(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定したプラント配管の肉厚データである肉厚測定データ及びプラント配管のレイアウトデータを格納した記憶装置と、
前記肉厚測定データに基づいて前記プラント配管の内部流体の流れ状態を推定する流れ解析手段と、
前記推定された流れ状態、前記肉厚測定データに基づいて、肉厚を測定した配管の肉厚測定データを前記推定された流れ状態に応じてシフトし、肉厚データを測定していない個所の配管内部の肉厚データへ設定することで肉厚データを測定していない個所の配管内部の肉厚データを推定する減肉判定手段と、
前記推定した非測定箇所の配管内部の肉厚データと前記レイアウトデータに従って肉厚データの非測定個所の配管の推定減肉状態を表示する配管減肉表示手段と、
を有することを特徴とするプラント配管減肉可視化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラント配管減肉可視化装置において、
前記流れ解析手段は、前記プラント配管の内部流体の流れ状態を推定する際に、前記プラント配管の肉厚測定データの各周方向データについて最小点を検索し、軸方向の肉厚最小点を接続し、平均化して旋回流方向を算出することで前記プラント配管の内部流体の流れ状態を推定する流れ解析手段であることを特徴とするプラント配管減肉可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラント配管における減肉状態の可視化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラント配管の減肉を原因とする破断漏洩事故を未然に防ぐことは重要な課題である。これは事故時の対策のためのプラント停止による経済的損失が大きいだけでなく、特に原子力プラントなどの場合、放射性物質などの内部の有害物質が漏洩することは危険度が高い上、社会的影響が非常に大きいことから明らかである。プラント配管の減肉による事故を未然に防ぐには、システムによる減肉予測に加えて、減肉状態を可視化し、ユーザーの総合的な判断により管理計画を立案することが必要である。プラントの減肉状態を可視化するシステムとしては、特開平10−141600号に開示されたものがある。これは配管肉厚を測定した測定肉厚データから、配管形状にあわせて減肉状態を可視化するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
減肉の主な原因となるエロージョン，コロージョンの進展においては、内部の流体の流れの状態が大きく関与する。この流体状態は、配管の形状，向き，前後の配管によって決定されるため、減肉状態の可視化において、これらを反映することが重要である。
【０００４】
しかし従来の方法では、配管の方向は全て水平方向に変換され、また前後配管の表示を行えなかった。さらに、より網羅的な管理のためには、肉厚を測っていない配管についても減肉状態を表示することが必要であるが、肉厚を測定した配管しか減肉状態を表示できなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
測定したプラント配管の肉厚データである肉厚測定データ及びプラント配管のレイアウトデータを格納した記憶装置と、前記肉厚測定データに基づいて前記プラント配管の内部流体の流れ状態を推定する流れ解析手段と、前記推定された流れ状態、前記肉厚測定データに基づいて、肉厚を測定した配管の肉厚測定データを前記推定された流れ状態に応じてシフトし、肉厚データを測定していない個所の配管内部の肉厚データへ設定することで肉厚データを測定していない個所の配管内部の肉厚データを推定する減肉判定手段と、前記推定した非測定箇所の配管内部の肉厚データと前記レイアウトデータに従って肉厚データの非測定個所の配管の推定減肉状態を表示する配管減肉表示手段と、を有することを特徴とするプラント配管減肉可視化装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
