本发明涉及设备监控系统以及设备监控方法，在设备中按照到达燃料管理接受重量、使用重量、购入单价，从而计算提供给设备的燃料单价，进一步根据从设备取得的数据来计算构成机器的效率下降量，从而评价随着效率下降而产生的燃料增加造成的损失成本。
背景技术：
发电设备，例如燃煤锅炉设备由于灰尘附着于传热管道等而效率随时间降低。如果效率降低，则会过剩地消耗燃料，运行成本上升。在锅炉中设置吹灰器作为去除管道表面的污垢的装置。吹灰器是通过喷射高温蒸汽来去除灰尘的装置，在锅炉运转中进行动作。但是，通过难以吹灰器完全去除污垢，在定期检查等的设备停止时，作业人员进入锅炉内，通过手工作业除掉污垢。该清洗作业除了花费作业人员的人工费，还需要建立一个用于清洗位于高处的传热管道的立足点，需要花费作业成本。
根据以上的背景，频繁地实施清洗等维护作业不是上策，鉴于随着效率降低的运行成本的增加量和用于改善效率的维护成本这两者，为了使总成本变得最小，调整实施维护作业的频率是有效的。
为了计算运行成本即燃料成本，计算与机器效率的通常值的偏差，并将其换算为燃料的增加量。将燃料单价与燃料增加量相乘，由此能够求出效率降低造成的燃料成本的增加量。此时，根据设备的负荷、大气条件、燃料特性(发热量、组成)，设备的效率和燃料的消耗量也时刻发生变化，因此机器的效率、随着效率降低的燃料增加量以及燃料成本增加量的计算需要按照时间序列地进行处理。
但是，难以实时且按时间序列掌握发电设备、特别是燃煤锅炉设备所使用的燃料单价。这是由于在签署了购买合同后，发电设备的燃料会产生从现场矿山的搬运和发电站的储藏造成的时间滞后。进一步，即使燃料种类相同，由于单价根据购买时间而不同也使管理变得困难。即，会有单价不同的同种燃料被同时储藏在发电站的情况。根据以上观点，在当前时间点难以取得提供给设备的燃料与燃料的购买信息即单价之间的对应关系。进一步，在燃煤锅炉的情况下，有时混合不同的煤炭种类来使用，此时的配煤比也改变。因此，会有提供给锅炉的煤炭单价不固定而连续变化的特征。
作为用于管理燃料单价的系统，专利文献1中记载有燃料业务处理系统。该系统以每月一次的频率求出发电站所接受的燃料总量和所使用的燃料的总量，根据两者的差值来掌握储藏量。使用该信息和购买单价针对储藏燃料计算资产总额。掌握资产总额的目的为支持发电公司的会计业务。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-301397
技术实现要素：
发明要解决的问题
如上所述，通过专利文献1记载的系统能够掌握被储藏在发电站中的燃料的资产总额。但是，在该系统中不能够掌握时刻变化的提供给锅炉的燃料单价即燃料单价的时间序列变化。
另外，将随着锅炉的运行条件而发生变化的机器效率、伴随着效率下降的燃料增加量的时间序列数据与燃料单价的时间序列数据组合，不能够掌握燃料成本的增加量。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的设备监控系统具备：燃料信息登记部，其登记每个燃料种类的单价信息；储藏燃料管理部，其按照每个燃料种类管理提供给设备的燃料的供给量；以及供给燃料计算部，其根据上述单价信息以及上述供给量来计算提供给上述设备的燃料单价。
另外，除了上述结构，还具备：效率计算部，其计算上述设备或上述设备的构成机器的效率变化量；以及损失成本计算部，其计算由于上述效率的变化而产生的燃料的变化量，并根据上述燃料单价以及上述燃料的变化量来计算损失成本。
发明的效果
根据本发明，能够将提供给设备的燃料单价作为时间序列数据进行评价。
另外，通过将该数据与通过设备效率分析的燃料变化量的时间序列数据进行组合，能够得到基于效率变化的燃料成本的变化量作为时间序列数据。这样，能够掌握与时刻变化的设备的运行条件和效率变化对应的燃料成本的变化，能够高精度地评价效率变化对燃料成本的影响。
附图说明
图1表示本发明实施例的发电设备的运行成本监控系统的结构。
图2表示储藏燃煤数据库的结构。
图3表示供给燃煤数据库的结构。
图4表示设备数据库的结构。
图5表示效率数据库的结构。
图6表示损失成本数据库的结构。
图7表示系统的显示画面例。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的发电设备的运行成本监控系统的结构。
实施例1
