(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電動機器のそれぞれに通電する電力線を収納した電線管における上記電力線との幾何学的な相対位置が変化しない部位に配置された複数の磁場センサにより上記各電力線から発生する磁気信号を取得し該磁気信号に対応する電気信号を電動機器の診断に用いる電動機器の診断方法において、
上記複数の電力線のうちの一の電力線に基準電流を流したとき最も高いレベルの信号を検出した磁場センサを該一の電力線に対応する磁場センサとして特定する作業を上記複数の電力線のそれぞれについて行うことで上記複数の電力線と上記複数の磁場センサとの対応関係を特定し、この対応関係をデータベースとして保有し電動機器の診断に用いることを特徴とする電動機器の診断方法。
【請求項２】
請求項１において、
電動機器に入力される電気量に対応する電気信号と、該電動機器において得られる他の物理量との相関に基づいて電動機器の診断を行うに際し、基準電流を流した時に検出される磁気信号を基準磁気信号とし、該基準磁気信号に対応する基準電気信号の相関データベースを参照して、測定により取得される磁気信号に対応する電気信号を取得するとともに、上記電気信号と上記他の物理量をそれぞれ波形信号として表示し、これら各波形信号相互間における発生タイミングの適否、又は繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間における平均値との偏差に基づいて診断を行うことを特徴とする電動機器の診断方法。
【請求項３】
請求項１において、
電動機器が複数の電動部で構成され該各電動部のそれぞれに対応する電力線毎に該電動部に入力される電気量に対応する電気信号を取得し、該電気信号と該電動機器側において得られる他の物理量との相関に基づいて電動機器の診断を行うに際し、基準電流を流した時に検出される磁気信号を基準磁気信号とし、該基準磁気信号に対応する基準電気信号の相関データベースを参照して、測定により取得される磁気信号に対応する電気信号を取得するとともに、上記各電気信号と上記他の物理量をそれぞれ波形信号として表示し、上記各電動部毎に上記各波形信号相互間における発生タイミングの適否、又は繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間における平均値との偏差に基づいて診断を行うことを特徴とする電動機器の診断方法。
【請求項４】
請求項３において、
上記各電気信号に基づく各波形信号のうちの何れか一つの波形信号を基準波形として選択し、該基準波形の特定の波形点を基準として、上記各波形信号及び上記他の物理量に基づいて上記各電動部の作動諸元を取得し、該作動諸元を分析処理することで診断を行うことを特徴とする電動機器の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電動弁等の電動機器の診断を行うための診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動機の回転力とか電磁コイルの磁気駆動力により駆動される電動機器の診断を行う場合、その前提として、電動機器に入力される電気量を正確に知ることが重要である。
【０００３】
このような電動機器に入力される電気量を取得する手法としては、例えば、電動機への通電用に設けられた電気箱の蓋を開放し、該電気箱内に収納された電力線に電気量測定器を取付けて電流値等を計測する手法とか、特許文献１に示されるように、電動機の電力ケーブルに通電される電流を検出するクランプ式の電流センサを取付けて電流値を計測する手法等が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３０５３１号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、電気箱内の電力線に電気量測定器を取付けて電流値等を計測する前者の手法では、測定の度に電気箱の蓋を開放する必要があることから測定器の取付作業が煩雑で作業性が悪いとか、測定器の取付作業時あるいは該測定器を使用しての測定作業時に作業者が感電するとか、電流の地絡・短絡が発生する恐れがある、等の問題がある。
【０００６】
また、上記測定器が設置される電気箱は、電動機及びこれにより駆動される電動機器から距離的に離れているため、上記測定器によって取得した取得情報のみを用いて電動機器の診断を行うような場合にはさほど問題はないが、例えば、上記取得情報と電動機器側の他の情報とを相関させて診断を行う必要があるような場合には、問題となる。
【０００７】
一方、クランプ式の電流センサを用いる手法では、電力ケーブルが収容された電線管の外側から電流センサを取付けて計測を行うことができず、例えば、電気箱を開放して電力ケーブルの電線に直接電流センサを取付ける必要があり、計測作業が煩雑になるという問題があった。
【０００８】
さらに、複数の電動機器を備え、これら各電動機器に通電する電力線を一つの電線管に収容したものにおいて、該各電動機器に入力される電気量を測定する場合には、測定される電気量信号がどの電動機器からの信号であるかを正確に判断することが必要となるが、これについての有効な手段は提案されていない。
【０００９】
そこで本願発明は、電動機器に入力される電気量を簡便且つ安全に、しかも正確に取得し、この取得情報に基づいて電動機器の各種診断を行い得るようにした電動機器の診断方法を提案することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として以下のような特有の構成を採用している。
【００１１】
本願の第１の発明に係る電動機器の診断方法では、複数の電動機器のそれぞれに通電する電力線を収納した電線管における上記電力線との幾何学的な相対位置が変化しない部位に配置された複数の磁場センサにより上記各電力線から発生する磁気信号を取得し該磁気信号に対応する電気信号を電動機器の診断に用いる電動機器の診断方法において、上記複数の電力線のうちの一の電力線に基準電流を流したとき最も高いレベルの信号を検出した磁場センサを該一の電力線に対応する磁場センサとして特定する作業を上記複数の電力線のそれぞれについて行うことで上記複数の電力線と上記複数の磁場センサとの対応関係を特定し、この対応関係をデータベースとして保有し電動機器の診断に用いることを特徴としている。