配管の減肉状態を、前後配管と同時に、据付状態の向きに合わせて可視化するためには、レイアウトデータを用いて、減肉測定データと配管形状の対応位置を判定し、配管のメッシュデータを作成し、据付状態の方向に合わせて変換する処理を行い、さらに前後配管について同様の処理を行った結果と合わせて表示する。また、類似配管の検索のためには、特に内部流体の水流状態に支配的な、配管の形状，向き，長さを、上流にわたって比較し、判定する。また、配管内部の流体の流れは、境界を配管内壁で固定されており安定した旋回流が支配的であると仮定できる。そのため、同一系統では、配管の減肉状態は類似傾向を示すと考えられる。そこで、肉厚測定部分の減肉データから、内部流体の流れの旋回状態を推定し、これに合わせて減肉データを旋回させて非測定部分に適用することで、非測定部分の推定減肉状態を得る。また、微小な配管減肉による凹凸を拡大するため、減肉量に応じて拡大係数を設定し、減肉量を拡大して表示する。本発明の一実施形態を利用したプラント配管減肉可視化装置の全体構成の一例を図１に示す。
【００１１】
本実施形態のシステムは、入力装置１０１，表示装置１０２，肉厚測定データ格納装置１０４，レイアウトデータ格納装置１０５，配管減肉表示手段１０３を備えている。
【００１２】
なお、肉厚測定データ格納装置１０４は、測定したプラント配管の肉厚データを格納している。レイアウトデータ格納装置１０５は、プラント配管の３次元レイアウトデータを格納している。配管減肉表示手段１０３は、肉厚測定データ、及びレイアウトデータからプラント配管の減肉状態を可視化表示する。
【００１３】
本システムは、コンピュータシステム等の情報処理装置により実現されるもので、より具体的には例えば図２に示すように、バス線２０３によって互いに接続された中央演算部（ＣＰＵ）２０１，主記憶部２０２，外部記憶装置２０４，２０５，入力装置１０１、および表示装置１０２を備えるコンピュータシステムにより構成される。
【００１４】
図２のコンピュータシステムにおいて、図１の肉厚測定データ格納装置１０４とレイアウトデータ格納装置１０５は、図２の肉厚測定データとレイアウトデータが記憶されている外部記憶装置２０４で構成され、配管減肉表示手段１０３は、外部記憶装置２０５に記憶された配管減肉表示プログラムがＣＰＵ２０１の制御により主記憶部２０２に読み取られ、さらにＣＰＵで実行されることで実現される。
【００１５】
これらの外部記憶装置２０４に格納されるデータ及び外部記憶装置２０５に格納されるプログラムを、入力装置１０１，表示装置１０２，ＣＰＵ２０１，主記憶装置２０２で構成されるコンピュータシステムに組み込んだ状態でプラント配管減肉可視化システムとして提供することも可能であるが、ＣＤ−ＲＯＭ，フロッピィ，ＤＶＤ等の記録媒体に格納してユーザーに提供することで、ユーザーが、入力装置１０１，表示装置１０２，ＣＰＵ２０１，主記憶装置２０２で構成されるコンピュータシステムにインストールし、前述のプラント減肉可視化システムを立ち上げる形態とすることもできる。なお、この場合、本発明が対象とするものは、配管減肉表示プログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１６】
以下に、本実施形態のシステムを構成する各装置の詳細について説明する。
【００１７】
図３に肉厚測定データ格納装置１０４のデータ格納形式を示す。測定した肉厚データは、測定ポイントの配置にしたがったテーブル形式で、肉厚データと、その肉厚データの測定個所を表す測定個所ＩＤデータと、測定した日時を表す測定日時データと、隣接する測定ポイント間の距離を表す測定ピッチデータと、あらかじめ設定してある初期肉厚データと、肉厚の安全性の基準となる必要肉厚データを含む構成である。なお、初期の肉厚データには、運転開始前の肉厚データ、もしくは公称肉厚データが設定される。
【００１８】
プラント配管における測定ポイントの配置例を図４に示す。
【００１９】
測定した肉厚データのテーブルは、配管の周方向の測定ポイントはテーブルの行方向に記述され、軸方向の測定ポイントはテーブルの列方向に記述されている。なお、測定基準点は、周方向については垂直配管以外の場合、最も天側（地上から最も遠い側）、垂直配管の場合は、最も北側で、軸方向については最も上流側（配管内部を流れる流体の上流方向）の測定点とする。測定ポイントの番号付け順は、周方向は時計回り、軸方向は流れる方向とする。
【００２０】
測定した肉厚データは、入力装置１０１を用いてユーザーがキーボード等から直接入力，編集することも、超音波計測装置と連結した携帯データ収集装置を入力装置１０１に接続し、データをダウンロードして入力することもできる。
