(57)【要約】【課題】配管の移動量について着目した場合、取得したデータを用いてプラントの稼働率向上を図るためには、設計値の妥当性を検証する方法やそれを実現するのに必要となる構成要素などに関して、まだ改善の余地があった。【解決手段】プラントの配管移動量管理方法において、移動量管理サーバがプラント運転中の配管移動量を取得するステップと、前記配管移動量取得時の、前記プラントの運転情報をプラント運転情報データベースから取得するステップと、前記配管移動量取得時の前記運転情報から前記配管移動量取得時の前記設計情報を取得するステップと、前記配管移動量取得時の前記設計情報と配管移動量とから配管及び支持装置の健全性を判断するステップを有したことを特徴とするプラントの配管移動量管理方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントの配管移動量管理方法において、
移動量管理サーバが
プラント運転中の配管移動量をプラントに設置された配管移動量測定装置から取得するステップと、
前記配管移動量取得時の前記プラントの運転情報をプラント運転情報データベースから取得するステップと、
前記運転情報から前記配管移動量取得時の設計情報を設計情報データベースより取得するステップと、
前記設計情報と前記配管移動量とから配管及び支持装置の健全性を判断するステップを有したことを特徴とするプラントの配管移動量管理方法。
【請求項２】
プラントの配管移動量管理方法において、
移動量管理サーバが
非定常状態の配管移動量をプラントに設置された配管移動量測定装置から取得するステップと、
前記配管移動量取得時の前記プラントの運転情報をプラント運転情報データベースから取得するステップと、
前記運転情報から前記配管移動量取得時の設計情報を設計情報データベースより取得するステップと、
前記設計情報と前記配管移動量とから配管及び支持装置の健全性を判断するステップを有したことを特徴とするプラントの配管移動量管理方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のいずれか一項に記載の配管移動量管理方法において、
健全性を判断するステップの後に、
プラント運転の継続を行うか否かのプラント継続判断ステップを有することを特徴とする配管移動量管理方法。
【請求項４】
プラントの配管移動量を管理する配管移動量管理システムにおいて、
プラント内に設置されたプラント運転中の配管移動量を取得する配管移動量測定装置と、
前記配管移動量測定装置で取得した配管移動量を格納する移動量データベースと、
前記配管移動量を前記移動量データベースに格納する移動量管理サーバに設けられた制御回路と、
前記プラントの運転情報を格納したプラント運転情報データベースと、
前記プラントの設計情報を格納した設計情報データベースと、
前記配管移動量取得時の前記運転情報から前記配管移動量取得時の前記設計情報を取得し、前記配管移動量とから健全性を判断する運転時健全性判断機能部を有したことを特徴とする配管移動量管理システム。
【請求項５】
請求項４に記載の配管移動量管理システムにおいて、
運転時健全性判断機能部での判断した健全性と、前記プラントの点検計画が格納された点検計画データベースより前記配管及び前記支持装置の点検計画を最適化する点検計画最適化機能部を有することを特徴とする配管移動量管理システム。
【請求項６】
請求項４に記載の配管移動量管理システムにおいて、
前記プラントが非定常状態時に前記配管移動量を前記移動量データベースに格納及び前記運転情報を前記運転情報データベースに格納する非定常状態挙動把握機能部を有することを特徴とする配管移動量管理システム。
【請求項７】
請求項４に記載の配管移動量管理システムにおいて、
前記健全性より前記配管の支持装置の設計値が妥当であるかを検証する設計妥当性検証機能部を有することを特徴とする配管移動量管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラントの配管移動量管理方法及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所等のプラントの配管は、熱膨張による配管移動量を考慮しつつ、地震等の短期荷重発生時には支持装置の配管拘束機能を効果的に発揮できるよう設計されている。
【０００３】
