水流量計１２１により計測され、水位調節弁１２５の開度を制御することで調節される。ホットウェル１７１の水位が著しく下がった場合には、補給水ポンプ１２６が自動起動し、補給水タンク１２３から補給水ポンプ１２６および補給水弁１２７を介してホットウェル１７１に水（補給水）が補給される。この補給水の流量は、補給水流量計１２２により計測され、補給水弁１２７の開度を制御することで調節される。本実施形態では、補給水流量計１２１は容積式流量計であり、補給水流量計１２２は差圧式流量計である。

【0028】

ホットウェル１７１の水位が高くなると、スピルオーバー弁１１８が開放され、復水ポンプ１７２と脱塩装置１７３との間を流れる水が、スピルオーバー弁１１８を介して、水蒸気系統の系外に排出される。スピルオーバー弁１１８を通過する水の流量は、スピルオーバー水流量計１１１により計測される。スピルオーバー弁１１８を通過した水は、系外に排出される代わりに、補給水タンク１２３に回収されてもよい。

【0029】

ボイラ１３０により生成された蒸気の一部は、補助蒸気ヘッダ１４０により補助蒸気として取り出される。補助蒸気ヘッダ１４０は例えば、ボイラ火炉壁１３２から過熱器１３３へと流れる蒸気の一部や、高圧タービン１５１から再熱器１３４へと流れる蒸気の一部を、補助蒸気として取り出す。前者の補助蒸気の流量は、補助蒸気流量計１４１により計測され、後者の補助蒸気の流量は、補助蒸気流量計１４２により計測される。

【0030】

補助蒸気ヘッダ１４０により取り出された補助蒸気は、様々な目的に使用するために補助蒸気ヘッダ１４０から送気される。本実施形態の火力発電プラントはさらに、補助蒸気ヘッダ１４０から送気される蒸気の流量を計測するために、送気蒸気流量計１１２と、イナート蒸気流量計１１３と、ブロア蒸気流量計１１４と、販売蒸気流量計１１５と、駆動蒸気流量計１１６と、シール蒸気流量計１１７とを備えている。

【0031】

送気蒸気流量計１１２を通過した蒸気は、圧力を下げた補助蒸気として他のユニットに送気される。イナート蒸気流量計１１３を通過した蒸気は、石炭ミル１３７のイナート用に使用される。ブロア蒸気流量計１１４を通過した蒸気は、ボイラ１３０のスートブロア用に使用される。販売蒸気流量計１１５を通過した蒸気は、他の事業者に蒸気を販売するために使用される。駆動蒸気流量計１１６を通過した蒸気は、ＢＦＰＴ駆動用に使用される。シール蒸気流量計１１７を通過した蒸気は、蒸気タービン１５０のグランドシール用に使用される。

【0032】

本実施形態の火力発電プラントの水蒸気系統は、水および蒸気が火力発電プラント内を循環する閉ループ構成となっている。スピルオーバー水流量計１１１（スピルオーバー弁１１８）を通過した水や、送気蒸気流量計１１２、イナート蒸気流量計１１３、ブロア蒸気流量計１１４、または販売蒸気流量計１１５を通過した蒸気は、系外へと排出され、水蒸気系統内には回収されない。一方、駆動蒸気流量計１１６またはシール蒸気流量計１１７を通過した蒸気は、系外には排出されず、水蒸気系統内に回収される。

【0033】

図１はさらに、水蒸気系統から正常に排出される水および蒸気の量である排出量１１０と、水蒸気系統に補給される水の量である補給水量１２０とを示している。排出量１１０は、スピルオーバー水流量計１１１を通過した水の量や、送気蒸気流量計１１２、イナート蒸気流量計１１３、ブロア蒸気流量計１１４、および販売蒸気流量計１１５を通過した蒸気の量を含んでいる。よって、排出量１１０は、これらの流量計（１１１～１１５）により計測された流量（排出流量）の合計値から計算することが可能である。一方、補給水量１２０は、補給水流量計１２１および補給水流量計１２２を通過した水の量を含んでいる。よって、補給水量１２０は、これらの流量計（１２１および１２２）により計測された流量（補給水流量）の合計値から計算することが可能である。なお、スピルオーバー水流量計１１１を通過した水が、系外に排出される代わりに補給水タンク１２３に回収される場合には、排出量１１０は、この水の量を含まない。

【0034】

図１はさらに、水蒸気系統からの水または蒸気のリーク１８０を示している。本実施形態のボイラ１３０は、節炭器１３１、ボイラ火炉壁１３２、過熱器１３３、再熱器１３４等に含まれる多数の伝熱チューブにより構成されている。これらの伝熱チューブが破損すると、これらの伝熱チューブで水や蒸気のリーク１８０が生じる。このようなリーク１８０は、チューブリークと呼ばれる。チューブリーク等の原因により、水蒸気系統内で水や蒸気のリーク１８０が発生すると、水蒸気系統内の水量が減少するので、本実施形態の火力発電プラントの運転を継続できなくなる可能性がある。

【0035】

本実施形態の火力発電プラントは、リーク１８０のように異常な状態で系外に水や蒸気を排出する場合もあれば、排出量１１０のように正常な状態で系外に水や蒸気を排出する場合もある。そのため、水蒸気系統への補給水量１２０が増加したからといって、水蒸気系統内でリーク１８０が発生したと単純に判断することはできない。そこで、本実施形態のリーク検出装置２００は、後述するような手法により、水蒸気系統からの水および蒸気のリーク１８０を検出する。

