JP7062607B2 - 健全性評価システムおよび健全性評価方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、健全性評価システムおよび健全性評価方法に関する。

従来、原子力プラントの配管系が設計基準を超える地震動を受けた場合に、原子力プラントの再起動にあたり弾塑性挙動を考慮して配管系の健全性評価が行われている。例えば、診断対象の構造物に計測センサを取り付けておき、このセンサで計測した入力荷重に基づいて健全性を評価する技術が知られている。

特開２０１４－１６３８６６号公報

原子力プラントでは、高温の蒸気または液体を輸送する配管系があり、配管本体が高温となるもの、または配管本体が断熱材で覆われるものがある。その場合には、計測センサを配管本体に直接取り付けることができず、地震時に配管本体に生じた振動を計測することができない。そのため、配管系の健全性を充分に評価することができないという課題がある。

本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、対象物の状態を計測する計測部を対象物に直接設けることなく、その健全性を評価することができる健全性評価技術を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る健全性評価システムは、
評価の対象となる対象物を支持する支持構造物に設けられ、前記支持構造物のひずみ量を計測するひずみ計測部と、前記ひずみ計測部で計測された前記支持構造物のひずみ量に基づいて前記対象物に作用する支点反力の大きさを算出する支点反力算出部と、前記支点反力の大きさに基づいて前記対象物に生じた応力またはひずみ量を算出する応力ひずみ算出部と、前記対象物に生じた応力またはひずみ量に基づいて前記対象物の健全性を評価する対象物評価部と、を備える。

本発明の実施形態により、対象物の状態を計測する計測部を対象物に直接設けることなく、その健全性を評価することができる健全性評価技術が提供される。

断熱材で覆われた配管本体を示す断面図。 マーカが設けられた配管系を示す側面図。 配管系が設置された建築物を示す断面図。 第１実施形態の健全性評価システムを示すブロック図。 第１実施形態の健全性評価処理を示すフローチャート。 第２実施形態の健全性評価システムを示すブロック図。 第２実施形態の健全性評価処理を示すフローチャート。 第３実施形態の健全性評価システムを示すブロック図。 第３実施形態の健全性評価処理を示すフローチャート。 第４実施形態の健全性評価システムを示すブロック図。 第４実施形態の健全性評価処理を示すフローチャート。 第５実施形態の健全性評価システムを示すブロック図。 第５実施形態の健全性評価処理を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の健全性評価システムおよび健全性評価方法について図１、図４、図５を用いて説明する。

図１の符号１は、健全性評価の対象となる配管系である。この配管系１は、原子力プラントなどの大規模な施設に設けられる。なお、本実施形態では、原子力プラントを例示しているが、火力プラントまたは工場などの施設に設けられる配管系１の評価を行っても良い。この配管系１は、金属材で形成された配管本体２を備える。本実施形態では、地震が発生した場合に、配管系１が充分な健全性を有しているか否かの評価を行う。

なお、配管本体２が評価の対象となる対象物となっている。複数の配管本体２が接続されて配管系１が形成される。また、配管系１には、配管同士を接続する継手、またはバルブが含まれる。本実施形態では、配管系１を形成する配管本体２などの部材が地震の振動により損傷しているか否かを評価する。その評価結果に基づいて、配管系１の健全性が保たれているか否かが評価される。配管系１を構成する複数の配管本体２のうち、１つの配管本体２が損傷している場合には、その配管系１の健全性が失われていると評価される。

配管本体２は、高温の蒸気または高温の水を輸送する管であり、その外周が断熱材３で覆われている。また、配管本体２は支持構造物４により支持されている。この支持構造物４は、固定部５により床面Ｕに固定されている。

配管本体２は、高温の蒸気または高温の水を輸送するため、ひずみゲージなどのひずみを計測するひずみ計測部６を配管本体２に直に取り付けることができない。配管本体２が高温である場合に、その表面にひずみ計測部６を取り付けてしまうと、ひずみ計測部６が故障したり、正確な計測値を得られなかったりするためである。そこで、第１実施形態では、配管本体２にひずみ計測部６を直接設けることなく、配管本体２を支持する支持構造物４にひずみ計測部６を設けるようにしている。

なお、第１実施形態では、外周が断熱材３に覆われた配管本体２を例示しているが、断熱材３に覆われていない配管本体２に適用しても良い。

次に、第１実施形態の健全性評価システム１０のシステム構成を図４に示すブロック図を参照して説明する。

図４に示すように、第１実施形態の健全性評価システム１０は、支持構造物４に取り付けられたひずみ計測部６と、評価用コンピュータ１１とを備える。

ひずみ計測部６は、支持構造物４のひずみ量を常に計測する。つまり、ひずみ計測部６は、地震前、地震発生中および地震後のいずれの期間でも支持構造物４のひずみ量を計測する。なお、配管本体２の健全性の評価を行うときには、地震発生中に計測された支持構造物４のひずみ量のみを用いても良いし、配管本体２が設置されてから現在までに累積的に算出される支持構造物４のひずみ量を用いても良い。

