JP2020041995A - 監視装置、監視システム、監視方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
以下、第1の実施形態に係る監視装置、及び、これを備える監視システムについて、図1〜図7を参照しながら説明する。
図1は、第1の実施形態に係る監視システムの全体構成を示す図である。
本実施形態に係る監視システム1は、例えば、原子力発電プラントにおける二次冷却系の炭素鋼配管(以下、「配管P」とも表記する。)に適用される。このような態様によれば、配管Pには高温の水や蒸気が流通するため、配管内面が徐々に摩耗して、経年的な減肉現象が発生する。
なお、他の実施形態においては、監視システム1は、原子力発電プラント以外のプラント設備、配管にも適用可能である。
図2は、第1の実施形態に係る監視装置の機能構成を示す図である。
図2に示すように、監視装置11は、CPU110と、メモリ111と、ディスプレイ112と、通信インタフェース113と、ストレージ114とを備えている。
メモリ111は、いわゆる主記憶装置であって、CPU110のワークエリアとなる。
ディスプレイ112は、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等であって、例えば、配管Pの肉厚の時系列(後述する減肉トレンドデータD1)等が表示される。
通信インタフェース113は、肉厚センサ10との間で無線通信を行う通信インタフェースである。
ストレージ114は、いわゆる補助記憶装置であって、CPU110を動作させるプログラムの他、監視対象とする配管Pの肉厚の時系列(減肉トレンドデータD1)、及び、配管モデルMが記録されている。
なお、上述の各種運転パラメータは、プラントの運転中に、常時、連続モニタリングされており、配管Pの肉厚の計測値とともに記録、蓄積される。例えば、各種運転パラメータの実績値と、実際に取得された減肉トレンドの実績値との関係を教師データとすることで、配管モデルMを構築することができる。
また、運転パラメータの一つである「水質」とは、例えば、水に含まれる薬品(防錆剤)の濃度や酸素濃度である。このような薬品濃度や酸素濃度は、配管内を流通する水の導電率をモニタリングすることで間接的に把握することができる。
CPU110は、所定のプログラムに従って動作することで、損傷度取得部1100、判定部1101、アラート処理部1102、要因特定部1103及び推奨運転演算部1104としての機能を発揮する。
損傷度取得部1100は、肉厚センサ10から肉厚の計測値を逐次受信して取得する。損傷度取得部1100は、更に、配管Pの肉厚の計測値を時系列(減肉トレンドデータD1)として、ストレージ114に記録する。なお、配管Pの肉厚は、配管Pの「損傷度」の一態様である。
判定部1101は、配管Pの肉厚が、配管Pを流れる流体(蒸気、水)に関する基準運転パラメータに基づいて定められた下限閾値を下回ったか否かを判定する。「基準運転パラメータ」及び「下限閾値」については後述する。
アラート処理部1102は、配管Pの肉厚が下限閾値を下回った場合に、その旨をオペレータに通知するためのアラート処理を行う。
要因特定部1103は、配管Pの肉厚が下限閾値を下回った場合に、配管Pを流れる流体(蒸気、水)に関する複数の運転パラメータの中から「要因運転パラメータ」を特定する。「要因運転パラメータ」とは、配管Pの肉厚の計測値が下限閾値を下回ることの直接的な要因となった可能性が高い運転パラメータを指す。なお、2つ以上の運転パラメータの組み合わせが要因となって、配管Pの肉厚が下限閾値を下回ることも考えられる。そのため、要因特定部1103は、2つ以上の運転パラメータの組み合わせを「要因運転パラメータ」として特定する機能も有している。
推奨運転演算部1104は、オペレータから減肉速度(肉厚の変化の度合い)に関する第1の要求値を受け付けた場合に、当該第1の要求値を満たす運転パラメータ(以下、「推奨運転パラメータ」とも記載する。)を算出する。また、推奨運転演算部1104は、オペレータから複数の運転パラメータのうちの一部に関する第2の要求値を受け付けた場合に、当該第2の要求値を満たす推奨運転パラメータを算出する。
