知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ フォスター ホイーラー エナージア オサケ ユキチュアの特許一覧
特表2024-532487燃焼ボイラシステムの水－蒸気回路における管漏洩を判定するための方法、および燃焼ボイラ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-05
(54)【発明の名称】燃焼ボイラシステムの水－蒸気回路における管漏洩を判定するための方法、および燃焼ボイラ
(51)【国際特許分類】
F22B 37/38 20060101AFI20240829BHJP
F22B 1/02 20060101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
F22B37/38 D
F22B1/02 B
【審査請求】有
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2024513964
(86)(22)【出願日】2021-09-09
(85)【翻訳文提出日】2024-03-01
(86)【国際出願番号】 EP2021074841
(87)【国際公開番号】W WO2023036428
(87)【国際公開日】2023-03-16
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】506425251
【氏名又は名称】スミトモ エスエイチアイ エフダブリュー エナージア オサケ ユキチュア
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】ヒルトゥネン，テリ
(57)【要約】
【課題】 燃焼ボイラの水－蒸気回路における管漏洩検出を改善することである。
【解決手段】 管漏洩検出を改善するために、燃焼ボイラシステム（１０）の水－蒸気回路において管漏洩判定方法が使用され、本方法は、運転中に燃焼ボイラシステム（１０）の水－蒸気回路に広がる主蒸気流量（ＱＭＳ，Ｍ）を測定する工程と、実質的に管漏れがない条件下での燃焼ボイラシステム（１０）の主蒸気（ＱＭＳ，Ｃ）流量を与える燃焼ボイラシステム（１０）の数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、運転中の水－蒸気回路における主蒸気流量（ＱＭＳ，Ｃ）をモデル化する工程と、誤差測度セットに含まれている主蒸気流量についての誤差測度（ΔＭＳ）を取得するために、前記測定された水－蒸気流量と前記モデル化された水－蒸気流量とを互いに比較する工程と、水－蒸気回路管漏洩の存在を判定するために、運転中の所定の時間期間の間に所定のしきい値を超過する誤差測度セットおよび誤差測度セットの特性を監視する工程とを備える。
【選択図】 図６Ａ
【解決手段】 管漏洩検出を改善するために、燃焼ボイラシステム（１０）の水－蒸気回路において管漏洩判定方法が使用され、本方法は、運転中に燃焼ボイラシステム（１０）の水－蒸気回路に広がる主蒸気流量（ＱＭＳ，Ｍ）を測定する工程と、実質的に管漏れがない条件下での燃焼ボイラシステム（１０）の主蒸気（ＱＭＳ，Ｃ）流量を与える燃焼ボイラシステム（１０）の数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、運転中の水－蒸気回路における主蒸気流量（ＱＭＳ，Ｃ）をモデル化する工程と、誤差測度セットに含まれている主蒸気流量についての誤差測度（ΔＭＳ）を取得するために、前記測定された水－蒸気流量と前記モデル化された水－蒸気流量とを互いに比較する工程と、水－蒸気回路管漏洩の存在を判定するために、運転中の所定の時間期間の間に所定のしきい値を超過する誤差測度セットおよび誤差測度セットの特性を監視する工程とを備える。
【選択図】 図６Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼ボイラシステム（１０）の水－蒸気回路における管漏洩を判定するための方法であって、運転中に前記燃焼ボイラシステム（１０）の前記水－蒸気回路に広がる主蒸気流量（ＱＭＳ，Ｍ）を測定する工程と、
実質的に管漏れがない条件下での前記燃焼ボイラシステム（１０）の主蒸気（ＱＭＳ，Ｃ）流量を与える前記燃焼ボイラシステム（１０）の数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、運転中の前記水－蒸気回路における前記主蒸気流量（ＱＭＳ，Ｃ）をモデル化する工程と、
誤差測度セットに含まれている主蒸気流量についての誤差測度（ΔＭＳ）を取得するために、前記測定された水－蒸気流量と前記モデル化された水－蒸気流量とを互いに比較する工程と、
水－蒸気回路管漏洩の存在を判定するために、運転中の所定の時間期間の間に所定のしきい値を超過する前記誤差測度セットおよび誤差測度セットの特性を監視する工程と
を備える、方法。
【請求項2】
前記燃焼ボイラシステム（１０）の炉端の少なくとも１つの位置に広がる少なくとも１つのプロセスパラメータを測定する工程と、実質的に漏れがない条件下での前記燃焼ボイラシステム（１０）の対応するプロセスパラメータを与える数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、前記燃焼ボイラシステム（１０）の運転中の前記対応するプロセスパラメータのうちの少なくとも１つをモデル化する工程と、
前記誤差測度セットに同様に含まれている前記少なくとも１つのプロセスパラメータについての誤差測度を取得するために、前記少なくとも１つの測定されたプロセスパラメータと前記対応する少なくとも１つのモデル化されたプロセスパラメータとを互いに比較する工程と
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記プロセスパラメータが、温度および／もしくは圧力のうちの少なくとも１つを備え、または前記少なくとも１つからなる、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記燃焼ボイラシステム（１０）が循環流動層ボイラシステムである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記プロセスパラメータが、分離された粒子を炉（１２）の中に戻すために配置されている戻り区間（１０２）において粒子分離器（１７）の下流側に配置されているループシール（２９０）における圧力を含み、もしくは前記圧力からなる、請求項４、および請求項２または３のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
前記方法が、所定のしきい値を超過する主蒸気流量についての誤差測度の発生数を監視する工程を備え、超過の前記発生数が、誤差測度の前記特性に含まれており、前記方法が、所定のしきい値を超過する前記ループシール（２００）における圧力（ｐｗ，ｉ）についての誤差測度の発生数を監視する工程を備え、超過の前記発生数が、誤差測度の前記特性に含まれており、
水－蒸気回路漏洩が、
主蒸気流量についての前記誤差測度および主蒸気流量についての誤差測度の前記発生数が、前記所定のしきい値を超過した場合、およびさらに、
前記ループシール（２００）における圧力に関する誤差測度および前記ループシールにおける前記ループシール（２００）パラメータにおける圧力の前記発生数が、前記所定のしきい値を超過した場合に、
前記ループシール（２００）にあると判定される、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記プロセスパラメータが、粒子分離器（１７）の出口での煙道ガス温度（Ｔｓｅ，ｉ）を含み、もしくは前記煙道ガス温度（Ｔｓｅ，ｉ）からなる、請求項４、および請求項２または３のいずれかに、あるいは代替的に請求項６に記載の方法。
【請求項8】
漏洩が、主蒸気流量についての前記誤差測度および主蒸気流量についての誤差測度の前記発生数の両方が、対応する誤差測度についての前記所定のしきい値をそれぞれ超過した場合、およびさらに、
前記粒子分離器の前記出口での煙道ガス温度に関する誤差測度および粒子分離器の前記出口での煙道ガス温度の前記発生数の両方が、前記煙道ガス温度誤差測度についての所定のしきい値をそれぞれ超過した場合に、
前記粒子分離器にあると判定される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記プロセスパラメータが、再熱器管を備える流動層熱交換器における層温度を含み、もしくは前記層温度からなり、前記再熱器が前記水－蒸気回路の後に位置する、請求項４、および請求項２または３のいずれかに、あるいは代替的に請求項６、７、８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記プロセスパラメータが、過熱器管を備える流動層熱交換器における層温度を含み、もしくは前記層温度からなる、請求項４、および請求項２または３のいずれかに、あるいは代替的に請求項６、７、８、９のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
管漏洩が、前記流動層熱交換器の層温度の誤差測度および誤差測度の前記発生数の両方が所定のしきい値をそれぞれ超過した場合に、
前記流動層熱交換器において判定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
誤差測度の前記特性が、所定のしきい値を超過するそれぞれの前記発生数を含み、または前記発生数からなる、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
燃焼ボイラシステム（１０）であって、ローカル制御システム（３０１、３０３）を備え、および／またはリモート制御システム（３０８）に接続されており、前記制御システムが、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されており、さらに、前記燃焼ボイラシステム（１０）が、前記方法を用いて検出された管漏洩の存在をボイラ運転員に表示するためのディスプレイ／モニタ（３０２）などの表示手段を備える、燃焼ボイラシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃焼ボイラの水蒸気回路における管漏洩の検出および評定に関し、特に、循環流動層（ＣＦＢ：ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ）ボイラ、または気泡流動層（ＢＦＢ：ｂｕｂｂｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ）ボイラなどの流動層ボイラに関する。