【００１２】
本願の第２の発明に係る電動機器の診断方法では、上記第１の発明に係る電動機器の診断方法において、電動機器に入力される電気量に対応する電気信号と、該電動機器において得られる他の物理量との相関に基づいて電動機器の診断を行うに際し、基準電流を流した時に検出される磁気信号を基準磁気信号とし、該基準磁気信号に対応する基準電気信号の相関データベースを参照して、測定により取得される磁気信号に対応する電気信号を取得するとともに、上記電気信号と上記他の物理量をそれぞれ波形信号として表示し、これら各波形信号相互間における発生タイミングの適否、又は繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間における平均値との偏差に基づいて診断を行うことを特徴としている。
【００１３】
本願の第３の発明に係る電動機器の診断方法では、上記第１の発明に係る電動機器の診断方法において、電動機器が複数の電動部で構成され該各電動部のそれぞれに対応する電力線毎に該電動部に入力される電気量に対応する電気信号を取得し、該電気信号と該電動機器側において得られる他の物理量との相関に基づいて電動機器の診断を行うに際し、基準電流を流した時に検出される磁気信号を基準磁気信号とし、該基準磁気信号に対応する基準電気信号の相関データベースを参照して、測定により取得される磁気信号に対応する電気信号を取得するとともに、上記各電気信号と上記他の物理量をそれぞれ波形信号として表示し、上記各電動部毎に上記各波形信号相互間における発生タイミングの適否、又は繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間における平均値との偏差に基づいて診断を行うことを特徴としている。
【００１４】
本願の第４の発明に係る電動機器の診断方法では、上記第３の発明に係る電動機器の診断方法において、上記各電気信号に基づく各波形信号のうちの何れか一つの波形信号を基準波形として選択し、該基準波形の特定の波形点を基準として、上記各波形信号及び上記他の物理量に基づいて上記各電動部の作動諸元を取得し、該作動諸元を分析処理することで診断を行うことを特徴としている。
【００１５】
ここで、上記「電動機器側における他の物理量」とは、電動機器の動作に伴って生じる物理量であって、電動機器が、例えば、電動機の回転力により駆動される電動弁である場合には、そのヨークに発生するヨーク応力とか、弁棒に発生する弁棒応力等がこれに該当し、また、電磁コイルの磁気駆動力によって駆動される原子炉の制御棒駆動装置である場合には、制御棒の移動に伴う振動（音）がこれに該当する。
【００１６】
また、上記電気信号に対応する波形信号は、上記各電動部への入力電気量に対応する状態量であり、また上記他の物理量に対応する波形信号は、上記各電動部側の出力に対応する状態量であることから、これら波形信号相互間における発生タイミングを確認することで、上記各電動部が適正な作動タイミングで作動しているかどうかを容易に診断することができる。
【００１７】
さらに、繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間における平均値との偏差を確認することで、制御棒駆動装置の動作期間中において不適正な作動が発生したかどうかを容易に診断することができる。
【００１８】
一方、電源が三相交流であれば、電力線は三本の電線（Ｕ相電線、Ｖ相電線、Ｗ相電線）を備え、これら各電線のそれぞれによって磁場が形成され、この磁場の大きさが上記磁場センサで感知され、その大きさに対応した信号が出力される。この場合、上記磁場センサで感知される磁場の大きさは、各電線からの距離が長くなるほど小さくなることから、例えば、単一の磁場センサでの測定では、該磁場センサの電線管に対する取付位置（換言すれば、電力線の各電線ＵＶＷに対する磁場センサの取付位置）によっては、各電線を流れる電気量に対応した磁気信号の取得が困難となる場合もある。
【００１９】
また、電力線（各電線ＵＶＷ）の電線管内における配置位置（電線管の管軸に直交する面内位置における配置位置）が不明であり、しかも各電線に対する上記磁場センサの感度が異なる場合でも、この電線管と電力線との幾何学的な相対位置が変化しない部位に複数の磁場センサを配置し、これら各磁場センサによって得られる磁気信号の総和を磁気信号として採用することで、確実に磁気信号が得られることも知られている。
【００２０】
上記「磁場センサ」としては、例えば、上記電線管内の電力線から発せられる磁力線を感知して磁場の大きさに対応した信号（磁気信号）を出力するホール素子とかアモルファス素子を用いた磁場センサが採用される。
【００２１】
また、上記磁場センサにより取得される「磁気信号」は、磁気信号そのものは勿論、これに限らず、これを積算した積算磁気信号等の磁気信号に基づく信号をも含む概念である。なお、「基準磁気信号」とは、電動部に基準電流を流したときに上記磁場センサによって取得される磁気信号である。また、この際の基準電流に対応する電気量が「基準電気信号」であり、この「電気信号」は、電流及びこれを積算した積算電流のみならず、これらに基づく電気信号を含む概念である。
【００２２】
さらに、磁場の大きさ「Ｈ」は、電力線を流れる電流「Ｉ」に比例し、電力線からの距離（ｒ）に反比例することが知られている（Ｈ∝Ｉ／２πｒ）。従って、磁場の大きさに対応して出力される磁気信号「Ｇ」と電力線を流れる電流「Ｉ」は比例関係にあり、このため磁気信号「Ｇ」と電流「Ｉ」の相関をデータベースとして取得しておけば、このデータベースに基づいて、測定により取得される磁気信号「Ｇ」に対応する現時点の電流「Ｉ」を取得することができる。また、このような磁気信号「Ｇ」と電流「Ｉ」の比例関係から、磁気信号の積算値「ΣＧ」と電流値の積算値「ΣＩ」も比例関係「ΣＧ∝ΣＩ」にあるといえる。
【００２３】
