JP2002162298A - Piping stress evaluation device - Google Patents
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- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は配管応力評価装置に
関し、特に高温の蒸気を通す母管から分岐する配管の分
岐部に作用する応力を評価する場合に用いて有用なもの
である。
【0002】
【従来の技術】プラントの母管から分岐する配管等には
揺れを生じ易い。この揺れにより当該配管には振動応力
が作用する。この振動応力は当該配管の分岐部分(根元
部分)に最も大きな影響を与える。そこで、かかる分岐
部分に作用する振動応力を評価することが行われてい
る。
【0003】図6は従来技術に係るこの種の配管応力評
価装置を、評価対象となる配管とともに示す説明図であ
る。同図に示すように、配管1は母管2から分岐してお
り、その途中を支持部材3で壁面4に固定してある。こ
の配管1の母管2からの分岐部分には歪ゲージ5a,5
bが貼着してある。各歪ゲージ5a,5bの出力信号は
アンプ6a,6bを介してデータレコーダ7に供給さ
れ、このデータレコーダ7で所定の処理をすることによ
り配管1の分岐部分に作用する振動応力を測定してい
る。この測定結果はプリンタ8に出力され、このプリン
タ8で印刷される。なお、図中、9は弁である。
【0004】図7は、図6に示す評価装置における評価
手順を示すフローチャートである。同図に示すように、
先ず歪ゲージ5a,5bによる歪計測を行う(ステップ
S1)。次に、歪計測の結果に基づいて応力の算定を行
う(ステップS2)。具体的には、ヤング率を乗じる。
【0005】上述の如き配管応力評価装置を用いる評価
方式は、歪ゲージ5a,5bによる直接計測方式であ
り、計測精度は良好であるが、歪ゲージ5a,5bを被
測定物である配管1に貼着する必要があるため、作業性
が悪いという問題がある。歪ゲージ5a,5bの貼着作
業に技能を要するばかりでなく、貼着場所の環境及び温
度等の影響を受け当該作業が制限されるからである。
【0006】特に、母管2が高温の蒸気等を流すもので
ある場合には、その流体の流通を停止し、配管1が十分
な温度にまで冷却されるのを待って歪ゲージ5a,5b
の貼着作業を行う必要があり、必要に応じて迅速に所定
の応力測定を行うという訳にはいかず、この場合には速
応性にも欠ける。ちなみに、例えば原子力プラントにお
ける母管2の表面温度は、運転時には400°C程度に
なる。また、配管1が高温部である場合には、歪ゲージ
5a,5bも高温用のものを使用する必要があり、当該
歪ゲージ5a,5b自体が高価なものであるため、作業
コストも高騰する。
【0007】そこで、図8に示すような配管応力評価装
置も提案されている。同図に示すように、当該配管応力
評価装置は、加速度計10a,10bにより直接計測を
行うものである。すなわち、配管1の分岐部と、この分
岐部の上方に位置し分岐部とともによく揺れる部分であ
る弁9が配設された部分に加速度計10a,10bを配
設し、配管1の解析モデルを用いて各加速度信号からそ
の分岐部の振動応力を計測する。
【0008】さらに詳言すると、評価対象である配管1
には、その分岐部及び弁9の配設部等、任意の複数個所
(図では2箇所)に加速度計10a,10bが取り付け
られている。加速度計10a,10bの出力信号である
配管1の振動による加速度を表す加速度信号は、アンプ
11a,11b及びA/D変換器12a,12bを介し
て処理装置、例えばパーソナルコンピュータ13に入力
される。このパーソナルコンピュータ13では、FEM
(有限要素法)を利用することにより配管1における支
持部材3の剛性、弁9の質量等を的確に評価して当該配
管1の解析モデルを作成するとともに、この解析モデル
と、実測した加速度信号とを用いてスペクトル解析及び
応力解析を行ない、実測加速度と発生応力との対応を明
らかにして配管1の分岐部等、任意の応力評価部分に発
生している応力を算出・評価する。この算出結果はプリ
ンタ14に出力され、このプリンタ14で印刷される。
【0009】図9は図8に示す評価装置のパーソナルコ
ンピュータ13における処理手順を示すフローチャート
である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ1
3では、評価対象とする配管1が解析モデルとしてモデ
ル化されている(ステップS11)。かかる状態で、図
8に示す加速度計10a、10b、アンプ11a,11
b及びA/D変換器12a,12bを介して加速度信号
を取り込む(ステップS12)。次に、解析モデルを用
いて実測した加速度信号から加速度スペクトル分析(ス
テップS13)、変位スペクトル分析(ステップS1
4)及び応力スペクトル分析(ステップS15)を行
い、配管1の分岐部等、任意の応力評価部分に発生して
いる応力を算出・評価する(ステップS16)。
【0010】さらに詳言すると、ステップS13では、
解析モデルに基づき実測した加速度信号を周波数分析す
ることによって加速度の応答スペクトルを算出する。ス
テップS14では、加速度の応答スペクトルを2回積分
することにより変位に変換した応答スペクトルを算出す
る。ステップS15では、変位スペクトルに基づき解析
モデルの周波数応答解析を行うことにより応力スぺクト
ルを算出する。ステップS16では、応力スぺクトルに
基づきこれの2乗平均を行うことにより配管1の分岐部
等、任意の応力評価部分に発生している応力を算出す
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図8に示す加速度計1
0a、10bを用いた配管応力評価装置によれば、図6
に示す歪ゲージ5a,5bを用いた配管応力評価装置に
較べ、加速度計10a、10bの設置作業が容易であ
り、この設置作業に熟練を必要とせず、また応力は解析
モデルから推定するため、任意の点での多くの発生応力
を推定評価できるという利点はある。
【0012】しかし、この配管応力評価装置も加速度計
10a、10bを配管1に直接取り付ける必要があるた
め、この取付け作業にある程度の時間を要する。さら
に、取付け場所の環境及び温度等の影響を受けて当該作
業が制限される点は歪ゲージ5a,5bを用いた配管応
力評価装置の場合と同様である。すなわち、母管2が高
温の蒸気等を流すものである場合には、その流体の流通
を停止し、配管1が十分な温度にまで冷却されるのを待
って加速度計10a、10bの取付け作業を行う必要が
ある。また、配管1が高温部である場合には、加速度計
10a、10bも高温用のものを使用する必要があり、
その分加速度計10a、10bが高価なものとなる。
【0013】本発明は、上記従来技術に鑑み、応力評価
の対象となる配管に非接触でその応力評価のためのデー
タを取得して所定の応力解析を行うことができる配管応
力評価装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。
【0015】1) 評価対象となる配管の揺れを表す速
度、変位等の物理量を検出する非接触式の複数個のセン
サーを支持板上に直線的に配設して可搬式に形成したセ
ンサ部と、各センサーの出力信号を処理するとともに、
これらの出力信号を処理するに当たり、上記センサ部を
把持する作業員の手振れによる振動成分である低周波数
域の信号成分を上記センサーの出力信号から除去し、こ
の状態の各センサーの出力信号に基づき、上記配管を数
値解析してモデル化した解析モデルを利用して配管の所
定部分に作用する応力を算出する信号処理手段とを有す
ること。
【0016】2) 上記1)に記載する配管応力評価装
置において、物理量は配管の振動速度で、これを検出す
るセンサーは速度センサーであり、信号処理手段では、
上記振動速度から配管の変位を求め、さらにこの変位に
基づき配管の所定部分に作用する応力を算出するもので
あること。
【0017】3) 上記1)に記載する配管応力評価装
置において、物理量は配管の変位で、これを検出するセ
ンサーは変位センサーであり、信号処理手段では、上記
変位に基づき配管の所定部分に作用する応力を算出する
ものであること。
【0018】4) 評価対象となる配管の揺れを表す速
度、変位等の物理量を検出する非接触式の2個のセンサ
ーを有するとともに、これらのうち一個のセンサーは支
持板に固定的に配設する一方、他の一個のセンサーは直
線的に移動可能に支持板に配設したセンサ部と、移動可
能な上記センサーを直線的に移動させることにより得る
評価対象の多数の計測点に対応する出力信号を、固定さ
れた上記センサーの出力信号ととともに処理するととも
に、これらの出力信号を処理するに当たり、上記センサ
部を把持する作業員の手振れによる振動成分である低周
波数域の信号成分を上記センサーの出力信号から除去
し、この状態の各センサーの出力信号に基づき、上記配
管を数値解析してモデル化した解析モデルを利用して配
管の所定部分に作用する応力を算出する信号処理手段と
を有すること。
【0019】5) 上記4)に記載する配管応力評価装
置において、物理量は配管の振動速度で、これを検出す
るセンサーは速度センサーであり、信号処理手段では、
上記振動速度から配管の変位を求め、さらにこの変位に
基づき配管の所定部分に作用する応力を算出するもので
あること。
【0020】6) 上記4)に記載する配管応力評価装
置において、物理量は配管の変位で、これを検出するセ
ンサーは変位センサーであり、信号処理手段では、上記
変位に基づき配管の所定部分に作用する応力を算出する
ものであること。
【0021】7) 評価対象となる配管の揺れを表す速
度、変位等の物理量を検出する非接触式の2個のセンサ
ーを有するとともに、これらのうち一個のセンサーは支
持板に固定的に配設する一方、他の一個のセンサーは回
動可能に支持板に配設することにより上記配管の計測部
位を直線的になぞることができるように形成したセンサ
部と、回動可能な上記センサーを回動させることにより
得る評価対象の多数の計測点に対応する出力信号を、固
定された上記センサーの出力信号ととともに処理すると
ともに、これらの出力信号を処理するに当たり、上記セ
ンサ部を把持する作業員の手振れによる振動成分である
低周波数域の信号成分を上記センサーの出力信号から除
去し、この状態の各センサーの出力信号に基づき、上記
配管を数値解析してモデル化した解析モデルを利用して
配管の所定部分に作用する応力を算出する信号処理手段
とを有すること。
【0022】8) 上記7)に記載する配管応力評価装
置において、物理量は配管の振動速度で、これを検出す
るセンサーは速度センサーであり、信号処理手段では、
上記振動速度から配管の変位を求め、さらにこの変位に
基づき配管の所定部分に作用する応力を算出するもので