【００２１】
図５にレイアウトデータ格納装置１０５のデータ格納形式を示す。レイアウトデータは、各配管の溶接個所で区切られた溶接単位ごとに格納される。
【００２２】
ＩＤの項目には、配管のＩＤが格納される。配管のＩＤは、プラント名−系統名−系統番号−配管番号の書式で記述される。配管番号は、上流から下流に順番に振る。種類の項目には、配管の種類が格納される。例えば、ＰＩＰＥは直管、ＥＬＢＯＷはエルボ、EREDUCERは偏心レデューサを表す。基準点１，基準点２，基準点３項目には、配管種類によって定まる配管基準点の位置座標が格納される。配管基準点の配置例を図１１に示す。例えば配管種類が直管の場合、基準点１は上流側端の中心、基準点２は下流側端の中心となる。
【００２３】
レイアウトデータは、３次元プロセスＣＡＤや、写真計測，レーザ計測等のアプリケーションによって入力される。
【００２４】
配管減肉表示手段は、ユーザーより指定のあった配管の減肉可視化を行い、表示装置に出力する。配管減肉表示手段１０３の処理フローを図６のブロック図を用いて説明する。
【００２５】
まず、ユーザーから指定のあった１つまたは複数の配管の肉厚測定データ、およびレイアウトデータを、肉厚測定データ格納装置１０４，レイアウトデータ格納装置１０５から検索する（６０１）。上流下流の配管数を指定する複数表示の場合、入力された数だけ肉厚測定データおよびレイアウトデータのＩＤデータの減算，加算を行い、上流下流配管を検索する。複数配管の場合、以下の処理を配管の数だけくりかえす。次に、物体座標系での測定基準方向を設定する(６０２)。ここで、物体座標系とは、配管の減肉形状メッシュデータを作成するための、物体の基準点１，基準点２，基準点３を基準とする座標系であり、図１５のように原点を基準点１，ｘ軸方向を基準点２，ｙ軸方向を基準点３，ｚ軸方向をｘ軸とｙ軸に垂直にとった座標とする。これに対して、プラント全体の座標系を世界座標系とし、世界座標系における物体座標系のｘ軸，ｙ軸，ｚ軸方向の単位ベクトルをＸ，Ｙ，Ｚとすると、Ｘ，Ｙは対象配管の基準点１，基準点２，基準点３の座標から、またＺはＸｘＹによって求められる。Ａ＝（ＸＹＺ）とすると、物体座標系の任意の点Ｌの世界座標系での座標Ｗは、Ｗ＝ＡＬによって表されることから、逆に世界座標系での測定基準方向Ｍの物体座標系での方向は、Ａ-1Ｍによって求められる。次にこの方向と物体座標系のｙ軸とのｙｚ平面でなす角度を求め、αとする。次に、物体座標系でのメッシュデータを作成する（６０３）。直管の軸方向にａピッチめ、周方向にｂピッチめの測定点の内壁の座標は、測定ピッチデータをｐ，配管の径をＤ，測定点での肉厚をｔｈとすると、数１となる。
【００２６】
【数１】
0004383643.tif 000002
【００２７】
外壁の座標は、これにｔｈ＝Ｄ／２を代入したものである。また、肉厚測定データがない場合には、ｔｈには肉厚公称値を代入する。この座標を全ての測定点について求め、隣り合う８つの測定ポイントの内壁，外壁点で構成される形状を１メッシュ要素とし、これを組み合わせることで全体のメッシュデータを作成する。次に作成されたメッシュデータを座標変換し、世界座標系でのメッシュデータを求める。座標変換は、前述のＷ＝ＡＬによって行う。このメッシュデータを出力し、表示装置によって立体表示を行うことで、レイアウトデータに従った減肉状態の可視化を、一つまたは複数の配管について行うことができる。
【００２８】
また本実施形態に、肉厚データから将来の肉厚データを推定する進展肉厚推定手段を加えることで将来の減肉状態を表示することができる。図７にこの場合のシステム構成を示す。
【００２９】
進展肉厚推定手段７０１の処理フローを、図８のブロック図を用いて説明する。
【００３０】
