JP4427519B2 - プラント監視システム及び方法。 - Google Patents

Description

本発明は、原子力発電プラント等の大規模なプラントの増出力改造後のプラント運転を監視するプラント監視システム及び方法に関する。

原子力発電プラント等の大規模なプラントにおいては、プラント構成機器に関するプロセスデータを測定し、基準値等と比較して異常や故障の有無を判定するようにしている。例えば、プラントを構成する機器の受け入れ検査、機器やシステムの異常検知、機器の状態監視保全、機器改造後の健全性確認等のため、回転機や配管等のプラント構成機器の振動を初めとして、温度や圧力等のデータを測定し基準値等と比較して、異常や故障の有無を判定している。

これらのデータ測定では、プラント管理上、最小のコストで最大の成果をあげることが重要であるので、測定対象の重要度、測定箇所のアクセス性、測定にかかるコスト等に応じて、データ測定装置を常設にするか仮設にするか、常時監視とするか、間欠監視とするか等が検討される。プロセスデータを測定する自体は、確立された技術であり、特に問題なく行われている。

プラントの運転中の異常徴候監視では、このような測定データを幅広く監視するため、測定データに対して効率的にスクリーニングを行う必要があるが、この手法についても検討はなされており一部で実機に適用されている。プラントの運転中の異常徴候監視を行うものとして、プラントのプロセス量の長期的な特性に基づく監視基準値を手間をかけずに比較的容易に設定可能な構成を構築し、プラントの異常をその徴候段階で的確に検知するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

一方、原子力発電プラントの新規立地が困難な社会情勢から、既存の原子力発電プラントの増出力改造が計画されるようになってきている。増出力改造においては、増出力改造に伴い、当然にプラント主要系各部の流量、温度、圧力等のプロセス量が変化するため、配管や熱交換器やポンプ等のプラント構成機器の大幅な入れ替えが実施される。これらについては、十分な検査や試運転が実施されるが、改造後のプラント運転では、十分に監視されるのが望ましいことは言うまでもない。また、改造のコスト及び工事の信頼性の観点から、入れ替え機器はなるべく少ない方がよく、設計評価により増出力改造後の条件に十分な余裕を持って耐えられると評価された機器は入れ替え対象とはならない。
特開２０００−２９５１３号公報

しかし、増出力改造に伴い、これらの機器の内部流体の流量や圧力、温度等のパラメータのいずれかは、当然に改造前後で異なることとなる。従って、このパラメータの違いによる影響は、設計時点で評価されて問題ないことが確認されなければならないが、例えば、配管の内部流体の流速変化による振動変化等は事前の予測が設計的に難しく、また、試運転により確認する場合も増出力後の１００％出力条件でなければ試験できないので、プラント起動前には確認できない。このため、改造後のトラブル要因となり得る。

このことから、プラント増出力改造において、配管内流速増加による故障が発生することがあり、このような故障に対処するためには、改造後のプラント運転開始時より適切に必要箇所を監視し、振動状況を見極め問題となる振動が発生したときには、速やかに当該箇所の補強等の対策をとる必要がある。

プラントの増出力改造後の健全性確認では、非常に多くの機器を監視する必要があるため、膨大なデータが発生することになり、このデータの中から異常を発見し、適切に対処することは困難である。

特許文献１のものでは、プラント増出力のような改造後のデータを効率よく、判定する手法については検討されておらず、測定を実施する時点におけるプラント構成機器のデータの判定値との比較等を実施するのみであるので、そのまま適用することはできない。

本発明の目的は、プラントの増出力改造を行った場合のプラントの健全性確認を適切に行うことができるプラント監視システム及び方法を提供することである。

本発明に係わるプラント監視システムは、プラントの増出力改造仕様に基づいてプラント内の監視が必要な箇所及びプラントの増出力改造前後に当該箇所の変化を監視するための監視データ種別及び監視頻度を抽出する監視対象抽出手段と、監視対象抽出手段により抽出された監視必要箇所に取り付けた当該監視データ種別を監視するのに適したデータ測定装置により測定されたプラント改造前のデータを収納する改造前データ収納データベースと、改造前データ収納データベースに蓄積されたデータに基づいてプラントの増出力改造後において測定されたデータの異常を判別するための監視基準を生成する監視基準生成手段と、監視基準生成手段で生成された監視基準とデータ測定装置により測定されたプラント改造後のデータとを比較しデータに異常がないか否かを監視する監視手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、プラントの増出力改造を行った場合のプラントの健全性確認を適切に行うことができる。