【背景技術】
【0002】
火格子ボイラおよび流動層ボイラなどの燃焼ボイラは、電気および熱を生成するためなどの多様な目的に使用することができる蒸気を発生させるために、よく利用されている。
【0003】
流動層ボイラでは、燃料および固体粒子流動媒体の高温層が炉の中に導入され、炉の底部部分から流動ガスを導入することによって、流動媒体および燃料が流動化する。燃料の燃焼は流動層において行われる。ＢＦＢ燃焼では、流動用ガスが、層の中に気泡を形成するように層を通過する。ＢＦＢでは、流動用ガス送給および燃料送給を制御することによって、流動層がどちらかと言えば好都合に制御されることができる。
【0004】
ＣＦＢ燃焼では、流動用ガスは流動媒体を通過する。ほとんどの流動粒子は、流動用ガスに飛沫同伴され、煙道ガスとともに運び出されることになる。粒子は、少なくとも１つの粒子分離器において煙道ガスから分離され、循環して炉の中に戻る。粒子が炉の中に戻る前に粒子から熱を回収するために、粒子分離器の下流側に流動層熱交換器を配置することがよくある。
【0005】
ボイラ管漏洩によって、一般に１００～３００バールの範囲の圧力である水蒸気回路から、水または蒸気が漏れ出ることになり、そうして、漏れ出た水または蒸気は、制御できない方法でボイラの位置に進入する可能性がある。最悪の場合、管漏洩は、広範なボイラの修理の必要性を引き起こす可能性がある。管漏洩状況の大部分では、少なくとも漏洩が適度に早く検出された場合は、それほど深刻な結果にはならない。
【0006】
ボイラ管漏洩によって、一般に、燃焼ボイラの停止、漏洩の位置特定、および漏洩が起こった管の修理または交換が必要になる。燃焼ボイラの運転員の立場から見れば、これは費用のかかる手順であり得る。漏洩を位置特定し、次いで管を修理または交換することで生じる支出のためだけではなく、燃焼ボイラを停止することによって、（電気または加熱の生成に利用することができた）蒸気の生成を止めることになり、概して、停止中にボイラの運転員が収入源を失うことになる。結果として生じる費用および蒸気生産能力の損失の観点では、不必要な停止を回避することが重要である。漏洩検出は高い信頼性で実行されるべきである。
【0007】
出願人のＣＦＢ漏洩検出システムは、Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ（www.modernpowersystems.com）の２０１８年１２月の記事「Ｂｏｉｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ － ＳｍａｒｔＢｏｉｌｅｒＴＭ： ｈｏｗ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｂｏｉｌｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」において開示されている。ボイラ漏洩検出モジュールは、炉壁および他のボイラ熱交換表面を念入りに監視し、実在のプロセスデータを用いた回帰モデルおよび自己学習アルゴリズムに基づいて、将来の問題を予測する。その結果、前もってメンテナンスを計画し、復旧時間を最小化することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
目的は、燃焼ボイラの水－蒸気回路における管漏洩検出を改善することである。
【0009】
この目的は、独立請求項１に記載の方法、および並行請求項１３に記載の燃焼ボイラシステムによって達成されることができる。
【0010】
従属請求項は、本方法の有利な態様を記述している。
【課題を解決するための手段】
【0011】
燃焼ボイラシステムの水－蒸気回路における管漏洩を判定するための方法は、
運転中に燃焼ボイラシステムの水－蒸気回路に広がる主蒸気流量ＱＭＳ，Ｍを測定する工程と、
実質的に管漏れがない条件下での燃焼ボイラシステムの主蒸気ＱＭＳ，Ｃ流量を与える燃焼ボイラシステムの数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、運転中の水－蒸気回路における主蒸気流量ＱＭＳ，Ｃをモデル化する工程と、
誤差測度セットに含まれている主蒸気流量についての誤差測度ΔＭＳを取得するために、前記測定された水－蒸気流量と前記モデル化された水－蒸気流量とを互いに比較する工程と、
水－蒸気回路管漏洩の存在を判定するために、運転中の所定の時間期間の間に所定のしきい値を超過する誤差測度セットおよび誤差測度セットの特性を監視する工程と
を備える。
運転中に燃焼ボイラシステムの水－蒸気回路に広がる主蒸気流量ＱＭＳ，Ｍを測定する工程と、
実質的に管漏れがない条件下での燃焼ボイラシステムの主蒸気ＱＭＳ，Ｃ流量を与える燃焼ボイラシステムの数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、運転中の水－蒸気回路における主蒸気流量ＱＭＳ，Ｃをモデル化する工程と、
誤差測度セットに含まれている主蒸気流量についての誤差測度ΔＭＳを取得するために、前記測定された水－蒸気流量と前記モデル化された水－蒸気流量とを互いに比較する工程と、
水－蒸気回路管漏洩の存在を判定するために、運転中の所定の時間期間の間に所定のしきい値を超過する誤差測度セットおよび誤差測度セットの特性を監視する工程と
を備える。
【0012】
本方法を用いると、燃焼ボイラの水－蒸気回路における管漏洩検出を改善することが可能になる。主蒸気流量に連続的な測定値間の大きな変動がある場合があるとしても、燃焼ボイラシステムの適切な数値モデルを用いると、実質的に管漏れがない条件下で、誤差測度ΔＭＳが十分な確率で管漏洩の存在を示すほど急速に、主蒸気流量を数値的に算出することができる。
【0013】
さらに、特性監視を適切に準備すると、ｉ）十分に大きな（例えば、既定のしきい値を超過する）誤差測度ΔＭＳが、より小さな誤差測度ΔＭＳよりも速く水－蒸気回路管漏洩の判定を生じ、ｉｉ）また、より小さな誤差測度ΔＭＳが、既定の時間（または測定値の個数）だけ持続する場合に水－蒸気回路管漏洩の判定を生じるように、所定のしきい値を選択することが可能になる。この特性監視の選択、およびより詳細には、本発明者によって開発され、誤差測度セットおよび誤差測度セットの特性の監視において使用される選択された「ブースティングファクタ」手法は、本方法の機能に著しく寄与する。
【0014】
「ブースティングファクタ」手法は、燃焼ボイラシステムの水－蒸気回路における管漏洩が徐々に進行する場合があり、すなわち小さな漏れとして開始する場合があるという本発明者による観察を反映している。小さな漏れは、気付かれない場合、いくらかの時間内で大きな漏れになることができる。主蒸気測定値における大きな変動または差異の観点で、水－蒸気回路において特定のマーカーを使用することなく、小さな漏れを信頼性高く検出することは、これまで可能ではなかった。したがって、管漏洩はこれまで、漏れが十分深刻になった後でしか信頼性高く検出されない傾向があった。しかしながらこのことは、燃焼ボイラシステムを修理するのに必要な労力を増大させやすい。本発明を用いると、管漏洩検出信頼性を改善することができ、したがって、（不必要な停止、および費用のかかる燃焼ボイラシステムの未使用時間につながる）誤報の回避に役立ちながらも、管漏洩を速く検出することができる。
【0015】
主蒸気流量は、水－蒸気回路において最終の過熱器とタービンとの間で測定されることが好ましい。
【0016】
主蒸気流量についての誤差測度ΔＭＳは、測定された蒸気流量（ＱＭＳ，ＭＥＳＵＲＥＤ）と、算出された蒸気流量（ＱＭＳ，ＣＯＭＰＵＴＥＤ）との差（ΔＭＳ＝ＱＭＳ，ＭＥＳＵＲＥＤ－ＱＭＳ，ＣＯＭＰＵＴＥＤ）であることが好ましい。
【0017】
代替的に、主蒸気流量についての誤差測度ΔＭＳは、測定された蒸気流量（ＱＭＳ，ＭＥＳＵＲＥＤ）と、算出された蒸気流量（ＱＭＳ，ＣＯＭＰＵＴＥＤ）との比であってもよい。
【0018】
これらの態様は、主蒸気流量についての誤差測度ΔＭＳが、
測定された蒸気流量（ＱＭＳ，ＭＥＳＵＲＥＤ）と、算出された蒸気流量（ＱＭＳ，ＣＯＭＰＵＴＥＤ）との差（ΔＭＳ＝ＱＭＳ，ＭＥＳＵＲＥＤ－ＱＭＳ，ＣＯＭＰＵＴＥＤ）であっても、および／または
測定された蒸気流量（ＱＭＳ，ＭＥＳＵＲＥＤ）と、算出された蒸気流量（ＱＭＳ，ＣＯＭＰＵＴＥＤ）との比であってもよいように、組み合わされてもよい。
測定された蒸気流量（ＱＭＳ，ＭＥＳＵＲＥＤ）と、算出された蒸気流量（ＱＭＳ，ＣＯＭＰＵＴＥＤ）との差（ΔＭＳ＝ＱＭＳ，ＭＥＳＵＲＥＤ－ＱＭＳ，ＣＯＭＰＵＴＥＤ）であっても、および／または
測定された蒸気流量（ＱＭＳ，ＭＥＳＵＲＥＤ）と、算出された蒸気流量（ＱＭＳ，ＣＯＭＰＵＴＥＤ）との比であってもよいように、組み合わされてもよい。
【0019】
方法は、
燃焼ボイラシステムの炉端の少なくとも１つの位置に広がる少なくとも１つのプロセスパラメータを測定する工程と、
実質的に漏れがない条件下での燃焼ボイラシステムの対応するプロセスパラメータを与える数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、燃焼ボイラシステムの運転中の対応するプロセスパラメータのうちの少なくとも１つをモデル化する工程と、
誤差測度セットに同様に含まれている少なくとも１つのプロセスパラメータについての誤差測度を取得するために、前記少なくとも１つの測定されたプロセスパラメータと前記対応する少なくとも１つのモデル化されたプロセスパラメータとを互いに比較する工程と
をさらに備える。
燃焼ボイラシステムの炉端の少なくとも１つの位置に広がる少なくとも１つのプロセスパラメータを測定する工程と、