以上のことから、電線管における電力線との幾何学的な相対位置が変化しない部位に配置した複数の磁場センサにより取得される基準磁気信号と該基準磁気信号に対応する基準電気信号の相関データベースを取得しておけば、次回以降は上記相関データベースを参照して、測定により取得される磁気信号に対応する電気信号を取得することができる。
【００２４】
また、電動部の作動諸元とは、例えば、上記複数の電動部それぞれの作動継続時間とか、複数の電動部相互の作動の重なり期間等であり、従って、これらの作動諸元を分析処理することで、上記制御棒駆動装置全体としての作動特性をより容易且つ正確に把握することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本願各発明では以下のような効果が得られる。
【００２６】
（１）  電動機器に入力される電気量に対応する電気信号と、該電動機器側において得られる他の物理量との相関に基づいて診断が行われるものであり、上記電磁コイルに入力される電気量に対応する電気信号と上記制御棒駆動装置の作動時の振動（加速度）センサとの相関に基づいて、その診断を行うことができ、その診断作業がより簡易且つ迅速に精度良く行われる。
【００２７】
（２）  上記複数の磁場センサを電線管に配置するという簡単な手段によって、基準磁気信号とこれに対応する基準電気信号の相関データベースを取得でき、次回以降はこの相関データベースに基づいて、測定により取得される磁気信号に対応する電気信号を取得するものであることから、以下のような効果が得られる。
【００２８】
（２−１）  例えば、電気箱内の電線に電気量測定器を取付けて電流値等を計測する従来の方法のように、電気箱の改造を必要とするとか、作業中の感電、地絡あるいは短絡等の危険性を伴うこともなく、簡易・迅速に且つ安全に電気信号を取得することができる。
【００２９】
（２−２）  上記複数の磁場センサを、電線管における電力線との幾何学的な相対位置が変化しない部位に配置しているので、該磁場センサと電力線の位置関係が一定に維持され、安定した信頼性の高い測定結果を得ることができる。
【００３０】
（２−３）  上記磁場センサでの測定に基づく電気信号の取得と、電動機器側における他の物理量の取得が該電動機器の近傍で共に行え、且つこれら両者の対比及び確認が容易であることから、例えば、電気信号は電気盤部分で、他の物理量は電動機器部分で、それぞれ個別に行う構成の場合に比して、上記電気信号と他の物理量の収集、及びこれらの対比確認が容易であり、延いては、上記電気信号と上記他の物理量との相関に基づく診断、例えば、上記電動部における駆動力の伝達効率の適否とか、該伝達効率の変化傾向等の診断を容易且つ迅速に、しかも高い信頼性をもって行うことができる。
【００３１】
（４）  上記電気信号と上記他の物理量をそれぞれ波形信号として表示し、これら各波形信号相互間における発生タイミングの適否を確認することで、上記各電動機器が適正な作動タイミングで作動しているかどうかを容易に診断することができ、診断の迅速化及び診断精度の向上が図れる。また、繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間における平均値との偏差を確認することで、電動機器の動作期間中において不適正な作動が発生したかどうかを容易に診断することができ、診断の迅速化及び診断精度の向上が図れる。従って、この診断方法は、電動機器において、各ステップにおける電動部の作動タイミングの適正、不適正を目視等によって判断するとか、繰り返されるステップの全範囲内において電動部が適正に作動しているかどうかを目視等によって判断する「ステッピング試験」における診断方法として採用する場合に好適である。
【００３２】
（５）  複数の電動部のそれぞれに対応する電力線毎に上記電気信号が取得されるものにおいて、上記各電気信号と上記他の物理量をそれぞれ波形信号として表示し、上記各電動部毎に、上記各波形信号相互間における発生タイミングを確認することで、上記各電動部がそれぞれ適正な作動タイミングで作動しているかどうかを容易に診断することができる。また、繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間における平均値との偏差に基づいて診断を行うことで、上記各電動部のそれぞれにおいて、その動作期間中において不適正な作動が発生したかどうかを容易に診断することができ、これらの結果、診断の精度及び信頼性のより一層の向上が図られる。従って、この診断方法は、電動機器において、各ステップにおける電動部の作動タイミングの適正、不適正を目視によって判断するとか、繰り返されるステップの全範囲内において電動部が適正に作動しているかどうかを目視によって判断する「ステッピング試験」における診断方法として採用する場合に好適である。
【００３３】
（６）  上記各電気信号に基づく各波形信号のうちの何れか一つの波形信号を基準波形として選択し、該基準波形の特定の波形点を基準として、上記各波形信号及び上記他の物理量に基づいて上記各電動部の作動諸元を取得し、該作動諸元を分析処理することで上記電動機器の診断を行うものであることから、これらの作動諸元を分析処理することで、上記制御棒駆動装置全体としての作動特性をより容易且つ正確に把握することができ、それだけその診断精度及び信頼性が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本願発明に係る電動機器の診断方法の第１の実施形態における全体システム図である。
【図２】磁場センサを用いた磁気信号測定手法の説明図である。
【図３】制御棒駆動装置の制御棒引抜操作と挿入操作における波形信号の表示画面である。
【図４】制御棒駆動装置の制御棒引抜操作と挿入操作における波形信号の分析データである。
【図５】本願発明に係る診断方法を制御棒駆動装置の診断に適用した第２の実施形態における全体システム図である。
【図６】連続ステッピング試験における波形例を示す波形図である。
【図７】連続ステッピング試験におけるＡＣＣ信号の取込み手法の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００３６】