【0036】

図２は、第１実施形態のリーク検出装置２００の構成を示すブロック図である。

【0037】

本実施形態のリーク検出装置２００は、図２に示すように、排出量計測部２０１と、補給水量計測部２０２と、仮想貯留算定部２０３と、監視部２０４と、表示部２０５と、計測値保存部２０６と、仮想貯留部２０７と、データベース２１０とを備えている。排出量計測部２０１および補給水量計測部２０２は、計算部の例である。仮想貯留算定部２０３は、仮想貯留量算定部の例であり、かつ、補正補給水量算定部の例である。監視部２０４および表示部２０５は、出力部の例である。図２はさらに、データベース２１０内に格納されたデータである補給水量２１１、排出量２１２、仮想貯留量２１３、および補正補給水量２１４を示している。

【0038】

リーク検出装置２００は例えば、ＰＣ（Personal Computer）であり、プロセッサ、メモリ、およびストレージなどの演算部と、マウス、キーボード、およびディスプレイなどのユーザＩＦ（Interface）部と、通信デバイスなどの通信ＩＦ部と、メモリポートなどのメモリＩＦ部とを備えている。図２に示す各機能ブロックは例えば、ストレージ内のコンピュータプログラムをプロセッサにより実行することで実現される。リーク検出装置２００は、火力発電プラント１００内の種々の機器との間でネットワークを介して情報を授受することができ、例えば、図１に示す種々の流量計（１１１～１１７、１２１～１２２、１４１～１４２）により計測された流量を受信することができる。

【0039】

排出量計測部２０１は、水蒸気系統から正常に排出される水および蒸気の量である排出量１１０を計測する。本実施形態の排出量計測部２０１は、スピルオーバー水流量計１１１を通過した水の流量や、送気蒸気流量計１１２、イナート蒸気流量計１１３、ブロア蒸気流量計１１４、および販売蒸気流量計１１５を通過した蒸気の流量を、これらの流量計により計測された流量を取り込むことで計測する。そして、本実施形態の排出量計測部２０１は、この取り込んだ流量に基づいて排出量１１０を計算する。本実施形態の排出量１１０は例えば、所定の時間あたりに水蒸気系統から正常に排出される水および蒸気の量である。図２はさらに、流量計Ａ、Ｂ、Ｃ・・・から取り込まれた流量からそれぞれ排出量Ａ、Ｂ、Ｃ・・・を計算し、排出量Ａ、Ｂ、Ｃ・・・を合計することで排出量１１０を計算する例を示している。

【0040】

排出量計測部２０１により計測された排出量１１０は、計測値保存部２０６によりデータベース２１０内に保存される。この排出量１１０は、図２に「排出量２１２」として示されている。

【0041】

補給水量計測部２０２は、水蒸気系統に補給される水の量である補給水量１２０を計測する。本実施形態の補給水量計測部２０２は、補給水流量計１２１および補給水流量計１２２を通過した水の流量を、これらの流量計により計測された流量を取り込むことで計測する。そして、本実施形態の補給水量計測部２０２は、この取り込んだ流量に基づいて補給水量２０２を計算する。本実施形態の補給水量１２０は例えば、所定の時間あたりに水蒸気系統に補給される水の量である。図２はさらに、流量計Ｘ、Ｙ・・・から取り込まれた流量からそれぞれ補給水量Ｘ、Ｙ・・・を計算し、補給水量Ｘ、Ｙ・・・を合計することで補給水量１２０を計算する例を示している。

【0042】

補給水量計測部２０２により計測された補給水量１２０は、計測値保存部２０６によりデータベース２１０内に保存される。この補給水量１２０は、図２に「補給水量２１１」として示されている。

【0043】

仮想貯留算定部２０３は、排出量計測部２０１により計測された排出量１１０と、補給水量計測部２０２により計測された補給水量１２０とに基づいて、仮想貯留量および補正補給水量を算定する。

【0044】

仮想貯留量は、仮想的に存在する貯留部である仮想貯留部２０７内に貯留される水および蒸気の量である。仮想貯留部２０７は、水蒸気系統から排出される水および蒸気を仮想的に貯留し、水蒸気系統に補給される水を仮想的に排出する。そのため、仮想貯留量は一般に、排出量１１０の分だけ増加し、補給水量１２０の分だけ減少する。仮想貯留算定部２０３により算定された仮想貯留量は、データベース２１０内に「仮想貯留量２１３」として保存される。この仮想貯留量２１３の挙動は、仮想貯留部２０７により保持され管理される。仮想貯留量のさらなる詳細については、後述する。

【0045】

補正補給水量は、仮想貯留量より大きい補給水量１２０が計測された場合に、補給水量１２０から仮想貯留量を減算した量として与えられる。補給水量１２０が仮想貯留量より大きい場合には、仮想貯留部２０７から水蒸気系統に補給される水の量が、「補給水量１２０－仮想貯留量」の分だけ足りなくなる、すなわち、「補正補給水量」の分だけ足りなくなる。このような状況は、補正補給水量の分だけの水および蒸気が、水蒸気系統からリーク１８０として排出された場合に生じる。よって、補正補給水量は、水蒸気系統からリーク１８０として排出される水および蒸気の量に相当する。仮想貯留算定部２０３により算定された補正補給水量は、データベース２１０内に「補正補給水量２１４」として保存される。補正補給水量のさらなる詳細については、後述する。