実質的に漏れがない条件下での燃焼ボイラシステムの対応するプロセスパラメータを与える数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、燃焼ボイラシステムの運転中の対応するプロセスパラメータのうちの少なくとも１つをモデル化する工程と、
誤差測度セットに同様に含まれている少なくとも１つのプロセスパラメータについての誤差測度を取得するために、前記少なくとも１つの測定されたプロセスパラメータと前記対応する少なくとも１つのモデル化されたプロセスパラメータとを互いに比較する工程と
をさらに備える。
【0020】
この手法を用いると、本方法の正確性を改善し、および／または同様に管漏洩が存在する燃焼ボイラシステムの構成部品の検出を含むように、炉端測定値を配置することができる。プロセスパラメータが、温度および／もしくは圧力のうちの少なくとも１つを備え、または少なくとも１つからなることが最も好都合である。
【0021】
少なくとも１つのプロセス炉端パラメータについての誤差測度は、測定されたプロセスパラメータとモデル化されたプロセスパラメータとの差であってもよい。
【0022】
代替的に、少なくとも１つのプロセス炉端パラメータについての誤差測度は、測定されたプロセスパラメータとモデル化されたプロセスパラメータとの比であってもよい。
【0023】
これらは組み合わせられてもよく、そうして、少なくとも１つのプロセス炉端パラメータについての誤差測度は、測定されたプロセスパラメータとモデル化されたプロセスパラメータとの差であっても、および／または測定されたプロセスパラメータとモデル化されたプロセスパラメータとの比であってもよい。
【0024】
本発明の一実施形態によれば、誤差測度セットの特性は、運転中の所定の時間期間に所定のしきい値を超過する発生数を備えてもよい。
【0025】
給水流量は、エコノマイザの前で測定されることが好ましい。
【0026】
本発明の好ましい実施形態は、循環流動層（ＣＦＢ）ボイラシステムであるが、本発明は、他の種類の燃焼ボイラシステムの間で、具体的には気泡流動層（ＢＦＢ）ボイラシステムにおいても同様に実現されることができる。
【0027】
ＣＦＢボイラシステムの場合、炉端の少なくとも１つの位置において測定されたプロセスパラメータは、分離された粒子を炉の中に戻すために配置されている戻り区間、または言い換えれば戻りチャネルにおいて粒子分離器の下流側に配置されているループシールにおける圧力を含み、または圧力からなることが好ましい。
【0028】
この状況では、本方法は、所定のしきい値を超過する主蒸気流量についての誤差測度の発生数を監視する工程を備え、超過の発生数は、誤差測度の特性に含まれており、本方法は、所定のしきい値を超過するループシールにおける圧力についての誤差測度の発生数を監視する工程をさらに備え、超過の発生数は、誤差測度の特性に含まれていることが好ましい。次いで、水－蒸気回路漏洩は、ｉ）主蒸気流量についての誤差測度および主蒸気流量についての誤差測度の発生数が、所定のしきい値を超過した場合、およびさらに、ｉｉ）ループシールにおける圧力に関する誤差測度およびループシールにおけるループシールパラメータにおける圧力の発生数が、所定のしきい値を超過した場合に、ループシールにあると判定されてもよい。
【0029】
ＣＦＢボイラシステムの場合、炉端の少なくとも１つの位置において測定されたプロセスパラメータは、粒子分離器の出口での煙道ガス温度を含み、または煙道ガス温度からなることが好ましい。
【0030】
この状況では、漏洩は、ｉ）主蒸気流量についての誤差測度および主蒸気流量についての誤差測度の発生数の両方が、対応する誤差測度についての所定のしきい値をそれぞれ超過した場合、およびさらに、ｉｉ）粒子分離器の出口での煙道ガス温度に関する誤差測度および粒子分離器の出口での煙道ガス温度の発生数の両方が、煙道ガス温度誤差測度についての所定のしきい値をそれぞれ超過した場合に、粒子分離器にあると判定されることが好ましい。
【0031】
ＣＦＢボイラシステムの場合、炉端の少なくとも１つの位置において測定されたプロセスパラメータは、再熱器管（再熱器は水－蒸気回路の後に位置する）および／または過熱器管を備える流動層熱交換器における層温度を含み、または層温度からなることが好ましい。実際にはこれらの両構成部品の出力が、ＣＦＢボイラシステムの水－蒸気回路の後にあるタービン（再熱器については中圧タービン、過熱器については高圧タービン）につながるため、水－蒸気回路を監視することに基づいて、両方の構成部品における水－蒸気回路管漏洩を検出することは、特に困難であった。
【0032】
この状況では、プロセスパラメータは、過熱器管を備える流動層熱交換器における層温度を含み、または層温度からなることが好ましい。
【0033】
さらに、管漏洩は、再熱器が水－蒸気回路の後に位置するため、好ましくは主蒸気流量についての誤差測度がそれぞれのしきい値を超過することを必要とせずに、流動層熱交換器の層温度の誤差測度および誤差測度の発生数の両方が、所定のしきい値をそれぞれ超過した場合に、流動層熱交換器において判定されることが好ましい。
【0034】
本方法のすべての態様および実施形態について共通なことは、誤差測度の特性が、所定のしきい値を超過するそれぞれの発生数を含んでもよく、またはそれぞれの発生数からなってもよいことである。
【0035】
燃焼ボイラは、ローカル制御システムを備え、および／またはリモート制御システムに接続されており、制御システムは、管漏洩判定方法を実施するように構成されている。さらに、燃焼ボイラシステムは、本方法を用いて検出された管漏洩の存在をボイラ運転員に表示するためのディスプレイ／モニタなどの表示手段を備える。
【0036】
以下では、添付図面に開示されている例示的な実施形態を参照して、本方法および燃焼ボイラシステムをより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】ＣＦＢボイラシステムを示す図である。
【図2】ＢＦＢボイラシステムを示す図である。
【図3】ＣＦＢボイラシステムにおける数値モデルのための較正方法を示す図である。
【図4】数理モデルの訓練およびデータ使用の可能性を示す図である。
【図5】管漏洩リスクの計算を示す図である。
【図6A】本方法の機能を検証するために、実在のＣＦＢボイラシステムデータに本方法を適用した試験の選択されたデータを示す図である。
【図6B】本方法の機能を検証するために、実在のＣＦＢボイラシステムデータに本方法を適用した試験の選択されたデータを示す図である。
【図6C】本方法の機能を検証するために、実在のＣＦＢボイラシステムデータに本方法を適用した試験の選択されたデータを示す図である。
【図6D】本方法の機能を検証するために、実在のＣＦＢボイラシステムデータに本方法を適用した試験の選択されたデータを示す図である。
【図6E】本方法の機能を検証するために、実在のＣＦＢボイラシステムデータに本方法を適用した試験の選択されたデータを示す図である。
【図6F】本方法の機能を検証するために、実在のＣＦＢボイラシステムデータに本方法を適用した試験の選択されたデータを示す図である。
【図6G】本方法の機能を検証するために、実在のＣＦＢボイラシステムデータに本方法を適用した試験の選択されたデータを示す図である。
【図6H】本方法の機能を検証するために、実在のＣＦＢボイラシステムデータに本方法を適用した試験の選択されたデータを示す図である。
【図6I】本方法の機能を検証するために、実在のＣＦＢボイラシステムデータに本方法を適用した試験の選択されたデータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
すべての図において、同じ参照番号は同じ技術的特徴を指す。
【0039】
図１は、燃焼ボイラシステム１０を示しており、この燃焼ボイラシステム１０は、ＣＦＢボイラであり、燃焼ボイラシステム１０の水－蒸気回路に接続されている（通常は、前壁、後壁、側壁を有する）管壁１３を含む炉１２を備える。図１は、水が水タンク５０から蒸発器（炉の壁）に送給され、次いで過熱器を介してタービン（図示せず）に導かれるＯＴＵボイラの場合を示している。煙道ガスチャネルには、エコノマイザおよび／または過熱器が設けられていてもよい。
【0040】
（空気、および／または酸素含有ガスなどの）流動用ガスは、流動用ガス供給部１５３から火格子の下に送給される（図１に火格子は示されていない）。この流動用ガスは、（流動媒体および燃料を流動化するため、）通常は１次流動用空気が格子２５０においてノズルを通って炉に進入するように１次流動用ガス送給部１５１を介し、（燃焼を制御するように空気などの酸素含有ガスを送給するため、）２次流動用ガス送給部１５２を介する。この効果は、流動媒体を流動化することであり、また燃焼に必要な酸素を炉１２の中に提供することである。さらに、燃料は燃料送給部２２を介して炉１２の中に送給される。
【0041】
燃焼は、燃料送給部２２を制御すること（例えば、燃料送給を減少または増加させること）、および流動用ガス送給を制御すること（例えば、炉１２への（燃焼空気などの）酸素含有ガスの供給を減少または増加させること）によって調整されることができる。燃料は、添加物、特に、例えばＣａＣＯ３および／または粘土などの、アルカリ吸着剤として作用するような添加物と一緒に送給されることができる。加えてまたは代替的に、アンモニウムまたは尿素などのＮＯｘ還元剤が、炉１２の燃焼帯の中にまたは炉１２の燃焼帯の上方に送給されることができる。
【0042】
流動媒体もまた炉の中に送給され、この流動媒体は、砂、石灰岩、および／または粘土を備えてもよく、特にカオリンを備えてもよい。流動および概して燃焼の１つの効果は、水－蒸気回路では、管壁１３において水および蒸気が加熱され、水が蒸気に変換されることである。ボトムアッシュは、炉１２の底部に落下し、アッシュシュート（わかりやすさのために図１からは省かれている）を介して取り除かれることができる。アッシュの一部いわゆるフライアッシュは、煙道ガスとともに運ばれることになる。
【0043】
煙道ガスなどの燃焼生成物、未燃燃料、および流動媒体は、炉１２から、ボルテックスファインダ１０３を備えてもよい粒子分離器１７に進む。粒子分離器１７は、固体から煙道ガスを分離する。とりわけ大型の燃焼ボイラ１０には、並列に配置されていることが好ましい１つよりも多い（２つの、３つの、…）分離器１７があってもよい。