Ｉ：第１の実施形態
図１には、本願発明に係る診断方法を、電動機器としての制御棒駆動装置の診断に適用した場合のシステム構成を示しており、同図において符号５０は原子炉に備えられる制御棒駆動装置である。この制御棒駆動装置５０は、周知の構造をもつもので、ハウジング５５内に、昇降駆動される駆動軸５６と、該駆動軸５６を磁気駆動力によって軸方向へ駆動する第１の電磁コイル５１（以下、「ＬＩＦＴコイル５１」という）と、該駆動軸５６を把持して昇降させる可動グリッパ用の第２の電磁コイル５２（以下、「ＭＧコイル５２」という）と、該駆動軸５６を固定位置で把持する固定グリッパ用の第３の電磁コイル５３（以下、「ＳＧコイル５３」という）を収容して構成され、上記ＬＩＦＴコイル５１とＭＧコイル５２及びＳＧコイル５３が所定タイミングでそれぞれ一回作動することで上記駆動軸５６が１ステップだけ上昇又は降下されるものである。
【００３７】
そして、この１ステップの作動が多数回繰り返されることで、上記駆動軸５６の下端側に連結された制御棒の炉心からの引抜、又は炉心への挿入が実現されるものである。なお、上記ＬＩＦＴコイル５１，ＭＧコイル５２及びＳＧコイル５３は、それぞれ特許請求の範囲中の「電動部」に該当する。
【００３８】
そして、係る制御棒の引抜操作又は挿入操作は、上記各コイル５１〜５３がそれぞれ電力線２からの通電を受けて順次所定タイミングで励磁又は消磁されることで行われる。また、この場合における上記各コイル５１〜５３への供給電流は、それぞれＬＩＦＴ信号（図１では「ＬＩＦＴ」と略記する）、ＭＧ信号（図１では「ＭＧ」と略記する）及びＳＧ信号（図１では「ＳＧ」と略記する）として、後述する診断装置４１側へ入力される。
【００３９】
ここで、これらＬＩＦＴ信号とＭＧ信号及びＳＧ信号の取得手法について説明する。図１に示すように、上記各コイル５１〜５３には、制御盤２９から電力線２を通して通電される。この場合、上記各電力線２は、それぞれ専用の電線管１Ａ〜１Ｃに収容されている。このような配線構造に着目して、この実施形態では上記各電線管１Ａ〜１Ｃの外側に配置した磁場センサを用いて上記電力線２を流れる電流値（電気量）を取得するようにしている。
【００４０】
ここでは、先ず、上記各コイル５１〜５３に入力される電気量の取得手法等について説明し、しかる後、その電気量を用いた制御棒駆動装置の診断方法について説明する。
【００４１】
Ａ：電気量の取得手法
この実施形態では、上記各コイル５１〜５３に入力される電気量（特に、この実施形態では電流）を、磁場センサにより検出される磁気信号に基づいて取得するとともに、この磁気信号と電気信号の相関をデータベースとして取得することで、次回以降の電気信号の取得の容易化及び迅速化を図っている。
【００４２】
即ち、図１に示すように、上記各電線管１Ａ〜１Ｃにおける上記電力線２との幾何学的な相対位置が変化しないような部位の外周面に三個の磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃを周方向に所定間隔で取付け、該各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃによって上記電力線２への通電によって発せられる磁気信号を取得する。そして、各電線管１Ａ〜１Ｃのそれぞれに備えた上記各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの検出信号（磁気信号）をそれぞれ磁気信号演算手段３１に入力する。
【００４３】
ここで上記磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃによる上記電力線２への通電によって発せられる磁気信号の取得手法を、図２に基づいて説明する。
【００４４】
図２において、上記電線管１内に電力線２が収容されている。この電力線２は三相ケーブルであって、三本の電線Ｕ，Ｖ，Ｗを有しており、上述のように、該電力線２の上記電線管１内における幾何学的な相対位置が変化しないものとされる。また、上記電線管１の外周には、上記各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃが周方向にそれぞれ１２０度の位相をもって配置されている。なお、図２に例示する電力線２は三相ケーブルであるが、磁気信号の取得については図１に示すような二相ケーブルの電力線２においても同様である。
【００４５】
上記各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃは、各電線Ｕ，Ｖ，Ｗのそれぞれから発せられる磁力線を感知して磁場の大きさに対応した信号を出力する特性をもつものであるが、感知される磁場の大きさは、各電線Ｕ，Ｖ，Ｗの中心から各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃまでの距離に反比例することが知られている。従って、上記各各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃのそれぞれにおいて、上記各電線Ｕ，Ｖ，Ｗからの距離が異なることから、各電線Ｕ，Ｖ，Ｗからの磁力線から感知される信号は異なる。例えば、磁場センサ８Ａにおいては、距離Ａｒｕ，Ａｒｗが小さい電線Ｕ，Ｗから感知される信号は大きいが、距離Ａｒｖが大きい電線Ｖから感知される信号は小さいものとなる。
【００４６】
従って、例えば、上記電線管１に１個の磁場センサを配置し、この磁場センサによって磁気信号を検出する構成とした場合には、上記電線管１内での上記電力線２の配置位置と、該電線管１に対する上記磁場センサの配置位置によっては、上記電力線２から感知される信号が小さく、精度の高い磁気信号を取得できない場合も有り得る。
【００４７】