あること。
【0023】9) 上記7)に記載する配管応力評価装
置において、物理量は配管の変位で、これを検出するセ
ンサーは変位センサーであり、信号処理手段では、上記
変位に基づき配管の所定部分に作用する応力を算出する
ものであること。
【0024】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。なお、各図中、図6と同一部分
には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【0025】<第1の実施の形態>図1は本発明の第1
の実施の形態に係る配管応力評価装置を、評価対象とな
る配管とともに示す説明図である。同図に示すように、
センサ部Iは、板状の支持板19と、この支持板19の
直線上の複数箇所(図では2箇所)に所定の間隔をおい
て配設した複数個(2個)の速度センサー20a,20
bとからなり、作業者18が、支持板19に設けたグリ
ップ19aを持って持ち運び可能なものとなっている。
ここで、速度センサー20a,20bは、非接触式のも
のであれば特に制限はないが、既存のセンサーの中では
レーザ速度センサが好適である。本形態の速度センサー
20a,20bはレーザ速度センサを使用している。ま
た、速度センサー20a,20bの間隔にも、特に制限
はないが、例えば応力評価部位である配管1の分岐部
と、よく揺れる部分である弁9の取付け部位との間隔と
するのが好適である。本形態では、この間隔としてい
る。
【0026】上記センサ部Iは可搬式であるので、例え
ば作業者がこのセンサ部Iを持って配管1等の計測対象
の近傍迄行き、この計測対象の計測部位(例えば弁9の
取付け部分と配管1の分岐部)に向けてレーザ光を照射
する。この結果、計測部分の揺れ速度を表す速度信号を
非接触でそれぞれ得る。その後、図8に示す装置の場合
と同様に配管1の解析モデルを用いて、各速度信号に基
づき所定の処理及び演算を行うことにより各速度信号か
ら配管1の分岐部の振動応力を算出する。
【0027】さらに詳言すると、速度センサー20a,
20bの出力信号である配管1の振動速度を表す速度信
号は、アンプ21a,21b及びA/D変換器22a,
22bを介して処理装置、例えばパーソナルコンピュー
タ23に入力される。このパーソナルコンピュータ23
では、FEM(有限要素法)を利用することにより配管
1における支持部材3の剛性、弁9の質量等を的確に評
価して当該配管1の解析モデルを作成するとともに、こ
の解析モデルと、実測した速度信号とを用いてスペクト
ル解析及び応力解析を行ない、実測速度と発生応力との
対応を明らかにして配管1の分岐部等、任意の応力評価
部分に発生している応力を算出・評価する。この算出結
果はプリンタ24に出力され、このプリンタ24で印刷
される。
【0028】本形態に係る装置を用いての計測に際して
は、センサ部Iを作業者18が把持しているのでこの作
業者18の手振れによりセンサ部Iの支持板19が振動
する。この振動成分は速度センサー20a,20bで得
る各速度信号にも含まれることになるが、これは配管1
の振動による成分よりも低周波数域に偏在する。したが
って、各速度信号のフィルタリングにより手振れ成分を
除去することができる。本形態では、各速度信号をハイ
パスフィルタを通すことにより、低周波数の手振れ成分
を除去している。
【0029】図2は図1に示す評価装置のパーソナルコ
ンピュータ23における処理手順を示すフローチャート
である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ2
3では、評価対象とする配管1が、図9に示す従来技術
と同様の手法により作成した解析モデルとしてモデル化
されている(ステップS21)。かかる状態で、図1に
示す速度センサー20a,20b、アンプ21a,21
b及びA/D変換器22a,22bを介して速度信号を
取り込む(ステップS22)。次に、解析モデルを用い
て実測した速度信号から速度スペクトル分析(ステップ
S23)、フィルタ処理(ステップS24)、変位スペ
クトル分析(ステップS25)及び応力スペクトル分析
(ステップS26)を行い、配管1の分岐部等、任意の
応力評価部分に発生している応力を算出・評価する(ス
テップS27)。
【0030】さらに詳言すると、ステップS23では、
解析モデルに基づき実測した速度信号を周波数分析する
ことによって速度の応答スペクトルを算出する。ステッ
プS24では、ハイパスフィルタで速度スペクトルの高
周波数成分のみを抽出する。このことにより手振れによ
る支持板19の振動の影響を除去する。ステップS25
では、速度の応答スペクトルを1回積分することにより
変位に変換した応答スペクトルを算出する。ステップS
26では、変位スペクトルに基づき解析モデルの周波数
応答解析を行うことにより応力スぺクトルを算出する。
ステップS27では、応力スぺクトルに基づきこれの2
乗平均を行うことにより配管1の分岐部等、任意の応力
評価部分に発生している応力σを算出する。
【0031】<第2の実施の形態>図3は本発明の第2
の実施の形態に係る配管応力評価装置を、評価対象とな
る配管とともに示す説明図である。同図に示すように、
本形態に係る装置は、図1に示す装置に対してセンサ部
IIの構成が異なるだけである。すなわち、センサ部II
は、図1に示す第1の実施の形態と同様に支持板29及
びこの支持板29に配設した速度センサー30a,30
bを有するが、本形態に係る速度センサー30bは、支
持板29の下部に固定してある速度センサー30aに対
し図中上下方向に直線的に移動可能に形成してある。す
なわち、支持板29には上下方向に伸びる直線的なレー
ル31が配設してあり、速度センサー30bはボールネ
ジ32の回転によりレール31及びボールネジ32に沿
って移動する。このときボールネジ32の回転駆動は支
持板29に配設したモータ33で行う。また、速度セン
サー30bの位置は、ボールネジ32の回転量を介して
特定され、その位置情報はパーソナルコンピュータ35
に供給されている。図3中、図1と同一部分には同一番
号を付し、重複する説明は省略する。
【0032】かかる本形態の装置においても、計測時に
は作業者が支持板29のグリップ29aを介し支持板2
9を持って配管1等の計測対象の近傍迄行き、この計測
対象の計測部位に向けてレーザ光を照射する。このと
き、速度センサー20aからのレーザ光は配管1の分岐
部分に照射し、速度センサー30bからのレーザ光は速
度センサー30bの初期位置(例えば速度センサー30
aの直近の上方)から配管1の軸方向に沿い上方に移動
させつつ各部の揺れに起因する速度を検出する。
【0033】この結果、計測部分の揺れ速度を表す速度
信号を非接触で多数得る。その後、図1に示す装置の場
合と同様に配管1の解析モデルを用いて、各速度信号に
基づき所定の処理及び演算を行うことにより各速度信号
から配管1の分岐部の振動応力を算出する。このとき、
本形態では、図1の場合と異なり、配管1の2箇所のみ
の速度情報のみならず、速度センサー30aで計測する
分岐部とともにその上方の多数の点における速度情報を
得る。すなわち、等価的に、速度センサー30aの他に
多数の速度センサーを配設したのと同様の状態を作りだ
すことができる。したがって、その分応力σの推定精度
が向上する。
【0034】本形態におけるパーソナルコンピュータ3
5における処理手順は基本的に図2に示すフローチャー
トと同様である。ただ、本形態では、配管1の多点での
揺れに基づく速度をその計測位置情報とともに処理して
最終的に応力評価部分に発生している応力σを算出・推
定する。
【0035】<第3の実施の形態>図4は本発明の第3
の実施の形態に係る配管応力評価装置を、評価対象とな
る配管とともに示す説明図である。同図に示すように、
本形態に係る装置は、図3に示す装置の速度センサー3
0bの直線移動と同様の動作を、速度センサー40bの
回動により実現したものである。すなわち、センサ部II
I 、支持板39及びこの支持板39に配設した速度セン
サー40a,40bを有するが、速度センサー40b
は、支持板39の中央部に軸42を介して取り付けてあ
る。この軸42は支持板39に固着してあるモータ43
で回転する水平軸となっており、したがって速度センサ
ー40bが照射するレーザ光はその回動に伴い配管1の
軸方向に直線的に移動する。すなわち、速度センサー4
0bが照射するレーザ光は配管1の表面をその軸方向に
沿って直線的になぞることができる。ここで、速度セン
サー40bから照射するレーザ光で計測される配管1の
部位は、速度センサー40bの初期位置からの回動量で
特定され、その部位までの速度センサー40bからの初
期状態での距離を表す情報とともにパーソナルコンピュ
ータ45に供給されている。図4中、図3と同一部分に
は同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【0036】かかる本形態の装置においても、計測時に
は作業者が支持板39のグリップ39aを介し支持板3
9を持って配管1等の計測対象の近傍迄行き、この計測
対象の計測部位に向けてレーザ光を照射する。このと
き、速度センサー40aからのレーザ光は配管1の分岐
部分に照射する。一方、速度センサー40bからのレー
ザ光は、この速度センサー40bをモータ43で回動し
て振ることにより、初期位置(例えば速度センサー40
aの直近の上方)から配管1の軸方向に沿い上方に直線
的に移動する。かくして、速度センサー40bはレーザ
光が移動する直線上の各部の揺れに起因する速度を検出
する。
【0037】この結果、計測部分の揺れ速度を表す速度
信号を非接触で多数得る。その後、信号の処理は図3に
示す第2の実施の形態と同様に行う。この結果、本形態
の場合も、速度センサー40aの他に多数の速度センサ
ーを配設したのと等価な状態を作りだすことができる。
したがって、その分応力σの推定精度が向上する。
【0038】本形態におけるパーソナルコンピュータ4
5における処理手順は基本的に図2に示すフローチャー
トと同様である。ただ、本形態では、配管1の多点での
揺れに基づく速度をその計測位置情報とともに処理して
最終的に応力評価部分に発生している応力σを算出・推
定する。
【0039】本発明に係る配管応力評価装置の目的は、
配管1の揺れを実測してこれに基づく応力スペクトルを
求めて、例えば配管1の分岐部等、任意の計測部位に作
用する応力を算出することである。したがって、上記第
1乃至第3の実施の形態においては、速度センサー20
a,20b、30a,30b 40a,40bを用いた
が、これは変位センサーを用いても同様に目的を達成し
得る。速度センサー20a,20b、30a,30b
40a,40bを変位センサーで代替した場合のパーソ
ナルコンピュータ23、35、45における基本的な信
