JP4555176B2 - 配管内検査システム - Google Patents

Description

本発明は、プラント運行前等に配管内部を視覚的に確認する配管内検査方法及びシステムに関する。

プラントの配管は、アルカリ水または純水（以下、洗浄水）を、配管内で循環させてから、屋外の洗浄用プールに放出させることにより洗浄する。これにより、配管内の汚れ及び異物が除去される。

洗浄作業後、仮設ポンプ近くに設けたフィルターの外周に白布を取り付けて、仮設ポンプを起動して洗浄水を閉ループ状にした配管経路中を２〜３回循環させる。洗浄作業中に配管内部に発生した錆、付着物等はフイルタで除去されるが、洗浄作業終了の確認は、フイルタの外周に巻かれた白布へ錆等の微粒子が付着するかどうかその数をチェックする。更に洗浄水の濁度を計ることで規定値以下の値かを確認する。

特開２００１−２３５０８９号公報 特開２００２−２５７５１３号公報

建設中に紛れ込んだ異物は、配管経路が変化する箇所（特に立上がり部等）があると、そこに、異物が留まる可能性があるので、プラントの洗浄作業が行なわれた後に、配管の内部を視覚的に確認を行うことを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、
原子力発電プラントや火力発電プラント等でプラント建設時の配管洗浄作業において、配管内部に取り残された異物の検出方法として、カメラとＲＦＩＤタグを設置したカプセルを配管洗浄時に配管内部に挿入して洗浄水と一緒に循環させ、配管内部をある間隔で写真撮影することによって、プラント建設時の異物を検出することを特徴とするＲＦＩＤタグ利用による配管内部の異物検出システムが提供される。

また、本発明の第２の態様によれば、
プラントの配管内部を検査する配管内部検査システムであって、
前記配管の内部を撮影するための撮影装置と記録装置とＲＦＩＤタグとを有し、前記配管の内部を洗浄するための洗浄水とともに前記配管の内部を進行するカプセルと、
前記配管の内部に設けられ、前記カプセルが通過するごとに、前記ＲＦＩＤタグとの通信を行い、当該通信を行った時刻に関する第１の時間情報を保持する、複数のリーダと、
を有し、
前記撮影装置は、前記カプセルの進行中、前記配管の内部を撮影し、撮影した画像及び当該画像を撮影した時刻に関する第２の時間情報を前記記録装置に保存する、
ことを特徴とする配管内部検査システムが提供される。

本発明によれば、配管洗浄作業者が洗浄作業後視覚的に、配管内部を確認することができる。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る一実施形態について説明する。

以下、本発明の好適な実施例であるＲＦＩＤタグ利用による配管内部の異物検出システムについて図面を用いて具体的に説明する。

図１は、原子力発電所等のプラント建設時、現地配管洗浄作業の一実施例を示したものである。原子炉建屋及びタービン建屋に据付られた機器・配管等は対象系統単位に洗浄作業が行われる。洗浄用設備として洗浄用仮設ポンプ２３０、仮設配管２２０Ｂ、仮設ストレーナ２３２、仮設排水プール２１０等から構成される。

図５は、本発明によるＲＦＩＤタグ利用による配管内部の異物検出システムのカプセル構造の一実施例を示したものである。カプセル３００内部には小型カメラ３０１又は小型ビデオ３０１とＲＦＩＤタグ３０３が設置されている。カプセルには水中での流れで回転しにくいように水中翼３０４が設けられている。ＲＦＩＤタグ３０３よりの信号をリーダ３１０が受信する仕組みとなっている。

図２は、本発明によるＲＦＩＤタグ利用による配管内部の異物検出システムを示す一実施例を示したものである。洗浄対象配管１００には温度計等を取り付ける座１１０や予備座等１１０があるので、洗浄作業時、この座を利用してＲＦＩＤタグ３０３からの電波を受信するリーダ３１０を予め取り付けておくものとする。カプセルが配管のどの位置を通過したかを確認することと、どのリーダを通過した後に配管内部を撮影したものか関連付けが可能となるようにしておく。弁体や容器内部や配管の立ち上がり部等で、異物Ｍは、留まっている可能性がある。カメラ３０１で写真撮影する場合は洗浄水の速度(カプセル３００の速度)を考慮してシャター間隔を決定するものとする。更にカプセル内に小型カメラ３０１の代わりに小型ビデオ３０１を設置しておく場合は、そのデジタルデータを、図７に示す外部モニタ７００により再生可能とする。カプセル３００内部の小型カメラ３０１又は小型ビデオ３０１の配管内部を撮影したデジタルデータとリーダ通過時の位置関連は、リーダ通過時リーダＮＯを写真データの後へ記憶させるものとする。又、写真の場合は、リーダ通過毎に写真撮影し、附近のリーダＮＯを撮影可能な対策等を施すものとする。