一方、上記電線管１内における上記電力線２の配置位置は不明であっても、上記電線管１に複数の磁場センサを配置すれば、磁力線から感知される信号が大きいものと小さいものが存在することになるため、例えば、感知される信号が大きい磁場センサの出力を磁気信号として採用するとか、感知される信号が大きい磁場センサの出力と感知される信号が小さい磁場センサの出力の総和を演算にて求め、これを磁気信号として採用することが考えられる。具体的には、各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの検知信号を、絶対値で加算、減算等することで、判別し易い大きな信号値として取得し、これを上記電力線２の磁場に対応する磁気信号として採用するものである。
【００４８】
上記磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃで検出された信号値をそれぞれ磁気信号演算手段３１に取り込み、これを該磁気信号演算手段３１で演算処理をし、磁気信号として後述の各種の処理あるいは診断に用いる。
【００４９】
図１に戻って、上記磁気信号演算手段３１では、予め上記各電力線２のそれぞれに基準電流を流したときに上記各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃで検出される基準磁気信号を求め、この基準電流と基準磁気信号の相関を上記電線管１Ａ〜１Ｃ毎にデータベースとして保有する。従って、上記磁気信号演算手段３１では、上記各電線管１Ａ〜１Ｃに取付けた上記各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃから磁気信号が入力されたとき、この計測された磁気信号に対応する電流を上記各データベースから読み出し、ここで読み出された電流を、それぞれＬＩＦＴ信号、ＭＧ信号及びＳＧ信号として上記診断装置４１に出力するものである。なお、上記磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃのそれぞれで検出された磁気信号は、例えば、これらを加算して上記磁気信号演算手段３１に入力される。
【００５０】
従って、係る電流取得手法を採用することで、原子力設備の稼働中であっても、上記電気制御盤２９を開いたりすることなく、安全に且つ容易に電流を取得することができるものである。
【００５１】
一方、上記制御棒駆動装置５０には、振動センサ（加速度計）５４が備えられている。この振動センサ５４は、上記制御棒駆動装置５０の作動に伴って発生する作動音を検知し、これを振動信号（加速度信号）（以下、「ＡＣＣ信号」という。図１では「ＡＣＣ」と略記する）として、後述の診断装置４１へ出力するようになっている。
【００５２】
続いて、診断装置４１の構成等について説明する。
【００５３】
上記制御棒駆動装置５０は、上述のように、上記各コイル５１〜５３の磁気駆動力によって作動されるものであって、その作動の的確性あるいは作動上の信頼性は、これら各コイル５１〜５３の作動タイミングあるいは作動時間等の作動状態が適正に維持されていることが必須要件となる。従って、制御棒駆動装置５０の作動の的確性あるいは作動上の信頼性を確保するためには、これら各コイル５１〜５３の作動状態を定期的に診断することが必要であり、係る診断に供せられるのが上記診断装置４１である。
【００５４】
上記診断装置４１は、二種類の診断、即ち、上記制御棒駆動装置５０の各ステップにおける上記各コイル５１〜５３の作動タイミングの適否を目視にて簡易且つ迅速に診断する「ステッピング試験」と、さらに上記ＡＣＣ信号と各電気信号、即ち、ＬＩＦＴ信号、ＭＧ信号及びＳＧ信号の作動諸元を分析処理する「詳細分析」を同時に並行して行うことができるようになっており、図１に示すように、上記「ステッピング試験」を実施するための第１診断部４２と上記「詳細分析」を実施するための第２診断部４３を備えている。
【００５５】
なお、上記「ステッピング試験」としては、上記制御棒駆動装置５０の１ステップ毎の作動状態を確認する「個別ステッピング試験」と、全ステップを通して作動状態を確認する「連続ステッピング試験」とがある。
【００５６】
上記第１診断部４２は、それぞれ後述する第１演算部４４と第２演算部４５と表示部４６及び第１出力部４７を備えて構成される。一方、上記第２診断部４３は、上記第１演算部４４と上記第２演算部４５の他に、後述する第３演算部４８及び第２出力部４９を備えて構成される。そして、これら何れの診断部４２，４３においても、上記磁気信号演算手段３１からの各電気信号、即ち、上記ＬＩＦＴ信号とＭＧ信号及びＳＧ信号と、上記ＡＣＣ信号、共に波形信号として用いるようにしている。
【００５７】
上記第１演算部４４は、上記磁気信号演算手段３１から出力されるＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号を波形信号としてそれぞれ収録するとともに、上記振動センサ５４からのＡＣＣ信号も波形信号として収録し、これらを次述の第２演算部４５へ出力する。なお、この実施形態では、説明の便宜上、上記制御棒駆動装置５０が単一の場合、即ち、電気信号としての上記ＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号がそれぞれ一つである場合を例示しているが、実際的には、後述するように、例えば、四つの制御棒駆動装置５０を一組とし（即ち、４ロット分を一組とし）、これら四つの制御棒駆動装置５０側からそれぞれ入力される各四つのＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号を同時に収録し、これら４ロット分の波形信号を、ＡＣＣ信号とともに第２演算部４５へ同時に出力するようにしている（図５参照）。
【００５８】
ここで、連続ステッピング試験において、振動センサ５４からのＡＣＣ信号を上記第１演算部４４に取り込む場合の手法を、図３を参照して説明する。
【００５９】
振動センサ５４からのＡＣＣ信号は、周波数の高い（主に２〜５ｋＨｚ）交流信号である。このＡＣＣ信号の波形についてステップ毎の平均値算出や比較をする時には、図３（イ）に示すように、交流波形そのものではなく、交流波形の振幅変化の形状を扱うことになる。
【００６０】