号の処理手順を図5のフーチャートに基づき説明してお
く。
【0040】図5に示すように、図2の場合と同様に、
評価対象とする配管1の解析モデルをモデル化した状態
(ステップS51)で、変位センサーを介して変位信号
を取り込む(ステップS52)。次に、解析モデルを用
いて実測した変位信号から変位スペクトル分析(ステッ
プS53)、フィルタ処理(ステップS54)、変位ス
ペクトル分析(ステップS55)及び応力スペクトル分
析(ステップS56)を行い、配管1の分岐部等、任意
の応力評価部分に発生している応力を算出・評価する
(ステップS57)。すなわち、図2が速度を基にした
信号を処理するため速度成分を1回積分して変位成分を
得ているのに対し、この積分を必要としないだけで、基
本的に図2の場合と同様の信号処理を行う。
【0041】なお、このときの変位センサーは、非接触
で配管1の表面の変位を計測し得るものであれば特別な
制限はない。ただ、既存のものではレーザ変位センサー
が好適である。本形態でもレーザ変位センサーを用いて
いる。
【0042】上記第1乃至第3の実施の形態において
は、配管1の揺れを表す物理量として速度、変位を計測
する場合を示したが、特にこれらに限定するものではな
い。
【0043】
【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項1〕に記載する発明は、評価対象とな
る配管の揺れを表す速度、変位等の物理量を検出する非
接触式の複数個のセンサーを支持板上に直線的に配設し
て可搬式に形成したセンサ部と、各センサーの出力信号
を処理するとともに、これらの出力信号を処理するに当
たり、上記センサ部を把持する作業員の手振れによる振
動成分である低周波数域の信号成分を上記センサーの出
力信号から除去し、この状態の各センサーの出力信号に
基づき、上記配管を数値解析してモデル化した解析モデ
ルを利用して配管の所定部分に作用する応力を算出する
信号処理手段とを有するので、次の効果を得る。評価対
象である配管に非接触でその必要な情報を得ることがで
きるので、当該配管に対するセンサーの装着作業を必要
とせず、簡便に所定の計測及び応力評価を行うことがで
きる。また、センサーの配管に対する装着作業を必要し
ないため、例えば高温である等、この配管の状態及びそ
の周囲の環境条件に阻害されることなく所定の作業を行
うことができる。さらに、センサ部が可搬式であるた
め、計測部が多い場合でも、場所を変えての所定の計測
を迅速且つ容易に行うことができる。
【0044】〔請求項2〕に記載する発明は、〔請求項
1〕に記載する配管応力評価装置において、物理量は配
管の振動速度で、これを検出するセンサーは速度センサ
ーであり、信号処理手段では、上記振動速度から配管の
変位を求め、さらにこの変位に基づき配管の所定部分に
作用する応力を算出するものであるので、次の効果を得
る。〔請求項1〕に記載する発明の効果を速度センサー
を用いて実現し得る。
【0045】〔請求項3〕に記載する発明は、〔請求項
1〕に記載する配管応力評価装置において、物理量は配
管の変位で、これを検出するセンサーは変位センサーで
あり、信号処理手段では、上記変位に基づき配管の所定
部分に作用する応力を算出するものであるので、次の効
果を得る。〔請求項1〕に記載する発明の効果を変位セ
ンサーを用いて実現し得る。したがって、変位成分から
直接応力成分を算出することができ、速度センサーを用
いた場合のように速度成分を積分して変位成分を得ると
いう操作が不要になり、その分信号処理が簡単になる。
【0046】〔請求項4〕に記載する発明は、評価対象
となる配管の揺れを表す速度、変位等の物理量を検出す
る非接触式の2個のセンサーを有するとともに、これら
のうち一個のセンサーは支持板に固定的に配設する一
方、他の一個のセンサーは直線的に移動可能に支持板に
配設したセンサ部と、移動可能な上記センサーを直線的
に移動させることにより得る評価対象の多数の計測点に
対応する出力信号を、固定された上記センサーの出力信
号ととともに処理するとともに、これらの出力信号を処
理するに当たり、上記センサ部を把持する作業員の手振
れによる振動成分である低周波数域の信号成分を上記セ
ンサーの出力信号から除去し、この状態の各センサーの
出力信号に基づき、上記配管を数値解析してモデル化し
た解析モデルを利用して配管の所定部分に作用する応力
を算出する信号処理手段とを有するので、次の効果を得
る。〔請求項1〕に記載する発明と同様の効果に加え、
2個のセンサーで、等価的に多数のセンサーを用いたの
と同様の精度で所定の応力評価を行うことができる。
【0047】〔請求項5〕に記載する発明は、〔請求項
4〕に記載する配管応力評価装置において、物理量は配
管の振動速度で、これを検出するセンサーは速度センサ
ーであり、信号処理手段では、上記振動速度から配管の
変位を求め、さらにこの変位に基づき配管の所定部分に
作用する応力を算出するものであるので、次の効果を得
る。〔請求項4〕に記載する発明の効果を速度センサー
を用いて実現し得る。
【0048】〔請求項6〕に記載する発明は、〔請求項
4〕に記載する配管応力評価装置において、物理量は配
管の変位で、これを検出するセンサーは変位センサーで
あり、信号処理手段では、上記変位に基づき配管の所定
部分に作用する応力を算出するものであるので、次の効
果を得る。〔請求項4〕に記載する発明の効果を変位セ
ンサーを用いて実現し得る。したがって、変位成分から
直接応力成分を算出することができ、速度センサーを用
いた場合のように速度成分を積分して変位成分を得ると
いう操作が不要になり、その分信号処理が簡単になる。
【0049】〔請求項7〕に記載する発明は、評価対象
となる配管の揺れを表す速度、変位等の物理量を検出す
る非接触式の2個のセンサーを有するとともに、これら
のうち一個のセンサーは支持板に固定的に配設する一
方、他の一個のセンサーは回動可能に支持板に配設する
ことにより上記配管の計測部位を直線的になぞることが
できるように形成したセンサ部と、回動可能な上記セン
サーを回動させることにより得る評価対象の多数の計測
点に対応する出力信号を、固定された上記センサーの出
力信号ととともに処理するとともに、これらの出力信号
を処理するに当たり、上記センサ部を把持する作業員の
手振れによる振動成分である低周波数域の信号成分を上
記センサーの出力信号から除去し、この状態の各センサ
ーの出力信号に基づき、上記配管を数値解析してモデル
化した解析モデルを利用して配管の所定部分に作用する
応力を算出する信号処理手段とを有するので、次の効果
を得る。〔請求項1〕に記載する発明と同様の効果に加
え、2個のセンサーで、等価的に多数のセンサーを用い
たのと同様に正確に応力評価を行うことができる。さら
に、〔請求項4〕に記載する発明に較べ、回動するセン
サーの位置を直線的に変える必要はないので、その分支
持板も小形のもので良く、センサ部の小形化に寄与し、
ひいてはその可搬性がより良好なものとなる。
【0050】〔請求項8〕に記載する発明は、〔請求項
7〕に記載する配管応力評価装置において、物理量は配
管の振動速度で、これを検出するセンサーは速度センサ
ーであり、信号処理手段では、上記振動速度から配管の
変位を求め、さらにこの変位に基づき配管の所定部分に
作用する応力を算出するものであるので、次の効果を得
る。〔請求項7〕に記載する発明の効果を速度センサー
を用いて実現し得る。
【0051】〔請求項9〕に記載する発明は、〔請求項
7〕に記載する配管応力評価装置において、物理量は配
管の変位で、これを検出するセンサーは変位センサーで
あり、信号処理手段では、上記変位に基づき配管の所定
部分に作用する応力を算出するものであるので、次の効
果を得る。〔請求項7〕に記載する発明の効果を変位セ
ンサーを用いて実現し得る。したがって、変位成分から
直接応力成分を算出することができ、速度センサーを用
いた場合のように速度成分を積分して変位成分を得ると
いう操作が不要になり、その分信号処理が簡単になる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piping stress evaluation device.
Pipes branching off from the main pipe through which high-temperature steam passes.
Useful when evaluating the stress acting on the fork
It is. 2. Description of the Related Art Pipes and the like branched from a plant main pipe are
It is easy to shake. Vibration stress is applied to the pipe due to this shaking.
Works. This vibration stress is applied to the branch part (root
Part) has the greatest effect. So, such a branch
Evaluating the vibration stress acting on the part
You. [0003] Fig. 6 shows a stress evaluation of this type of pipe according to the prior art.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a valuation device together with a pipe to be evaluated.
You. As shown in FIG.
In the middle, the support member 3 is fixed to the wall surface 4 in the middle. This
Strain gauges 5a, 5
b is stuck. The output signal of each strain gauge 5a, 5b is
The data is supplied to the data recorder 7 via the amplifiers 6a and 6b.
The data recorder 7 performs predetermined processing.
Measuring the vibration stress acting on the branch of pipe 1
You. This measurement result is output to the printer 8 and