評価用コンピュータ１１には、複数の支持構造物４のそれぞれに取り付けられたひずみ計測部６が計測したひずみ量の値を示すひずみ計測値が入力される。評価用コンピュータ１１は、それぞれのひずみ計測部６から入力されたひずみ計測値に基づいて、対応する支持構造物４に支持される配管本体２の健全性の評価を行う。

評価用コンピュータ１１は、メイン制御部１２と記憶部１３と情報入力部１４と支点反力算出部１５と応力ひずみ算出部１６と対象物評価部１７と表示部１８とを備える。

メイン制御部１２は、評価用コンピュータ１１を統括的に制御する。また、地震発生時にひずみ計測部６が計測したひずみ計測値を取得する。また、記憶部１３は、評価関連情報を記憶するメモリまたはＨＤＤで構成される。また、情報入力部１４は、配管本体２の健全性の評価に必要な評価関連情報の入力を受け付ける。

なお、評価関連情報には、例えば、支持構造物４のひずみ量と、配管本体２に作用する支点反力の大きさとの関係を示す情報が含まれる。さらに、配管本体２に作用する支点反力の大きさと、配管本体２に生じた応力またはひずみ量との関係を示す情報が含まれる。これらの情報は、支点反力算出部１５または応力ひずみ算出部１６で用いられる。

支点反力算出部１５は、ひずみ計測部６で計測された支持構造物４のひずみ量に基づいて、配管本体２に作用する支点反力（支持点反力）の大きさを算出する。

応力ひずみ算出部１６は、支点反力算出部１５が算出した支点反力の大きさに基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。このようにすれば、ひずみ計測部６を対象物としての配管本体２に直接設けなくても、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出することができる。

対象物評価部１７は、応力ひずみ算出部１６で算出した応力またはひずみ量に基づいて配管本体２の健全性を評価する。つまり、ひずみ計測部６で計測された支持構造物４の少なくともひずみ量に基づいて、配管本体２の健全性を評価する。なお、対象物評価部１７は、配管本体２の損傷の有無を判定する。ここで、配管本体２が損傷していない場合は健全性を有すると評価され、配管本体２が損傷している場合は健全性が失われたと評価される。

また、支持構造物４のひずみ計測値の時刻歴データに基づいて、配管本体２の累積損傷係数を求めることができる。対象物評価部１７は、累積損傷係数に基づいて、配管本体２の健全性を評価しても良い。例えば、累積損傷係数が１以上（閾値以上）の場合は配管本体２が損傷しているものとし、累積損傷係数が１未満の場合は配管本体２が損傷していないものとする。

なお、１つのひずみ計測部６が計測したひずみ量に基づいて１つの配管本体２の評価を行うのみならず、複数のひずみ計測部６が計測したひずみ量に基づいて１つの配管本体２の評価を行っても良い。例えば、配管本体２が複数の支持構造物４により支持されている場合がある。その場合に、ひずみ計測部６をそれぞれの支持構造物４に設けるようにし、これらのひずみ計測部６が計測したひずみ量に基づいて配管本体２の評価を行っても良い。する。

そして、対象物評価部１７は、それぞれのひずみ計測部６で計測された支持構造物４のひずみ量に基づいて、配管本体２におけるいずれの部分が損傷したかを特定することができる。このようにすれば、配管本体２の損傷部位を特定することができる。

表示部１８は、評価用コンピュータ１１に設けられるディスプレイなどの表示装置で構成される。なお、ディスプレイはコンピュータ本体と別体であっても良いし、一体であっても良い。この表示部１８は、対象物評価部１７で評価された配管本体２の評価結果を表示する。また、配管本体２の損傷部位を特定可能な情報を表示しても良い。

なお、メイン制御部１２と支点反力算出部１５と応力ひずみ算出部１６と対象物評価部１７とは、メモリまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。

次に、第１実施形態の健全性評価システム１０が実行する健全性評価処理について図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図４に示すブロック図を適宜参照する。

図５に示すように、まず、ステップＳ１１において、ひずみ計測部６は、支持構造物４のひずみ量を計測する。そして、計測されたひずみ量の値を示すひずみ計測値が評価用コンピュータ１１に入力される。なお、評価用コンピュータ１１のメイン制御部１２は、ひずみ計測部６が計測したひずみ計測値を取得する。

次のステップＳ１２において、支点反力算出部１５は、ひずみ計測部６で計測された支持構造物４のひずみ量に基づいて、配管本体２に作用する支点反力（支持点反力）の大きさを算出する。

次のステップＳ１３において、応力ひずみ算出部１６は、支点反力算出部１５が算出した支点反力の大きさに基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。