図3は、第1の実施形態に係る監視装置が実行する処理フローを示す図である。
また、図4〜図7は、第1の実施形態に係る監視装置が実行する処理の具体的態様を示す図である。
以下、図3及び図4〜図7を参照しながら、監視装置11の処理について詳しく説明する。
次に、監視装置11の判定部1101は、新たに取得した肉厚の計測値が所定の下限閾値Lminを下回っているか否かを判定する(ステップS01)。
ステップS00で新たに取得した肉厚の計測値が所定の下限閾値Lminを下回っていない場合(ステップS01;NO)、損傷度取得部1100は、ステップS00に戻り、更に新たな肉厚の計測値を取得する。
このようなアラート処理部1102の機能によれば、減肉トレンドデータD1が、予め定められた下限閾値Lminを下回ったことをもってアラートが発報される。これにより、オペレータは、配管Pの減肉トレンドに基づいて、当該配管Pに何らかの異常が発生していることを迅速かつ正確に把握することができる。
減肉トレンドデータD1は、肉厚センサ10を通じて取得される肉厚の計測値(実績値)の時系列である。図4に示す例では、運転開始時刻(時刻T0)から現在時刻(時刻T2)までの減肉トレンドデータD1が取得されている。
なお、監視装置11は、ディスプレイ112を通じて、減肉トレンドデータD1を図4に示すようなグラフで可視化しながらリアルタイムで表示してもよい。このようにすることで、オペレータに対し、配管Pの経年的な肉厚の変化を視覚的にわかりやすい形式で通知することができる。
下限閾値Lminは、ステップS01で説明した通り、アラート処理(ステップS02)等を行う条件として規定される。本実施形態に係る下限閾値Lminは、図4に示す基準減肉トレンドLrefよりも所定のオフセット値ΔLだけ小さい値として規定される。
ここで、「基準減肉トレンドLref」とは、所定の基準運転パラメータDref(温度=th1、流量=r1、水質=w1)を適用しながら運転を行った場合に想定される、配管Pについての減肉トレンドである。この基準減肉トレンドLrefは、基準運転パラメータDrefを配管モデルMに適用することによって得られる減肉トレンドのシミュレーション結果を反映させたものであってもよいし、単に、過去の実績(又は経験則)に基づいて定められたものであってもよい。
なお、図5に示す要因推定情報DO1は、各運転パラメータについて減肉速度が増加した要因である可能性を「高」、「低」なる情報で示すものとしているが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。例えば、他の実施形態に係る要因特定部1103は、各運転パラメータについて減肉速度が増加した要因である可能性を数値で示すものであってもよい。
ここで、ステップS03で特定された要因運転パラメータ(流量)について行われた変更(r1→r2)が発電プラントのオペレータの操作ミス等によるものであった場合、オペレータは、単に、要因推定情報DO1に示された要因運転パラメータを元の値に戻すだけで減肉速度を復帰させることができる。この場合、オペレータは、監視装置11に対し推奨運転パラメータの出力を求める必要はないため、各種要求値の入力を行わない(ステップS04;NO)。この場合、監視装置11は、特段の処理を行うことなく処理フローを終了する。
このようにして、オペレータから各種要求値を受け付けた場合(ステップS04;YES)、監視装置11の推奨運転演算部1104は、ステップS04で受け付けた各種要求値を満たす運転パラメータである推奨運転パラメータを算出する(ステップS05)。
そして、推奨運転演算部1104は、配管モデルMを用いて、入力された各種要求値を満たすような運転パラメータの組み合わせを示す推奨運転パラメータDO2を出力する(図6参照)。図6に示す例では、推奨運転演算部1104は、時刻T1以前の減肉速度に復帰させ、かつ、「流量=r2」を維持するとの要求を満たす運転パラメータの組み合わせの候補として、「温度=th2」、かつ、「水質=w2」なる推奨運転パラメータDO2を出力する。