The data is printed by the data 8. In the figure, 9 is a valve. FIG. 7 shows an evaluation performed by the evaluation apparatus shown in FIG.
It is a flowchart which shows a procedure. As shown in the figure,
First, the strain is measured by the strain gauges 5a and 5b (step
S1). Next, stress is calculated based on the results of strain measurement.
(Step S2). Specifically, it is multiplied by the Young's modulus. [0005] Evaluation using the piping stress evaluation device as described above
The method is a direct measurement method using the strain gauges 5a and 5b.
Measurement accuracy is good, but strain gauges 5a and 5b
Since it is necessary to adhere to the pipe 1, which is the measurement object, workability
There is a problem that is bad. Sticking of strain gauges 5a and 5b
Not only requires skill in the business, but also the environment and
This is because the work is affected by the degree and the like. [0006] In particular, when the mother pipe 2 flows high-temperature steam or the like.
In some cases, the flow of the fluid is stopped and the piping 1
Wait until it cools down to a certain temperature, and then strain gauges 5a, 5b
It is necessary to perform the attachment work quickly, if necessary
Measurement cannot be performed in this case.
Lack of responsiveness. By the way, for example, in a nuclear plant
Surface temperature of the main pipe 2 is about 400 ° C during operation.
Become. When the pipe 1 is a high temperature part, a strain gauge
5a and 5b also need to be used for high temperature.
Since the strain gauges 5a and 5b themselves are expensive,
Costs will rise. Therefore, a piping stress evaluation device as shown in FIG.
Placement has also been proposed. As shown in FIG.
The evaluation device measures directly with the accelerometers 10a and 10b.
Is what you do. That is, the branch portion of the pipe 1 and this portion
It is located above the fork and swings well with the fork
The accelerometers 10a and 10b are arranged in the portion where the valve 9 is arranged.
From the acceleration signals using the analytical model of piping 1
The vibration stress at the bifurcation is measured. More specifically, the pipe 1 to be evaluated is
Has a plurality of arbitrary locations such as a branch portion and an arrangement portion of the valve 9.
Accelerometers 10a and 10b are attached to (two places in the figure)
Have been. These are output signals of the accelerometers 10a and 10b.
An acceleration signal representing the acceleration due to the vibration of the pipe 1 is supplied to an amplifier.
11a and 11b and A / D converters 12a and 12b
Input to a processing device, for example, a personal computer 13
Is done. In this personal computer 13, the FEM
(Finite element method) to support the pipe 1
The rigidity of the holding member 3, the mass of the valve 9, etc. are accurately evaluated and
Create an analysis model for tube 1 and use this analysis model
And spectrum analysis using the actually measured acceleration signal and
Perform stress analysis and clarify the correspondence between measured acceleration and generated stress.
Clearly, it is generated at any stress evaluation part such as the branch part of piping 1.
Calculate and evaluate the generated stress. The result of this calculation is
The data is output to the printer 14 and printed by the printer 14. FIG. 9 shows a personal computer of the evaluation apparatus shown in FIG.
A flowchart showing a processing procedure in the computer 13
It is. As shown in FIG.
In Fig. 3, piping 1 to be evaluated is modeled as an analysis model.
(Step S11). In such a state,
8, the accelerometers 10a and 10b and the amplifiers 11a and 11
b and acceleration signals via A / D converters 12a and 12b
(Step S12). Next, use the analysis model
Acceleration spectrum analysis from the measured acceleration signal
Step S13), displacement spectrum analysis (Step S1)
4) and stress spectrum analysis (step S15)
If it occurs at an arbitrary stress evaluation part such as a branch part of the pipe 1,
The calculated stress is calculated and evaluated (step S16). [0010] More specifically, in step S13,
Analyze the frequency of the measured acceleration signal based on the analysis model.
Thus, the acceleration response spectrum is calculated. S
In step S14, the acceleration response spectrum is integrated twice.
To calculate the response spectrum converted to displacement
You. In step S15, analysis is performed based on the displacement spectrum.
By performing the frequency response analysis of the model, the stress
To calculate In step S16, the stress spectrum
The mean of the squares is calculated based on
Calculate the stress generated in any stress evaluation part
You. [0011] The accelerometer 1 shown in FIG.
According to the piping stress evaluation apparatus using the pipes 0a and 10b, FIG.