次のステップＳ１４において、対象物評価部１７は、応力ひずみ算出部１６で算出した応力またはひずみ量に基づいて配管本体２の健全性を評価する。

次のステップＳ１５において、表示部１８は、対象物評価部１７で評価された配管本体２の評価結果を表示する。

第１実施形態では、高温の流体が流れ、ひずみ計測部６を直接設けることができない配管本体２の健全性を評価することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の健全性評価システム１０Ａおよび健全性評価方法について図２、図６、図７を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図２に示すように、第２実施形態では、配管系１を形成する配管本体２の外周面に、マーカ２１，２２が設けられている。例えば、所定の距離をあけて２つのマーカ２１，２２が配管本体２に設けられている。なお、配管本体２に設けられるマーカ２１，２２の数は２つに限らず、１つでも良いし、３つ以上でも良い。

なお、配管本体２が評価の対象となる対象物となっている。配管本体２は、高温の蒸気または高温の水を輸送するため、ひずみ計測部を配管本体２に直に取り付けることができない。そこで、第２実施形態では、マーカ２１，２２の変位量に基づいて、配管本体２の健全性を評価する。また、配管本体２は、断熱材３で覆われたものでも良いし（図１参照）、断熱材３で覆われていないものでも良い。

また、配管本体２に設けられたマーカ２１，２２以外にも、基準点となる基準用マーカ２３が設けられる。この基準用マーカ２３は、プラント施設を構成する建築物の所定位置、例えば、床面Ｕなどに固定された基準物２４に設けられる。

マーカ２１，２２，２３は、画像認識が可能な図形である。これらのマーカ２１，２２，２３は、その位置を特定できるものであれば良い。なお、マーカ２１，２２，２３は、塗料を用いて配管本体２または基準物２４の表面に形成されたものであっても良いし、配管本体２の表面の一部が周囲と識別可能な形状に加工されたものであっても良い。

また、天井Ｔには、カメラ２５が設置されている。このカメラ２５は、配管本体２と基準物２４とを撮影可能な位置に設置される。例えば、配管本体２の斜め上方の位置から撮影しても良いし、配管本体２の直上位置から撮影しても良いし、配管本体２の真横から撮影しても良いし、配管本体２の真下から撮影しても良い。カメラ２５は、マーカ２１，２２，２３が写る画像を撮影する。なお、この画像は、静止画像であっても良いし、動画像であっても良い。

第２実施形態では、カメラ２５で撮影した画像に基づいて、それぞれのマーカ２１，２２から基準用マーカ２３までの距離Ｌ１，Ｌ２、または、配管本体２に設けられた２つのマーカ２１，２２の間の距離Ｌ３を算出する。そして、地震などの外力が配管本体２に加わった場合に、マーカ２１，２２の位置の変化、つまり、マーカ２１，２２から基準用マーカ２３までの距離Ｌ１，Ｌ２、または、マーカ２１，２２同士の距離Ｌ３の変位量を計測する。この変位に基づいて配管本体２の健全性の評価を行う。なお、距離Ｌ１～Ｌ３の変位は、地震発生前の状態と地震発生後の状態とを比較したときの変位でも良いし、通常時（地震発生前または地震発生後）の状態と地震発生中の状態とを比較したときの変位でも良い。

図６に示すように、第２実施形態の健全性評価システム１０Ａは、マーカ２１，２２，２３が写る画像を撮影するカメラ２５と、評価用コンピュータ１１Ａとを備える。

評価用コンピュータ１１Ａは、メイン制御部１２と記憶部１３と情報入力部１４とマーカ変位計測部１９と応力ひずみ算出部１６と対象物評価部１７と表示部１８とを備える。

なお、第２実施形態の記憶部１３に記憶される評価関連情報には、例えば、マーカ２１，２２の変位量と、配管本体２に生じた応力またはひずみ量との関係を示す情報が含まれる。また、カメラ２５の設置位置および撮影方向と、配管本体２との位置関係を示す情報が含まれる。

評価用コンピュータ１１Ａには、カメラ２５で撮影した画像を含むデータが入力される。複数のカメラ２５がある場合は、それぞれのカメラ２５で撮影した画像を含むデータが入力される。評価用コンピュータ１１Ａは、それぞれのカメラ２５で撮影された画像に基づいて、その画像に写るマーカ２１，２２，２３に対応する配管本体２の健全性の評価を行う。

マーカ変位計測部１９は、カメラ２５が撮影した画像に基づいて、マーカ２１，２２の変位量を計測する。なお、計測するマーカ２１，２２の変位量は、マーカ２１，２２から基準用マーカ２３までの距離Ｌ１，Ｌ２の変位量と配管本体２に設けられた２つのマーカ２１，２２の間の距離Ｌ３の変位量との少なくともいずれか一方に基づく変位量となっている。

応力ひずみ算出部１６は、マーカ変位計測部１９が算出したマーカ２１，２２の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。