图1表示本发明实施例的发电设备的运行成本监控系统。1是运行成本监控系统。2是显示系统的计算结果的显示装置。3是发电设备。本实施例的系统中将燃煤锅炉设备作为成本监控的对象。31是构成发电设备的燃煤锅炉，32是汽轮机。33是测量提供给燃煤锅炉的燃料的流量的传感器。4是控制发电设备的控制装置。5是被储藏在发电站的储煤厂中的燃煤。63是在将燃煤提供给燃煤锅炉之前将进行暂时储藏的煤仓。62是在将燃煤搬运到煤仓之前，将多种燃煤进行混合的混合器。61是按照燃煤种类测量从储煤厂被搬运到混合器的燃煤的流量的传感器。7是管理购买燃煤时的购买信息的购买系统，71是存储购买信息的购买信息数据库。
参照图1说明运行成本监控系统1的处理。
如果购买到的燃煤到达发电站，则燃料管理者通过燃煤信息登记部11从购买信息数据库71取得相应的燃煤购买信息。对燃料管理者事先通知购买编号、购买合同日，从购买信息数据库检索与此一致的购买信息。通过检索处理取得的购买信息被存储在储藏燃煤数据库16中。
图2表示储藏燃煤数据库中存储的数据的结构。图2的(a)表示从购买信息数据库取得的信息。如上所述，除了存储成为数据检索的关键字的购买编号和购买合同日，还存储与购买编号对应的煤种代码、煤种名称、单价的数据。在成为本实施例的装置中，对各个煤种标注代码编号来进行管理。
另外，燃料管理者在燃煤到达时进行燃煤发热量和组成的分析作业。燃料管理者通过燃煤信息登记部11输入分析数据。所输入的数据被存储在储藏燃煤数据库16中。图2的(b)是燃料管理者进行登记的燃煤的发热量以及组成(水分比率、煤灰比率等)的数据。
如果燃煤到达发电站，则如上述那样通过燃煤信息登记部11登记了各种数据后，被保管在设置于发电站内的储煤厂中。如图1所示，在储煤厂中按煤种保管燃煤。在储煤厂中保管的燃煤根据燃煤锅炉中的燃煤消耗量通过传送带被搬运到混合器62中。在传送带上设置流量计61，能够按照煤种来测量被搬运到混合器中的燃煤流量。
燃料管理者通过燃煤信息登记部11将燃煤的接受重量以及从储煤厂搬运到混合器的传送带的编号进行登记。登记的数据被存储在储藏燃煤数据库16中。图2的(c)是由燃料管理者进行登记的传送带的编号以及接受重量的数据。与上述的购买编号对应地进行存储。
接着，构成运行成本监控系统1的储藏燃煤管理部12取入每个煤种的流量数据，计算被保管在储煤厂中的燃煤的剩余重量，存储在储藏燃煤数据库16中。如图2的(c)所示，存储剩余重量。储藏燃煤管理部12从存储在数据库中的接受重量减去在每个传送带设置的流量计61的测量值，并以一定时间间隔进行更新值的处理。这样，能够实时地求出被保管在储煤厂中的燃煤的剩余重量。如果剩余重量达到0，则表示开始与相同传送带的编号相应的其他燃煤的搬运。
接着，构成运行成本监控系统1的供给燃煤计算部13取入通过各个传送带从储藏燃煤管理部12被提供给混合器62的燃煤的购买编号以及流量。使用这些数据和存储在储藏燃煤数据库16中的数据，通过数学式1来计算配煤比。
[数学式1]
fc1：煤种1的流量[t/h]
fc2：煤种2的流量[t/h]
rc：配煤比[％]
另外，根据配煤比，通过数学式2计算提供给锅炉的燃煤的单价。这里，每个煤种的单价数据如图2的(a)所示那样，按照每个购买编号被存储在储藏燃煤数据库16中。
[数学式2]
p：投入燃煤的单价[￥/吨]
pc1：煤种1的单价[￥/吨]
pc2：煤种2的单价[￥/吨]
rc：配煤比[％]
同样，供给燃煤计算部13通过数学式3计算提供给锅炉的燃煤的发热量。这里，每个煤种的发热量数据如图2的(b)所示那样按照每个购买编号被存储在储藏燃煤数据库16中。
[数学式3]
h：投入燃煤的发热量[kj/kg]
hc1：煤种1的发热量[kj/kg]
hc2：煤种2的发热量[kj/kg]
rc：配煤比[％]
其他的组成数据也同样，通过基于燃煤的配煤比的加权平均来计算被提供给锅炉的燃煤所对应的值。计算式与数学式3相同，所以省略。
供给燃煤计算部13的结算结果被存储在供给燃煤数据库17中。图3表示数据库的结构。图3的(a)中，存储表示混合后的煤种的代码编号和其配煤比。该数据将时刻变化的值与时间戳一起作为时间序列数据被存储。图3的(b)中，将燃煤单价存储为时间序列数据。同样，图3的(c)中，将燃煤发热量和组成存储为时间序列数据。
接着，说明存储发电设备3的设备数据的方法。在本实施例的系统中，控制装置4将设置在发电设备中的传感器的测量数据以及根据测量数据运算的控制信号进行汇集。控制装置4将传感器和控制信号的数据存储在设备数据库18中。图4表示设备数据库18的结构。如图所示，各个数据被存储为时间序列数据。