図１は本発明の実施の形態に係わるプラント監視システムの構成図である。プラントの増出力改造仕様１１は監視対象抽出手段１２に入力される。監視対象抽出手段１２は、増出力改造仕様１１に基づいて監視が必要な箇所、監視データ種別、監視頻度を監視対象データ１３として抽出する。監視対象抽出手段１２で抽出された監視対象データ１３に基づいて、プラントの監視必要箇所にデータ測定装置１４を設置する。

そして、データ測定装置１４で、改造前のデータを測定し改造前データ収納データベース１５へ蓄積する。監視基準生成手段１６は、改造前データ収納データベース１５の改造前データに基づいてデータの異常を判別するための監視基準１７を生成する。監視手段１８は、データ測定装置１４で測定した改造後のデータと監視基準１７とを比較することにより異常有無を判断する。

増出力改造仕様１１は、例えば改造前後の出力比や具体的なプラント構成機器の入れ替え箇所等であり、プラントの増出力改造前後におけるプラント仕様の変化や改造工事の仕様である。監視対象抽出手段１２は、このような増出力改造仕様１１から、プラント内の複数の監視が必要な箇所及びプラントの増出力改造前後に当該箇所の変化を監視するための監視データ種別及び監視頻度を抽出する。すなわち、監視対象抽出手段１２は、プラントの増出力改造前後において、改造あるいはリプレースされた機器、プラントの増出力改造前後においてプラントの改造されていない機器で、その機器の温度、圧力、流量等のプロセスデータの少なくとも一つ以上がプラントの増出力改造前後で変化する機器を抽出し、これらの機器に関連して、監視必要箇所、監視データ種別及び監視頻度を抽出する。

そして、抽出された監視が必要な箇所、監視データ種別、監視頻度を基にプラントの増出力改造前に、データ測定装置１４をプラントに設置する。つまり、監視対象抽出手段１２により抽出された監視必要箇所に当該監視データ種別を監視するのに適したデータ測定装置１４が設置される。データ測定装置１４は、まず改造前のデータを測定し、改造前データ収納データベース１５へ蓄積する。

データ測定装置の設置に当たっては、監視必要箇所、監視データ種別、監視頻度の内容から、仮設にするか常設にするか判断して設置する。例えば、データ種別が配管の減肉のように監視頻度が非常に低くてよいものであれば、データ測定装置１４は仮設とする。プラント改造前に基準となるデータを１回〜数回採取すればよく、プラント改造後も定期的に監視を続ければよい場合に仮設のデータ測定装置１４とする。この仮設の際には、データ測定装置の設置は、改造前後で同じ箇所を測定するように配慮されなければならないことは言うまでもない。

一方、例えばデータ種別が振動で、監視頻度が非常に高くなければならない場合には、常設のデータ測定装置とする。この際、データ測定装置は常設であるので、改造前のデータ測定装置と改造後のデータ測定装置は当然同じ箇所を測定している。

監視基準生成手段１６は、改造前データ収納データベース１５のデータに基づいて監視基準１７を生成する。監視基準１７は、プラントの増出力改造後において、データ測定装置により測定されたデータに異常があるかどうかを比較し判別するための基準であり、例えば、監視箇所の内部流体の温度や圧力、監視箇所の振動や歪、肉厚等である。

監視対象となるデータ種別がプロセス量の場合は、精度が高く誤りの少ない監視を行う必要があるため、監視基準は改造前の測定データを基に、信号レベルやばらつきを考慮して決定される。この際、信号レベルやばらつきに任意の尤度をもって監視基準を決定するわけであるが、増出力改造後は、当然に出力増加に応じた信号レベルやばらつきの変化が予想されるので、この予測に応じて尤度は適宜調節される。

つまり、監視基準生成手段１６では、改造前データ収納データベース１５に蓄積されたデータの平均レベルやばらつきを基に、これに尤度を考慮した監視基準を生成し、プラントの増出力改造前後におけるプラント仕様の変化や改造工事の仕様から、プラント増出力改造後のパラメータの大まかな変化を予測し、この予測を尤度に反映することにより監視基準を生成する。