ここで、この交流波形の振幅変化の形状を求めるためには、交流波形を全波整流し、その結果の包絡線（エンベロープ）を求める方法が一般的である。この時、元の交流波形をできるだけ詳細に測定しておく必要があるが、２〜５ｋＨｚの交流を測定するためには、１０ｋＨｚ以上の高い周波数（短い周期）でサンプリングしなければならない。しかし、連続ステッピング試験では、連続して長時間サンプリングを行うので、高いサンプリング周波数ではデータ量が膨大になってしまい、後の演算処理に不都合である（なお、他のＬＩＦＴ信号，ＭＧ信号，ＳＧ信号では、１ｋＨｚのサンプリング周波数で充分である。）
【００６１】
そこで、この実施形態では、次のような手法を採用した。即ち、図３（ロ）に示すように、ＡＣＣ信号をサンプリングする前段に、エンベロープ処理器６０を設置する。そして、このエンベロープ処理器６０では、振動センサ５４から入力されたＡＣＣ信号を、アナログ式の全波整流回路６１において全波整流をし、さらに平滑回路６２において平滑処理をして、第１演算部４４へ出力する。この場合、上記エンベロープ処理器６０からの出力は比較的周波数が低くなっているので、他のＬＩＦＴ信号，ＭＧ信号，ＳＧ信号と同様に、１ｋＨｚのサンプリング周波数で充分に測定できることになる。
【００６２】
上記第２演算部４５は、個別ステッピング試験においては、上記第１演算部４４から入力された４ロット分のＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号を１ロット分ずつ、上記ＡＣＣ信号とともに順次上記第１診断部４２側の上記表示部４６と上記第２診断部４３側の上記第３演算部４８へそれぞれ出力する。また、連続ステッピング試験においては、全ステップを通して上記第１演算部４４から入力された４ロット分のＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号を１ロット分ずつ、上記ＡＣＣ信号とともに順次上記第１診断部４２側の上記表示部４６と上記第２診断部４３側の上記第３演算部４８へそれぞれ出力する。
【００６３】
上記表示部４６は、個別ステッピング試験においては、上記第２演算部４５から入力される１ロット毎の各波形信号をモニタに順次表示し（図３参照）、ここに表示された波形信号を目視することによる診断を可能とする。
【００６４】
また、連続ステッピング試験においては、上記第２演算部４５から入力される１ロット毎の各波形信号をモニタに連続的表示し（図６参照）、ここに表示された波形信号を目視すること、あるいは自動的に評価することによる診断を可能とする。
【００６５】
なお、図６に連続ステッピング試験における波形表示を示している。ここで、連続ステッピング試験における評価手法を説明する。この例では、１ステップ毎に繰り返して表示されるＬＩＦＴ信号が、適正状態であれば全ステップを通して同一波形となるところ、途中のステップにおいて、部位ａで示すように他のステップの波形とは異なった波形が表示されている。このように本来同一波形が繰り返されるべきところ、異なる波形が現れたことで、上記ＬＩＦＴコイル５１側において故障あるいは作動不良が生じたことを、目視によって知ることができる。
【００６６】
一方、係る評価をソフト上において自動的に行う場合には、先ず、各ステップにおいて繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間（全ステップ）の波形信号の平均値との偏差を求め、該偏差が所定の閾値を越えた波形信号が存在する場合には、この閾値を越えた波形信号が属するステップにおける作動は「注意を要する」あるいは「異常である」と評価するものである。図６に示す例の場合には、上記部位ａが属するステップにおける作動は要注意あるいは異常であると評価される。この評価手法によれば、信頼性の高い高精度の評価をより迅速に得ることができる。
【００６７】
なお、上記評価は、特定の電気信号に基づく波形信号、例えば、上記ＬＩＦＴ信号についての連続ステッピング試験であるが、係る手法を用いた連続ステッピング試験としてはこの他に、例えば、複数の電気信号に基づく波形信号、例えば、上記ＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号の三者間、あるいは適宜選択された二者間においても適用できる。例えば、全ステップのうち、あるステップではＬＩＦＴ信号とＭＧ信号に基づく波形信号は共に正常であるが、ＳＧ信号に基づく波形信号は異常であり、当該ステップ全体としてみた場合には「異常」であると評価するものである。
【００６８】
さらに、個別、連続の何れのステッピング試験においても、必要に応じて、上記表示部４６に表示された波形信号を上記第１出力部４７においてプリントアウトし、紙面での確認あるいは保存が可能である。
【００６９】
一方、上記第２診断部４３側の上記第３演算部４８においては、上記第２演算部４５から１ロット毎に出力される電流に関するＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号と、作動音に関するＡＣＣ信号を受けて、これら各波形信号をモニタに１ロットずつ表示するとともに、これらＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号の何れか一つ、例えば、ＬＩＦＴ信号を基準として、上記ＡＣＣ信号と各電気信号の作動諸元を詳細に分析処理し、その分析結果をデータ化して表示する（図３、図４参照）。
【００７０】
また、必要に応じて、第３演算部４８での表示内容及び分析結果を第２出力部４９においてプリントアウトし、紙面での確認あるいは保存を可能とする。
【００７１】
ここで、上記診断装置４１における診断の具体的な内容を、個別ステッピング試験を例にとり、図３及び図４を参照して説明する。
【００７２】
図３（イ）は、制御棒駆動装置５０による制御棒の引抜操作時の１ステップにおけるＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号及びＡＣＣ信号を表示している。また、図３（ロ）は、制御棒駆動装置５０による制御棒の挿入操作時の１ステップにおけるＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号及びＡＣＣ信号を表示している。