なお、メイン制御部１２と応力ひずみ算出部１６と対象物評価部１７とマーカ変位計測部１９とは、メモリまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。

次に、第２実施形態の健全性評価システム１０Ａが実行する健全性評価処理について図７のフローチャートを用いて説明する。なお、図６に示すブロック図を適宜参照する。

図７に示すように、まず、ステップＳ２１において、カメラ２５は、マーカ２１，２２，２３が写る画像を撮影する。そして、撮影された画像が評価用コンピュータ１１Ａに入力される。なお、評価用コンピュータ１１Ａのメイン制御部１２は、カメラ２５が撮影した画像を取得する。

次のステップＳ２２において、マーカ変位計測部１９は、カメラ２５で撮影した画像に基づいて、それぞれのマーカ２１，２２から基準用マーカ２３までの距離Ｌ１，Ｌ２、または、配管本体２に設けられた２つのマーカ２１，２２の間の距離Ｌ３を算出する。そして、地震により生じたマーカ２１，２２の変位量を計測する。

例えば、マーカ変位計測部１９は、所定の画像処理を行い、画像に含まれるマーカ２１，２２，２３の位置を特定する。そして、カメラ２５の設置位置および撮影方向と、配管本体２との位置関係とに基づいて、マーカ２１，２２，２３の物理的な位置（３次元座標位置）を特定するようにしている。

次のステップＳ２３において、応力ひずみ算出部１６は、マーカ変位計測部１９が計測した変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。

次のステップＳ２４において、対象物評価部１７は、応力ひずみ算出部１６で算出した応力またはひずみ量に基づいて配管本体２の健全性を評価する。

次のステップＳ２５において、表示部１８は、対象物評価部１７で評価された配管本体２の評価結果を表示する。

第２実施形態では、ひずみ計測部を対象物としての配管本体２に直接設けなくても、マーカ２１，２２，２３が写る画像により対象物の健全性を評価することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の健全性評価システム１０Ｂおよび健全性評価方法について図１、図２、図８、図９を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１に示すように、第３実施形態では、配管本体２を支持する支持構造物４を床面Ｕに固定する固定部５に、この固定部５に生じた加速度を計測する固定部加速度計測部７が設けられる。この固定部加速度計測部７は、地震発生中に生じた加速度を計測する。

なお、配管本体２が評価の対象となる対象物となっている。配管本体２は、高温の蒸気または高温の水を輸送するため、ひずみ計測部を配管本体２に直に取り付けることができない。そこで、第３実施形態では、地震により固定部５に生じた加速度に基づいて、配管本体２の健全性を評価する。また、配管本体２は、断熱材３で覆われたものでも良いし、断熱材３で覆われていないものでも良い。

第３実施形態では、固定部５に生じた加速度に基づく健全性の評価に加えて、前述の第１実施形態の支持構造物４のひずみ量に基づく配管本体２の健全性の評価、および前述の第２実施形態のマーカ２１，２２の変位に基づく配管本体２の健全性の評価を合わせて行う。

また、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出するときに、支持構造物４のひずみ量に基づく値と、マーカ２１，２２の変位に基づく値と、固定部５に生じた加速度に基づく値とが算出される。それぞれの値が異なる場合には、それぞれの値の平均値を用いて健全性の評価をしても良いし、それぞれの値の最大値を用いて健全性の評価をしても良い。

なお、支持構造物４のひずみ量に基づく評価と、マーカ２１，２２の変位に基づく評価と、固定部５に生じた加速度に基づく評価とのそれぞれの評価結果が異なる場合には、少なくとも１つの評価で配管本体２が損傷していると判定されれば、配管本体２の健全性が失われたと評価されるようにしても良い。

図８に示すように、第３実施形態の健全性評価システム１０Ｂは、支持構造物４に取り付けられたひずみ計測部６（図１参照）と、マーカ２１，２２，２３が写る画像を撮影するカメラ２５（図２参照）と、固定部５に設けられた固定部加速度計測部７と評価用コンピュータ１１Ｂとを備える。

固定部加速度計測部７は、固定部５に生じる加速度を常に計測する。つまり、固定部加速度計測部７は、地震前、地震発生中および地震後のいずれの期間でも固定部５に生じる加速度を計測する。なお、配管本体２の健全性の評価を行うときには、地震発生中に計測された加速度のみを用いても良いし、配管本体２が設置されてから現在までに累積的に計測された加速度を用いても良い。

評価用コンピュータ１１Ｂには、複数の固定部５のそれぞれに設けられた固定部加速度計測部７が計測した加速度の値が入力される。評価用コンピュータ１１Ｂは、それぞれの固定部加速度計測部７から入力された加速度の値に基づいて、その固定部５に対応する配管本体２の健全性の評価を行う。