接着，效率计算部14计算发电设备的构成机器的效率。作为在本实施方式的系统中进行计算的效率为设备的发电效率、锅炉室效率以及涡轮室效率。在数学式4、5、6分别表示计算式。
[数学式4]
ηt：涡轮室效率[％]
e：发电机输出[kw]
qt：涡轮入口蒸汽热量[kw]
[数学式5]
ηb：锅炉室效率[％]
qb：锅炉出口蒸汽热量[kw]
hfuel：燃料高位发热量[kj/kg]
ffuel：燃料流量[kg/s]
[数学式6]
ηgen＝ηb×ηt/100
ηgen：发电效率[％]
ηb：锅炉室效率[％]
ηt：涡轮室效率[％]
如数学式4所示，通过锅炉室效率和涡轮室效率的积来求出发电效率。另外，通过相对提供给锅炉的燃煤总热量的锅炉出口的热量来求出锅炉室效率。另外通过针对涡轮入口的蒸汽热量的发电机输出来求出涡轮室效率。这些效率计算所需要的数据全部被存储在设备数据库18中，效率计算部14从数据库取入数据，进行计算处理。效率计算的结果被存储在效率数据库19中。图5表示效率数据库19的结构。如图所示，存储各个效率的值作为时间序列数据。
接着，损失成本计算部15计算针对效率变化量的损失成本。这里的损失成本是由于效率的变化而产生的燃料成本的增加量。通过数学式7求出燃料增加量。
[数7]
δffuel：燃料增加量[吨/hr]
e：发电机输出[kw]
hfuel：燃料高位发热量[kj/kg]
ηt：涡轮室效率[％]
ηb：锅炉室效率[％]
ηb0：锅炉室效率基准值[％]
数学式7表示由于锅炉室效率的降低而产生的燃料增加量。预先设定锅炉室效率的基准值，将与基准值的偏差换算为燃料流量来求出。计算所需要的数据被存储在设备数据库18或效率数据库19中。
接着，通过数学式8求出损失成本。
[数8]
c＝δffuel×p
c：损失成本[￥/hr]
δffuel：燃料增加量[吨/hr]
p：燃料单价[￥/吨]
通过将燃煤的单价与通过上述数学式7求出的燃料增加量相乘来计算损失成本。燃煤单价的数据被存储在供给燃煤数据库17中。这里的损失成本是每单位时间的燃料成本的增加量。相当于根据运行条件和效率的变化而变化的瞬时值。
接着，通过数学式9来求出损失成本的累计值。
[数学式9]
l＝σc×δt
l：损失成本累计值[]
c：损失成本[￥/hr]
δt：分析时间间隔[hr]
损失成本累计值是将通过数学式8求出的每单位时间的损失成本进行累计后得到的值。进行累计时的基准、即累计的开始点设定清洗等维护作业后。即，损失成本累计值表示在实施维护作业后，由于随时间的效率下降而产生的损失成本的目前为止的总金额。
损失成本的计算结果被存储在损失成本数据库20中。图6表示损失成本数据库20的结构。如图所示，将效率降低造成的燃料增加量、损失成本、损失成本累计值被作为时间序列数据进行存储。
上述的数学式7～9表示由于锅炉室效率的下降而产生的损失成本。通过同样的处理也能够计算由于涡轮室效率的下降而产生的损失成本。即，能够计算构成发电设备的每个机器的损失成本，因此能够判断那个机器的燃料成本大幅上升。
运行成本监控系统1计算出的各种参数能够通过图1的显示控制部21显示到显示装置2。图7是显示画面例。对数据库中作为时间序列数据而存储的各种参数进行趋势显示。在该例子中，显示由于锅炉室效率的变化而产生的损失成本相关的参数，能够掌握损失成本的上升幅度和至此的损失成本累计值等运行成本相关的趋势。
根据本发明的系统，当燃煤到达发电站时，使之与购买信息对应由此管理单价。另外，使用每个煤种的流量数据，由此掌握每个煤种的剩余重量，进一步即使在混合多种煤种并提供给锅炉的情况下也计算燃煤的单价。这样，能够将燃煤的单价作为时间序列数据进行评价。通过组合该单价数据和效率分析的时间序列数据，能够作为趋势掌握由于效率降低而产生的损失成本。
工业上的使用可能性
根据本发明的系统，能够全面使用以发电设备、化学设备为代表的需要燃料管理的设备。
附图标记的说明
1：运行成本监控系统、2：显示装置、3：发电设备、4：控制装置、5：储藏在储煤厂中的燃煤、7：购买系统、11：燃煤信息登记部、12：储藏燃煤管理部、13：供给燃煤计算部、14：效率计算部、15：损失成本计算部、16：储藏燃煤数据库、17：供给燃煤数据库、18：设备数据库、19：效率数据库、20：损失成本数据库、21：显示控制部、31：燃煤锅炉、32：汽轮机、33：提供给锅炉的燃煤的流量计、61：搬运到煤仓的燃煤的流量计、62：混合器、63：燃煤混合器、71：购买信息数据库。