図７は、本発明によるＲＦＩＤタグ利用による配管内部の異物検出システムにより配管内部に異物Ｍがあるかどうか外部モニタ７００の画像により確認する方法を示す一実施例を示す図である。

本外部モニタ７００には予め設計データである３Ｄ−ＣＡＤデータへリーダ３１０の座標位置が入力されているので、その配管座標値とカプセル３００の水中での速度の関連から配管内面を画像表示している際に同時に配管経路図のアイソメ図７１０にカプセルが移動している箇所を表示することによって配管内部の画面が配管ルートのどの位置を移動中のものであるか関連付けて表示が可能となるような構成となっている。

図４は、本発明によるリーダの詳細構造を示す一実施例を示す図である。

リーダ３１０のアンテナを配管内部に張る方法として、座１１０の反対側の配管内面にリーダ３１０の先端が当たると直角に折れ曲がる構造となっているので流体の流れ方向へ向けて設定し、リーダ３１０の取り付け部のナットを締め付けることで洗浄対象配管１００へ固定することができる構造となっている。

図３は、本発明によるリーダの他の詳細構造を示す一実施例を示す図である。リーダ３１０のアンテナを配管内側に張る方法として、座１１０の空間内でアンテナを張る場合の構造で、配管内面にリーダ３１０が突出しないので配管流体の流れを阻害しない構造の実施例を示すものである。

本発明によれば、従来の配管洗浄時に配管内部に取り残された異物を外部モニタにより視覚的に検出し、そのＲＦＩＤタグから発信された電波を直近の温度計の座及び予備座等を利用して取り付けたリーダに受信させることによって建屋の座標位置を確認し、異物の存在する位置を算出することが可能となるので、配管洗浄作業時に配管内部に取り残された異物検出を行うことが出来る等の効果がある。

本実施の形態に係る配管内部検査システム及びこれが適用可能な配管洗浄設備の概略構成について説明する。ここでは、プラントの一例として原子力発電所を挙げる。

図１に示すように、このプラントは、原子炉建屋２０、タービン建屋１０を有している。プラント建設時、原子炉建屋２０またはタービン建屋１０内の配管等の機器を洗浄するための洗浄設備が設けられる。原子炉建屋２０またはタービン建屋１０内の機器は系統単位に洗浄されるが、ここでは、タービン建屋１０内の機器を洗浄対象とする場合を例に挙げる。

この配管洗浄設備には、（１）純水が蓄えられる純水タンク２００、（２）洗浄に使用された洗浄水が排出される仮設排水プール２１０、（３）洗浄対象配管１００に設けられた一方の接続口フランジと仮設排水プール２１０とに連結された第１の仮設配管２２０Ａ、（４）第１の仮設配管２２０Ａから分岐して、洗浄対象配管１００に設けられた他方の接続口フランジに連結された第２の仮設配管２２０Ｂ、（５）第１の仮設配管２２０Ａの、分岐部２０ａよりも仮設排水プール２１０の位置に設けられた第１の開閉バルブ２２１Ａ、（６）第２の仮設配管２２０Ｂに設けられた第２の開閉バルブ２２１Ｂ、（７）純水タンク２００内の洗浄水を洗浄対象配管１００に所定の流速（例えば、２ｍ／ｓ以上）で供給し、洗浄対象配管１００を通過した後の洗浄水を仮設排水プール２１０に排出させる２台の仮設ポンプ２３０（１台は予備）、を有している。なお、各仮設ポンプ２３０は、洗浄対象配管１００側に仮設ストレーナ２３２、純水タンク２００側に開閉バルブ２３３を有している。

配管内部検査システムは、図２に示すように、洗浄対象配管１００内部の洗浄水で流される流線型のＲＦＩＤタグ搭載カプセル３００、洗浄対象配管１００に適当な間隔で設けられた座１１０から洗浄対象配管１００内部に挿入されたリーダ３１０、情報処理装置（不図示）、を有している。なお、リーダ３１０を取り付ける座１１０としては、例えば、温度計等を取り付ける座、予備座等の本設の座を利用することができる。