以上、第1の実施形態に係る監視装置11及び監視システム1について詳細に説明したが、監視装置11及び監視システム1の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
例えば、他の実施形態に係る監視装置11は、配管Pの損傷度の一態様として「亀裂の進展度合い」を連続モニタリングし、当該「亀裂の進展度合い」のトレンドに基づいて、配管Pにおける異常の発生を検知するものとしてもよい。特に、プラントにおいて、配管Pとタンクとの接合部分においては、経年的に亀裂が進展しやすいことが知られている。他の実施形態に係る監視システム1は、配管Pとタンクとの接合部分における亀裂の進展度合いを計測可能な亀裂センサを具備し、当該亀裂の進展度合いが所定の判定閾値を上回った場合にアラートの発報を行うものであってもよい。
図8に示すように、第1の実施形態の変形例に係る肉厚センサ10は、複数の超音波センサ素子SEを備える態様であってもよい。図8に示す例では、配管Pの周方向に45度ずつ配置された8個の超音波センサ素子SEの組が、配管Pの延在方向に沿って等間隔に5セット配置されている。
このようにすることで、監視装置11は、配管Pの内面において、周方向又は延在方向における減肉トレンド(減肉速度)に偏りが発生していないかどうかを把握可能なデータを取得することができる。
10 肉厚センサ
11 監視装置
110 CPU
1100 損傷度取得部
1101 判定部
1102 アラート処理部
1103 要因特定部
1104 推奨運転演算部
111 メモリ
112 ディスプレイ
113 通信インタフェース
114 ストレージ
D1、D1’ 減肉トレンド
D2、D2’ 運転パラメータ
D3 配管スペック
DO1 要因推定情報
DO2 推奨運転パラメータ
M 配管モデル
Claims (9)
- 配管の損傷度を取得する損傷度取得部と、
前記損傷度が、前記配管を流れる流体に関する基準運転パラメータに基づいて定められた下限閾値を下回ったか否かを判定する判定部と、
を備える監視装置。 - 前記損傷度が前記下限閾値を下回った場合に、アラート処理を行うアラート処理部を更に備える
請求項1に記載の監視装置。 - 前記損傷度が前記下限閾値を下回った場合に、前記配管を流れる流体に関する複数の運転パラメータのうち、前記下限閾値を下回ることの要因となった運転パラメータである要因運転パラメータを特定する要因特定部を更に備える
請求項1又は請求項2に記載の監視装置。 - 前記損傷度の変化の度合いに関する第1の要求値を受け付けた場合に、当該第1の要求値を満たす運転パラメータである推奨運転パラメータを出力する推奨運転演算部を更に備える
請求項3に記載の監視装置。 - 前記推奨運転演算部は、更に、複数の前記運転パラメータのうちの一部に関する第2の要求値を受け付けた場合に、当該第2の要求値を満たす運転パラメータの組み合わせである前記推奨運転パラメータを算出する
請求項4に記載の監視装置。 - 前記第1の要求値は、達成すべき減肉速度の目標値であり、前記第2の要求値は、当該第2の要求値を受け付けた時点で適用されている前記要因運転パラメータである
請求項5に記載の監視装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の監視装置と、
前記配管に取り付けられた肉厚センサと、
を備える監視システム。 - 配管の損傷度を取得するステップと、
前記損傷度が、前記配管を流れる流体に関する基準運転パラメータに基づいて定められた下限閾値を下回ったか否かを判定するステップと、
を有する監視方法。 - コンピュータに、
配管の損傷度を取得するステップと、
前記損傷度が、前記配管を流れる流体に関する基準運転パラメータに基づいて定められた下限閾値を下回ったか否かを判定するステップと、
を実行させるプログラム。
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