評価用コンピュータ１１Ｂは、メイン制御部１２と記憶部１３と情報入力部１４と支点反力算出部１５と応力ひずみ算出部１６と対象物評価部１７と表示部１８とマーカ変位計測部１９とを備える。

なお、第３実施形態の記憶部１３に記憶される評価関連情報には、例えば、固定部５に生じた加速度と、配管本体２に生じた応力またはひずみ量との関係を示す情報が含まれる。

応力ひずみ算出部１６は、固定部加速度計測部７から入力された加速度の値に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、支点反力算出部１５が算出した支点反力の大きさに基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、マーカ変位計測部１９が算出したマーカ２１，２２の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。

次に、第３実施形態の健全性評価システム１０Ｂが実行する健全性評価処理について図９のフローチャートを用いて説明する。なお、図８に示すブロック図を適宜参照する。

図９に示すように、まず、ステップＳ３１において、ひずみ計測部６は、支持構造物４のひずみ量を計測する。そして、計測されたひずみ量の値を示すひずみ計測値が評価用コンピュータ１１Ｂに入力される。なお、評価用コンピュータ１１Ｂのメイン制御部１２は、ひずみ計測部６が計測したひずみ計測値を取得する。

次のステップＳ３２において、支点反力算出部１５は、ひずみ計測部６で計測された支持構造物４のひずみ量に基づいて、配管本体２に作用する支点反力（支持点反力）の大きさを算出する。

次のステップＳ３３において、カメラ２５は、マーカ２１，２２，２３が写る画像を撮影する。そして、撮影された画像が評価用コンピュータ１１Ｂに入力される。なお、メイン制御部１２は、カメラ２５が撮影した画像を取得する。

次のステップＳ３４において、マーカ変位計測部１９は、カメラ２５で撮影した画像に基づいて、それぞれのマーカ２１，２２から基準用マーカ２３までの距離Ｌ１，Ｌ２、または、配管本体２に設けられた２つのマーカ２１，２２の間の距離Ｌ３を算出する。そして、地震により生じたマーカ２１，２２の変位量を計測する。

次のステップＳ３５において、固定部加速度計測部７は、固定部５に生じる加速度を計測する。そして、計測された加速度の値が評価用コンピュータ１１Ｂに入力される。なお、メイン制御部１２は、固定部加速度計測部７が計測した加速度の値を取得する。

次のステップＳ３６において、応力ひずみ算出部１６は、支点反力算出部１５が算出した支点反力の大きさに基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、マーカ２１，２２の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、固定部５に生じた加速度に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。ここで、算出した値がそれぞれ異なる場合には、その平均値を配管本体２に生じた応力またはひずみ量とする。なお、算出した値のうちの最大値を配管本体２に生じた応力またはひずみ量としても良い。

次のステップＳ３７において、対象物評価部１７は、応力ひずみ算出部１６で算出した応力またはひずみ量に基づいて配管本体２の健全性を評価する。

次のステップＳ３８において、表示部１８は、対象物評価部１７で評価された配管本体２の評価結果を表示する。

第３実施形態では、ひずみ計測部を配管本体２に直接設けなくても、固定部５に生じた加速度により配管本体２の健全性を評価することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の健全性評価システム１０Ｃおよび健全性評価方法について図１、図２、図３、図１０、図１１を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図３に示すように、第４実施形態では、配管系１を形成する配管本体２が、プラント施設を構成する建築物２６の内部に設置される。なお、２階建ての建築物２６を例示する。配管系１は、１階Ｆ１と２階Ｆ２との複数の階層に亘って設置されている。

建築物２６には、階層間の変位を計測する階層間変位計測部２７が設けられる。階層間変位計測部２７は、床面Ｕに固定される第１部２８と天井Ｔに固定される第２部２９とを有する。そして、レーザ光または赤外線などの所定の計測用媒体３０を用いて、第１部２８と第２部２９との間に生じた水平方向の変位を検出する。

また、階層間変位計測部２７は、１階Ｆ１と２階Ｆ２のそれぞれの階層に設けられる。これら階層間変位計測部２７により１階Ｆ１と２階Ｆ２の間の変位量を計測する。なお、階層間変位計測部２７を１階Ｆ１のみに設けるようにし、この１階Ｆ１の床面Ｕと天井Ｔとの変位量を、１階Ｆ１と２階Ｆ２の間の変位量と見なしても良い。

なお、配管本体２が評価の対象となる対象物となっている。配管本体２は、高温の蒸気または高温の水を輸送するため、ひずみ計測部を配管本体２に直に取り付けることができない。そこで、第４実施形態では、地震により生じた階層間の変位に基づいて、配管本体２の健全性を評価する。また、配管本体２は、断熱材３で覆われたものでも良いし、断熱材３で覆われていないものでも良い。