【0046】

監視部２０４は、データベース２１０内の補正補給水量２１４を監視する。本実施形態の監視部２０４は、補正補給水量２１４と所定のしきい値とを比較し、この比較結果に基づいて、水蒸気系統内でリーク１８０が発生しているか否かを判断する。例えば、補正補給水量２１４がしきい値より小さい場合には、監視部２０４は、リーク１８０が発生していないと判断する。一方、補正補給水量２１４がしきい値より大きい場合には、監視部２０４は、リーク１８０が発生していると判断する。この場合、監視部２０４は、リーク１８０の発生を通知する信号を表示部２０５に送信する。

【0047】

表示部２０５は、監視部２０４による補正補給水量２１４の監視結果に基づいて、リーク１８０に関する情報をリーク検出装置２００の表示画面上に表示する。例えば、リーク１８０の発生を通知する信号が監視部２０４から表示部２０５に送信された場合には、表示部２０５は、リーク１８０が発生していることを示す情報を、リーク検出装置２００の表示画面上に表示する。これにより、リーク検出装置２００のオペレータは、火力発電プラント１００の水蒸気系統内でリーク１８０が発生していることを知ることができ、リーク１８０に対する対策を講じることができる。

【0048】

表示部２０５は、リーク１８０が発生していることを示す情報を、どのような形で表示画面上に表示してもよい。例えば、リーク１８０が発生していることを示す警告が、表示画面上に表示されてもよい。また、監視部２０４は、リーク１８０が発生しているとの文面を含む電子メールを送信してもよい。この場合、オペレータが電子メールを開くと、表示部２０５は、この文面を表示画面上に表示する。これにより、オペレータは、リーク１８０が発生していることを知ることができる。

【0049】

リーク検出装置２００は、リーク１８０に関する情報を別の形で出力してもよい。例えば、リーク検出装置２００は、リーク１８０が発生していると判断した場合には、リーク１８０が発生していることを示す情報を、リーク検出装置２００以外の装置の表示画面上に表示してもよい。また、リーク検出装置２００は、リーク１８０が発生していると判断した場合には、リーク１８０が発生していることを示す警告音を、リーク検出装置２００またはその他の装置から発生させてもよい。また、リーク検出装置２００は、リーク１８０が発生していると判断した場合には、リーク１８０が発生していることを示す警告ランプを点灯させてもよい。

【0050】

リーク検出装置２００は例えば、火力発電プラント１００の一部として、火力発電プラント１００の事業者の敷地内に設置されている。一方、リーク検出装置２００は、火力発電プラント１００の事業者と異なる者の敷地内に設置されていてもよく、例えば、リーク検出装置２００の開発者の敷地内に設置されていてもよい。この場合、火力発電プラント１００の事業者は、リーク検出装置２００の開発者からのサービスとして、リーク検出装置２００によるリーク１８０の検出結果を受け取ることができる。

【0051】

また、リーク検出装置２００によるリーク１８０の検出結果は、火力発電プラント１００の運転状態の改善に実際に活用されてもよいし、単に火力発電プラント１００の運転状態を解析するために利用されてもよい。後者の場合、リーク検出装置２００は、火力発電プラント１００で計測された情報を何らかの形で取得できれば、火力発電プラント１００内の機器とネットワークで接続されていなくてもよい。この場合、リーク検出装置２００内で使用される排出量１１０や補給水量１２０は、この情報に基づいて計算される。

【0052】

図３は、第１実施形態の比較例のリーク検出装置２００の動作を説明するためのタイミングチャートである。図３の説明では、説明を分かりやすくするために、図１および図２に示す符号を使用する。

【0053】

図３(ａ)は、水蒸気系統から正常に排出される水および蒸気の流量である排出流量の時間変化を示している。図３(ｂ)は、復水器１７０のホットウェル１７１の水位である復水器レベルの時間変化を示している。図３(ｃ)は、水蒸気系統に補給される水の流量である補給水流量の時間変化を示している。

【0054】

図３(ａ)に示すような水および蒸気の系外排出が行われると、その影響が図３(ｂ)の復水器レベルや図３(ｃ)の補給水流量に現れる。ただし、図３(ａ)の排出流量の影響が復水器レベルに現れるまでには、Ｔ１の時間遅れがあり、図３(ｂ)の復水器レベルの影響が補給水流量に大きく現れるまでには、Ｔ２の時間遅れがある。図３(ｂ)において、符号Ａ１は、復水器レベルの下限（補給開始点）を表し、符号Ａ２は、復水器レベルの上限（補給終了点）を表している。図３(ｃ)において、符号Ｂ１は、補給水流量計１２１や水位調節弁１２５を通過した補給水の流量を表し、符号Ｂ２は、補給水流量計１２２や補給水弁１２７を通過した補給水の流量を表している。

【0055】

水位調節弁１２５は、復水器レベルが下がり始めると開放されるが（Ｂ１）、補給水弁１２７は、復水器レベルが補給開始点まで下がると開放される（Ｂ２）。そのため、復水器レベルの影響が補給水弁１２７に現れるまでには、Ｔ２の時間遅れがある。具体的には、復水器レベルが補給開始点まで下がると、補給水ポンプ１２６が起動され、補給水タンク１２３から補給水ポンプ１２６および補給水弁１２７を介してホットウェル１７１に補給水が補給され始める。補給水弁１２７を介した補給水の補給は、復水器レベルが補給終了点に達するまで継続される。