このようなプラント運転中の設備，機器を監視する技術として、特開平１０−２２７４００号公報において、各種センサと伝達ユニットを有する監視装置を配管自体に取り付け、各装置が中継しながらデータを集約し、遠隔で監視する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２７４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
配管の移動量について着目した場合、取得したデータを用いてプラントの稼働率向上を図るためには、設計値の妥当性を検証する方法やそれを実現するのに必要となる構成要素などに関して、まだ改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。プラントの配管移動量管理方法において、移動量管理サーバがプラント運転中の配管移動量を取得するステップと、前記配管移動量取得時の、前記プラントの運転情報をプラント運転情報データベースから取得するステップと、前記配管移動量取得時の前記運転情報から前記配管移動量取得時の前記設計情報を取得するステップと、前記配管移動量取得時の前記設計情報と配管移動量とから配管及び支持装置の健全性を判断するステップを有したことを特徴とするプラントの配管移動量管理方法。
【発明の効果】
【０００７】
配管の移動量を用いて配管系の健全性を適宜判断することで長期的な配管管理を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明における配管及び支持構造物の健全性を判断する全体フロー。
【図２】配管移動量データ，プラント運転情報，配管設計情報及び配管支持構造物設計情報のデータ例。
【図３】本発明におけるシステム全体図。
【図４】原子力プラントの主蒸気系配管の一部をモデル化した例。
【図５】配管移動量測定装置の例。
【図６】非定常状態における移動量を把握するフロー。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【００１０】
本実施例における配管及び支持構造物の健全性を判断するフローを図１に示す。
【００１１】
（ステップ１）
まず、配管移動量測定装置を任意の配管に取り付ける。このとき、配管への取り付けに際しては、クランプなどの治具を用いて配管本体に固定するようにして、本測定装置が配管の移動を確実に捉えるようにすることが重要である。取り付け対象としては、常用系（主蒸気系や給水系等）や非常系（原子炉隔離時冷却系（ＲＣＩＣ系：Reactor Core isolation Cooling system）や高圧炉心スプレイ系（ＨＰＣＳ系：High Pressure Core Spray system）等）の配管等が挙げられる。
【００１２】
（ステップ２）
次に、プラント運転中の任意の時刻において、当該配管の移動量を測定し、配管移動量測定装置１のデータ記憶部２に記録する。測定するタイミングは、一定間隔で自動的に動作するようにするか、予めプログラムしておいた時刻あるいは配管移動の挙動変化に応じて動作するように設定するとよい。あるいは、無線等で本装置に直接指示する方法や本装置の近くにある機器を介して間接的に指示する方法を用いてもよい。データの記録にあたっては、移動量データに加えて時刻情報を同時に記録することが好ましい。そうすることにより、当該移動量を測定したときのプラント運転情報を特定することが容易になる。
【００１３】
（ステップ３）
このようにして記録した移動量データは、有線及びまたは無線を経由して集められるが、最終的には配管移動量を管理する移動量管理サーバ２０に格納するようにし、データを一元管理できるようにする。ただし、一時的に健全性を判断したい場合などにおいては、作業者がＰＣ６０などの端末に当該データを取り込み、健全性を判断した後にサーバへ格納するといった使い方をすることも考えられる。
【００１４】
（ステップ４）
続いて、プラント運転情報を基にして、取得した移動量データの測定時の当該運転状態を特定する。ここで、プラント運転情報として重要な項目は、運転温度，内部流体種別，連続か間欠かの供用状態などである。また、どの配管に取り付けたかの配管情報や、外部から取り込んだ又は内部で計測した地震情報等を取り入れてもよい。これらの情報は適宜最適なものを選んで使う。このように地震情報を取り入れた場合、地震も考慮した評価が可能となる。
【００１５】
（ステップ５）