各座１１０が、リーダ３１０のアンテナコイルの面積を確保するのに十分な内径を有している場合には、リーダ３１０は、図３に示すように、コントローラが搭載された筐体を、座１１０内部の空間から突出しない長さの円柱状とし、この筐体の端面３１１または外周面３１２にアンテナコイルを貼り付けることによって形成されてもよい。このようにすることにより、洗浄対象配管１００内における洗浄水の流れ及びカプセル３００の進行がリーダ３１０によって妨げられるのを防止することができる。

リーダ３１０のアンテナコイルの面積をより大きく確保する場合には、図４に示すように、座１１０のキャップの裏面（配管内部側の面）に取り付けられる第１の部材３１３に、任意の位置で制止可能なフリーストップヒンジのような、トルクが高いクランプ３１４で、アンテナコイル（不図示）及びコントローラが搭載された棒状または板状の第２の部材３１５を連結してもよい。このような構造によれば、洗浄対象配管１００の内壁に突き当たるまで第２の部材３１５を洗浄対象配管１００内部に挿入してから、座１１０のキャップ１１１のナットを締め付ければ、第２の部材３１５が、洗浄水の流れによって、クランプ３１４の位置で折り曲げられ、洗浄対象配管１００の内壁に沿った姿勢で固定される。なお、座１１０からキャップを引き上げれば、第２の部材３１５が座１１０の縁部に当ってクランプ３１４が開かれるため、洗浄処理の終了後、座１１０からアンテナを簡単に引き抜くことができる。

一方、カプセル３００は密閉され、その内部には、図５に示すように、洗浄対象配管１００内部を連続的に撮影するための撮影装置（小型デジタルカメラまたは小型ビデオカメラ）３０１、撮影装置３０１からの画像データ及びその撮影時刻が蓄えられる着脱可能なメモリ３０２、撮影装置３０１等に電源を供給する電源装置（不図示）、洗浄対象配管１００内の各リーダ３１０と通信するＲＦＩＤタグ３０３が封入されている。なお、撮影装置３０１としてＣＣＤカメラを用いる場合、洗浄対象配管１００内部を適当な距離おきに撮影することができるように、例えば、洗浄水の流速が速いほどシャッター間隔を短くする等、洗浄水の流速(すなわち、カプセル２００の移動速度)を考慮してシャター間隔を設定することが望ましい。

カプセル３００の外周には、カプセルを安定な姿勢で推進させるための水中翼３０４が複数枚形成されている。これらの水中翼３０４により、カプセル３００は、回転せずに安定な姿勢で洗浄対象配管１００内部を推進してゆくことができる。

このような構成により、カプセル３００は、洗浄対象配管１００内部を進行しながら、撮影装置３０１で洗浄対象配管１００内部を逐次撮影する。撮影された画像データは、撮影時刻とともにメモリ３０２に格納される。また、各リーダ３１０は、カプセル３００が通過するごとに（リーダの通信範囲を通過するごとに）、ＲＦＩＤタグ３０３からタグＩＤを読み取り、そのタグＩＤを、そのときの時刻（すなわち、カプセル３００の通過時刻）とともに保存する。情報処理装置は、撮影装置による撮影時刻と、各リーダ３１０で記録されたカプセル通過時刻との対応により、画像データとその撮影位置との対応関係を把握することができる。

つぎに、図７により、このような配管内部検査システムにおける検査処理について説明する。

仮設ポンプ２３０の駆動を開始してから、第１の開閉バルブ２２１Ａ及び第２の開閉バルブ２２１Ｂのうちのいずれか一方を開放する（Ｓ６００）。これにより、洗浄水が所定の流速で循環し、洗浄対象配管１００内部が洗浄される（Ｓ６０１）。洗浄仕様に合った洗浄作業が終了した後、上述のカプセル３００を用いて、洗浄対象配管３００の内部点検を実施する。具体的には、以下の通りである。

内部に異物があるか見るときに、撮影装置３０１の電源が投入されたカプセル３００を入れる。これにより、カプセル３００が、洗浄水の流れに乗って、所定の速度で進行する。カプセル３００内の撮影装置３０１は、洗浄対象配管１００内部を断続又は連続的に撮影しながら、撮影した配管内部画像のデータ及び撮影時刻をメモリに格納する（Ｓ６０２）。

一方、カプセル３００の進行中、各リーダ３１０は、カプセル３００が通過するごとに、ＲＦＩＤタグ３０３からタグＩＤを読み出し、コントローラは、このタグＩＤと、そのときの時刻（カプセル通過時刻）を保存する（Ｓ６０３）。