The pipe stress evaluation device using the strain gauges 5a and 5b shown in
In comparison, the installation work of the accelerometers 10a and 10b is easier.
This installation requires no skill and the stress is analyzed
Many generated stresses at any point to estimate from the model
There is an advantage that can be estimated and evaluated. However, this piping stress evaluation device is also an accelerometer.
It is necessary to attach 10a and 10b directly to the pipe 1.
Therefore, it takes some time for this mounting operation. Further
Affected by the environment and temperature of the installation location
The point that the work is restricted is that the piping system using the strain gauges 5a and 5b
This is the same as in the case of the force evaluation device. That is, the mother pipe 2 is high.
In the case of flowing hot steam, etc., circulation of the fluid
And wait for the pipe 1 to cool down to a sufficient temperature.
It is necessary to perform the work of mounting the accelerometers 10a and 10b
is there. When the pipe 1 is a high temperature part, the accelerometer
It is necessary to use 10a and 10b for high temperature,
Accordingly, the accelerometers 10a and 10b become expensive. The present invention has been made in view of the above prior art, and has a stress evaluation.
Data for the stress evaluation without contacting the piping
Pipes that can acquire data and perform prescribed stress analysis.
It is an object to provide a force evaluation device. According to the present invention, there is provided the present invention which achieves the above object.
The configuration of Ming is characterized by the following points. 1) Speed indicating the swing of the pipe to be evaluated
Non-contact type sensors that detect physical quantities such as
The sensor is portable and formed by arranging
Process the sensor and output signals of each sensor,
In processing these output signals, the above sensor unit is used.
Low frequency, which is the vibration component due to hand shake of the gripping worker
Signal component from the sensor output signal
Based on the output signal of each sensor in the state of
Piping location using an analysis model modeled by value analysis
Signal processing means for calculating the stress acting on the fixed part
That. 2) The piping stress evaluation device described in 1) above.
The physical quantity is the vibration speed of the pipe, which is detected.
Is a speed sensor, and the signal processing means
Calculate the displacement of the pipe from the above vibration speed,
Calculates the stress acting on a predetermined part of the pipe based on
There is. 3) The piping stress evaluation device described in 1) above.
The physical quantity is the displacement of the pipe,
The sensor is a displacement sensor.
Calculate the stress acting on a specified part of the pipe based on the displacement
Things. 4) Speed indicating the swing of the pipe to be evaluated
Two non-contact sensors that detect physical quantities such as degree and displacement
And one of these sensors is supported.
While the sensor is fixedly mounted on the holding plate, the other sensor is
A sensor unit mounted on the support plate so that it can move linearly, and a movable unit
Obtained by moving the above-mentioned sensor linearly
Output signals corresponding to many measurement points to be evaluated are fixed.
With the output signal of the above sensor
In processing these output signals, the sensor
Low circumference which is a vibration component due to hand shake of the worker holding the part
Removes signal components in the wavenumber range from the output signal of the above sensor
Then, based on the output signal of each sensor in this state,
Pipes are distributed using an analysis model that is modeled by numerical analysis.
Signal processing means for calculating stress acting on a predetermined portion of the pipe;
Having 5) The pipe stress evaluation device described in 4) above.
The physical quantity is the vibration speed of the pipe, which is detected.
Is a speed sensor, and the signal processing means
Calculate the displacement of the pipe from the above vibration speed,
Calculates the stress acting on a predetermined part of the pipe based on
There is. 6) The piping stress evaluation device described in 4) above.
The physical quantity is the displacement of the pipe,
The sensor is a displacement sensor.
Calculate the stress acting on a specified part of the pipe based on the displacement
Things. 7) Speed indicating the swing of the pipe to be evaluated
Two non-contact sensors that detect physical quantities such as degree and displacement
And one of these sensors is supported.
While the sensor is fixedly mounted on the holding plate, the other sensor is
Movably arranged on the support plate to measure the piping
Sensor formed so that the position can be traced linearly
By rotating the part and the rotatable sensor,
Output signals corresponding to a large number of measurement points to be obtained are fixed.
When processed together with the specified sensor output signal
In processing these output signals,
Vibration component caused by camera shake of the worker holding the sensor
The low-frequency signal component is removed from the output signal of the above sensor.
And based on the output signal of each sensor in this state,
Using an analysis model that was modeled by numerical analysis of piping
Signal processing means for calculating the stress acting on a predetermined portion of the pipe
And having 8) The pipe stress evaluation device described in 7) above.
The physical quantity is the vibration speed of the pipe, which is detected.
Is a speed sensor, and the signal processing means
Calculate the displacement of the pipe from the above vibration speed,
Calculates the stress acting on a predetermined part of the pipe based on
There is. 9) The pipe stress evaluation device described in 7) above.
The physical quantity is the displacement of the pipe,
The sensor is a displacement sensor.
Calculate the stress acting on a specified part of the pipe based on the displacement
Things. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
It will be described in detail based on FIG. In each figure, the same parts as those in FIG.
Are given the same numbers, and overlapping descriptions are omitted. <First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
The piping stress evaluation device according to the embodiment of
FIG. 3 is an explanatory view showing the pipe together with the pipe. As shown in the figure,
The sensor unit I includes a plate-shaped support plate 19 and
Predetermined intervals are set at multiple locations (two locations in the figure) on a straight line
(Two) speed sensors 20a, 20
b, and the worker 18
It is portable with the top 19a.
Here, the speed sensors 20a and 20b are non-contact type sensors.
Is not particularly limited, but among existing sensors
Laser speed sensors are preferred. Speed sensor of this form
20a and 20b use laser speed sensors. Ma
In addition, the distance between the speed sensors 20a and 20b is also particularly limited.
No, for example, a branch part of the pipe 1 which is a stress evaluation part
And the distance between the part where the valve 9 is attached, which is the part that swings well,
It is preferred to do so. In this embodiment, this interval is
You. Since the sensor unit I is portable, for example,
If the worker holds this sensor part I
To the vicinity of the measurement target measurement site (for example, the valve 9
Irradiate laser beam toward the mounting part and the branch part of piping 1)
I do. As a result, a speed signal indicating the swing speed of the measurement part is obtained.
Obtain each without contact. Then, in the case of the device shown in FIG.
In the same manner as in
By performing the specified processing and calculation,
Then, the vibration stress at the branch of the pipe 1 is calculated. More specifically, the speed sensor 20a,
The speed signal representing the vibration speed of the pipe 1, which is the output signal of 20b
The symbols are amplifiers 21a and 21b and A / D converter 22a,
Processing device, for example, a personal computer
Input to the data 23. This personal computer 23
Now, by using FEM (finite element method)
1 to accurately evaluate the rigidity of the support member 3 and the mass of the valve 9
To create an analytical model of the piping 1
Using the analysis model and the measured speed signal
Analysis and stress analysis.
Clarify the response and evaluate any stresses such as the branch of piping 1
Calculate and evaluate the stress generated in the part. This calculation result
The result is output to the printer 24 and printed by the printer 24
Is done. In the measurement using the device according to the present embodiment
This is because the operator 18 is holding the sensor unit I.
The support plate 19 of the sensor unit I vibrates due to the shaking of the trader 18.
I do. This vibration component is obtained by the speed sensors 20a and 20b.
Is included in each speed signal,
Are localized in a lower frequency range than the component due to the vibration of. But
Therefore, the camera shake component is reduced by filtering each speed signal.
Can be removed. In this embodiment, each speed signal is set to high.
Low-pass camera shake component by passing through a pass filter
Has been removed. FIG. 2 shows a personal computer of the evaluation apparatus shown in FIG.
A flowchart showing a processing procedure in the computer 23.
It is. As shown in FIG.
In FIG. 3, the pipe 1 to be evaluated is a conventional pipe shown in FIG.
Modeled as an analysis model created by the same method as
(Step S21). In this state, FIG.
Speed sensors 20a, 20b and amplifiers 21a, 21 shown
b and the speed signal via the A / D converters 22a and 22b.
Capture (step S22). Next, using the analysis model
Speed spectrum analysis (step
S23), filter processing (step S24), displacement spec
Vector analysis (step S25) and stress spectrum analysis
(Step S26) is performed, and an arbitrary portion such as a branch portion of the pipe 1 is
Calculate and evaluate the stress generated in the stress evaluation part (S
Step S27). More specifically, in step S23,
Analyzes the frequency signal of the measured speed signal based on the analysis model
Thus, a response spectrum of the velocity is calculated. Step
In step S24, the speed spectrum is increased by a high-pass filter.