一方で、配管設計情報及び配管支持構造物設計情報から、当該運転状態における配管移動量の設計値がどうであったかを確認する。ここで、配管設計情報として重要な項目は、材質，口径，肉厚，形状，熱膨張係数，設計温度，基準温度，保温材有無及び種別などである。また、配管支持構造物設計情報として重要な項目は、支持構造物種別，拘束位置と方向，ばね定数などである。図２に、配管移動量データ，プラント運転情報，配管設計情報及び配管支持構造物設計情報として格納するデータの例を示す。
【００１６】
（ステップ６）
次に、こうして得られた設計値と実際の配管移動量とを比較する。
【００１７】
（ステップ７）
当該配管及び当該配管系の支持構造物の健全性を評価する。健全性の評価は当該運転状態における設計値と実際の配管移動量との差が許容範囲になるようにする。もし健全性の評価がＯＫであれば、当該配管のプラント運転中の移動量測定を継続し、同様の健全性評価を適時実施することになるが、健全性の評価がＮＧの場合は、次に示すような手順を踏むことになる。
【００１８】
（ステップ８）
プラントの運転を継続して良いかどうかプラント運転継続判断をする。もし想定を超える範囲の負荷が発生している場合には不具合が生じる前に必要な対策を講じるといった予防保全につなげることにより、事象発生前に未然に対策を行うことでプラントの稼働率を向上させる効果が得られる。
【００１９】
（ステップ９）
健全性の評価上はＮＧであっても、当該配管の供用を停止してプラント運転を継続することが可能な場合などは、次回のプラント計画停止時を待って対策工事を実施するようにして、プラントの稼働率を確保することが考えられる。
【００２０】
（ステップ１２）
その後プラント計画停止時に対策工事を行う。
【００２１】
（ステップ１０）
しかし、プラントの運転継続が不可であれば、対策工事の内容にもよるが、一旦プラントを停止して暫定処置を施す。
【００２２】
（ステップ１１）
速やかにプラントの運転再開を目指すことになる。その上で、次回のプラント計画停止時に対策工事をするための準備を進める。
【００２３】
（ステップ１２）
その後プラント計画停止時に対策工事を行う。
【００２４】
以上のようにして、任意の配管に移動量測定装置を取り付け、取得した配管移動量データと、プラント運転情報，配管設計情報及び配管支持構造物設計情報に基づく当該運転状態における配管移動量の設計値を比較することにより、当該配管及び当該配管系の支持構造物の健全性を評価して、プラントの運転継続可否を合理的に判断することが可能となる。
【００２５】
なおステップ１，ステップ９からステップ１２は人が行うステップである。
【００２６】
ステップ２からステップ８までは本システムにおいて人からの入力や自動制御で行うステップである。
【００２７】
本実施例におけるシステム全体図を図３に示す。
【００２８】
配管移動量測定装置１は、移動量センサ５，データ記憶部２，電源部４，通信部６及び制御回路３で構成されている。移動量センサ５は、ワイヤー式変位センサや差動トランス式変位センサなどの変位量を電子データに変換して記録できるものであればよく、その測定結果はデータ記憶部に格納される。また、格納したデータは、通信部を介して有線及びまたは無線により取り出すことができる。
【００２９】
ここで、無線通信を使う場合は、プラント内の環境に応じて中継器１０を置くとよい。使用する無線の種類は、周辺環境，通信頻度，通信速度，電力消費量，ノイズ及び干渉対策などに応じて決めることになるが、２.４５ＧＨｚ帯，ＰＨＳ，ＵＷＢなどを単独及びまたは組み合わせて選択するようにする。なお、中継器１０は、移動量センサを除けば配管移動量測定装置と同様の構成であるため、配管移動量測定装置自体が中継器を兼ねることも可能である。データ記憶部１２，電源部１３，通信部１４及び制御回路１１で構成される。
【００３０】
これらの移動量センサによる測定とデータ記憶部への格納及び通信部の動作に関しては、制御回路によって予めプログラムされた通りに制御される。
【００３１】
移動量管理サーバ２０は、通信部２８を介して配管移動量測定装置から移動量データを取得し、移動量データを移動量データベース２１に格納する。このとき、必ずしも中継器を経由する必要はなく、配管移動量測定装置と直接接続、あるいは作業者が持ち運ぶＰＣ６０などに一度格納してから当該サーバに移してもよい。サーバには、移動量データを格納する移動量データベースを有する。また、プラント運転情報の格納されたプラント運転情報データベース３０、配管の設計情報及び配管支持構造物の設計情報が格納された設計情報データベース５０及び点検計画が格納された点検計画データベース４０の各データベースを有する。これら各データベースと接続して、プラント運転時の配管健全性を判断する運転時健全性判断機能部２４、配管及び支持構造物の点検計画を最適化する点検計画最適化機能部２５、プラントの非定常状態における移動量を把握する非定常状態挙動把握機能部２６及び実際の移動量データから設計値の妥当性を検証する設計妥当性検証機能部２７を有する。