その後、仮設ポンプ２３０を停止させ（Ｓ６０５）、フィルタの位置でカプセル３００を回収する（Ｓ６０４）。そして、各リーダ３１０を座から撤去する（Ｓ６０６）。

さらに、撮影装置３０１のメモリ３０２及び各リーダ３１０を情報処理装置に接続すると、情報処理装置は撮影装置のメモリ３０２から画像：データを格納順に順次読み出し、図７に示すように、それらの画像データが表す配管内部画像７０１をモニタの画面７００に順次表示する。なお、カプセルの撮影装置として小型ビデオカメラを用いた場合には、モニタ上には、洗浄対象配管１００内のデジタル動画データが再生される。

ここで、情報処理装置のハードディスクには、予め、複数の位置に座が設けられた洗浄対象配管１００の設計データ（３Ｄ−ＣＡＤデータ）が格納されており、情報処理装置は、その３Ｄ−ＣＡＤデータに基づき、各座１１０の位置が示された洗浄対象配管１００の経路図（アイソメ図）７１０を、洗浄対象配管１００の内部の画像７０１とともにモニタ７００上に表示する。このアイソメ図７１０内には、表示中の配管内部画像７０１の撮影位置を示すアイコン７１１が表示される（Ｓ６０７）。

情報処理装置は、各リーダからカプセル通過時刻を読み出し、これらのカプセル通過時刻と配管内部画像７０１の撮影時刻とに基づき、アイソメ図７１０内におけるアイコン７１１の表示位置を定める。例えば、表示中の配管内部画像の撮影時刻と、いずれかの座のカプセル通過時刻との差分が所定の時間以下であれば、情報処理装置は、その座に対応する位置にアイコン７１１を表示する。また、２つの座のカプセル通過時刻の間に撮影時刻を有する一連の画像データについては、情報処理装置は、カプセルの進行速度（洗浄水の流速）と、一方の座のカプセル通過時刻から表示中の配管内部画像７０１の撮影時刻までの経過時間とに基づいて、一方の座からのカプセルの進行距離を算出し、この進行距離に相当する距離だけ一方の座の位置から離れた、アイソメ図７１０上の位置にアイコン７１１を表示する。または、２つの座の間の距離を３Ｄ−ＣＡＤデータから取得し、配管内部画像７０１を切り替えるごとに、２つの座の間の距離を等分する、画像データ数分のポイントに、順次、アイコン７１１を表示していってもよい。

これにより、モニタ上の配管内部画像７０１より配管内部の様子を目視で確認しながら、アイソメ図７１０上におけるアイコン７１１の位置により、表示中の配管内部画像７０１の撮影位置を目視で把握することができる。したがって、例えば、表示中の配管内部画像に異物Ｍの画像が含まれていた場合には、アイソメ図７１０内におけるアイコン７１１の位置により、その異物Ｍの位置を一目で把握することができる。このため、洗浄作業者は、洗浄対象配管１００の洗浄処理中に、洗浄対象配管１００から異物Ｍを除去するための対策をすみやかにとることができる。

なお、各リーダ３１０の設置位置付近の配管内壁等にリーダ番号を記述しておき、洗浄対象配管１００の内部の撮影画像にリーダ番号の画像が含まれるようにしてもよい。このようにすれば、洗浄作業者は、モニタ上の配管内部画像７０１からリーダ番号を読み取り、そのリーダ番号から表示中の配管内部画像７０１の撮影位置を把握することができる。

本発明は、プラントの運転開始前に行う配管洗浄作業の内部点検に利用可能である。

本発明の実施の形態に係る配管内部検査システム及びこれが適用可能な配管洗浄設備の概略構成図である。 洗浄対象配管の部分断面図である。 洗浄対象配管の座へのリーダの取付け状態を説明するための図である。 洗浄対象配管の座へのリーダの取付け状態を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤタグ搭載カプセルの断面図である。 本発明の実施の形態に係る配管内部検査処理のフローチャートである。 モニタ上における配管内部画像及びアイソメ図の表示例を示した図である。

符号の説明

１００：洗浄対象配管、１１０：座、２２０Ａ，２２０Ｂ：仮設配管、２２１Ａ，２２１Ｂ：開閉バルブ、２３０：仮設ポンプ、２３１：逆止弁、２３２：仮設ストレーナ、２３３：開閉バルブ、２１０：仮設排水プール、２００：リーダ、３００：カプセル、３０１：撮影装置（小型カメラまたは小型ビデオ）、３０２：メモリ、３０３：ＲＦＩＤタグ、３０４：水中翼

Claims (6)