【0056】

図３(ｄ)は、排出流量の時間変化をマイナス側に点線で示し、Ｂ２の補給水流量の時間変化をプラス側に点線で示している。これら排出流量と補給水流量の時間変化の間には、Ｔ１＋Ｔ２の時間遅れがある。よって、単純に排出量１１０と補給水量１２０との差からリーク１８０の流量を計算しようとすると、リーク１８０の流量を正しく計算できない可能性がある。例えば、リーク１８０が存在せず、排出量１１０のような正常な系外排出しか存在しない場合でも、リーク１８０が存在すると判定されてしまう場合がある。この場合、図３(ｄ)に実線で示すようなリーク検出用流量が誤って検出され、水蒸気系統でハンチングが生じる可能性がある。

【0057】

図４は、第１実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するためのフローチャートである。

【0058】

まず、排出量１１０を計算する（ステップＳ１）。排出量１１０は例えば、スピルオーバー水流量計１１１、送気蒸気流量計１１２、イナート蒸気流量計１１３、ブロア蒸気流量計１１４、および販売蒸気流量計１１５により計測された流量（排出流量）に基づいて計算される。これらの排出流量から計算される排出量をそれぞれ、Ｆｏｕｔ１、Ｆｏｕｔ２、・・・、ＦｏｕｔＮで表す場合（Ｎは１以上の整数）、排出量１１０は、これらの排出量の合計Ｆｏｕｔで与えられる。

【0059】

Ｆｏｕｔ＝Ｆｏｕｔ１＋Ｆｏｕｔ２＋・・・＋ＦｏｕｔＮ （１）
式（１）のＮは、排出量１１０の計算に使用される流量計の台数を表す。よって、流量計１１１～１１５が使用される場合のＮの値は、５である。本実施形態のＮは、５以外の値でもよい。

【0060】

ステップＳ１で計算された排出量１１０は、データベース２１０内に「排出量２１２」として保存される。本実施形態の排出量２１２は、データベース２１０内に時系列データとして保存される。

【0061】

次に、排出量１１０に基づいて仮想貯留量を更新する（ステップＳ２）。仮想貯留量は例えば、仮想貯留量（ＳＴ）を排出量１１０（Ｆｏｕｔ）だけインクリメントすることで更新される。

【0062】

ＳＴ＝ＳＴ＋Ｆｏｕｔ （２）
式（２）の右辺のＳＴは、更新前の仮想貯留量を表し、式（２）の左辺のＳＴは、更新後の仮想貯留量を表す。別言すると、ある時間ｔ１の仮想貯留量に排出量１１０を加算することで、次の時間ｔ２の仮想貯留量が算定される（ｔ１＜ｔ２）。

【0063】

ステップＳ２で算定された更新後の仮想貯留量は、データベース２１０内に「仮想貯留量２１３」として保存される。本実施形態の仮想貯留量２１３は、データベース２１０内に時系列データとして保存される。なお、ステップＳ２で使用される更新前の仮想貯留量は、データベース２１０内の仮想貯留量２１３のうちの最新の仮想貯留量である。

【0064】

次に、補給水量１２０を計算する（ステップＳ３）。補給水量１２０は例えば、補給水流量計１２１および補給水流量計１２２により計測された流量（補給水流量）に基づいて計算される。これらの補給水流量から計算される補給水量をそれぞれ、Ｆｉｎ１、Ｆｉｎ２、・・・、ＦｉｎＭで表す場合（Ｍは１以上の整数）、補給水量１２０は、これらの補給水量の合計Ｆｉｎで与えられる。

【0065】

Ｆｉｎ＝Ｆｉｎ１＋Ｆｉｎ２＋・・・＋ＦｉｎＭ （３）
式（３）のＭは、補給水量１２０の計算に使用される流量計の台数を表す。よって、流量計１２１～１２２が使用される場合のＭの値は、２である。本実施形態のＭは、２以外の値でもよい。

【0066】

ステップＳ３で計算された補給水量１２０は、データベース２１０内に「補給水量２１１」として保存される。本実施形態の補給水量２１１は、データベース２１０内に時系列データとして保存される。

【0067】

次に、仮想貯留量が補給水量１２０以上である場合には（ステップＳ４ ＹＥＳ）、ステップＳ５～Ｓ６を実行する。ステップＳ５では、補給水量１２０に基づいて仮想貯留量を更新する。仮想貯留量は例えば、仮想貯留量（ＳＴ）を補給水量１２０（Ｆｉｎ）だけデクリメントすることで更新される。

【0068】

ＳＴ＝ＳＴ－Ｆｉｎ （４）
式（４）の右辺のＳＴは、更新前の仮想貯留量を表し、式（４）の左辺のＳＴは、更新後の仮想貯留量を表す。別言すると、ある時間ｔ３の仮想貯留量から補給水量１２０を減算することで、次の時間ｔ４の仮想貯留量が算定される（ｔ３＜ｔ４）。続くステップＳ６では、補正補給水量（Ｈｏｕｔ）をゼロに設定する。

【0069】

Ｈｏｕｔ＝０ （５）
Ｈｏｕｔがゼロであることは、水蒸気系統内でリーク１８０が発生していないことに対応している。

【0070】

一方、仮想貯留量が補給水量１２０未満である場合には（ステップＳ４ ＮＯ）、ステップＳ７～Ｓ８を実行する。ステップＳ７では、仮想貯留量および補給水量１２０に基づいて補正補給水量を算定する。補正補給水量（Ｈｏｕｔ）は例えば、補給水量１２０（Ｆｉｎ）から仮想貯留量（ＳＴ）を減算した量として与えられる。