【００３２】
プラント運転時の配管健全性を判断する運転時健全性判断機能部は、プラント運転情報データベースを基に、取得した移動量データの測定時の当該運転状態を特定した後、配管設計情報及び配管支持構造物設計情報の各データベースから当該運転状態における設計値とを比較するものである。
【００３３】
配管及び支持構造物の点検計画を最適化する点検計画最適化機能部は、実際の移動量データの履歴を基に定量的な傾向をもとめて、健全性が維持できると考えられる期間を推測し、その期限に達する前に点検を実施するような計画の立案を支援するものである。
【００３４】
プラントの非定常状態における移動量を把握する非定常状態挙動把握機能部は、通常のプラント運転中と同様に、地震や不具合発生時にも配管移動量を測定することによって、地震や不具合の発生後に実際の移動量を確認できるようにして、プラントへの影響ならびに運転継続可否の判断を支援するものである。
【００３５】
実際の移動量データから設計値の妥当性を検証する設計妥当性検証機能部は、上述の機能部で得られた結果を基に、運転時健全性判断機能部での健全性が不適な場合は不具合が生じる前に必要な対策、たとえば支持構造物の補強や追設といった予防保全工事の検討を支援する。これにより、プラントの計画外停止を未然に防止し、プラントの稼働率を向上させるものである。また電源部２３や移動量管理サーバを稼動させるための制御回路２２を有する。
【実施例２】
【００３６】
本実施例の主な用途として、熱移動量の大きい配管に用いる場合の適用例を示す。特に、高温配管の軸方向の熱移動量は大きく、配管及び支持構造物の設計において無視できないため、本装置を取り付けてプラント運転中の実際の移動量，移動軌跡を確認することは極めて重要である。
【００３７】
図４に、原子力プラントの主蒸気系配管の一部をモデル化した例を示す。実線部は配管ルート４０１を示し、その途中にある点は配管応力解析上の評価点４０２を示している。この評価点は、直管，曲げ管，分岐管，レジューサ，弁などの配管構成要素の接続部や、弁における重量配分位置などのほか、配管支持構造物の取り付け位置にも必ず配置するものである。また、座標軸４０３には、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に加えて、プラントノースの方向も示されている。このモデルの場合、機器との接続部であるノズル４０４からＺ軸の負の方向に配管が敷設されており、２つの曲げ管をへて、再びＺ軸の負の方向へ配管がのびている。２つ目の曲げ管の後には、配管支持構造物４０５が配管軸に直角な２方向、すなわちＸ軸とＹ軸を拘束するように設置され、３つ目の曲げ管の後にＸ軸方向へ向いた配管上に再び配管軸直角の２方向、すなわちＹ軸とＺ軸を拘束する配管支持構造物が設置されている。そして、モデルの終端部は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向を拘束する配管支持構造物でアンカ４０６と呼ばれる。このアンカの先には続きの配管が接続しているが、解析上別のモデルとして区別される。
【００３８】
このモデルにおいて、配管移動量測定装置をどこに取り付けるのがよいかを考えるなら、２つの配管支持構造物の位置がその候補として有力である。これらの配管支持構造物は、どちらも配管軸方向の移動は拘束せず、それ以外の２方向の移動を拘束するものであるから、それぞれの配管軸方向の移動が許容範囲内で観測され、かつ拘束方向の移動は配管軸方向に比べて小さいことを確認するためである。あるいは、熱膨張による配管移動量は直管部が長ければ長いほど蓄積して大きくなることから、長い直管部の下流端に近い位置に測定装置を設置する方法も有効である。
【００３９】
図５に、配管移動量測定装置の例を示す。
【００４０】
配管５０１に移動量測定装置を取り付ける際、配管に保温材が巻かれている時は設置箇所の保温材の上からでも、その箇所の保温材を外した上でクランプを取り付けるのでも良い。配管本体へ取り付ける側の測定装置５０２には、測定棒５０３がついていて、床または壁面などへ取り付ける側の測定装置５０４についている変位センサ５０５が測定棒５０３の移動量を記録する。そして、記録した移動量データは、無線通信モジュール５０６を介して、無線で送付される。