第４実施形態では、階層間の変位に基づく健全性の評価に加えて、前述の支持構造物４のひずみ量に基づく配管本体２の健全性の評価、およびマーカ２１，２２の変位に基づく配管本体２の健全性の評価を合わせて行う。

また、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出するときに、支持構造物４のひずみ量に基づく値と、マーカ２１，２２の変位に基づく値と、階層間の変位に基づく値とが算出される。それぞれの値が異なる場合には、それぞれの値の平均値を用いて健全性の評価をしても良いし、それぞれの値の最大値を用いて健全性の評価をしても良い。

なお、支持構造物４のひずみ量に基づく評価と、マーカ２１，２２の変位に基づく評価と、階層間の変位に基づく評価とのそれぞれの評価結果が異なる場合には、少なくとも１つの評価で配管本体２が損傷していると判定されれば、配管本体２の健全性が失われたと評価されるようにしても良い。

図１０に示すように、第４実施形態の健全性評価システム１０Ｃは、支持構造物４に取り付けられたひずみ計測部６（図１参照）と、マーカ２１，２２，２３が写る画像を撮影するカメラ２５（図２参照）と、建築物２６のそれぞれの階層に設けられた階層間変位計測部２７と評価用コンピュータ１１Ｃとを備える。

階層間変位計測部２７は、建築物２６の階層間の変位を常に計測する。つまり、階層間変位計測部２７は、地震前、地震発生中および地震後のいずれの期間でも建築物２６の階層間の変位を計測する。なお、配管本体２の健全性の評価を行うときには、地震発生中に計測された建築物２６の階層間の変位のみを用いても良いし、配管本体２が設置されてから現在までに累積的に計測された建築物２６の階層間の変位を用いても良い。

評価用コンピュータ１１Ｃには、建築物２６のそれぞれの階層に設けられた階層間変位計測部２７が計測した変位量が入力される。評価用コンピュータ１１Ｃは、それぞれの階層間変位計測部２７から入力された変位量に基づいて、これらの階層に亘って設けられた配管系１の配管本体２の健全性の評価を行う。

評価用コンピュータ１１Ｃは、メイン制御部１２と記憶部１３と情報入力部１４と支点反力算出部１５と応力ひずみ算出部１６と対象物評価部１７と表示部１８とマーカ変位計測部１９とを備える。

なお、第４実施形態の記憶部１３に記憶される評価関連情報には、例えば、建築物２６の階層間の変位量と、配管本体２に生じた応力またはひずみ量との関係を示す情報が含まれる。

応力ひずみ算出部１６は、階層間変位計測部２７から入力された建築物２６の階層間の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、支点反力算出部１５が算出した支点反力の大きさに基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、マーカ変位計測部１９が算出したマーカ２１，２２の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。

次に、第４実施形態の健全性評価システム１０Ｃが実行する健全性評価処理について図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、図１０に示すブロック図を適宜参照する。

図１１に示すように、まず、ステップＳ４１において、ひずみ計測部６は、支持構造物４のひずみ量を計測する。そして、計測されたひずみ量の値を示すひずみ計測値が評価用コンピュータ１１Ｃに入力される。なお、評価用コンピュータ１１Ｃのメイン制御部１２は、ひずみ計測部６が計測したひずみ計測値を取得する。

次のステップＳ４２において、支点反力算出部１５は、ひずみ計測部６で計測された支持構造物４のひずみ量に基づいて、配管本体２に作用する支点反力（支持点反力）の大きさを算出する。

次のステップＳ４３において、カメラ２５は、マーカ２１，２２，２３が写る画像を撮影する。そして、撮影された画像が評価用コンピュータ１１Ｃに入力される。なお、メイン制御部１２は、カメラ２５が撮影した画像を取得する。

次のステップＳ４４において、マーカ変位計測部１９は、カメラ２５で撮影した画像に基づいて、それぞれのマーカ２１，２２から基準用マーカ２３までの距離Ｌ１，Ｌ２、または、配管本体２に設けられた２つのマーカ２１，２２の間の距離Ｌ３を算出する。そして、地震により生じたマーカ２１，２２の変位量を計測する。

次のステップＳ４５において、階層間変位計測部２７は、建築物２６の階層間の変位量を計測する。そして、計測された建築物２６の階層間の変位量が評価用コンピュータ１１Ｃに入力される。なお、メイン制御部１２は、階層間変位計測部２７が計測した建築物２６の階層間の変位量を取得する。

次のステップＳ４６において、応力ひずみ算出部１６は、支点反力算出部１５が算出した支点反力の大きさに基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、マーカ２１，２２の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、建築物２６の階層間の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。ここで、算出した値がそれぞれ異なる場合には、その平均値を配管本体２に生じた応力またはひずみ量とする。なお、算出した値のうちの最大値を配管本体２に生じた応力またはひずみ量としても良い。