まず、表示対象の配管に対応する肉厚測定データを全て検索する（８０１）。データが見つからない場合は画面にエラーメッセージを表示し、処理を終了する。次に、最新の測定日時の肉厚データと、次に新しい肉厚データを用い、各測定ポイントでの減肉速度を算出する（８０２）。測定１回分のデータしかない場合は、次に新しい肉厚データとして、各測定ポイントの肉厚に初期肉厚を設定し、測定日時に運転開始日を設定したデータを使用する。各測定ポイントでの減肉速度は、それぞれにおける肉厚値の差を、測定日時の差の年数換算で割った値とする。次に、指定日時での各測定ポイントでの肉厚を算出し、各測定ポイントに設定する（８０３）。これは、各測定ポイントにおいて、最新の肉厚値から、最新測定日付から指定日時までの差に８０２で算出した各測定ポイントでの減肉速度をかけたものを減算することにより求める。この各測定ポイントでの予測肉厚を出力し、処理を終了する。またさらに、ユーザーより指定のあった場合には、必要肉厚値以下の測定ポイントの肉厚値に破断を示す−１を設定し、配管減肉表示手段１０３において肉厚値−１の個所を非表示とすることで、破断個所に穴を空けた状態で表示することも可能である。
【００３１】
また本実施形態に、類似した配管ルートを検索する類似配管検索手段と、類似配管同士の肉厚測定データを比較して減肉差分量を算出する減肉比較手段を加えることで、類似配管の減肉状態と相違部分を可視化することができる。図９にこの場合のシステム構成を示す。
【００３２】
類似配管検索手段９０１の処理フローを、図１０のブロック図を用いて説明する。まず、対象配管の上流の何部品までを類似検索の対象とするかの検索範囲数の入力を行う(１００１)。１の場合は対象部品で、Ｎの場合は上流Ｎ−１部品までを類似検索の対象とする。デフォルトは２とする。次に、レイアウトデータから、対象配管の指定検索範囲と同じ配管種類の並びの配管を検索する(１００２)。このとき、連続する直管は、一つの直管とみなす。次に、この中から、対象配管と配管ルートが類似している配管を検索する（１００３）。類似の判定では、まず、径と方向が一致しているものを探す。このうち、方向は、各配管の形状種類ごとに基準点１，基準点２，基準点３データから判定する。図１１にこれらの基準点を示す。次にこの中から、長さの近いものを検索する。このとき、連続する直管は、同様に一つの直管として判定する。複数の配管の並びを対象としている場合、それぞれの配管の長さの一致度（短い方／長い方）をかけ合わせたものを全体の一致度とし、これが最も大きいものを類似配管として判定する。またさらに、一致度の高いものの中から、ユーザーが類似配管を選択することもできる。
【００３３】
次に、減肉比較手段９０２は、対象配管の減肉データがない場合には、類似配管の減肉測定データを対象配管の減肉データとして設定する。また、対象配管の減肉データがある場合には、対象配管と類似配管の各測定ポイントにおける減肉値の差分を、対象配管の減肉データとして設定する。配管減肉表示手段１０３はこの減肉データに基づき、対象配管の減肉測定データがない場合は、類似配管の測定データを用いて減肉予想状態を、減肉測定データがある場合は、類似配管との差分から減肉相違状態を出力し、可視化することができる。
【００３４】
また本実施形態に、配管内部流体の流れ状態を推定する流れ解析手段と、推定された流れに従って非測定個所の配管内部の減肉状態を推定する減肉判定手段とを加えることで、非測定個所の推定減肉状態も可視化することができる。図１２にこの場合のシステム構成を示す。
【００３５】
流れ解析手段１２０１の処理フローを、図１３のブロック図を用いて説明する。
【００３６】
まず、軸方向に１つ分のデータを１単位として、この中で肉厚最小の点を検索する（１３０１）。これは肉厚測定データの格納形式において、各行の最小値を求めることである。次に、求められた肉厚最小の各点について、上流（１行前）下流(１行後)の最小点と離れている場合、近傍の最小点を再度求める(１３０２)。近傍の判定は、前後の点から±４５°以内とし、対象配管の径データ（ｌとする）と測定ピッチデータ（ｐとする）から、周方向に前後±πｌ／(８ｐ)の測定点数の内部にあるかどうかで判定を行う。最小点がこの範囲にない場合、範囲内で見つかるまで、次に肉厚が小さい点の検索を順次繰り返す。次に、求められた肉厚最小点を接続し、さらにこれを平均化して旋回流方向を算出する(１３０３)。旋回流方向は、流れが軸方向に測定ピッチで１つ分進んだ場合、周方向に測定ピッチで左右にいくら進むか（右を正、左を負とする）で表す。
【００３７】