【００７３】
上記第１診断部４２の上記表示部４６での表示にあっては、図３（イ）、（ロ）における波形信号のみが表示される。この第１診断部４２でのステッピング試験にあっては、上記ＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号及びＡＣＣ信号の各信号間の時間的な発生タイミング、即ち、上記ＬＩＦＴコイル５１，ＭＧコイル５２及びＳＧコイル５３の動作順序（ＯＮ−ＯＦＦ）が目視により確認できれば足りることから、波形信号の表示のみで十分だからである。
【００７４】
これに対して、上記第２診断部４３の第３演算部４８においては、図３（イ）、（ロ）のように、ＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号及びＡＣＣ信号の波形表示とともに、分析処理の結果が付され、さらに図４（イ）、（ロ）に示すようなデータ表示がなされる。
【００７５】
ここで、上記分析処理において分析対象となる諸元としては、図３及び図４に示すように、上記ＬＩＦＴコイル５１とＭＧコイル５２及びＳＧコイル５３のそれぞれについて規定されている。
【００７６】
上記ＬＩＦＴコイル５１の動作に関しては、引抜操作においては可動グリッパによって駆動軸５６を掴んだ状態でこれを引抜く時間であり、挿入操作においては駆動軸５６を掴まない状態で上記可動グリッパが上昇する時間である時間「ＴＬｉｎ」と、引抜操作においては引抜動作の完了後に上記可動グリッパが初期位置まで復帰する時間であり、挿入操作においては可動グリッパによって駆動軸５６を掴んだ状態でこれを挿入する時間である「ＴＬｏｕｔ」が規定され、
【００７７】
上記ＭＧコイル５２の動作に関しては、該ＭＧコイル５２の励磁開始時点から駆動軸５６に対するグリップ動作が完了するまでの時間「ＴＭｉｎ」と、上記ＭＧコイル５２の消磁開始時点から駆動軸５６に対するグリップ開放が終了するまでの時間「ＴＭｏｕｔ」が規定され、
【００７８】
上記ＳＧコイル５３の動作に関しては、該ＳＧコイル５３の消磁開始時点から駆動軸５６に対するグリップ開放が完了するまでの時間「ＴＳｏｕｔ」と、上記ＳＧコイル５３の励磁開始時点から駆動軸５６に対するグリップ動作が完了するまでの時間「ＴＳｉｎ」が規定されている。
【００７９】
また、これらＬＩＦＴコイル５１とＭＧコイル５２及びＳＧコイル５３の三者間における動作に関しては、
「ＴＭｉｎ」の到達時点から「ＴＳｏｕｔ」の開始時点までの時間「ｄＴＭＳ」と、
「ＴＳｉｎ」の到達時点から「ＴＭｏｕｔ」の開始時点までの時間「ｄＴＳＭ」と、
「ＴＭｏｕｔ」の到達時点から「ＴＬｏｕｔ」の到達時点までの時間「ｄＴＬＭ」である。
【００８０】
なお、「ＴＭｉｎ」の到達時点と、「ＴＳｏｕｔ」の到達時点と、「ＴＬｉｎ」の到達時点と、「ＴＳｉｎ」の到達時点と、「ＴＭｏｕｔ」の到達時点と、「ＴＬｏｕｔ」の到達時点については、全て上記ＡＣＣ信号の立上り時点で判断する。
【００８１】
ところで、このような各諸元を分析処理しその適否を診断するに際しては、上記制御棒駆動装置５０側からのデータを収集するが、通常、該制御棒駆動装置５０を数ステップ連続して運転させるとともに、その連続運転期間におけるデータの全部を連続して収拾するようにしているため、分析の準備として、連続した数ステップ分のデータをステップ毎に切り分ける必要がある。また、このステップ毎の切り分けを行うためには、ステップ毎の収集開始時点を設定する必要がある。
【００８２】
係る場合、一つの方法として、制御系全体を一括する制御信号を用いることが知られているが、この制御信号は制御の信頼性の確保等の観点からして極めて重要な信号であるため、あるいは測定回路をシンプルにし信頼性の向上と低コスト化のために、この制御信号を用いることなく上述のステップ毎の切り分けを行うことができれば好都合である。
【００８３】
そこで、この実施形態では、上記ＬＩＦＴ信号とＭＧ信号とＳＧ信号の何れかを、切り分けのための基準信号として利用するようにしたものである。この場合、図３に示すように、これらＬＩＦＴ信号とＭＧ信号及びＳＧ信号を対比すると、ＬＩＦＴ信号の立上り形状は、他の信号に比して明確で極めて判定がし易い点に着目し、このＬＩＦＴ信号を基準信号として利用するようにしている。
【００８４】
具体的には、図３に示すようにＬＩＦＴ信号における上記ＬＩＦＴコイル５１の励磁開始時点（「ＴＬｉｎ」の開始点）から時間「ｔｓ」だけ遡った時点を切り分けの基準位置として設定する。そして、この基準位置から、該基準位置における各信号の状態が再度繰り返される位置までの範囲を、１ステップの信号切り分け範囲としている。なお、この実施形態では上記ＬＩＦＴコイル５１の励磁開始時点が特許請求の範囲における「特定の波形点」に該当する。また、切り分けの基準位置を制御回路から求める（例えば、操作員による操作レバーのＯＮ操作から一定時間の経過時点を切り分けの基準位置とする等）ことも考えられる。
【００８５】
このように各ステップの信号を順次収集し、これを上記第３演算部４８において演算により分析する。そして、この分析結果が、図３に示すように数値が付された波形信号として、また図４に示すように数ステップの分析データとして表示される。
【００８６】
従って、試験者は、表示される波形信号及びデータを目視してここに記載された各諸元及びその良否を確認し、これによって上記制御棒駆動装置５０の診断を容易に且つ精度良く行うことができるものである。
【００８７】
ＩＩ：第２の実施形態
図５には、複数の制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄが備えられ且つこれら複数の制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄを、それぞれ４本を一組として同時にデータの収集を行い、さらに該データに基づく各種の諸元を分析して上記各制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄの診断を行うものを示している。
【００８８】