次のステップＳ４７において、対象物評価部１７は、応力ひずみ算出部１６で算出した応力またはひずみ量に基づいて配管本体２の健全性を評価する。

次のステップＳ４８において、表示部１８は、対象物評価部１７で評価された配管本体２の評価結果を表示する。

第４実施形態では、建築物２６の階層同士が互いに変位した場合に、その影響を考慮して配管本体２の評価を行うことができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態の健全性評価システム１０Ｄおよび健全性評価方法について図１、図２、図３、図１２、図１３を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図３に示すように、第５実施形態では、建築物２６のそれぞれの階層に生じた加速度を計測する階層加速度計測部３１が設けられる。これらの階層加速度計測部３１は、地震発生中に生じた加速度を計測する。これらの階層加速度計測部３１は、１階Ｆ１と２階Ｆ２のそれぞれの階層に設けられる。

なお、配管本体２が評価の対象となる対象物となっている。配管本体２は、高温の蒸気または高温の水を輸送するため、ひずみ計測部を配管本体２に直に取り付けることができない。そこで、第５実施形態では、地震によりそれぞれの階層に生じた加速度に基づいて、配管本体２の健全性を評価する。また、配管本体２は、断熱材３で覆われたものでも良いし、断熱材３で覆われていないものでも良い。

第５実施形態では、階層に生じた加速度に基づく健全性の評価に加えて、前述の支持構造物４のひずみ量に基づく配管本体２の健全性の評価、マーカ２１，２２の変位に基づく配管本体２の健全性の評価、および階層間の変位に基づく健全性の評価を合わせて行う。

さらに、第５実施形態では、配管本体２の健全性の評価に加えて、建築物２６の健全性の評価も合わせて行う。例えば、階層間の変位に基づいて建築物２６の健全性の評価を行うとともに、階層に生じた加速度に基づいて建築物２６の健全性の評価を行う。

また、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出するときに、支持構造物４のひずみ量に基づく値と、マーカ２１，２２の変位に基づく値と、階層間の変位に基づく値と、階層に生じた加速度に基づく値とが算出される。それぞれの値が異なる場合には、それぞれの値の平均値を用いて健全性の評価をしても良いし、それぞれの値の最大値を用いて健全性の評価をしても良い。

なお、支持構造物４のひずみ量に基づく評価と、マーカ２１，２２の変位に基づく評価と、階層間の変位に基づく評価と、階層に生じた加速度に基づく評価とのそれぞれの評価結果が異なる場合には、少なくとも１つの評価で配管本体２が損傷していると判定されれば、配管本体２の健全性が失われたと評価されるようにしても良い。

また、建築物２６の健全性の評価を行うときに、階層間の変位に基づく評価と、階層に生じた加速度に基づく評価とのそれぞれの評価結果が異なる場合には、少なくとも１つの評価で建築物２６が損傷していると判定されれば、建築物２６の健全性が失われたと評価されるようにしても良い。

図１２に示すように、第５実施形態の健全性評価システム１０Ｄは、支持構造物４に取り付けられたひずみ計測部６（図１参照）と、マーカ２１，２２，２３が写る画像を撮影するカメラ２５（図２参照）と、建築物２６のそれぞれの階層に設けられた階層間変位計測部２７（図３参照）と、建築物２６のそれぞれの階層に設けられた階層加速度計測部３１と、評価用コンピュータ１１Ｄとを備える。

階層加速度計測部３１は、建築物２６の各階層に生じた加速度を常に計測する。つまり、階層加速度計測部３１は、地震前、地震発生中および地震後のいずれの期間でも建築物２６の各階層間に生じた加速度を計測する。なお、配管本体２の健全性の評価を行うときには、地震発生中に計測された加速度のみを用いても良いし、配管本体２が設置されてから現在までに累積的に計測された加速度を用いても良い。

評価用コンピュータ１１Ｄには、建築物２６のそれぞれの階層に設けられた階層加速度計測部３１が計測した加速度が入力される。評価用コンピュータ１１Ｄは、それぞれの階層加速度計測部３１から入力された加速度に基づいて、これらの階層に亘って設けられた配管系１の配管本体２の健全性の評価を行う。

評価用コンピュータ１１Ｄは、メイン制御部１２と記憶部１３と情報入力部１４と支点反力算出部１５と応力ひずみ算出部１６と対象物評価部１７と表示部１８とマーカ変位計測部１９と建築物評価部２０とを備える。

応力ひずみ算出部１６は、階層加速度計測部３１から入力された加速度の値に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、支点反力算出部１５が算出した支点反力の大きさに基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、マーカ変位計測部１９が算出したマーカ２１，２２の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、階層間変位計測部２７から入力された建築物２６の階層間の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。

建築物評価部２０は、建築物２６の階層間の変位に基づいて建築物２６の健全性を評価する。また、建築物２６の階層毎に生じた加速度に基づいて建築物２６の健全性を評価する。