【0071】

Ｈｏｕｔ＝Ｆｉｎ－ＳＴ （６）
ステップＳ７は、ＳＴ＜Ｆｉｎである場合に実行されるため、式（６）のＨｏｕｔは、ゼロより大きい値となる。Ｈｏｕｔがゼロより大きいことは、水蒸気系統内でリーク１８０が発生していることに対応している。続くステップＳ８では、仮想貯留量（ＳＴ）をゼロへと更新する。

【0072】

ＳＴ＝０ （７）
式（６）の右辺のＳＴは、更新前の仮想貯留量を表し、式（７）の左辺のＳＴは、更新後の仮想貯留量を表す。ステップＳ８では、ある時間ｔ５の仮想貯留量が、次の時間ｔ６の仮想貯留量（ゼロ）に変化する（ｔ５＜ｔ６）。

【0073】

ステップＳ５、Ｓ８で算定された更新後の仮想貯留量は、データベース２１０内に「仮想貯留量２１３」として保存される。本実施形態の仮想貯留量２１３は、上述のように、データベース２１０内に時系列データとして保存される。なお、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ７で使用される更新前の仮想貯留量は、データベース２１０内の仮想貯留量２１３のうちの最新の仮想貯留量である。

【0074】

また、ステップＳ６、Ｓ７で算定された補正補給水量は、データベース２１０内に「補正補給水量２１４」として保存される。本実施形態の補正補給水量２１４は、データベース２１０内に時系列データとして保存される。

【0075】

図５は、第１実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【0076】

図５(ａ)は、上述の排出量１１０（Ｆｏｕｔ）に対応する排出流量の時間変化を示している。図５(ｂ)は、仮想貯留量（ＳＴ）の時間変化を示している。図５(ｃ)は、上述の補給水量（Ｆｉｎ）に対応する補給水流量の時間変化を示している。図５(ｄ)は、上述の補正補給水量（Ｈｏｕｔ）を流量に換算した補正補給水流量の時間変化を示している。

【0077】

図５(ａ)に示すように排出量１１０が発生すると、仮想貯留部２０７が、排出量１１０の分だけ水および蒸気を貯留するため、仮想貯留量が増加する（図５(ｂ)）。一方、図５(ｃ)に示すように補給水量１２０が発生すると、仮想貯留部２０７が、補給水量１２０の分だけ水を排出するため、仮想貯留量が減少する（図５(ｂ)）。この際、仮想貯留量が補給水量１２０より小さい場合には、補正補給水流量は「補給水量１２０－仮想貯留量」となり、仮想貯留量はゼロまで減少する（図５(ｂ)および(ｄ)）。ここでは、仮想貯留量が補給水量１２０と等しいため、補正補給水流量はゼロのまま維持され、仮想貯留量はちょうどゼロまで減少している（図５(ｂ)および(ｄ)）。

【0078】

図６は、第１実施形態のリーク検出装置２００の動作を比喩により説明するためのグラフである。

【0079】

図６(ａ)は、補正補給水量がゼロの場合を表している。図６(ｂ)は、補正補給水量がゼロより大きい場合を表している。これらのグラフの説明では、仮想貯留部２０７を貯金箱に例えており、仮想貯留量を貯金箱内の貯金に例えている。この説明ではさらに、排出量１１０をお小遣いに例えており、補給水量１２０を欲しいものに例えており、補正補給水量を欲しいものの残りに例えている。よって、仮想貯留量が排出量１１０だけ増加することは、貯金箱にお小遣いを貯金することに対応している。また、仮想貯留量が補給水量１２０だけ減少することは、貯金箱から貯金を下ろして欲しいものを購入することに対応している。

【0080】

図６(ａ)では、欲しいものに比べて十分な金額の貯金が存在している。よって、欲しいものの全部が貯金により購入でき、欲しいものの残りはなくなる。一方、図６(ｂ)では、欲しいものに比べて十分な金額の貯金が存在していない。よって、欲しいものの一部しか貯金により購入できず、欲しいものの残りが生じてしまう。この欲しいものの残りが、補正補給水量に対応している。図６(ａ)のように欲しいものの残りがなければ、リーク１８０が発生しておらず、図６(ｂ)のように欲しいものの残りがあれば、リーク１８０が発生している。

【0081】

図７は、第１実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するための別のタイミングチャートである。

【0082】

図７(ａ)～(ｄ)はそれぞれ、図５(ａ)～(ｄ)に対応している。ただし、図７(ａ)は、説明を分かりやすくするために、正当な系外排出である排出量１１０を実線で示し、異常な系外排出であるリーク１８０を点線で示している。

【0083】

図７(ｃ)は、排出量１１０に応じて生じた補給水量１２０と、リーク１８０に応じて生じた補給水量１２０とを示している。前者の補給水量１２０と後者の補給水量１２０は、補給水量１２０の変化に着目するのみでは判別することができない。しかしながら、前者の補給水量１２０は、補正補給水量の変化を引き起こさないのに対して、後者の補給水量１２０は、補正補給水量の変化を引き起こす（図７(ｄ)）。よって、本実施形態によれば、補正補給水量の変化に着目することで、リーク１８０の発生を正しく検出することが可能となる。