【0044】
分離器１７によって分離された固体は、分離器１７の底部に位置することが好ましいループシール２００を通過する。次いで固体は、（例えば、限定されないが、管および／または熱伝達パネルを備える）熱伝達表面でもある流動層熱交換器（ＦＢＨＥ：ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）１００に移り、その結果、ＦＢＨＥ１００は、固体から熱を収集して、水－蒸気回路中の蒸気をさらに加熱する。
【0045】
ＦＢＨＥ１００は、流動化されていてもよく、熱伝達管または他の種類の熱伝達表面を備えてもよく、再熱器または過熱器として配置されていてもよい。蒸気は、ＦＢＨＥ排気口１０１から、（ＦＢＨＥ１００が過熱器である場合には）高圧タービンまたは（ＦＢＨＥ１００が再熱器である場合には）中圧タービンへと移る。
【0046】
固体は、ＦＢＨＥ１００を出て、戻りチャネル１０２を介して炉１２へ入ることができる。とりわけ大型の燃焼ボイラ１０には、並列に配置されていることが好ましい１つよりも多い（２つの、３つの、…）ループシール１６０、ＦＢＨＥ１００、および戻りチャネル１０２があってもよい。そうして、各分離器１７に対して、それぞれのループシール１６０、ＦＢＨＥ１００、および戻りチャネル１０２があることになる。実際のところ、ＦＢＨＥ１００の一部は過熱器として配置されてもよく、一方で他の一部は再熱器として配置されてもよい。
【0047】
煙道ガスは、分離器１７からクロスオーバーダクト１５に、そこからさらに（好ましくは垂直経路であってもよい）後部経路１６に、そこから煙道ガスダクト１８を介して煙突１９に移る。
【0048】
後部経路１６は、いくつかの熱伝達表面２１ｉ（ここでｉ＝１，２，３，…ｋであり、ｋは熱伝達表面の個数である）を備える。図１において、熱伝達表面のうちの熱伝達表面２１１、２１２、２１３、２１４、２１ｋが示されている。熱伝達表面２１ｋは、空気予熱器を示す。他の熱伝達表面には、煙道ガスチャネル（後部経路１６）におけるエコノマイザ、過熱器、および再熱器が含まれる。例えば、これらの構成部品の各々における異なる熱伝達表面の実際の個数は、実際の必要性に従って各燃焼ボイラに対して異なるように選択されてもよい。また、熱伝達表面２１を備えるさらなる構成部品があってもよい。
【0049】
燃焼ボイラシステム１０は、複数のセンサおよびコンピュータユニットを備えている。実際に、１つの中型（１００～１５０ＭＷｔｈ）の燃焼ボイラシステム１０は、１億個の測定結果／日を生成する場合があり、これには２５ＧＢの記憶空間が必要になる。図１および２は、センサおよびコンピュータユニットの一部を示している。センサの例は、ＦＢＨＥ１００の排気口１０１で出力蒸気温度を測定する主蒸気流量センサセンサ２６０、ＦＢＨＥ１００チャンバでの層温度を測定する温度センサ２８０、分離器１７での煙道ガス出口温度を測定する温度センサ２７０、ループシール２００における温度を測定する温度センサ２９０、および／またはループシール２００における圧力を測定する圧力センサ２９１である。ＦＢＨＥは、ＦＢＨＥチャンバでの圧力を測定するための圧力センサを装備していてもよい。具体的には、ＦＢＨＥ１００は、蒸気がそこからＦＢＨＥ排気口１０１を介してタービンへと導入される最終の過熱器である。
【0050】
プロセスデータは、センサから分散制御システム（ＤＣＳ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ）３０１によって収集されることができる。データ収集は、例えば、フィールドバス３７０を介して最も好都合に配置されてもよい。ＤＣＳ３０１は、運転員に対して運転状態情報を表示するためのディスプレイ／モニタ３０２を有してもよい。ＥＤＧＥサーバ３０３は、センサからの取得物からの測定データを、例えばフィルタおよび平滑化するなど、処理することができる。データを保存するためのローカル記憶装置３０４があってもよい。
【0051】
ＤＣＳ３０１、ディスプレイ／モニタ３０２、ＥＤＧＥサーバ３０３、ローカル記憶装置３０４は、燃焼ボイラネットワーク３８０内にあってもよい（ローカル記憶装置３０４は、ＥＤＧＥサーバ３０３に直接接続されていることが好ましい）。燃焼ボイラネットワーク３８０は、センサからＤＣＳ３０１および／またはＥＤＧＥサーバ３０３に測定結果を通信するために使用されているフィールドバス３７０とは別であることが好ましい。システムをよりよく相互運用可能にするために、ＤＣＳ３０１とＥＤＧＥサーバ３０３との間には、オープンプラットフォーム通信サーバがあってもよい。
【0052】
燃焼ボイラネットワーク３８０は、好ましくはゲートウェイ３０５を介して、インターネット３０６と接続されていてもよい。この状況において、測定結果は、燃焼ボイラネットワーク３８０から、例えばコンピューテーションクラウド２０７に位置するプロセスインテリジェンスシステム３０８などのクラウドサービスに伝送されることができる。出願人は現在、解析プラットフォームを走らせるクラウドサービスを運用している。クラウドサービスは、例えば、分散コンピューティングおよびデータ用のクラウド記憶装置のための仮想化され容易に拡張可能な環境であるＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ａｚｕｒｅ（登録商標）などの仮想サーバ環境上で運用されてもよい。他のクラウドコンピューティングサービスもまた、解析プラットフォームを走らせるのに適切な場合がある。さらに、クラウドコンピューティングサービスの代わりにもしくはそれに加えて、ローカルまたはリモートのサーバが、解析プラットフォームを走らせるために使用されることができる。
【0053】
図２は、ＢＦＢボイラである燃焼ボイラシステム１０を示している。ＢＦＢボイラは、流動層が循環層ではなく気泡層であるという点で、ＣＦＢボイラとは異なる。したがって、分離器１７、ループシール１６０、ＦＢＨＥ１００、および戻りチャネル１０２の必要性がない。
【0054】
ドラムボイラでは、水は概して、エコノマイザに、そしてエコノマイザから蒸気ドラムを介して、ボイラの炉壁などの蒸発熱伝達表面に送給され、それから蒸気ドラムを介して過熱器に、次いでタービンに導かれることができる。
【0055】
通常、炉１２内に好ましくは炉１２の上部に位置する少なくとも１つの過熱器１４がある。過熱器１４の入口１４３は蒸気ドラムから来てもよく、排気口１４４は高圧タービンに至る。温度センサ２４０は、過熱器の排気口１４４で温度を測定する。具体的には、主蒸気流量センサ２４０が、蒸気がそこからタービンに導かれる最終の過熱器の排気口１４４で主蒸気流量を測定する。
【0056】
燃焼ボイラシステム１０の水－蒸気回路における管漏洩を判定するための方法は、
運転中に燃焼ボイラシステム１０の水－蒸気回路に広がる主蒸気流量ＱＭＳ，Ｍを測定する工程と、
実質的に管漏れがない条件下での燃焼ボイラシステム１０の主蒸気ＱＭＳ，Ｃ流量を与える燃焼ボイラシステム１０の数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、運転中の水－蒸気回路における主蒸気流量ＱＭＳ，Ｃをモデル化する工程と、
誤差測度セットに含まれている主蒸気流量についての誤差測度ΔＭＳを取得するために、前記測定された水－蒸気流量と前記モデル化された水－蒸気流量とを互いに比較する工程と、
水－蒸気回路管漏洩の存在を判定するために、運転中の所定の時間期間の間に所定のしきい値を超過する誤差測度セットおよび誤差測度セットの特性を監視する工程と
を備える。
運転中に燃焼ボイラシステム１０の水－蒸気回路に広がる主蒸気流量ＱＭＳ，Ｍを測定する工程と、
実質的に管漏れがない条件下での燃焼ボイラシステム１０の主蒸気ＱＭＳ，Ｃ流量を与える燃焼ボイラシステム１０の数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、運転中の水－蒸気回路における主蒸気流量ＱＭＳ，Ｃをモデル化する工程と、
誤差測度セットに含まれている主蒸気流量についての誤差測度ΔＭＳを取得するために、前記測定された水－蒸気流量と前記モデル化された水－蒸気流量とを互いに比較する工程と、
水－蒸気回路管漏洩の存在を判定するために、運転中の所定の時間期間の間に所定のしきい値を超過する誤差測度セットおよび誤差測度セットの特性を監視する工程と
を備える。
【0057】
方法は、
燃焼ボイラシステム１０の炉端の少なくとも１つの位置に広がる少なくとも１つのプロセスパラメータを測定する工程と、
実質的に漏れがない条件下での燃焼ボイラシステム１０の対応するプロセスパラメータを与える数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、燃焼ボイラシステム１０の運転中の対応するプロセスパラメータのうちの少なくとも１つをモデル化する工程と、
誤差測度セットに同様に含まれている少なくとも１つのプロセスパラメータについての誤差測度を取得するために、前記少なくとも１つの測定されたプロセスパラメータと前記対応する少なくとも１つのモデル化されたプロセスパラメータとを互いに比較する工程と
をさらに備えてもよい。
燃焼ボイラシステム１０の炉端の少なくとも１つの位置に広がる少なくとも１つのプロセスパラメータを測定する工程と、
実質的に漏れがない条件下での燃焼ボイラシステム１０の対応するプロセスパラメータを与える数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、燃焼ボイラシステム１０の運転中の対応するプロセスパラメータのうちの少なくとも１つをモデル化する工程と、
誤差測度セットに同様に含まれている少なくとも１つのプロセスパラメータについての誤差測度を取得するために、前記少なくとも１つの測定されたプロセスパラメータと前記対応する少なくとも１つのモデル化されたプロセスパラメータとを互いに比較する工程と
をさらに備えてもよい。
【0058】
プロセスパラメータは、温度および／もしくは圧力のうちの少なくとも１つを備えてもよく、または少なくとも１つからなってもよい。
【0059】