Extract only frequency components. This causes camera shake
The effect of the vibration of the supporting plate 19 is eliminated. Step S25
Now, by integrating the response spectrum of velocity once
Calculate the response spectrum converted to displacement. Step S
In 26, the frequency of the analysis model based on the displacement spectrum
A stress spectrum is calculated by performing a response analysis.
In step S27, based on the stress spectrum,
By performing a root-mean-square operation, any stress, such as a branch of the pipe 1,
The stress σ occurring in the evaluation part is calculated. <Second Embodiment> FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
The piping stress evaluation device according to the embodiment of
FIG. 3 is an explanatory view showing the pipe together with the pipe. As shown in the figure,
The device according to the present embodiment is different from the device shown in FIG.
Only the configuration of II is different. That is, the sensor unit II
Are similar to the first embodiment shown in FIG.
Speed sensors 30a, 30
b, but the speed sensor 30b according to the present embodiment
For the speed sensor 30a fixed to the lower part of the holding plate 29,
It is formed so that it can move linearly in the vertical direction in the figure. You
In other words, the support plate 29 has a straight line extending vertically.
The speed sensor 30b is provided with a ball sensor.
The rotation of the jaws 32 causes the rails 31 and the ball screws 32 to be
Move. At this time, the rotational drive of the ball screw 32 is not supported.
This is performed by a motor 33 provided on the holding plate 29. Also, speed sensor
The position of the cer 30b is determined by the amount of rotation of the ball screw 32.
The location information is specified and the personal computer 35
Is supplied to 3, the same parts as those in FIG.
Numbers are given and duplicate descriptions are omitted. In the apparatus according to the present embodiment as well,
Indicates that the operator can use the support plate 2 via the grip 29a of the support plate 29.
9 and go to the vicinity of the measurement target such as pipe 1
The target measurement site is irradiated with laser light. This and
The laser beam from the speed sensor 20a
The laser beam from the speed sensor 30b.
The initial position of the degree sensor 30b (for example, the speed sensor 30
a) from above (in the immediate vicinity of a) to the top along the axial direction of the pipe 1.
Then, the speed caused by the swing of each part is detected. As a result, the speed representing the swing speed of the measurement portion
A large number of signals are obtained without contact. Then, place the device shown in FIG.
In the same manner as in the case
Each speed signal is obtained by performing predetermined processing and calculation based on
The vibration stress at the branch of the pipe 1 is calculated from the above. At this time,
In this embodiment, unlike the case of FIG.
Not only the speed information but also the speed sensor 30a
The velocity information at many points above it along with the bifurcation
obtain. That is, equivalently, besides the speed sensor 30a
Creates a state similar to having many speed sensors
Can be Therefore, the estimation accuracy of stress σ
Is improved. The personal computer 3 in the present embodiment
5 is basically a flowchart shown in FIG.
It is the same as g. However, in this embodiment, the multi-point
Processing the speed based on the sway together with its measured position information
Finally, the stress σ generated in the stress evaluation part is calculated and estimated.
Set. <Third Embodiment> FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
The piping stress evaluation device according to the embodiment of
FIG. 3 is an explanatory view showing the pipe together with the pipe. As shown in the figure,
The device according to the present embodiment is a speed sensor 3 of the device shown in FIG.
The same operation as the linear movement of the speed sensor 40b is performed by the speed sensor 40b.
This is realized by rotation. That is, the sensor unit II
I, a support plate 39 and a speed sensor disposed on the support plate 39.
Having speed sensors 40a and 40b
Is attached to the center of the support plate 39 via the shaft 42.
You. The shaft 42 is connected to a motor 43 fixed to the support plate 39.
With a horizontal axis, so the speed sensor
The laser light emitted by the laser 40b is rotated by the
Move linearly in the axial direction. That is, the speed sensor 4
0b irradiates the surface of the pipe 1 in its axial direction.
It can be traced straight along. Where speed sensor
Of the pipe 1 measured by the laser beam irradiated from the
The part is the amount of rotation from the initial position of the speed sensor 40b.
The first time from the speed sensor 40b to the specified part
Computer with information indicating the distance in the initial state.
Data 45. In FIG. 4, the same parts as FIG.
Are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In the apparatus of the present embodiment as well,
Indicates that the operator can handle the support plate 3 via the grip 39a of the support plate 39.
9 and go to the vicinity of the measurement target such as pipe 1
The target measurement site is irradiated with laser light. This and
The laser beam from the speed sensor 40a
Irradiate the part. On the other hand, the speed from the speed sensor 40b
The light rotates the speed sensor 40b by the motor 43.
By shaking, the initial position (for example, the speed sensor 40
a straight line from the top immediately above a) along the axial direction of the pipe 1
Move. Thus, the speed sensor 40b is a laser
Detects speed caused by shaking of each part on the straight line where light moves
I do. As a result, a speed representing the swing speed of the measurement portion
A large number of signals are obtained without contact. Then, the signal processing is shown in FIG.
This is performed in the same manner as in the second embodiment shown. As a result, this form
Also, in addition to the speed sensor 40a, a number of speed sensors
-It can create a state equivalent to arranging
Therefore, the estimation accuracy of the stress σ is improved accordingly. The personal computer 4 in the present embodiment
5 is basically a flowchart shown in FIG.
It is the same as g. However, in this embodiment, the multi-point
Processing the speed based on the sway together with its measured position information
Finally, the stress σ generated in the stress evaluation part is calculated and estimated.
Set. The purpose of the pipe stress evaluation device according to the present invention is as follows.
Measure the swing of the pipe 1 and calculate the stress spectrum based on this.
For example, it can be created at any measurement site,
It is to calculate the stress to be used. Therefore,
In the first to third embodiments, the speed sensor 20
a, 20b, 30a, 30b 40a, 40b were used.
However, this achieves the same goal using displacement sensors.
obtain. Speed sensors 20a, 20b, 30a, 30b
The personal computer when displacement sensors are substituted for 40a and 40b
Basic communication in the null computers 23, 35, 45
The processing procedure of the signal is explained based on the flowchart of FIG.
Good. As shown in FIG. 5, similar to FIG. 2,
Modeled analysis model of piping 1 to be evaluated
(Step S51) In step S51, a displacement signal is output via a displacement sensor.
(Step S52). Next, use the analysis model
Displacement spectrum analysis (step
Step S53), filter processing (step S54), displacement
Spectrum analysis (step S55) and stress spectrum
Analysis (step S56), and the arbitrary
Calculate and evaluate the stress generated in the stress evaluation part of
(Step S57). That is, FIG. 2 is based on speed.
To process the signal, integrate the velocity component once and calculate the displacement component
The integration is not necessary,
Basically, the same signal processing as in the case of FIG. 2 is performed. The displacement sensor at this time is a non-contact
If it is possible to measure the displacement of the surface of the pipe 1 with a special
No restrictions. However, the existing one is a laser displacement sensor
Is preferred. This embodiment also uses a laser displacement sensor
I have. In the first to third embodiments,
Measures velocity and displacement as physical quantities representing the sway of the pipe 1.
However, it is not particularly limited to these.
No. The present invention has been described specifically with the above embodiments.
As described above, the invention described in [Claim 1] is subject to evaluation.
To detect physical quantities such as speed, displacement, etc.
A plurality of contact-type sensors are linearly arranged on a support plate.
And portable sensor unit and output signal of each sensor
As well as processing these output signals.
Vibration caused by camera shake of the operator
The low-frequency signal component, which is the dynamic component, is output from the above sensor.
Output from each sensor in this state.
Analysis model based on numerical analysis of the above piping based on
Calculate the stress acting on a specified part of the pipe using a tool
With the signal processing means, the following effects are obtained. Evaluation vs.
The necessary information can be obtained without contacting the elephant piping.
Requires installation of a sensor on the pipe.
It is possible to easily perform predetermined measurement and stress evaluation without
Wear. Also, it is necessary to attach the sensor to the piping.
The condition of this piping and its
Perform prescribed operations without being affected by the surrounding environmental conditions.
I can. Furthermore, the sensor unit is portable.
Therefore, even if there are many measurement units,
Can be performed quickly and easily. The invention described in [Claim 2] is based on [Claim 2]
In the piping stress evaluation device described in [1], the physical quantity is distributed.
The sensor that detects the vibration speed of the tube is a speed sensor
The signal processing means uses
The displacement is determined, and based on this displacement,
Since it calculates the acting stress, the following effects can be obtained.