また、監視対象となるデータ種別が振動や歪であれば、改造前のプラント運転中における当該箇所のデータとプラントの累積運転時間や疲労を推定するための対象箇所の解析モデル等から、改造前に当該箇所やその周辺に蓄積された疲労を推定し、その結果と疲労限との差を基に、プラント改造後の監視基準を決定する。

つまり、改造前データ収納データベース１６に蓄積されたデータと、改造前までのプラントの運転時間とから、当該監視必要箇所の疲労状況を推定し、これをもとに疲労限に達するまでの余裕を推定し、この余裕から監視基準を生成する。

そして、プラント改造後はデータ測定装置１４で測定される改造後のデータと監視基準１７とを監視手段１８で比較することにより監視が実行される。測定された改造後のデータが監視基準１７を逸脱した場合は、異常として発報される。また、監視基準生成手段１６において、監視基準１７に、予め対象箇所の重要度等に応じて、異常発生時の対応基準を追加しておけば、異常発生時に合わせて対応基準を提示でき異常に対する迅速な対応が可能となる。

本発明の実施の形態によれば、プラント改造前のデータに基づいてプラントの増出力改造後において測定されたデータの異常を判別するための監視基準を信号レベルやばらつきに任意の尤度をもって生成するので、適切な監視基準を作成できる。また、プラント改造前のデータに基づいて作成した適切な監視基準とプラント改造後のデータとを比較してデータに異常がないか否かを監視するので、プラントの増出力改造を行った場合のプラントの健全性確認を適切に行うことができる。

本発明の実施の形態に係わるプラント監視システムの構成図。

符号の説明

１１…増出力改造仕様、１２…監視対象抽出手段、１３…監視対象データ、１４…データ測定装置、１５…改造前データ収納データベース、１６…監視基準生成手段、１７…監視基準、１８…監視手段

Claims (7)

1. プラントの増出力改造仕様に基づいてプラント内の監視が必要な箇所及びプラントの増出力改造前後に当該箇所の変化を監視するための監視データ種別及び監視頻度を抽出する監視対象抽出手段と、前記監視対象抽出手段により抽出された監視必要箇所に取り付けた当該監視データ種別を監視するのに適したデータ測定装置により測定されたプラント改造前のデータを収納する改造前データ収納データベースと、前記改造前データ収納データベースに蓄積されたデータに基づいてプラントの増出力改造後において測定されたデータの異常を判別するための監視基準を生成する監視基準生成手段と、前記監視基準生成手段で生成された監視基準と前記データ測定装置により測定されたプラント改造後のデータとを比較しデータに異常がないか否かを監視する監視手段とを備えたことを特徴とするプラント監視システム。
2. 前記監視対象抽出手段は、改造されていない機器の温度、圧力、流量等のプロセスデータの少なくとも一つ以上がプラントの増出力改造前後で変化する機器を抽出することを特徴とする請求項１記載のプラント監視システム。
3. 前記監視対象抽出手段は、プラントの増出力改造前後において、改造あるいはリプレースされた機器を抽出することを特徴とする請求項１記載のプラント監視システム。
4. 前記監視基準生成手段は、前記改造前データ収納データベースに蓄積されたデータの平均レベルやばらつきを基に尤度を考慮した監視基準を生成し、プラントの増出力改造前後におけるプラント改造仕様からプラント増出力改造後のパラメータの変化を予測しこの予測を前記尤度に反映することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のプラント監視システム。
5. 前記監視基準生成手段は、前記改造前データ収納データベースに蓄積されたデータと改造前までのプラントの運転時間とから当該監視必要箇所の疲労状況を推定し、これを基に疲労限に達するまでの余裕を推定し、この余裕から監視基準を生成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のプラント監視システム。
6. 前記監視手段は、異常検知の際にその異常に対する対応基準を提示することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載のプラント監視システム。
7. プラントの増出力改造仕様に基づいてプラント内の監視が必要な箇所及びプラントの増出力改造前後に当該箇所の変化を監視するための監視データ種別及び監視頻度を抽出し、抽出された監視必要箇所に取り付けた当該監視データ種別を監視するのに適したデータ測定装置により測定されたプラント改造前のデータを改造前データ収納データベースに収納し、前記改造前データ収納データベースに蓄積されたデータに基づいてプラントの増出力改造後において測定されたデータの異常を判別するための監視基準を生成し、生成された監視基準と前記データ測定装置により測定されたプラント改造後のデータとを比較しデータに異常がないか否かを監視することを特徴とするプラント監視方法。

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