【0084】

以上のように、本実施形態のリーク検出装置２００は、排出量１１０および補給水量１２０に基づいて仮想貯留量を算定し、仮想貯留量および補給水量１２０に基づいて補正補給水量を算定する。よって、本実施形態によれば、補正補給水量を用いることで、火力発電プラント１００の水蒸気系統内のリーク１８０を適切に検出することが可能となる。なお、本実施形態のリーク検出装置２００は、火力発電プラント１００のその他の配管系統内の流体（例えば油系統内の油）のリークを検出することにも使用されてもよい。

【0085】

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態のリーク検出装置２００の構成を示すブロック図である。

【0086】

本実施形態のリーク検出装置２００は、第１実施形態のリーク検出装置２００の構成要素に加えて、運転状態計測部２２０と、排出量推測部２２１と、排出量推測情報テーブル２２２とを備えている。運転状態計測部２２０および排出量推測部２２１は、計算部の例である。また、本実施形態のデータベース２１０は、第１実施形態のデータベース２１０内に格納されているデータに加えて、火力発電プラント１００の運転状態２１５に関するデータを格納している。

【0087】

運転状態計測部２２０は、火力発電プラント１００の運転状態１９０を示す情報を計測する。本実施形態の運転状態計測部２２０は例えば、発電機１６０の運転状態１９０を示す発電機出力や、石炭ミル１３７の運転状態１９０を示す石炭ミルＯＮ／ＯＦＦ情報や、ボイラ１３０の運転状態１９０を示すスートブロアＯＮ／ＯＦＦ情報を計測する。本実施形態の火力発電プラント１００は、発電機出力、石炭ミルＯＮ／ＯＦＦ情報、およびスートブロアＯＮ／ＯＦＦ情報を計測して、その計測結果を運転状態計測部２２０に出力する装置（例えば、センサや検出器）を備えている。本実施形態の運転状態計測部２２０は、この装置から出力された計測結果を取り込むことで、発電機出力、石炭ミルＯＮ／ＯＦＦ情報、およびスートブロアＯＮ／ＯＦＦ情報を計測することができる。運転状態計測部２２０により計測された情報は、計測値保存部２０６によりデータベース２１０内に「運転状態２１５」として保存される。

【0088】

排出量推測部２２１は、運転状態計測部２２０により計測された運転状態１９０を示す情報に基づいて、排出量１１０を推測する。排出量推測部２２１は例えば、発電機出力が降下している間には、スピルオーバー弁１１８を通過する水の流量（排出流量）は５０ｔ／ｈであると推測する。排出量推測部２２１はさらに、その他の排出流量も推測し、これらの排出流量に基づいて排出量１１０を計算する。なお、これらの排出流量を推測する際には、排出量推測情報テーブル２２２が利用される。排出量推測部２２１により推測された排出量１１０は、計測値保存部２０６によりデータベース２１０内に「排出量２１２」として保存される。

【0089】

第１実施形態の排出量１１０は、スピルオーバー水流量計１１１、送気蒸気流量計１１２、イナート蒸気流量計１１３、ブロア蒸気流量計１１４、および販売蒸気流量計１１５により計測された流量（排出流量）に基づいて計算される。よって、火力発電プラント１００内にこれらの流量計が設置されていない場合には、排出量１１０を計算することができない。そこで、本実施形態の排出量１１０は、火力発電プラント１００の運転状態１９０を示す情報に基づいて推測される。これにより、火力発電プラント１００内にこれらの流量計が設置されていない場合でも、排出量１１０を取得することができる。なお、排出量１１０を用いて仮想貯留量や補正補給水量を算定する処理は、第１実施形態でも本実施形態でも同様に実施可能である。

【0090】

なお、火力発電プラント１００は、スピルオーバー水流量計１１１、送気蒸気流量計１１２、イナート蒸気流量計１１３、ブロア蒸気流量計１１４、および販売蒸気流量計１１５のうちの一部のみを備えている場合がある。この場合、本実施形態のリーク検出装置２００は、流量計による計測結果が存在する排出流量については、計測された排出流量に基づいて排出量を計算し、流量計による計測結果が存在しない排出流量については、推測された排出流量に基づいて排出量を計算し、これらの排出量を合計することで排出量１１０を計算してもよい。この計算は、排出量計測部２０１と排出量推測部２２１とが協働して実行する。

【0091】

図９は、第２実施形態の排出量推測情報テーブル２２２のデータ構造を説明するための図である。

【0092】

排出量推測情報テーブル２２２は、推測タイプ３０１と、運転状態情報３０２と、推測排出量情報３０３とを含んでいる。推測タイプ３０１は、推測を行うやり方を示す情報である。運転状態情報３０２は、推測に使用する運転状態１９０を示す情報である。推測排出量情報３０３は、推測により得られる排出量を示す情報である。

【0093】

例えば、推測タイプＡでは、発電機出力が出力下降している間は、スピルオーバー水流量計１１１の位置を通過する水の流量は５０ｔ／ｈであると推測される。また、推測タイプＢでは、スートブロア運転中という接点入力がＯＮしている間は、ブロア蒸気流量計１１４の位置を通過する蒸気の流量は２０ｔ／ｈであると推測される。また、推測タイプＣでは、石炭ミル運転中という接点入力がＯＮからＯＦＦに変化した際（すなわち、石炭ミル１３７が停止した際）、イナート蒸気流量計１１３の位置を通過する蒸気の量は４０ｔであると推測される。なお、これらの推測タイプＡ～Ｃが使用される場合、火力発電プラント１００は、これらの位置にスピルオーバー水流量計１１１、ブロア蒸気流量計１１４、およびイナート蒸気流量計１１３は備えていなくてもよい。