You. The effect of the invention described in [Claim 1] is a speed sensor
This can be realized by using The invention described in [Claim 3] is based on [Claim 3
In the piping stress evaluation device described in [1], the physical quantity is distributed.
The sensor that detects this by the displacement of the pipe is a displacement sensor
Yes, the signal processing means uses a predetermined
Since it calculates the stress acting on the part,
Get fruit. The effect of the invention described in [Claim 1] is
It can be realized using a sensor. Therefore, from the displacement component
The stress component can be calculated directly, using a speed sensor.
When the displacement component is obtained by integrating the velocity component as in
This operation is not required, and the signal processing is correspondingly simplified. The invention described in claim 4 is an object to be evaluated
Detects physical quantities such as speed and displacement that represent the sway of the piping
With two non-contact sensors
One of the sensors is fixedly mounted on the support plate.
On the other hand, the other sensor is linearly movable on the support plate.
The arranged sensor unit and the movable sensor are linearly connected.
To many measurement points to be evaluated by moving
The corresponding output signal is converted to the fixed output signal of the sensor.
And output signals as well as
In the process, the hand of the worker holding the sensor
The signal component in the low frequency range, which is the vibration component
From the output signal of the
Based on the output signal, model the above piping by numerical analysis
Acting on a specified part of piping using an analytical model
And the signal processing means for calculating
You. In addition to the same effects as the invention described in [Claim 1],
With two sensors, we used many sensors equivalently
A predetermined stress evaluation can be performed with the same accuracy as described above. The invention described in [Claim 5] is based on [Claim 5]
In the piping stress evaluation device described in 4), the physical quantity
The sensor that detects the vibration speed of the tube is a speed sensor
The signal processing means uses
The displacement is determined, and based on this displacement,
Since it calculates the acting stress, the following effects can be obtained.
You. The effect of the invention described in [Claim 4] is a speed sensor
This can be realized by using The invention described in [Claim 6] is based on [Claim 6
In the piping stress evaluation device described in 4), the physical quantity
The sensor that detects this by the displacement of the pipe is a displacement sensor
Yes, the signal processing means uses a predetermined
Since it calculates the stress acting on the part,
Get fruit. The effects of the invention described in [Claim 4] are
It can be realized using a sensor. Therefore, from the displacement component
The stress component can be calculated directly, using a speed sensor.
When the displacement component is obtained by integrating the velocity component as in
This operation is not required, and the signal processing is correspondingly simplified. The invention described in claim 7 is subject to evaluation
Detects physical quantities such as speed and displacement that represent the sway of the piping
With two non-contact sensors
One of the sensors is fixedly mounted on the support plate.
On the other hand, the other sensor is rotatably arranged on the support plate
This makes it possible to linearly trace the measurement site of the pipe.
And a rotatable sensor.
Multiple measurements of the evaluation object obtained by rotating the circulator
The output signal corresponding to the point is output from the fixed sensor.
Together with the force signal and these output signals
In processing the
Above low-frequency signal components, which are vibration components caused by camera shake
Removed from the output signal of the sensor
Based on the output signal of
Acts on a specified part of piping using a simplified analysis model
With the signal processing means for calculating the stress, the following effects can be obtained.
Get. In addition to the same effects as the invention described in [Claim 1],
For example, two sensors are equivalent to using many sensors.
As described above, stress evaluation can be performed accurately. Further
In addition, as compared with the invention described in claim 4, the rotating sensor
It is not necessary to change the position of the sir linearly,
The holding plate may also be small, contributing to the miniaturization of the sensor part,
In turn, its portability is better. The invention described in [Claim 8] is based on [Claim 8]
In the piping stress evaluation device described in [7], the physical quantity is distributed.
The sensor that detects the vibration speed of the tube is a speed sensor
The signal processing means uses
The displacement is determined, and based on this displacement,
Since it calculates the acting stress, the following effects can be obtained.
You. [Claim 7] The effect of the invention described in [7] is a speed sensor
This can be realized by using The invention described in [Claim 9] is based on [Claim 9]
In the piping stress evaluation device described in [7], the physical quantity is distributed.
The sensor that detects this by the displacement of the pipe is a displacement sensor
Yes, the signal processing means uses a predetermined
Since it calculates the stress acting on the part,
Get fruit. The effect of the invention described in [Claim 7] is
It can be realized using a sensor. Therefore, from the displacement component
The stress component can be calculated directly, using a speed sensor.
When the displacement component is obtained by integrating the velocity component as in
This operation becomes unnecessary, and signal processing becomes simpler.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る配管応力評価
装置を、評価対象となる配管とともに示す説明図であ
る。
【図2】図1に示す装置における評価手順を示すフロー
チャートである。
【図3】図1に示す装置における他の評価手順を示すフ
ローチャートである。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る配管応力評価
装置を、評価対象となる配管とともに示す説明図であ
る。
【図5】本発明の第3の実施の形態に係る配管応力評価
装置を、評価対象となる配管とともに示す説明図であ
る。
【図6】従来技術に係る配管応力評価装置を、評価対象
となる配管とともに示す説明図である。
【図7】図7に示す装置における評価手順を示すフロー
チャートである。
【図8】従来技術に係る他の配管応力評価装置を、評価
対象となる配管とともに示す説明図である。
【図9】図8に示す装置における評価手順を示すフロー
チャートである。
【符号の説明】
I,II,III センサ部
1 配管
2 母管
19,29,39 支持板
20a,20b,30a,30b,40a,40b
速度センサー
32 ボールネジ
33 モータ
42 軸
43 モータBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing a piping stress evaluation device according to a first embodiment of the present invention, together with piping to be evaluated. FIG. 2 is a flowchart showing an evaluation procedure in the apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a flowchart showing another evaluation procedure in the apparatus shown in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a piping stress evaluation device according to a second embodiment of the present invention together with piping to be evaluated. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a piping stress evaluation device according to a third embodiment of the present invention, together with piping to be evaluated. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a piping stress evaluation device according to a conventional technique together with piping to be evaluated. FIG. 7 is a flowchart showing an evaluation procedure in the device shown in FIG. 7; FIG. 8 is an explanatory diagram showing another piping stress evaluation device according to the related art together with piping to be evaluated. 9 is a flowchart showing an evaluation procedure in the device shown in FIG. [Explanation of Signs] I, II, III Sensor part 1 Pipe 2 Mother pipe 19, 29, 39 Support plates 20a, 20b, 30a, 30b, 40a, 40b
Speed sensor 32 Ball screw 33 Motor 42 Axis 43 Motor
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21C 17/003 G01M 7/00 A // F17D 5/00 G21C 17/00 E (72)発明者 百々 敬之 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 大井田 淳一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Fターム(参考) 2G024 AD50 BA13 BA15 CA13 FA06 2G064 AA04 AB01 AB02 AB23 BA02 BA28 BC32 CC06 CC13 CC33 CC42 2G075 CA13 DA02 FA11 FB05 FB07 FC14 GA02 GA03 GA16 3J071 AA03 BB14 EE19 EE29 EE30Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) G21C 17/003 G01M 7/00 A // F17D 5/00 G21C 17/00 E (72) Inventor Takayuki Dodo Kobe, Hyogo Prefecture 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Municipality Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (72) Inventor Junichi Oida 1-1-1, Wadasakicho, Hyogo-ku, Hyogo-ku, Kobe, Hyogo Prefecture F in Kobe Shipyard, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Term (reference) 2G024 AD50 BA13 BA15 CA13 FA06 2G064 AA04 AB01 AB02 AB23 BA02 BA28 BC32 CC06 CC13 CC33 CC42 2G075 CA13 DA02 FA11 FB05 FB07 FC14 GA02 GA03 GA16 3J071 AA03 BB14 EE19 EE29 EE30