そして、この例では、上記４本の制御棒駆動装置５０の各三個のコイル５１，５２，５３のそれぞれに接続された１２本の電力線２、即ち、各制御棒駆動装置５０の上記各ＬＩＦＴコイル５１にそれぞれ接続された電力線２Ａ１、２Ｂ１、２Ｃ１，２Ｄ１、上記各ＭＧコイル５２にそれぞれ接続された電力線２Ａ２、２Ｂ２、２Ｃ２，２Ｄ２、及び上記ＳＧコイル５３にそれぞれ接続された電力線２Ａ３、２Ｂ３、２Ｃ３，２Ｄ３を、同じコイルに接続された４本の電力線同士に区分けして一纏めとし、それぞれ電線管１Ａ〜１Ｃに収容している。
【００８９】
そして、これら同種の４本の電力線が収容された上記各電線管１Ａ〜１Ｃのそれぞれに磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ等を取付け、該各磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ等によって検出される磁気信号に基づいて、上記各制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄの各コイル５１〜５３に供給される電流を取得し、これを上記診断装置４１に入力して上記各制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄの診断を行うようになっている。
【００９０】
なお、上記診断装置４１における診断手法等については、上記第１の実施形態における場合と同様であるので、該第１の実施形態の該当説明を援用し、ここでの説明は省略する。
【００９１】
ところで、上述のように、各電線管１Ａ〜１Ｃのそれぞれに上記各制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄの同じコイルに接続された電力線２Ａ１〜２Ｄ１，２Ａ２〜２Ｄ２，２Ａ３〜２Ｄ３を収容した状態で、上記磁場センサ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ等によって電磁信号を検出する場合、どの信号がどの制御棒駆動装置からの信号であるかを正確に判断することは難しいが、この実施形態では以下のような手法を採用することで、これを解決している。
【００９２】
即ち、上記電線管１Ｃについて説明すると、図５に拡大図示するように、該電線管１Ｃの外周に所定間隔で複数（この実施形態では６個）の磁場センサ８Ａ〜８Ｆを取付ける。そして、この状態で、上記各制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄのそれぞれに所要の時間差をもって基準電流を流すとともに、上記電線管１Ｃに設けられた上記各磁場センサ８Ａ〜８Ｆによって磁気信号を検出する。この場合、上記各磁場センサ８Ａ〜８Ｆのそれぞれにおいて、上記各電力線２Ａ３〜２Ｄ３から発生する磁気信号が検出される。なお、同一の磁場センサで、該磁場センサからの距離が異なる電力線２から発生する複数の磁気信号を検出した場合、その距離が近い電力線２から発生した磁気信号ほど検出される信号レベル（電圧値）が高くなることは周知である。
【００９３】
そこで、一つの制御棒駆動装置５０のＳＧコイル５３に基準電流を流したとき、上記各磁場センサ８Ａ〜８Ｆのうち、最も高いレベルの信号を検出した磁場センサを選定する。これによって、その磁場センサ８で検出されるのは上記一つの制御棒駆動装置５０のＳＧコイル５３からの影響が最も大きい磁気信号であることが特定される。このようにして、上記各制御棒駆動装置５０Ａ〜５０ＤのＳＧコイル５３と、該ＳＧコイル５３からの磁気信号を検出する磁場センサ８の組み合わせを、上記各制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄのすべてについて特定し、これをデータベース化して保有する。
【００９４】
また、この制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄとこれに対応する磁場センサ８の組み合わせを特定すると同時に、基準電流とそれに基づく磁気信号との対応関係を求め、これもデータデース化して保有すれば良い。
【００９５】
このような二つのデータベースを保有すれば、次回以降は、上記磁場センサ８のみによって、複数の制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄの各コイル５１〜５３に供給される電流を簡単且つ高精度で取得することができるものである。そして、この電気信号を用いることで、４本の制御棒駆動装置５０Ａ〜５０Ｄの診断を上記診断装置４１において同時に行うことができ、診断作業の効率化が促進される。
【符号の説明】
【００９６】
１        ・・電線管
１Ａ〜１Ｃ・・電線管
２        ・・電力線
８        ・・磁場センサ
２９      ・・制御盤
３１      ・・磁気信号演算手段
４１      ・・診断装置
４２      ・・第１診断部
４３      ・・第２診断部
４４      ・・第１演算部
４５      ・・第２演算部
４６      ・・表示部
４７      ・・第１出力部
４８      ・・第３演算部
４９      ・・第２出力部
５０      ・・制御棒駆動装置
５１      ・・第１の電磁コイル（ＬＩＦＴコイル）
５２      ・・第２の電磁コイル（ＭＧコイル）
５３      ・・第３の電磁コイル（ＳＧコイル）
５４      ・・振動センサ（加速度計）
６０      ・・エンベロープ処理器
６１      ・・全波整流回路       
６２      ・・平滑回路
Ｕ，Ｖ，Ｗ  ・・電線
【図１】
0005439517.tif 000002
【図２】
0005439517.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005439517.tif 000005
【図５】
0005439517.tif 000006
【図６】
0005439517.tif 000007
【図７】
0005439517.tif 000008