1. プラントの配管内部を検査する配管内部検査システムであって、
   前記配管の内部を撮影するための撮影装置と記録装置とＲＦＩＤタグとを有し、前記配管の内部を洗浄するための洗浄水とともに前記配管の内部を進行し、当該配管の内部を撮影しながら、当該配管の内部の画像と当該画像の撮影時刻に関する第１の時間情報を前記記録装置に保存する、カプセルと、
   前記配管の内部に設けられ、前記カプセルが通過するごとに、前記ＲＦＩＤタグとの通信を行い、当該通信を行った時刻に関する第２の時間情報を保持する、複数のリーダと、
   前記記録装置に保存された前記配管の内部の画像を表示しながら、前記記録装置に保存された第１の時間情報と前記各リーダが保持する第２の時間情報とに基づき前記表示中の画像の撮影位置を特定し、当該撮影位置を出力する、情報処理装置と、を有する、
   ことを特徴とする配管内部検査システム。
2. 撮影装置とＲＦＩＤタグを備え、配管の内部を洗浄するための洗浄水とともに前記配管の内部を進行しながら当該配管内部を撮影するカプセルと、通信を行うリーダであって、
   前記配管に形成された前記配管内部と連絡が可能な穴に取り付けられるキャップの、前記配管の内部側の面に取り付けられる第１の部材と、
   前記第１の部材に回動可能に連結され、前記ＲＦＩＤタグからの情報を受信するアンテナが取り付けられた第２の部材と、を有し、
   前記第２の部材は、その先端が前記穴の反対側の前記配管内面に当たると前記洗浄水の流れの方向に前記アンテナが張られるように折れ曲がる、
   ことを特徴とするリーダ。
3. プラントの配管内部を検査する配管内部検査システムであって、
   前記配管の内部を撮影するための撮影装置と記録装置とＲＦＩＤタグとを有し、前記配管の内部を洗浄するための洗浄水とともに前記配管の内部を進行するカプセルと、
   前記配管の内部に設けられ、前記カプセルが通過するごとに、前記ＲＦＩＤタグとの通信を行い、当該通信を行った時刻に関する第１の時間情報を保持する、複数のリーダと、
   情報処理装置と、を有し、
   前記撮影装置は、前記カプセルの進行中、前記洗浄水の流速に応じて設定された時間間隔で、前記配管の内部を撮影し、撮影した画像及び当該画像を撮影した時刻に関する第２の時間情報を前記記録装置に保存し、
   前記情報処理装置は、前記記録装置に保存された画像及び第２の時間情報を前記記録装置から読み出して当該第２の時間情報が表す時刻の順に前記画像をモニタに順次表示するとともに、前記記録装置に保存された第２の時間情報と前記各リーダが保持する第１の時間情報とに基づき前記モニタに表示中の画像が撮影された撮影位置を算出し、当該撮影位置を前記モニタに表示する、
   ことを特徴とする配管内部検査システム。
4. 請求項３に記載の配管内部検査システムにおいて、
   前記リーダは、前記配管の座に取り付けられ、
   前記情報処理装置は、前記プラントの設計データに基づき前記配管の経路図を前記モニタに表示し、前記モニタに表示中の画像の前記撮影位置に対応する当該経路図上の位置にアイコンを表示する、
   ことを特徴とする配管内部検査システム。
5. 請求項４に記載の配管内部検査システムにおいて、
   前記情報処理装置は、前記配管の３Ｄ−ＣＡＤデータに基づいて前記経路図を表示し、当該経路図上に前記アイコンを表示する、
   ことを特徴とする配管内部検査システム。
6. プラントの配管内部を検査する配管内部検査方法であって、
   前記配管の内部を撮影するための撮影装置と記憶装置とＲＦＩＤタグとを有するカプセルを、前記ＲＦＩＤタグと通信する複数のリーダが設けられた配管の内部に、当該配管の内部を洗浄するための洗浄水とともに供給し、
   前記カプセルが前記配管内部を進行する間、前記撮影装置が、前記配管の内部を撮影しながら、当該配管の内部の画像と当該画像の撮影時刻に関する第１の時間情報を前記記録装置に保存し、
   前記各リーダは、前記カプセルが前記リーダの位置を通過するごとに、前記ＲＦＩＤタグからタグＩＤを受信して、当該タグＩＤと当該タグＩＤを受信した時刻に関する第２の時間情報を保持し、
   情報処理装置が、前記記録装置に保存された前記配管の内部の画像を表示しながら、前記記録装置に保存された第１の時間情報と前記各リーダが保持する第２の時間情報とに基づき前記表示中の画像の撮影位置を特定し、当該撮影位置を出力する、
   ことを特徴とする配管内部検査方法。

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