ループシール２９０：プロセスパラメータは、分離された粒子を炉１２の中に戻すために配置されている戻り区間において粒子分離器１７の下流側に配置されているループシール２９０における圧力を含んでもよく、または圧力からなってもよい。次いで、本方法は、所定のしきい値を超過する主蒸気流量についての誤差測度の発生数を監視する工程を備えることが好ましい。超過の発生数は、誤差測度の特性に含まれている。本方法は、所定のしきい値を超過するループシールにおける圧力についての誤差測度の発生数を監視する工程をさらに備え、超過の発生数は、誤差測度の特性に含まれている。水－蒸気回路漏洩は、主蒸気流量についての誤差測度および主蒸気流量についての誤差測度の発生数が、所定のしきい値を超過した場合、およびさらに、ループシールにおける圧力に関する誤差測度およびループシールにおけるループシールパラメータにおける圧力の発生数が、所定のしきい値を超過した場合に、ループシールにあると判定される。
【0060】
分離器１７：プロセスパラメータは、粒子分離器の出口での煙道ガス温度を含んでもよく、または煙道ガス温度からなってもよい。次いで、漏洩は、主蒸気流量についての誤差測度および主蒸気流量についての誤差測度の発生数の両方が、対応する誤差測度についての所定のしきい値をそれぞれ超過した場合、およびさらに、粒子分離器の出口での煙道ガス温度に関する誤差測度および粒子分離器の出口での煙道ガス温度の発生数の両方が、煙道ガス温度誤差測度についての所定のしきい値をそれぞれ超過した場合に、粒子分離器にあると判定されることが好ましい。
【0061】
ＦＢＨＥ１００（再熱器）：プロセスパラメータは、再熱器管を備える流動層熱交換器における層温度を含んでもよく、または層温度からなってもよく、再熱器は水－蒸気回路の後に位置する。
【0062】
ＦＢＨＥ１００（過熱器）：プロセスパラメータは、過熱器管を備えるＦＢＨＥ１００における層温度を含んでもよく、または層温度からなってもよい。
【0063】
過熱器１４：プロセスパラメータは、過熱器管を備える流動層熱交換器であるＢＦＢボイラシステムの過熱器１４における層温度を含んでもよく、または層温度からなってもよい。
【0064】
管漏洩は、再熱器が水－蒸気回路の後に位置するため、好ましくは主蒸気流量についての誤差測度がそれぞれのしきい値を超過することを必要とせずに、再熱器を備える流動層熱交換器１００の層温度の誤差測度および誤差測度の発生数の両方が、所定のしきい値をそれぞれ超過した場合に、流動層熱交換器において判定されることができる。
【0065】
すべての実施形態について共通なことは、誤差測度の特性が、所定のしきい値を超過するそれぞれの発生数を含んでもよく、またはそれぞれの発生数からなってもよいことである。
【0066】
すべての実施形態について共通なことは、超過が、評価時間窓内で試験されることである。これは、最後の６０分間などの適切に選択された時間間隔であってもよい。
【0067】
上記で説明したように、燃焼ボイラシステム１０は、ローカル制御システム３０１、３０３を備え、および／またはリモート制御システム３０８に接続されている。制御システムは、漏洩判定方法を実施するように構成されている。燃焼ボイラシステム１０は、本方法を用いて検出された管漏洩の存在をボイラ運転員に表示するためのディスプレイ／モニタ３０２などの表示手段を備える。
【0068】
図３は、モデルビルディングまたは較正プロセスの一例を示している。起動（工程Ａ１）の後、工程Ａ３では、例えば回帰モデルによって、燃焼ボイラシステム１０における水／蒸気バランスについての数値モデルが構築される。モデルは、燃焼ボイラシステム１０のタイプに応じて異なっていてもよく、例えば以下である。
【0069】
水／蒸気バランスについての方程式、ドラムボイラ：
Ｑｍｓ，ｃ＝ａ０＋ａ１Ｑｆｗ＋ａ２Ｄｔ（Ｑｆｗ）＋ａ３Ｑｃｂｄ＋ａ４Ｑｓｂｄ＋ａ５Ｄｔ（ＤＬ）
上式で、
Ｑｍｓ，ｃはモデル化された主蒸気流量であり、
Ｑｆｗは給水流量であり、エコノマイザの前で測定されることができ、
Ｄｔ（Ｑｆｗ）はＤｔ（給水流量）であり、給水流量の時間微分（特定の時間内で給水流量がどれだけ変化するか）であり、
Ｑｃｂｄは蒸気からの一定のブローダウン流量であり、ドラムから排出された水であり、
Ｑｓｂｄは煤煙のブロー蒸気流量であり、最終の過熱器の前の過熱器流路からの蒸気であってもよく、
Ｄｔ（ＤＬ）はＤｔ（ドラムレベル）であり、ドラムレベルの時間微分（特定の時間内でドラムレベルがどれだけ変化するか）であり、
ａ０，ａ１…ａ５は、線形回帰法によって決定される較正係数である。
Ｑｍｓ，ｃ＝ａ０＋ａ１Ｑｆｗ＋ａ２Ｄｔ（Ｑｆｗ）＋ａ３Ｑｃｂｄ＋ａ４Ｑｓｂｄ＋ａ５Ｄｔ（ＤＬ）
上式で、
Ｑｍｓ，ｃはモデル化された主蒸気流量であり、
Ｑｆｗは給水流量であり、エコノマイザの前で測定されることができ、
Ｄｔ（Ｑｆｗ）はＤｔ（給水流量）であり、給水流量の時間微分（特定の時間内で給水流量がどれだけ変化するか）であり、
Ｑｃｂｄは蒸気からの一定のブローダウン流量であり、ドラムから排出された水であり、
Ｑｓｂｄは煤煙のブロー蒸気流量であり、最終の過熱器の前の過熱器流路からの蒸気であってもよく、
Ｄｔ（ＤＬ）はＤｔ（ドラムレベル）であり、ドラムレベルの時間微分（特定の時間内でドラムレベルがどれだけ変化するか）であり、
ａ０，ａ１…ａ５は、線形回帰法によって決定される較正係数である。
【0070】
代替的に、モデル化された主蒸気流量は、人工知能ツールおよび／またはニューラルネットワークを用いて取得されてもよい。
【0071】
水／蒸気バランスについての方程式、ＯＴＵボイラ：
Ｑｍｓ，ｃ＝ａ０＋ａ１Ｑｆｗ＋ａ２ＤＴ（Ｑｆｗ）＋ａ３Ｐｆｗ＋ａ４Ｄｔ（Ｐｆｗ）
上式で、
Ｑｍｓ，ｃはモデル化された主蒸気流量であり、
Ｑｆｗは給水流量であり、
Ｄｔ（Ｑｆｗ）はＤｔ（給水流量）であり、
Ｐｆｗは給水圧力であり、
Ｄｔ（Ｐｆｗ）はＤｔ（給水圧力）であり、
ａ０，ａ１，…，ａ４は、線形回帰法によって決定される較正係数である。
Ｑｍｓ，ｃ＝ａ０＋ａ１Ｑｆｗ＋ａ２ＤＴ（Ｑｆｗ）＋ａ３Ｐｆｗ＋ａ４Ｄｔ（Ｐｆｗ）
上式で、
Ｑｍｓ，ｃはモデル化された主蒸気流量であり、
Ｑｆｗは給水流量であり、
Ｄｔ（Ｑｆｗ）はＤｔ（給水流量）であり、
Ｐｆｗは給水圧力であり、
Ｄｔ（Ｐｆｗ）はＤｔ（給水圧力）であり、
ａ０，ａ１，…，ａ４は、線形回帰法によって決定される較正係数である。
【0072】
代替的に、モデル化された主蒸気流量は、人工知能ツールおよび／またはニューラルネットワークを用いて取得されてもよい。
【0073】
工程Ａ５では、各ＦＢＨＥ１００ｉについて、例えば回帰モデルによって、ＦＢＨＥｉの温度計算のための数値モデルが構築される。
【0074】
ＦＢＨＥｉ層温度計算についての方程式
Ｔｉ，ｊ，ｃ＝ｂ０＋ｂ１Ｔｗ，ｉ＋ｂ２Ｔｓｅ，ｉ＋ｂ３Ｑｍｓ，ｍ＋ｂ４Ｄｔ（Ｑｍｓ，ｍ）
上式で、
Ｔｉ，ｊはＦＢＨＥ１００ｉのモデル化された層温度であり、
（温度点の個数はＮであり、その結果ｊ＝１,…，Ｎである）
Ｔｗ，ｉはループシール２００ｉ温度であり、
Ｔｓｅ，ｉは分離器１７ｉの煙道ガス出口温度であり、
Ｑｍｓ，ｍは主蒸気流量であり、
Ｄｔ（Ｑｍｓ，ｍ）はＤｔ（主蒸気流量）であり、
ｂ０，ｂ１…ｂ４は、線形回帰法によって決定される係数である。
Ｔｉ，ｊ，ｃ＝ｂ０＋ｂ１Ｔｗ，ｉ＋ｂ２Ｔｓｅ，ｉ＋ｂ３Ｑｍｓ，ｍ＋ｂ４Ｄｔ（Ｑｍｓ，ｍ）
上式で、
Ｔｉ，ｊはＦＢＨＥ１００ｉのモデル化された層温度であり、
（温度点の個数はＮであり、その結果ｊ＝１,…，Ｎである）
Ｔｗ，ｉはループシール２００ｉ温度であり、
Ｔｓｅ，ｉは分離器１７ｉの煙道ガス出口温度であり、
Ｑｍｓ，ｍは主蒸気流量であり、
Ｄｔ（Ｑｍｓ，ｍ）はＤｔ（主蒸気流量）であり、
ｂ０，ｂ１…ｂ４は、線形回帰法によって決定される係数である。
【0075】
代替的に、モデル化された層温度は、人工知能ツールおよび／またはニューラルネットワークを用いて取得されてもよい。
【0076】
工程Ａ７では、各分離器１７ｉについて、例えば回帰モデルによって、分離器１７ｉの温度計算のための数値モデルが構築される。
【0077】
分離器ｉ温度計算についての方程式
Ｔｓｅｐａｒａｔｏｒ ｅｘｉｔ，ｉ，ｃ＝ｃ０＋ｃ１Ｔｉｎｌｅｔ，ｉ＋ｃ２Ｔｍｓｅｉ
上式で、
Ｔｓｅｐａｒａｔｏｒ ｅｘｉｔ，ｉ，ｃはモデル化された分離器１７ｉ煙道ガス出口温度であり、
Ｔｍｓｅｉは（分離器ｉすなわちｊ≠ｉを除く他のすべての分離器１７ｊについて算出した）他の分離器１７ｊの平均であり、
Ｔｓｅｐａｒａｔｏｒ ｉｎｌｅｔ，ｉは分離器１７ｉ入口温度であり、
ｃ０，ｃ１…ｃ２は、線形回帰法によって決定される係数である。
Ｔｓｅｐａｒａｔｏｒ ｅｘｉｔ，ｉ，ｃ＝ｃ０＋ｃ１Ｔｉｎｌｅｔ，ｉ＋ｃ２Ｔｍｓｅｉ
上式で、
Ｔｓｅｐａｒａｔｏｒ ｅｘｉｔ，ｉ，ｃはモデル化された分離器１７ｉ煙道ガス出口温度であり、
Ｔｍｓｅｉは（分離器ｉすなわちｊ≠ｉを除く他のすべての分離器１７ｊについて算出した）他の分離器１７ｊの平均であり、
Ｔｓｅｐａｒａｔｏｒ ｉｎｌｅｔ，ｉは分離器１７ｉ入口温度であり、
ｃ０，ｃ１…ｃ２は、線形回帰法によって決定される係数である。
【0078】
代替的に、モデル化された分離器煙道ガス出口温度は、人工知能ツールおよび／またはニューラルネットワークを用いて取得されてもよい。
【0079】
工程Ａ９では、各ループシール２００ｉについて、例えば回帰モデルによって、ループシール２００ｉにおける圧力のための数値モデルが構築される。
【0080】
ループシール２００ｉ圧力計算についての方程式：
Ｐｗｓ，ｉ＝ｄ０＋ｄ１Ｐｍｗｓｉ
上式で、
Ｐｗｓｉはモデル化されたループシールｉ圧力であり、
Ｐｍｗｓｉは（ループシール２００ｉすなわちｊ≠ｉを除く他のすべてのループシール２００ｊについて算出した）他のループシール圧力の平均であり、
ｄ０，ｄ１は、線形回帰法によって決定されるファクタである。
Ｐｗｓ，ｉ＝ｄ０＋ｄ１Ｐｍｗｓｉ
上式で、
Ｐｗｓｉはモデル化されたループシールｉ圧力であり、
Ｐｍｗｓｉは（ループシール２００ｉすなわちｊ≠ｉを除く他のすべてのループシール２００ｊについて算出した）他のループシール圧力の平均であり、
ｄ０，ｄ１は、線形回帰法によって決定されるファクタである。
【0081】
代替的に、モデル化された層ループシール圧力は、人工知能ツールおよび／またはニューラルネットワークを用いて取得されてもよい。
【0082】
図４は、漏洩検出システムの動作を示しており、診断（Ａ）と訓練（Ｂ）は別個である。
【0083】