Claims (1)
変位等の物理量を検出する非接触式の複数個のセンサー
を支持板上に直線的に配設して可搬式に形成したセンサ
部と、 各センサーの出力信号を処理するとともに、これらの出
力信号を処理するに当たり、上記センサ部を把持する作
業員の手振れによる振動成分である低周波数域の信号成
分を上記センサーの出力信号から除去し、この状態の各
センサーの出力信号に基づき、上記配管を数値解析して
モデル化した解析モデルを利用して配管の所定部分に作
用する応力を算出する信号処理手段とを有することを特
徴とする配管応力評価装置。 【請求項2】 〔請求項1〕に記載する配管応力評価装
置において、 物理量は配管の振動速度で、これを検出するセンサーは
速度センサーであり、信号処理手段では、上記振動速度
から配管の変位を求め、さらにこの変位に基づき配管の
所定部分に作用する応力を算出するものであることを特
徴とする配管応力評価装置。 【請求項3】 〔請求項1〕に記載する配管応力評価装
置において、 物理量は配管の変位で、これを検出するセンサーは変位
センサーであり、信号処理手段では、上記変位に基づき
配管の所定部分に作用する応力を算出するものであるこ
とを特徴とする配管応力評価装置。 【請求項4】 評価対象となる配管の揺れを表す速度、
変位等の物理量を検出する非接触式の2個のセンサーを
有するとともに、これらのうち一個のセンサーは支持板
に固定的に配設する一方、他の一個のセンサーは直線的
に移動可能に支持板に配設したセンサ部と、 移動可能な上記センサーを直線的に移動させることによ
り得る評価対象の多数の計測点に対応する出力信号を、
固定された上記センサーの出力信号ととともに処理する
とともに、これらの出力信号を処理するに当たり、上記
センサ部を把持する作業員の手振れによる振動成分であ
る低周波数域の信号成分を上記センサーの出力信号から
除去し、この状態の各センサーの出力信号に基づき、上
記配管を数値解析してモデル化した解析モデルを利用し
て配管の所定部分に作用する応力を算出する信号処理手
段とを有することを特徴とする配管応力評価装置。 【請求項5】 〔請求項4〕に記載する配管応力評価装
置において、 物理量は配管の振動速度で、これを検出するセンサーは
速度センサーであり、 信号処理手段では、上記振動速度から配管の変位を求
め、さらにこの変位に基づき配管の所定部分に作用する
応力を算出するものであることを特徴とする配管応力評
価装置。 【請求項6】 〔請求項4〕に記載する配管応力評価装
置において、 物理量は配管の変位で、これを検出するセンサーは変位
センサーであり、信号処理手段では、上記変位に基づき
配管の所定部分に作用する応力を算出するものであるこ
とを特徴とする配管応力評価装置。 【請求項7】 評価対象となる配管の揺れを表す速度、
変位等の物理量を検出する非接触式の2個のセンサーを
有するとともに、これらのうち一個のセンサーは支持板
に固定的に配設する一方、他の一個のセンサーは回動可
能に支持板に配設することにより上記配管の計測部位を
直線的になぞることができるように形成したセンサ部
と、 回動可能な上記センサーを回動させることにより得る評
価対象の多数の計測点に対応する出力信号を、固定され
た上記センサーの出力信号ととともに処理するととも
に、これらの出力信号を処理するに当たり、上記センサ
部を把持する作業員の手振れによる振動成分である低周
波数域の信号成分を上記センサーの出力信号から除去
し、この状態の各センサーの出力信号に基づき、上記配
管を数値解析してモデル化した解析モデルを利用して配
管の所定部分に作用する応力を算出する信号処理手段と
を有することを特徴とする配管応力評価装置。 【請求項8】 〔請求項7〕に記載する配管応力評価装
置において、 物理量は配管の振動速度で、これを検出するセンサーは
速度センサーであり、 信号処理手段では、上記振動速度から配管の変位を求
め、さらにこの変位に基づき配管の所定部分に作用する
応力を算出するものであることを特徴とする配管応力評
価装置。 【請求項9】 〔請求項7〕に記載する配管応力評価装
置において、 物理量は配管の変位で、これを検出するセンサーは変位
センサーであり、信号処理手段では、上記変位に基づき
配管の所定部分に作用する応力を算出するものであるこ
とを特徴とする配管応力評価装置。Claims: 1. A speed representing a swing of a pipe to be evaluated,
A plurality of non-contact type sensors for detecting physical quantities such as displacement are linearly arranged on a support plate, and are formed in a portable manner.The output signals of each sensor are processed, and the output signals of these sensors are processed. In processing, a signal component in a low frequency range, which is a vibration component due to hand shake of an operator holding the sensor unit, is removed from the output signal of the sensor, and based on the output signal of each sensor in this state, the pipe is connected. And a signal processing means for calculating a stress acting on a predetermined portion of the pipe using an analysis model modeled by numerical analysis. 2. A piping stress evaluation device according to claim 1, wherein the physical quantity is a vibration speed of the pipe, a sensor for detecting the physical quantity is a speed sensor, and the signal processing means detects displacement of the pipe from the vibration speed. And calculating a stress acting on a predetermined portion of the pipe based on the displacement. 3. The pipe stress evaluation device according to claim 1, wherein the physical quantity is a displacement of the pipe, a sensor for detecting the displacement is a displacement sensor, and the signal processing means includes a predetermined portion of the pipe based on the displacement. A pipe stress evaluation device for calculating a stress acting on a pipe. 4. A speed representing a swing of a pipe to be evaluated,
It has two non-contact sensors that detect physical quantities such as displacement. One of these sensors is fixedly mounted on the support plate, while the other sensor is supported so that it can move linearly. A sensor unit disposed on a plate, and output signals corresponding to a large number of measurement points to be evaluated obtained by linearly moving the movable sensor,
In addition to processing with the fixed output signal of the sensor, and processing these output signals, a signal component in a low frequency range, which is a vibration component due to a hand shake of an operator holding the sensor unit, is output from the sensor. Signal processing means for calculating a stress acting on a predetermined portion of the pipe using an analysis model obtained by numerically analyzing and modeling the pipe based on the output signals of the sensors in this state. Characteristic piping stress evaluation device. 5. The pipe stress evaluation apparatus according to claim 4, wherein the physical quantity is a vibration speed of the pipe, and a sensor for detecting the physical quantity is a speed sensor. And calculating a stress acting on a predetermined portion of the pipe based on the displacement. 6. The pipe stress evaluation apparatus according to claim 4, wherein the physical quantity is a displacement of the pipe, a sensor for detecting the displacement is a displacement sensor, and the signal processing means includes a predetermined portion of the pipe based on the displacement. A pipe stress evaluation device for calculating a stress acting on a pipe. 7. A speed representing a swing of a pipe to be evaluated,
It has two non-contact type sensors that detect physical quantities such as displacement, and one of these sensors is fixedly mounted on the support plate, while the other sensor is rotatably mounted on the support plate. A sensor unit formed so that the measurement site of the pipe can be traced linearly by disposing the sensor, and outputs corresponding to a large number of measurement points to be evaluated obtained by rotating the rotatable sensor. The signal is processed together with the output signal of the fixed sensor, and in processing these output signals, a signal component in a low frequency range, which is a vibration component caused by a hand shake of an operator holding the sensor unit, is processed by the sensor. From the output signal of each sensor, and based on the output signal of each sensor in this state, acts on a predetermined part of the pipe using an analysis model that is modeled by numerical analysis of the pipe. A signal processing means for calculating a stress to be applied. 8. The pipe stress evaluation device according to claim 7, wherein the physical quantity is a vibration speed of the pipe, and a sensor for detecting the physical quantity is a speed sensor. And calculating a stress acting on a predetermined portion of the pipe based on the displacement. 9. The pipe stress evaluation device according to claim 7, wherein the physical quantity is a displacement of the pipe, and a sensor for detecting the displacement is a displacement sensor, and the signal processing means determines a predetermined portion of the pipe based on the displacement. A pipe stress evaluation device for calculating a stress acting on a pipe.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000358792A JP2002162298A (en) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | Piping stress evaluation device |
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Publications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2002162298A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012184955A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Univ Of Fukui | Portable vibration measurement device, vibration measurement method thereof, and program therefor |
WO2017212671A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | 株式会社Ihi | Distortion estimation device, diagnosis device, and distortion estimation method |
CN110500510A (en) * | 2019-09-04 | 2019-11-26 | 江苏鸣帆工程检测有限公司 | A kind of testing system of safety performance and detection method of pressure pipeline |
-
2000
- 2000-11-27 JP JP2000358792A patent/JP2002162298A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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RU2702404C1 (en) * | 2016-06-06 | 2019-10-08 | АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН | Deformation evaluation device, diagnostic device and deformation evaluation method |
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CN110500510A (en) * | 2019-09-04 | 2019-11-26 | 江苏鸣帆工程检测有限公司 | A kind of testing system of safety performance and detection method of pressure pipeline |
CN110500510B (en) * | 2019-09-04 | 2021-01-01 | 江苏鸣帆工程检测有限公司 | Safety performance detection system and detection method for pressure pipeline |
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