【0094】

図１０は、第２実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【0095】

図１０(ａ)および(ｂ)はそれぞれ、発電機出力の時間変化と、スートブロアＯＮ／ＯＦＦ情報の時間変化とを示している。スピルオーバー水流量計１１１の位置を通過する水の流量は、発電機出力に基づいて図１０(ｃ)のように推測される。一方、ブロア蒸気流量計１１４の位置を通過する蒸気の流量は、スートブロアＯＮ／ＯＦＦ情報に基づいて図１０(ｄ)のように推測される。

【0096】

以上のように、本実施形態によれば、流量計による計測結果が存在しない流量がある場合にも、排出量１１０を取得することが可能となる。

【0097】

（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態のリーク検出装置２００の構成を示すブロック図である。

【0098】

本実施形態のリーク検出装置２００は、第１実施形態のリーク検出装置２００の構成要素に加え、平定状態算定部２３０と、平定状態判定情報テーブル２３１とを備えている。また、本実施形態のデータベース２１０は、第１実施形態のデータベース２１０内に格納されているデータに加え、平定しきい値２１６を格納している。なお、本実施形態のリーク検出装置２００はさらに、第２実施形態のリーク検出装置２００の構成要素やデータを備えていてもよい。

【0099】

平定状態算定部２３０は、排出量１１０に基づいて、火力発電プラント１００が平定状態にあるか否かを判定し、火力発電プラント１００が平定状態にある場合の補正補給水量に基づいて、監視部２０４用のしきい値を算定する。平定状態算定部２３０により算定されたしきい値は、データベース２１０内に「平定しきい値２１６」として保存される。本実施形態の監視部２０４は、補正補給水量２１４と平定しきい値２１６とを比較し、この比較結果に基づいて、水蒸気系統内でリーク１８０が発生しているか否かを判断する。

【0100】

平定状態は、正常な系外排出の変化や、正常な系外排出の変化を引き起こす運転状態の変化がない安定した状態である。よって、火力発電プラント１００が平定状態にある場合には、排出量１１０に関連する水や蒸気の流量（例えば流量計１１１～１１５により計測される流量）が変化せず、第２実施形態にて説明した火力発電プラント１００の運転状態１９０も変化しない。

【0101】

このような平定状態においては、補正補給水量はゼロになるのが理想であるが、実際は種々の理由によりゼロにはならないことが多い。例えば、サイクル損失と呼ばれる微小なリーク１８０の存在や、運転状態１９０から排出量を推測できない未計測排出の存在や、運転状態１９０から推測された排出量の誤差の存在などにより、補正補給水量がゼロにならない場合がある。そのため、平定状態でどれくらいの補正補給水量が発生しているかを把握することで、火力発電プラント１００の異常によるリーク１８０の増加を正しく検出できるしきい値を算定することが望ましい。

【0102】

そこで、平定状態算定部２３０は、データベース２１０内に保存されている様々な時点での補正補給水量２１４の中から、火力発電プラント１００が平定状態にあると判定される時点での補正補給水量２１４を抽出する。平定状態算定部２３０は例えば、火力発電プラント１００がある時点で平定状態にあるか否かを、データベース２１０内に保存されているその時点の排出量２１２などの値に基づいて判定する。平定状態算定部２３０はさらに、抽出された補正補給水量２１４について統計処理などを行うことで、平定しきい値を算定し、データベース２１０内に「平定しきい値２１６」として保存する。

【0103】

図１２は、第３実施形態の平定状態判定情報テーブル２３１のデータ構造を説明するための図である。

【0104】

平定状態算定部２３０は、平定状態の判定を、平定状態判定情報テーブル２３１に記載された内容に従って行う。図１２に示す平定状態判定情報テーブル２３１は、平定タイプ４０１と、プラント情報４０２とを含んでいる。平定タイプ４０１は、平定状態の判定方法を示している。プラント情報４０２は、火力発電プラント１００の運転状態を示す情報のうち、平定状態の判定に使用される情報を示している。

【0105】

例えば、平定タイプＡでは、送気蒸気流量計１１２の位置を通過する蒸気の流量が０．１ｔ／ｈ以下の状態が３０分以上続いている場合に、火力発電プラント１００は平定状態にあると判定される。また、平定タイプＢでは、過去１時間の発電機出力の変化が１０ＭＷ以内である場合に、火力発電プラント１００は平定状態にあると判定される。なお、平定タイプが複数存在する場合には、すべての平定タイプの条件が満たされる場合に、火力発電プラント１００は平定状態にあると判定するようにしてもよい。例えば、送気蒸気流量計１１２の位置を通過する蒸気の流量が０．１ｔ／ｈ以下の状態が３０分以上続いており、かつ、過去１時間の発電機出力の変化が１０ＭＷ以内である場合に、火力発電プラント１００は平定状態にあると判定するようにしてもよい。平定状態算定部２３０は、火力発電プラント１００が平定状態にある期間内の補正補給水流量２１４をすべて抽出し、これらの補正補給水流量２１４の平均値および標準偏差を統計処理により算定することで、平定しきい値を算出してもよい。