次に減肉判定手段１２０２は、肉厚を測定した配管の肉厚測定データを、旋回流方向に応じてシフトし、非測定配管の肉厚データに設定する。このとき、測定ポイントの間については、左右の肉厚から線形に求める。例えば、図３の肉厚測定個所を起点として、行方向に４０の位置からの配管の減肉状態を求めるとする。流れ解析手段１２０１の結果、旋回流方向が０.１２ とすると、４.８ 測定ピッチ分だけ周方向（テーブルにおける列方向）にシフトさせる。これは対象の配管の肉厚データに、測定した部分の肉厚データの（０.８＊５ ピッチ前の肉厚データ＋０.２＊４ ピッチ前の肉厚データ）を設定することである。またシフトが１周分をこえた場合は、１周分の測定ピッチ数を引いてシフト量を算出する。またレデューサ等により径が変化する場合は、肉厚測定部分の配管の肉厚測定データを、径の変化の割合だけ拡大もしくは縮小したデータを適用する。このようにして、非測定部分の進展肉厚推定データを、測定部分の肉厚データを用いて順次判定する。
【００３８】
このようにして得られた非測定個所の推定肉厚データを、配管減肉表示手段によって表示することにより、非測定個所についても配管の推定減肉状態を表示することができる。
【００３９】
また本実施形態に、肉厚測定データから、減肉量を拡大した肉厚データを作成する減肉拡大手段を加えることで、減肉個所をより強調して減肉状態を可視化することができる。図１４にこの場合のシステム構成を示す。
【００４０】
減肉拡大手段１４０１は、指定配管の肉厚測定データとレイアウトデータを、肉厚測定データ格納装置１０３，レイアウトデータ格納装置１０４から入力する。次に、該当配管の肉厚測定データのうち、最小の肉厚値をＡ，最大の肉厚値をＢ、また該当配管の径をＤとし、肉厚値Ｘである任意の測定ポイントの減肉拡大表示肉厚を、数２により設定する。
【００４１】
【数２】
0004383643.tif 000003
【００４２】
この減肉拡大表示肉厚を用いて、配管減肉拡大手段で減肉可視化を行うことで、減肉による凹凸をより拡大し、減肉個所を強調して表示することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の一形態によれば、据付位置，方向に合わせて、前後配管と合わせて配管の減肉状態を可視化することができる。
【００４６】
また、本発明の一形態によれば、流れを解析し、非測定個所の減肉状態を推定することで、非測定配管の減肉状態を可視化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるシステム構成の一例を示す全体ブロック図。
【図２】図１の実施形態を実現するハードウェア構成例を示すブロック図。
【図３】肉厚測定データ格納装置のデータ格納形式の一例を示す図。
【図４】配管の肉厚測定位置の一例を示す図。
【図５】レイアウトデータ格納装置のデータ格納形式の一例を示す図。
【図６】配管肉厚表示手段の処理フロー図。
【図７】本発明の一実施形態におけるシステム構成の他の例を示す全体ブロック図。
【図８】進展肉厚推定手段の処理フロー図。
【図９】本発明の一実施形態におけるシステム構成の他の例を示す全体ブロック図。
【図１０】類似配管検索手段の処理フロー図。
【図１１】方向の判定に用いる基準点を示す図。
【図１２】本発明の一実施形態におけるシステム構成の他の例を示す全体ブロック図。
【図１３】流れ解析手段の処理フロー図。
【図１４】本発明の一実施形態におけるシステム構成の他の例を示す全体ブロック図。
【図１５】配管減肉表示手段の処理で用いられる物体座標系の配置を示す図。
【符号の説明】
１０１…入力装置、１０２…表示装置、１０３…配管減肉表示手段、１０４…肉厚測定データ格納装置、１０５…レイアウトデータ格納装置。
【図１】
0004383643.tif 000004
【図２】
0004383643.tif 000005
【図３】
0004383643.tif 000006
【図４】
0004383643.tif 000007
【図５】
0004383643.tif 000008
【図６】
0004383643.tif 000009
【図７】
0004383643.tif 000010
【図８】
0004383643.tif 000011
【図９】
0004383643.tif 000012
【図１０】
0004383643.tif 000013
【図１１】
0004383643.tif 000014
【図１２】
0004383643.tif 000015
【図１３】
0004383643.tif 000016
【図１４】
0004383643.tif 000017
【図１５】
0004383643.tif 000018