【００４１】
ここで、変位センサには数多くの種類があるため、使用目的に応じてセンサを選択することが重要である。例えば、より多くの箇所に配管移動量測定装置を設置しようとする場合は、比較的安価なワイヤー式変位センサを選ぶとよい。もし、移動量が小さく、より精度を要求する場合は、差動トランス式が適している。また、床あるいは壁面などに取り付ける方の測定装置を設置することが周囲の条件から難しい場合は、非接触式のセンサを用いる方法が考えられる。いずれにしても、移動量測定データを電子的に記録できればよく、物理的に移動量を記録する方法でも電子データへ変換可能であればセンサの種類は問わない。
【００４２】
また、記録した移動量データの送信に関しては、前述のように、最終的に配管移動量を管理するサーバに移動量データを格納することが目的のため、使用目的や使用環境に合わせて有線，無線を単独あるいは併用して使用すればよい。
【００４３】
また、対象配管は、それぞれ配管特有の運転パターンがある、常用系（主蒸気系や給水系等）の配管では長いスパンの運転サイクルである。非常系（原子炉隔離時冷却系（ＲＣＩＣ系：Reactor Core isolation Cooling system）や非常用復水器系）の配管では、テスト時等１ヶ月に一度だけ起動させるため、その運転サイクルは短いスパンである。従ってこのような異なる配管系に用いた場合でも当該運転状態における設計値と実際の配管移動量を用いるので計測場所による影響を考慮した測定が可能となる。
【００４４】
なお、本実施例は、通常のプラント運転中のみならず、非定常状態として地震等の短期荷重が発生した場合の配管移動量を確認することにも適用可能である。つまり、本発明における配管移動量測定装置を予めプラント内の任意の箇所に設置して、地震等の短期荷重が発生した際に移動量を強制的に記録するようにプログラミングしておくことで、地震等の短期荷重が加わっている最中にどのくらいの配管移動量があったのかを遡って確認することができ、地震等の短期荷重発生後、速やかにプラント健全性を評価し、運転再開可否を合理的に判断する上で必須の情報を提供することができる。また外部からの地震情報（例えばどのような方向にどれだけの振動が起きたのか等の情報）を受付け、配管の移動量と地震情報から、どの支持構造物でどれだけの補強の強度が不足しているのか等の情報も分かる。これらの情報はプラント設計データへフィードバックさせることができる。従って、地震時の実際の移動量計測データより、プラント中のさらに補強すべき箇所が正確に分かる。またプラント建設時等の設計へも反映できる。
【実施例３】
【００４５】
図６にプラントの非定常状態における移動量を把握するステップについて述べる。前述のステップと異なるところはステップ１−２である。非定常状態でも配管移動量の記録がスタートするようにしてある。通常のプラント運転中と同様に、地震や不具合発生時にも配管移動量を測定することによって、地震や不具合の発生後に実際の移動量を確認できるようにして、プラントへの影響ならびに運転継続可否の判断を支援するものである。従って地震時においても早急なプラント復旧が見込める。
【符号の説明】
【００４６】
１  配管移動量測定装置
２，１２  データ記憶部
３，１１，２２，６１  制御回路
４，１３，２３，６２  電源部
５  移動量センサ
６，１４，２８，６３  通信部
１０  中継器
２０  移動量管理サーバ
２１  移動量データＤＢ
２４  運転時健全性判断機能部
２５  点検計画最適化機能部
２６  非定常状態挙動把握機能部
２７  設計妥当性検証機能部
３０  プラント運転情報データベース
４０  点検計画データベース
５０  設計情報データベース
６０  ＰＣ
６４  入出力部
４０１  配管ルート
４０２  評価点
４０３  座標軸
４０４  ノズル
４０５  配管支持構造物
４０６  アンカ
５０１  配管
５０２  配管本体へ取り付ける側の測定装置
５０３  測定棒
５０４  床または壁面などへ取り付ける側の測定装置
５０５  変位センサ
５０６  無線通信モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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