【0106】

図１３は、第３実施形態のリーク検出装置２００の動作を説明するためのタイミングチャートであり、平定状態を判定してしきい値を算定する様子を時系列的に示している。

【0107】

図１３(ａ)に示す排出流量Ａは、正常な系外排出（排出量１１０）に対応する流量のうち、流量計により計測された流量を示している。一方、図１３(ｂ)に示す排出流量Ｂは、正常な系外排出（排出量１１０）に対応する流量のうち、流量計により計測されず、推測により得られた流量を示している。

【0108】

図１３(ｃ)は、補給水量１２０に対応する補給水流量を示している。本タイミングチャートでは、排出流量Ａがパルス的に２回発生しているため、補給水流量も、時間遅れの後に、排出流量Ａの変化に応じて２回大きくパルス的に増加している。このような補給水流量の変化は、図３(ｃ)に示す符号Ｂ２の変化と同じメカニズムで発生している。一方、図１３(ｄ)は、補正補給水量に対応する補正補給水流量を示している。

【0109】

符号Ｔａは、平定に必要な時間（平定時間）を示している。符号Ｔｂは、時間Ｔａの後に生じる平定状態期間を示している。上述したように、補給水流量は２回大きくパルス的に増加しているが（図１３(ｃ)）、これは平定時間Ｔａ内に発生している。本実施形態の平定状態算定部２３０は、平定状態期間Ｔｂ内の補正補給水流量に基づいて、平定しきい値を算定する。平定状態期間Ｔｂの判定は、平定状態判定情報テーブル２３１に基づいて行われる。

【0110】

図１３(ｄ)は、補正補給水流量が平定状態期間Ｔｂ内に常時ゼロにはならず、パルス的に発生している様子を示している。補正補給水流量が平定状態期間Ｔｂ内にゼロにならない理由は、上述の通りである。本実施形態では、平定状態期間Ｔｂ内の補正補給水流量のこのような変化を、火力発電プラント１００の異常によるリーク１８０の増加と区別できるように、平定しきい値が設定される。

【0111】

平定しきい値の算定に用いるデータの収集期間は、オペレータが手動で設定してもよいし、リーク検出装置２００が自動で設定してもよい。例えば、上記収集期間は、オペレータが表示画面上で収集期間を指定することで設定されてもよい。また、しきい値を算定するごとに、しきい値算定の６０日前から３０日前までのデータをしきい値算定に使用することを、リーク検出装置２００が自動で決定してもよい。この場合の上記収集期間は、しきい値算定の６０日前から３０日前までである。

【0112】

ただし、しきい値算定に至近のデータ、例えば３時間前から１時間前までのデータを使用すると、火力発電プラント１００の動作に不具合が発生してリーク１８０が発生した場合に好ましくない。具体的には、このリーク１８０が発生している間のデータがしきい値算定に使用されてしまい、しきい値の正確性が欠けるおそれがある。よって、しきい値算定からある程度前の時点のデータを、しきい値算定に使用することが好ましい。これは、上記収集期間を手動で設定する場合も自動で設定する場合も同様である。

【0113】

以上のように、本実施形態によれば、監視部２０４により使用されるしきい値を火力発電プラント１００が算定することで、平定状態を考慮に入れたしきい値を使用することが可能となる。

【0114】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法、およびプラントは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法、およびプラントの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

【符号の説明】

【0115】

１００：火力発電プラント、１１０：排出量、１１１：スピルオーバー水流量計、
１１２：送気蒸気流量計、１１３：イナート蒸気流量計、１１４：ブロア蒸気流量計、
１１５：販売蒸気流量計、１１６：駆動蒸気流量計、１１７：シール蒸気流量計、
１１８：スピルオーバー弁、１２０：補給水量、１２１：補給水流量計、
１２２：補給水流量計、１２３：補給水タンク、１２４：逆止弁、
１２５：水位調節弁、１２６：補給水ポンプ、１２７：補給水弁、
１３０：ボイラ、１３１：節炭器、１３２：ボイラ火炉壁、１３３：過熱器、
１３４：再熱器、１３５：石炭、１３６：通風機、１３７：石炭ミル、
１３８：排ガス、１３９：煙突、１４０：補助蒸気ヘッダ、
１４１：補助蒸気流量計、１４２：補助蒸気流量計、１５０：蒸気タービン、
１５１：高圧タービン、１５２：中圧タービン、１５３：低圧タービン、
１６０：発電機、１７０：復水器、１７１：ホットウェル、１７２：復水ポンプ、
１７３：脱塩装置、１７４：給水加熱器、１７５：脱気器、１７６：給水ポンプ、
１７７：給水加熱器、１７８：抽気蒸気、１８０：リーク、１９０：運転状態、
２００：リーク検出装置、２０１：排出量計測部、２０２：補給水量計測部、
２０３：仮想貯留算定部、２０４：監視部、２０５：表示部、
２０６：計測値保存部、２０７：仮想貯留部、２１０：データベース、
２１１：補給水量、２１２：排出量、２１３：仮想貯留量、
２１４：補正補給水量、２１５：運転状態、２１６：平定しきい値、
２２０：運転状態計測部、２２１：排出量推測部、２２２：排出量推測情報テーブル、
２３０：平定状態算定部、２３１：平定状態判定情報テーブル、
３０１：推測タイプ、３０２：運転状態情報、３０３：推測排出量情報、
４０１：平定タイプ、４０２：プラント情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】