診断ブロック（Ａ）では、漏洩診断方法Ｊ１が、毎分などの既定の間隔でまたは周期的に実行されることが好ましい。
【0084】
訓練ブロック（Ｂ）には、少なくとも２セットの訓練データがある。訓練データセットＫ１は、Ｘ１日前からＸ２日間分のプロセスデータを備える。訓練データセットは、Ｘ１日前からＸ２日間分のプロセスデータを備える。しかし、訓練データセットＫ１、Ｋ３の始動時間および／または終了時間は異なる（差はＸ３日として示されている）。訓練データセットＫ１、Ｋ３は、部分的に重なり合っていてもよく、または重なり合わないように分離されていてもよい。
【0085】
データセットＫ１に対するモデル訓練（図３参照）は、Ｘ１日ごとなどの既定の間隔でまたは周期的に、工程Ｋ５において呼び出されることができる。同様に、データセットＫ３に対するモデル訓練（図３参照）は、既定の間隔（Ｘ３日間が経過した）後に、工程Ｋ７において呼び出されることができる。
【0086】
この実践の目的は、燃焼ボイラシステム１０の水－蒸気回路における管漏洩があるならば、管漏洩が較正データを破損させるだろうということである。一部の管漏洩はゆっくりと進行するため、このことは検出アルゴリズムの信頼性を改善すると考えられる。
【0087】
モデルの使用法の例：
モデル出力は、以下のような、期待値と比較したモデル化された値である。
モデル出力は、以下のような、期待値と比較したモデル化された値である。
【0088】
水／蒸気バランス：
ΔＭＳ＝Ｑ’ｍｓ－Ｑｍｓ
Ｑ’ｍｓはモデル化された主蒸気流量であり、
Ｑｍｓは測定された主蒸気流量であり、
通常のプロセス状態においてΔＭＳ＜ΔＭＳｌｉｍｉｔであり、
ΔＭＳｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
ΔＭＳ＝Ｑ’ｍｓ－Ｑｍｓ
Ｑ’ｍｓはモデル化された主蒸気流量であり、
Ｑｍｓは測定された主蒸気流量であり、
通常のプロセス状態においてΔＭＳ＜ΔＭＳｌｉｍｉｔであり、
ΔＭＳｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
【0089】
分離器１７ｉ（ここでｉ＝１，２，…Ｎであり、Ｎは燃焼ボイラシステム１０内の分離器１７ｉの個数である。）：
Δｓｅｉ＝Ｔ’ｓｅ，ｉ－Ｔｓｅ，ｉ
Ｔ’ｓｅ，ｉはモデル化された分離器１７ｉ煙道ガス出口温度であり、
Ｔｓｅ，ｉは測定された分離器１７ｉ煙道ガス出口温度であり、
分離器の通常のプロセス状態においてΔｓｅｉ＜Δｓｅｌｉｍｉｔであり、
Δｓｅｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
Δｓｅｉ＝Ｔ’ｓｅ，ｉ－Ｔｓｅ，ｉ
Ｔ’ｓｅ，ｉはモデル化された分離器１７ｉ煙道ガス出口温度であり、
Ｔｓｅ，ｉは測定された分離器１７ｉ煙道ガス出口温度であり、
分離器の通常のプロセス状態においてΔｓｅｉ＜Δｓｅｌｉｍｉｔであり、
Δｓｅｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
【0090】
ＦＢＨＥ１００：
ΔＴｉ１…ｎ＝Ｔ’ｉ１…ｎ－Ｔｉ１…ｎ
Ｔ’ｉ１…ｎはＦＢＨＥ１００ｉのモデル化された層温度１…ｎであり、
Ｔｉ１…ｎはＦＢＨＥ１００ｉの測定された層温度１…ｎであり、
ＦＢＨＥの通常のプロセス状態においてΔＴｉ１…ｎ＜ΔＴｌｉｍｉｔであり、
ΔＴｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
ΔＴｉ１…ｎ＝Ｔ’ｉ１…ｎ－Ｔｉ１…ｎ
Ｔ’ｉ１…ｎはＦＢＨＥ１００ｉのモデル化された層温度１…ｎであり、
Ｔｉ１…ｎはＦＢＨＥ１００ｉの測定された層温度１…ｎであり、
ＦＢＨＥの通常のプロセス状態においてΔＴｉ１…ｎ＜ΔＴｌｉｍｉｔであり、
ΔＴｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
【0091】
ループシール２００ｉ（ここでｉ＝１，２，…Ｎであり、Ｎは燃焼ボイラシステム１０内のループシール２００ｉの個数である。）：
Δｐｉ＝ｐ’ｗｓ，ｉ－ｐｗｓ，ｉ
ｐ’ｗｓ，ｉはモデル化されたループシール２００ｉ圧力であり、
ｐｗｓ，ｉは測定されたループシール２００ｉ圧力であり、
分離器の通常のプロセス状態においてΔｐｉ＜Δｐｌｉｍｉｔであり、
Δｐｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
Δｐｉ＝ｐ’ｗｓ，ｉ－ｐｗｓ，ｉ
ｐ’ｗｓ，ｉはモデル化されたループシール２００ｉ圧力であり、
ｐｗｓ，ｉは測定されたループシール２００ｉ圧力であり、
分離器の通常のプロセス状態においてΔｐｉ＜Δｐｌｉｍｉｔであり、
Δｐｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
【0092】
過熱器１４：
ΔＴｓｈ＝Ｔ’ＳＨ－ＴＳＨ
Ｔ’ＳＨは過熱器１４のモデル化された温度であり、
ＴＳＨは過熱器１４の測定された温度であり、
過熱器１４の通常のプロセス状態においてΔＴＳＨ＜ΔＴＳＨ，ｌｉｍｉｔであり、
ΔＴＳＨ，ｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
ΔＴｓｈ＝Ｔ’ＳＨ－ＴＳＨ
Ｔ’ＳＨは過熱器１４のモデル化された温度であり、
ＴＳＨは過熱器１４の測定された温度であり、
過熱器１４の通常のプロセス状態においてΔＴＳＨ＜ΔＴＳＨ，ｌｉｍｉｔであり、
ΔＴＳＨ，ｌｉｍｉｔは、プロセス／モデル／ボイラの依存値である。
【0093】
【0094】
工程Ｊ１３では、差分が算出される。
【0095】
初めに、ＣＦＢボイラシステムでは、ΔＭＳ、および任意選択によりΔｓｅｉおよび／またはΔＴｉ１…ｎおよび／またはΔｐｉ（そして、それぞれ、ＢＦＢボイラシステムではΔＭＳ、および任意選択によりΔＴｓｈも同様）が、最後の６０分間などの既定の時間間隔で計算されることができる。
【0096】
次の工程Ｊ１５では、差分はそれぞれの警告限界と比較される。警告限界は、各モデルに対して定数として設定されており、差分がそれぞれの警告限界を下回るとき、プロセスは通常状態である。次いで診断は、工程Ｊ１７において警告限界超過を計算する。ＦＢＨＥ１００ｉのような多数モデルの場合には、ΔＴｉ１…ｎ＞ｘのときなど構成部品がそれぞれのプロセス／モデル／ボイラの依存値を超過する場合に、その構成部品は異常と設定される。
【0097】
管漏洩リスクレベルは、方程式（内部値）を用いて計算することができる：
ｎｅ＊ＢＦ＞ｔｕであれば、
Ｒ＝１００＋（ｎｅ＊ＢＦ－ｔｕ）／ｔｒ＊１００
そうでなければ、
Ｒｃ＝（ｎｅ＊ＢＦ－ｔｌ）／（ｔｕ－ｔｌ）＊１００
上式で、
Ｒｃは構成部品(位置)または水／蒸気バランスの漏洩リスクレベルであり、
ｎｅは基準期間における超過数であり、
ｔｒは基準期間の長さ（分）であり、
ｔｌは下限であり、
ｔｕは上限であり、
ＢＦはブーストファクタである。
ｎｅ＊ＢＦ＞ｔｕであれば、
Ｒ＝１００＋（ｎｅ＊ＢＦ－ｔｕ）／ｔｒ＊１００
そうでなければ、
Ｒｃ＝（ｎｅ＊ＢＦ－ｔｌ）／（ｔｕ－ｔｌ）＊１００
上式で、
Ｒｃは構成部品(位置)または水／蒸気バランスの漏洩リスクレベルであり、
ｎｅは基準期間における超過数であり、
ｔｒは基準期間の長さ（分）であり、
ｔｌは下限であり、
ｔｕは上限であり、
ＢＦはブーストファクタである。
【0098】
ＢＦ＝１＋（Ｅｓ／（ＷＬ＊Ｎ）－１）＊Ｂ
上式で、
ＢＦはブースティングファクタであり、
Ｂはブースティング勾配であり、
ＷＬはエラー用の警告限界であり、
Ｎは超過数であり、
Ｅｓは、エラー＞警告限界のときのｓｕｍ（エラー）である。
上式で、
ＢＦはブースティングファクタであり、
Ｂはブースティング勾配であり、
ＷＬはエラー用の警告限界であり、
Ｎは超過数であり、
Ｅｓは、エラー＞警告限界のときのｓｕｍ（エラー）である。
【0099】
方程式を用いて漏洩指標を計算することできる：
Ｒｃ＜１００であればＩｃ＝Ｒｃ、Ｒｃ＞１００であればＩｃ＝１００
上式で、
Ｉｃは構成部品漏洩指標（位置）または水／蒸気バランス指標であり、
Ｒｃは漏洩リスクレベル構成部品(位置)または水／蒸気バランスである。
Ｒｃ＜１００であればＩｃ＝Ｒｃ、Ｒｃ＞１００であればＩｃ＝１００
上式で、
Ｉｃは構成部品漏洩指標（位置）または水／蒸気バランス指標であり、
Ｒｃは漏洩リスクレベル構成部品(位置)または水／蒸気バランスである。
【0100】
漏洩指標が５０以上であるが１００未満である場合は、位置または水／蒸気バランスについての「黄色」警告である。漏洩指標が１００よりも大きい場合は、位置または水／蒸気バランスについての「赤色」警告である。
【0101】
全漏洩指標：
Ｉｃｍ＜５０であれば、
Ｉ＝Ｒｗｓ／２
Ｉｃｍ≧５０であれば、
Ｉ＝Ｒｗｓ／２＋Ｉｃｍ／２
上式で、
Ｉは全漏洩指標であり、
Ｒｗｓは水／蒸気バランスの漏洩リスクレベルであり、
Ｉｃｍは最大構成部品漏洩指標である。
Ｉｃｍ＜５０であれば、
Ｉ＝Ｒｗｓ／２
Ｉｃｍ≧５０であれば、
Ｉ＝Ｒｗｓ／２＋Ｉｃｍ／２
上式で、
Ｉは全漏洩指標であり、
Ｒｗｓは水／蒸気バランスの漏洩リスクレベルであり、
Ｉｃｍは最大構成部品漏洩指標である。
【0102】
本発明者は、保存されていた、ＣＦＢ燃焼ボイラシステムから収集した実在のデータに対して、本方法の機能を検証した。データは、図６Ａから図６Ｉに開示されており、本方法を使用してどのように燃焼ボイラシステムの水－蒸気回路における管漏洩の存在をボイラ運転員に示すことができるのかを、一例示的なやり方で（場合によってはリモートプロセスインテリジェンスシステム３０８の参加も伴う、ＤＣＳ３０１、ＥＤＧＥシステム、およびボイラ運転員に対してディスプレイ／モニタ３０２に表示されるものをシミュレーションすることを理解できるように）示している。
【0103】
図６Ａは、上記で説明したように算出された、試験期間の間の算出された全漏洩指標Ｉを示している。見て取れるように、指標は、右端の時間期間の列において１００に到達している。ボイラ漏れが存在する。プロセスデータが収集された実際の状況では、ボイラを停止した。
【0104】
図６Ｂは、同じ燃焼ボイラシステム１０プロセスデータの算出された水／蒸気バランスの差分、すなわちΔＭＳを示している。やや大きな変動が見て取れる。右端の時間期間の列において著しい増加がある。図６Ｃは、水／蒸気バランスについてのみ算出された漏洩指標ＩＭＳを示している。
