JP2886862B2 - 原子炉装置の流体流路内のルースパーツ監視装置 - Google Patents

原子炉装置の流体流路内のルースパーツ監視装置

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体流路中での脱落部品から発する振動音
(ノイズ)を検知することにより、脱落部品を監視する
装置に係り、特に原子炉装置の流体流路における脱落部
品の監視を好適に行なうルースパーツ監視装置に関す
る。
〔従来の技術〕
原子炉やこれに接続する蒸気発生部等、原子炉装置の
蒸気や液体が流動する管路からなる各種循環系において
装置部品の脱落が生じると、この脱落部品(ルースパー
ツ)により各種機器が損傷を受けたり、内部受流体の流
れが阻害される等の問題が生じる。原子炉技術は他の技
術分野以上に安全性が強く要求されるものであって、ル
ースパーツの発生は極力低減する必要があり、またルー
スパーツが発生したならば、その事実を早く察知し、か
つ発生部位およびこのルースパーツの移動状態を正確に
検知する必要がある。このため従来からいろいろの対策
が考えられている。その一例としてルース・パーツ・モ
ニタリング・システム(LPMS)があり、その概要につい
て第5〜7図を用いて説明する。
原子炉1次冷却系内において脱落部品(ルースパー
ツ)が発生し、系を構成する壁に衝突して異音を発生す
ると、第5図のように系内各所の流路壁に配置された圧
電型加速度計(センサ)1〜12により、このときの振動
が検知され、その振動を電気信号に変換する。
この電気信号は、ラインドライバ13〜24によって増幅
された後、ルースパーツディテクタ25〜36に送られる。
ここでこの信号の大きさを測定し、もし規定値を超える
大きさの信号であれば、ルースパーツ検出を示す信号
(電圧パルス)をデイジタル・ルースパーツ・ロケータ
37に送る。
デイジタル・ルースパーツ・ロケータ37は、各チャン
ネルのルースパーツ検出信号の発生時の時間差より、ル
ースパーツ発生の正誤判断を行なう。その結果、妥当と
判断された場合はマスタ・アラーム38が警報音を発生す
る。また警報発生と同時にデータレコーダ39が自動起動
し、ルースパーツ衝突音の信号データが記録され、その
後のデータ解析に用いられる。
上記のようにして得られたデータより第6図に示す方
法で、ルースパーツ発生位置を検知する。すなわち、セ
ンサAとセンサCの検出信号の検出時間差より、ルース
パーツP1とセンサA、センサC間の距離の差がわかるの
で、それに基づいて得られる曲線l1(時間差一定の双曲
線)と、センサBとセンサCの検出信号における検出信
号の時間差により得られる曲線l2との交点を求め、ルー
スパーツのインパクト位置P1を検出する。第7図はセン
サA、B、C……を有する各チャンネルにおける検出信
号の遅延時間の測定方法を示し、例えばセンサAにおけ
る信号波形IW1とセンサCにおける信号波形IW2におい
て、信号の大きさが急に増加した時点の時間差tを測定
することにより求める。
上記した従来の原子力プラントのルースパーツ監視装
置においては、原子炉や蒸気発生器等1次冷却系の各機
器に取付けた検出器(例えば加速度計)にて検出された
ルースパーツのインパクト波形の値が、各機器に発生す
る通常のノイズ(例えばポンプやモーターの運転音、あ
るいは流体の流動音など、これらをバックグラウンドノ
イズという)に比し、一定率以上の大きさであればハイ
アラーム警報を発することにしている。また、ルースパ
ーツ監視装置には、各機器に取付けた検出器の検出信号
の正誤を判断する装置(以後ロケータと呼ぶ)が内蔵さ
れており、このロケータでは各検出器からの信号の正誤
を判断する機能を持たせていた。その正誤判断の基準と
しては、(イ)50ミリ秒(mm sec)以内にハイアラーム
警報の受信回数が1以下の場合は誤信号とみなす。その
理由は、鋼中の音速は3m/ミリ秒であり、50ミリ秒間に
は150mの距離を伝わることになる。各機器に取付けた検
出器間の距離は最大20m程度であり、ルースパーツが発
生しているのであれば、短時間内に付近の検出器から多
数の信号が発信されるはずである。(ロ)0.5ミリ秒以
内に3つ以上の警報信号が受信されたときは誤信号とみ
なす。検出器の配置上、0.5ミリ秒以内に3つ以上の警
報が受信されることはほとんどであり得ないことであ
り、これは各検出器から制御盤までを接続するケーブル