【0105】
図６Ｄは、同じ燃焼ボイラシステム１０プロセスデータの算出されたＦＢＨＥ１００３についての差分、すなわちΔＴ３ １－ｎを示している。差分の増加はやや遅い。図６Ｅは、漏洩指標ＩＦＢＨＥ ３、すなわち構成部品ＦＢＨＥ１００３についてのみ算出された漏洩指標を示している。
【0106】
図６Ｆは、同じ燃焼ボイラシステム１０プロセスデータの算出された分離器１７３についての差分、すなわちΔｓｅ３を示している。図６Ｇは、漏洩指標ＩＳＥ,３、すなわち構成部品分離器１７３についてのみ算出された漏洩指標を示している。
【0107】
図６Ｈは、同じ燃焼ボイラシステム１０プロセスデータの算出されたループシール２００３についての差分、すなわちΔｗｓ３を示している。図６Ｉは、漏洩指標ＩＷＳ,３、すなわち構成部品ループシール２００３についてのみ算出された漏洩指標を示している。
【0108】
全漏洩指標Ｉにより、燃焼ボイラシステム１０の水－蒸気回路における管漏洩の存在は、信頼性高く検出されることができ、場合によっては本出願人の燃焼ボイラシステムの以前の実現でよりも早期に検出されることもできる。
【0109】
燃焼ボイラシステム１０のすべての漏洩傾向のある構成部品について算出されることが好ましい構成部品固有の漏洩指標（この例では、各ＦＢＨＥ１００ｉ、各分離器１７ｉ、各ループシール２００ｉについての漏洩指標）により、管漏洩が存在する構成部品の位置は、信頼性高く検出されることができる。
【0110】
言い換えれば、本発明の第１の態様による漏洩検出方法において、リスクレベルは、決定された流動層燃焼ボイラ運転パラメータを用いて実際の層状況について推定したモデルベースの量と、測定値から算出されたそれぞれの量との間の時系列の測度を用いて算出され、そうして測度が、それらの大きさに対してそれぞれ不釣り合いに大きくリスクレベルを占める。リスクレベルはボイラ運転員に示されることができる。リスクレベルが事前設定された限界を超過する場合、超過がボイラ運転員に示され、ボイラ運転員が警告され、および／もしくはボイラ停止が自動的に提案または起動される。
【0111】
本発明の第２の態様による漏洩検出方法において、リスクレベルは、決定された流動層燃焼ボイラ運転パラメータを用いて実際の層状況について推定したモデルベースの量と、測定値から算出されたそれぞれの量との間の時系列の測度を用いて算出され、そうして測度が、異なる長さを有する少なくともの２つの重なり合う時間窓において評価される。ここで、より狭い時間窓は、より幅広い時間窓よりも、比例してより大きな数のしきい値を超過する測度を必要とする。リスクレベルはボイラ運転員に示されることができる。リスクレベルが事前設定された限界を超過する場合、超過がボイラ運転員に示され、ボイラ運転員が警告され、および／もしくはボイラ停止が自動的に提案または起動される。
【0112】
本発明の第３の態様による漏洩検出方法において、リスクレベルは、決定された流動層燃焼ボイラ運転パラメータを用いて実際の層状況について推定したモデルベースの量と、測定値から算出されたそれぞれの量との間の時系列の測度を用いて算出され、そうしてモデルベースの量が、較正された値を用いて推定される。ここで、較正された値は、リスクレベル算出の際に使用された時系列よりもさらに過去からの履歴データを、訓練データとして解析することによって取得される。リスクレベルはボイラ運転員に示されることができる。リスクレベルが事前設定された限界を超過する場合、超過はボイラ運転員に示され、ボイラ運転員が警告され、および／もしくはボイラ停止が自動的に提案または起動される。
【0113】
決定された流動層燃焼ボイラ運転パラメータを用いて実際の層状況について推定したモデルベースの量、および測定値から算出されたそれぞれの量は、水－蒸気バランス、煙道ガス出口温度、層温度、および圧力のうちの１つまたは複数を含むことが好ましく、そうして水－蒸気バランスが使用されることが有利である。
【0114】
リスクレベルは、任意の異なる測度の重み付けした合計として算出されることが好ましく、任意選択により、各測度について、その測度についての固有のしきい値の超過が算出に含まれることを必要とする。リスクレベルは、リスクレベルが１００％を超過したときに、１００％としてのみ表示されるようにさらに算出されてもよい。
【0115】
モデルベースの量と測定値から算出されたそれぞれの量との差は、やや大きい場合がある。これらは、燃焼条件が連続した変化下にあり、燃焼ボイラにおいてすべての時間に起こる特定の変動があるという事実に起因する。過熱された蒸気を４００ｋｇ／ｓの速さで生成する燃焼ボイラについて、実際のところ、蒸気流量は上下に５～１０ｋｇ／ｓ変動する場合がある。
【0116】
本発明の第１の態様の背後にある発見は、モデルベースの量、および測定値から算出されたそれぞれの量における所与のやや大きな変動により、高い確率で、より小さな測度が、時系列解析において非常に頻繁になることが確かな一方、より大きな測度は、正当な理由なく時系列解析において何回も存在することがあまり確かではないことである。したがって、時間窓におけるいくつかのしきい値超過測度が、それらの大きさに対してしきい値を超過するものに対してそれぞれに不釣り合いに大きく、測度の大きさの合計に比例して、リスクレベルを占める場合、燃焼ボイラにおけるより大きな管漏洩は、背景技術（Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０１８年１２月の記事）においてよりも、かなり速く検出されることができる。一例として、我々は、Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓの記事、Ｉｌｌ．６、ｐ．３８の結果に言及する。出願人の前の方法は、炉壁における漏洩を、漏洩の始まり（左から１つめの矢印）から約３０分後（左から２つめの矢印）に検出することができた。本方法を用いて、発明者は、同じデータに基づいて同じ漏洩を約２～４分間で信頼性高く検出することができた。
【0117】
本発明の第２の態様の背後にある発見は、モデルベースの量、および測定値から算出されたそれぞれの量における所与のやや大きな変動により、高い確率で、より小さな測度が、時系列解析において非常に頻繁になることが確かな一方、より小さな測度が、正当な理由なく時間のより長い期間に存在することがあまり確かではないことである。したがって、測度が、異なる長さを有する少なくとも２つの重なり合う時間窓において評価され、そうして、より狭い時間窓が、より幅広い時間窓よりも、時間窓長さに比例してより大きな数のしきい値を超過する小さな測度を必要とする場合、燃焼ボイラにおけるより小さな管漏洩を、背景技術（Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０１８年１２月の記事）においてよりも、かなりより信頼性高く検出することができる。本方法を用いて、発明者は、背景技術の方法が漏洩の誤報をもたらしたであろう状況でも、疑わしい管漏れを漏れではないとしてより頻繁に除外することができた。
【0118】
第３の態様の背後にある発見は、モデルベースの量、および測定値から算出されたそれぞれの量におけるやや大きな変動が、時系列解析においていくつかの時間シフト特性を有する場合があるということである。時間シフトがある場合、数値モデルを用いた推定値の算出は、もはや信頼性がない可能性のある不正確な結果を与える。この状況では、モデルベースの量が、数値フィッティングを用いて取得した係数値を用いて較正された数理モデルを用いて推定されているため、数値フィッティングが訓練データ上で繰り返されるときに、本リスクレベル算出の際に使用される時系列よりもさらに過去からの履歴データを解析することによって、較正された値を取得する場合、時間シフト特性の影響は抑制されることができ、または除外されることさえできる。履歴データは、少なくとも数日前からのものであることが好ましく、１週間またはさらには２週間前からのものであることがよりよい。この方法を用いると、ゆっくりと進行する管漏れを、背景技術（Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０１８年１２月の記事）における方法においてよりも、より信頼性高く検出することができる。
【0119】
本発明の第４の態様による管漏洩検出方法において、リスクレベルは、決定された流動層燃焼ボイラ運転パラメータを用いて実際の層状況について推定したモデルベースの量と、測定値から算出されたそれぞれの量との間の時系列の測度を用いて算出されて、少なくとも１つの分離器、少なくとも１つの固体戻りチャンバ熱交換器、および少なくとも１つのループシールのうちの少なくとも１つ、しかし好ましくはすべてを含む。リスクレベルはボイラ運転員に示されることができる。リスクレベルが事前設定された限界を超過する場合、超過がボイラ運転員に示され、ボイラ運転員が警告され、および／もしくはボイラ停止が自動的に提案または起動される。
【0120】
第４の態様の背後にある発見は、流動層ボイラにおいて、管漏洩は、概してサンドブラストに相当する影響を引き起こし得るということであり、サンドブラストでは、研磨剤流動媒体が、高圧蒸気または水によって別の管などのボイラ構造物に対して押圧される。したがって、少なくとも１つの分離器、少なくとも１つの固体戻りチャンバ熱交換器、および／または少なくとも１つのループシールについて実施されるＣＦＢボイラ漏洩検出は、ボイラのそれらの部品における損傷を低減するのに役立つことができる。
【0121】
炉壁水管が漏れている場合、炉内では、管漏洩により必ずしも非常に悪い結果にはならないとしても、比較的互いに近傍に熱交換器管がある特定のＣＦＢボイラ構造物（分離器、固体戻りチャンバ熱交換器、ループシール）においては、状況が大幅に異なることになる。例えば、固体戻りチャンバ熱交換器では、隣接する熱交換器管の分離が１０ｃｍしかない場合があり、高い流動媒体密度をさらに伴うそのような構成部品での管漏洩は、漏洩に起因した流動媒体の研磨効果の増加によって、漏洩の急速な悪化を引き起こす場合がある。例えば、ＣＦＢ炉のより下部では、流動媒体密度が数十ｋｇ／ｍ３の範囲にある場合があり、一方で固体戻りチャンバ熱交換器では、流動媒体密度が１０００～１５００ｋｇ／ｍ３の範囲にある場合がある。さらに、炉管壁における漏れは概して、隣接する管が漏洩によって生じる流動媒体ブラストの方向にはないため、隣接する管を損傷しない。
【0122】
技術的進歩とともに、本発明の基本的な着想が、多くのやり方で実施されることができることが当業者には明らかである。したがって、本発明および本発明の実施形態は、上記で記述した例および見本に限定されず、特許請求の範囲の内容およびそれらの法的均等物内で変化してもよい。
【0123】
続く特許請求の範囲、および先行する本発明の記述において、言語表現もしくは必要な含蓄に起因してそうでないことを要求する文脈を除いて、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」もしくは「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変化形は、包含的な意味で使用され、すなわち、本発明の様々な実施形態において、述べられた特徴の存在を指定するが、さらなる特徴の存在または追加を排除しない。
【符号の説明】
【0124】
１０ 燃焼ボイラ
１２ 炉
１３ 管壁
１４ 過熱器
１５ クロスオーバーダクト
１６ 後部経路
１７ 粒子分離器
１８ 煙道ガスダクト
１９ 煙突
２８０ 温度センサ（ＦＢＨＥ）
２１ｉ 熱伝達表面（ｉ＝１，２，…ｋ）
２２ 燃料送給部
５０ 水タンク
１００ 流動層熱交換器（ＦＢＨＥ）
１０１ ＦＢＨＥ排気口
１０２ 戻りチャネル
１０３ ボルテックスファインダ
１３１ 管壁入口
１３２ 管壁排気口
１４１ ＦＢＨＥ入口
１４２ ＦＢＨＥ排気口
１４３ 過熱器の入口
１４４ 過熱器の排気口
１５１ １次流動用ガス送給部
１５２ ２次流動用ガス送給部
１５３ 流動用ガス供給部
２００ ループシール
２４０ 温度センサ（過熱器）
２５０ 格子
２６０ 温度センサ（ＦＢＨＥ）
２７０ 温度センサ（分離器）
２８０ 圧力センサ（ＦＢＨＥ）
２９０ 温度センサ（ループシール）
２９１ 圧力センサ（ループシール）
３０１ 分散制御システム（ＤＣＳ）
３０２ ディスプレイ／モニタ
３０３ ＥＤＧＥサーバ
３０４ ローカル記憶装置
３０５ ゲートウェイ
３０６ インターネット
３０８ プロセスインテリジェンスシステム
３０７ コンピューテーションクラウド
３７０ フィールドバス
３８０ 燃焼ボイラネットワーク
１２ 炉
１３ 管壁
１４ 過熱器
１５ クロスオーバーダクト
１６ 後部経路
１７ 粒子分離器
１８ 煙道ガスダクト
１９ 煙突
２８０ 温度センサ（ＦＢＨＥ）
２１ｉ 熱伝達表面（ｉ＝１，２，…ｋ）
２２ 燃料送給部
５０ 水タンク
１００ 流動層熱交換器（ＦＢＨＥ）
１０１ ＦＢＨＥ排気口
１０２ 戻りチャネル
１０３ ボルテックスファインダ
１３１ 管壁入口
１３２ 管壁排気口
１４１ ＦＢＨＥ入口
１４２ ＦＢＨＥ排気口
１４３ 過熱器の入口
１４４ 過熱器の排気口
１５１ １次流動用ガス送給部
１５２ ２次流動用ガス送給部
１５３ 流動用ガス供給部
２００ ループシール
２４０ 温度センサ（過熱器）
２５０ 格子
２６０ 温度センサ（ＦＢＨＥ）
２７０ 温度センサ（分離器）
２８０ 圧力センサ（ＦＢＨＥ）
２９０ 温度センサ（ループシール）
２９１ 圧力センサ（ループシール）
３０１ 分散制御システム（ＤＣＳ）
３０２ ディスプレイ／モニタ
３０３ ＥＤＧＥサーバ
３０４ ローカル記憶装置
３０５ ゲートウェイ
３０６ インターネット
３０８ プロセスインテリジェンスシステム
３０７ コンピューテーションクラウド
３７０ フィールドバス
３８０ 燃焼ボイラネットワーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図6H】
【図6I】
【手続補正書】
【提出日】2023-06-29
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼ボイラシステム（１０）の水－蒸気回路における管漏洩を判定するための方法であって、運転中に前記燃焼ボイラシステム（１０）の前記水－蒸気回路に広がる主蒸気流量（ＱＭＳ，Ｍ）を測定する工程と、
実質的に管漏れがない条件下での前記燃焼ボイラシステム（１０）の主蒸気（ＱＭＳ，Ｃ）流量を与える前記燃焼ボイラシステム（１０）の数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、運転中の前記水－蒸気回路における前記主蒸気流量（ＱＭＳ，Ｃ）をモデル化する工程と、
誤差測度セットに含まれている主蒸気流量についての誤差測度（ΔＭＳ）を取得するために、前記測定された水－蒸気流量と前記モデル化された水－蒸気流量とを互いに比較する工程と、
運転中の前記誤差測度セットおよび前記誤差測度セットにおける発生数を監視する工程と、
所定の時間期間の間に、誤差測度（ΔＭＳ）が既定のしきい値を超過し、または前記誤差測度セットにおける発生数が所定のしきい値を超過する場合に、水－蒸気回路管漏洩の存在を判定する工程と
を備える、方法。
【請求項2】
前記燃焼ボイラシステム（１０）の炉端の少なくとも１つの位置に広がる少なくとも１つのプロセスパラメータを測定する工程と、実質的に漏れがない条件下での前記燃焼ボイラシステム（１０）の対応するプロセスパラメータを与える数値モデルにおいてプロセスデータを利用することによって、前記燃焼ボイラシステム（１０）の運転中の前記対応するプロセスパラメータのうちの少なくとも１つをモデル化する工程と、
前記誤差測度セットに同様に含まれている前記少なくとも１つのプロセスパラメータについての誤差測度を取得するために、前記少なくとも１つの測定されたプロセスパラメータと前記対応する少なくとも１つのモデル化されたプロセスパラメータとを互いに比較する工程と
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記プロセスパラメータが、温度および／もしくは圧力のうちの少なくとも１つを備え、または前記少なくとも１つからなる、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記燃焼ボイラシステム（１０）が循環流動層ボイラシステムである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記プロセスパラメータが、分離された粒子を炉（１２）の中に戻すために配置されている戻り区間（１０２）において粒子分離器（１７）の下流側に配置されているループシール（２９０）における圧力を含み、もしくは前記圧力からなる、請求項２または３と組み合わせた請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記方法が、所定のしきい値を超過する主蒸気流量についての誤差測度の発生数を監視する工程を備え、超過の前記発生数が、誤差測度の前記特性に含まれており、前記方法が、所定のしきい値を超過する前記ループシール（２００）における圧力（Ｐｗ，ｄ）についての誤差測度の発生数を監視する工程を備え、超過の前記発生数が、誤差測度の前記特性に含まれており、
水－蒸気回路漏洩が、
主蒸気流量についての前記誤差測度および主蒸気流量についての誤差測度の前記発生数が、前記所定のしきい値を超過した場合、およびさらに、
前記ループシール（２００）における圧力に関する誤差測度および前記ループシールにおける前記ループシール（２００）パラメータにおける圧力の前記発生数が、前記所定のしきい値を超過した場合に、
前記ループシール（２００）にあると判定される、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記プロセスパラメータが、粒子分離器（１７）の出口での煙道ガス温度（Ｔｓｅ，ｉ）を含み、もしくは前記煙道ガス温度（Ｔｓｅ，ｉ）からなる、請求項２または３と組み合わせた請求項４、あるいは代替的に請求項６に記載の方法。
【請求項8】
漏洩が、主蒸気流量についての前記誤差測度および主蒸気流量についての誤差測度の前記発生数の両方が、対応する誤差測度についての前記所定のしきい値をそれぞれ超過した場合、およびさらに、
前記粒子分離器の前記出口での煙道ガス温度に関する誤差測度および粒子分離器の前記出口での煙道ガス温度の前記発生数の両方が、前記煙道ガス温度誤差測度についての所定のしきい値をそれぞれ超過した場合に、
前記粒子分離器にあると判定される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記プロセスパラメータが、再熱器管を備える流動層熱交換器における層温度を含み、もしくは前記層温度からなり、前記再熱器が前記水－蒸気回路の後に位置する、請求項２または３と組み合わせた請求項４、あるいは代替的に請求項６、７、８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記プロセスパラメータが、過熱器管を備える流動層熱交換器における層温度を含み、もしくは前記層温度からなる、請求項２または３と組み合わせた請求項４、あるいは代替的に請求項６、７、８、９のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
管漏洩が、前記流動層熱交換器の層温度の誤差測度および誤差測度の前記発生数の両方が所定のしきい値をそれぞれ超過した場合に、
前記流動層熱交換器において判定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
誤差測度の前記特性が、所定のしきい値を超過するそれぞれの前記発生数を含み、または前記発生数からなる、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
請求項１から１２までのいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されている制御システム（３０１、３０３、３０８）を備える、燃焼ボイラシステム（１０）。
【請求項14】
前記方法を用いて検出された管漏洩の存在をボイラ運転員に表示するためのディスプレイ／モニタ（３０２）などの表示手段を備える、請求項１３に記載の燃焼ボイラシステム（１０）。
【国際調査報告】