間で電気ノイズを誘導して発したパルス信号である可能
性が高いためである。以上(イ)および(ロ)の場合
は、信号調整器、検出器をリセットすると同時に、集中
警報器やロケータなどもリセットし、データをキャンセ
ルすることにしていた。
上記正誤判断部をクリヤした信号は、以下説明するパ
ターン分析においてさらに信号の正誤が判断される。
すなわち、原子炉あるいは熱交換器などの1次系各機
器には、所要位置に加速度計などの検出器(センサ)が
取付けられており、ルースパーツが発生した場合、ルー
スパーツの場所によりそれを検出するセンサの組合わせ
が決まってくる。したがって、最も近距離のセンサがま
ず検出信号を発信し、次いで2番目に近い距離に配置さ
れたセンサが検出信号を発信するのである。そして各セ
ンサの取付け位置が決まれば両センサの発信信号の時間
的ズレ(最大遅延時間)は決まってくる。すなわち、信
号の先発信センサチャンネル(CH)と次に発信するセン
サチャンネルの組合わせと両チャンネル間の最大遅延時
間を、あらかじめイベント表として装置内のメモリに記
憶しておき、実際に受信した信号パターンを比較して信
号の正誤を判断させるのである。
イベントの表の例を第1表に示す。
上記イベント表を用いて、第4図に示す手順にてパタ
ーン分析を行なう。
すなわち、原子力発電プラントの流路内でルースパー
ツが発生して、ルースパーツが配管内の壁などに衝突し
た場合、その場合によって衝突音を検出する複数の検出
器の組合わせ、検出遅延時間パターンを、模擬インパク
トテストによって求めておき、異音発生時のルースパー
ツ警報発生チャンネルと比較し、合致しない場合には誤
警報としてキャンセルするのである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記した従来技術によるのパターン分析で
は、先着、後着の2チャンネル間の伝達時間差のみによ
る判断しか行なっていないため、2チャンネル間の基準
内の時間差で偶然発生したバックグラウンドノイズや、
電気的ノイズを識別できず、誤警報が頻発していた。し
たがって、誤警報を防ぎ信頼度の高いルースパーツ監視
装置の開発が業界の課題となっていた。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、原子炉装置の流体流路内のルースパーツ
監視装置において、流体流路を構成する機器に取付けら
れた3個以上の検出装置と、該検出装置からの信号を受
けてその値が規定値以上の場合にはルースパーツ検出信
号を発信するルースパーツディテクタ装置と、このルー
スパーツ検出信号を受けてその正誤を判断し正信号のみ
を発信する正誤判断部と、正誤判断部からの、ルースパ
ーツ発生場所に最も近いセンサを除いた同一の隣接セン
サを経由した正信号を含む複数の正信号のうち3個以上
の正信号の組合わせを用い、あらかじめ設定した基準信
号パターンと比較してルースパーツ発生の有無を判定す
るパターン分析部と、パターン分析部からの信号を受け
てルースパーツ発生を表示する表示部を設けたことを特
徴とする原子炉装置の流体流路内のルースパーツ監視装
置によって解決される。
〔実施例〕
第1図を用いて以下説明する。ルースパーツディテク
タ(信号調整器)11〜20では、原子力発電プラントの1
次系配管(または補機)26に設置された検出装置(加速
度計)1〜10で感知した振動音につき通常背景雑音(バ
ックグラウンドノイズ)に比し、急激な大きなインパク
ト音があった場合、警報を発するものであるが、通常バ
ックグラウンドノイズとルースパーツ振動音を比較し、
大きさが一定比率以上であれば警報を発するようにして
いる。また、この警報によりFER(フォールスアラーム
エバリェーション・アンド・レコーディングユニット)
21によって下記のごとく総合的にルースパーツが発生し
ているか否かの妥当性チェックを行なう。
第1図のごとく、ルースパーツディテクタ11〜20から
の警報信号によりFER21において異音感知部22にて異音
が発生していることを感知する。さらにこの異音がルー
スパーツであるのかどうか診断を行なう必要がある。そ
こで、まず正誤判断部23にてこれを行なう。この機能
は、前記従来技術と同様に(イ)50ミリ秒以内に警報の
回数が1回の場合、および(ロ)0.5ミリ秒以内に3つ
以上警報が受信された場合にどについては誤警報とみな
す。
上記判断部をクリヤした信号は、パターン分析部24に
て信号の正誤が判断される。パターン分析の仕方につい
て以下説明する。原子炉1次系各機器に取付けられてい
るセンサは、ルースパーツ発生場所により、特有のパタ
ーンで検出信号を発信する。すなわち、最も近距離のセ
ンサが、まず検出信号を受信し、次いで2番目に近い距
離に配置されたセンサが検出信号を発信する。以下順に
3番目に近いセンサ、4番目に近いセンサという具合
に、ルースパーツの場所に近い順で、検出信号を発信す
る。このときのルースパーツによる音波の伝搬ルート
は、4つのチャンネルにおいて、検出信号を発信した場
合を例にとると、第2図のように6つのケースが考えら
れる。それぞれのケースにおいて、直接矢印で結ばれて
いるセンサ間は、プラントの構造から考えて、音波が伝
搬する上での隣接関係が成立するはずである。すなわ
ち、4つのチャンネルで信号を検出した場合、第2図で
示す6つのケースのいずれかにおいて、矢印で結ばれた
隣接関係がすべて成立することにより、ルースパーツの
発生パターンが妥当であると判断できる。いずれのケー
スでも音波の伝搬ルートの中に、センサの組合わせが不
適当なものがあれば誤警報と判断するのである。
また、前記の従来技術でも述べたように、各センサの
取付け位置より、2つのセンサ間における発信信号の時
間的ズレ(最大遅延時間)が決まってくるので、2つの
センサの隣接関係が位置的に成立する組合わせでも、信
号検出時間差が最大遅延時間を超える場合には、その2
つのセンサにおける信号パターンは妥当性なしと判断で
きる。
2つのセンサにおける組合わせと、検出時間差の妥当
性は従来技術と同様に、あらかじめ装置内のメモリに記
憶されているイベント表(第1表参照)と、実際に受信
した信号パターンを比較することにより判断される。
本発明は、従来技術で行なっていた2つのみのセンサ
における組合わせと、検出時間差のチェックの機能を拡
張し、3チャンネル以上のセンサに適用するよう改良し
たものであり、その分析手順の一例として、4つのチャ
ンネルのセンサからルースパーツ検出信号が発信された
場合の判断ロジックを第3図に示す。
第1図のパターン分析部24にて誤信号ではないとその
妥当性が確認されると、マスタアラーム25より警報が発
生する。
〔発明の効果〕
本発明を実施することにより、原子炉装置において発
生する電気ノイズやバックグラウンドノイズ等に基づく
誤警報を減少することができ、その誤警報による運転員
のむだな作業を防止することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例を示すブロック図、第2図
は、ルースパーツ信号伝達パターンの説明図、第3図
は、本発明のパターン分析部におけるパターン分析フロ
ー図、第4図は、従来装置におけるパターン分析フロー
図、第5図は、従来のルースパーツ監視装置の構成図、
第6図は、ルースパーツ位置推定方法説明図、第7図
は、遅延時間の測定方法説明図である。 1〜10……検出装置、11〜20……ルースパーツディテク
タ、22……異音感知部、23……正誤判断部、24……パタ
ーン分析部、25……マスタアラーム、26……1次系配
管。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原子炉装置の流体流路内のルースパーツ監
    視装置において、流体流路を構成する機器に取付けられ
    た3個以上の検出装置と、該検出装置からの信号を受け
    てその値が規定値以上の場合にはルースパーツ検出信号
    を発信するルースパーツディテクタ装置と、このルース
    パーツ検出信号を受けてその正誤を判断し正信号のみを
    発信する正誤判断部と、正誤判断部からの、ルースパー
    ツ発生場所に最も近いセンサを除いた同一の隣接センサ
    を経由した正信号を含む複数の正信号のうち3個以上の
    正信号の組合わせを用い、あらかじめ設定した基準信号
    パターンと比較してルースパーツ発生の有無を判定する
    パターン分析部と、パターン分析部からの信号を受けて
    ルースパーツ発生を表示する表示部を設けたことを特徴
    とする原子炉装置の流体流路内のルースパーツ監視装
    置。
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