また、建築物評価部２０は、建築物２６の階層間の変位または階層毎に生じた加速度に基づいて、いずれの階層が損傷したかを特定することができる。このようにすれば、損傷した階層を特定することができる。

なお、第５実施形態の記憶部１３に記憶される評価関連情報には、例えば、建築物２６の各階層に生じた加速度と、配管本体２に生じた応力またはひずみ量との関係を示す情報が含まれる。

なお、メイン制御部１２と支点反力算出部１５と応力ひずみ算出部１６と対象物評価部１７とマーカ変位計測部１９と建築物評価部２０とは、メモリまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。

次に、第５実施形態の健全性評価システム１０Ｄが実行する健全性評価処理について図１３のフローチャートを用いて説明する。なお、図１２に示すブロック図を適宜参照する。

図１２に示すように、まず、ステップＳ５１において、ひずみ計測部６は、支持構造物４のひずみ量を計測する。そして、計測されたひずみ量の値を示すひずみ計測値が評価用コンピュータ１１Ｄに入力される。なお、評価用コンピュータ１１Ｄのメイン制御部１２は、ひずみ計測部６が計測したひずみ計測値を取得する。

次のステップＳ５２において、支点反力算出部１５は、ひずみ計測部６で計測された支持構造物４のひずみ量に基づいて、配管本体２に作用する支点反力（支持点反力）の大きさを算出する。

次のステップＳ５３において、カメラ２５は、マーカ２１，２２，２３が写る画像を撮影する。そして、撮影された画像が評価用コンピュータ１１Ｄに入力される。なお、メイン制御部１２は、カメラ２５が撮影した画像を取得する。

次のステップＳ５４において、マーカ変位計測部１９は、カメラ２５で撮影した画像に基づいて、それぞれのマーカ２１，２２から基準用マーカ２３までの距離Ｌ１，Ｌ２、または、配管本体２に設けられた２つのマーカ２１，２２の間の距離Ｌ３を算出する。そして、地震により生じたマーカ２１，２２の変位量を計測する。

次のステップＳ５５において、階層間変位計測部２７は、建築物２６の階層間の変位量を計測する。そして、計測された建築物２６の階層間の変位量が評価用コンピュータ１１Ｄに入力される。なお、メイン制御部１２は、階層間変位計測部２７が計測した建築物２６の階層間の変位量を取得する。

次のステップＳ５６において、階層加速度計測部３１は、建築物２６の各階層に生じた加速度を計測する。そして、計測された建築物２６の各階層に生じた加速度が評価用コンピュータ１１Ｄに入力される。なお、メイン制御部１２は、階層加速度計測部３１が計測した建築物２６の各階層に生じた加速度を取得する。

次のステップＳ５７において、応力ひずみ算出部１６は、支点反力算出部１５が算出した支点反力の大きさに基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、マーカ２１，２２の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、建築物２６の階層間の変位量に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。また、建築物２６の各階層に生じた加速度に基づいて、配管本体２に生じた応力またはひずみ量を算出する。ここで、算出した値がそれぞれ異なる場合には、その平均値を配管本体２に生じた応力またはひずみ量とする。なお、算出した値のうちの最大値を配管本体２に生じた応力またはひずみ量としても良い。

次のステップＳ５８において、対象物評価部１７は、応力ひずみ算出部１６で算出した応力またはひずみ量に基づいて配管本体２の健全性を評価する。

次のステップＳ５９において、建築物評価部２０は、建築物２６の階層間の変位量に基づいて、建築物２６の健全性を評価する。また、建築物２６の各階層に生じた加速度に基づいて、建築物２６の健全性を評価する。ここで、少なくともいずれか一方で健全性が失われたと評価された場合には、建築物２６の健全性が失われたと評価される。

次のステップＳ６０において、表示部１８は、対象物評価部１７で評価された配管本体２の評価結果を表示する。

第５実施形態では、配管本体２の評価を建築物２６の階層の加速度により行うことができる。また、配管本体２が設置された建築物２６の評価を階層間の変位により行うことができる。また、配管本体２が設置された建築物２６の評価を階層毎に生じた加速度により行うことができる。

本実施形態に係る健全性評価システムを第１実施形態から第５実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。

なお、本実施形態において、基準値（閾値）を用いた任意の値（累積損傷係数）の判定は、「任意の値が基準値以上か否か」の判定でも良いし、「任意の値が基準値を超えているか否か」の判定でも良い。或いは、「任意の値が基準値以下か否か」の判定でも良いし、「任意の値が基準値未満か否か」の判定でも良い。また、基準値が固定されるものでなく、変化するものであっても良い。従って、基準値の代わりに所定範囲の値を用い、任意の値が所定範囲に収まるか否かの判定を行っても良い。また、予め装置に生じる誤差を解析し、基準値を中心として誤差範囲を含めた所定範囲を判定に用いても良い。

なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。

本実施形態のシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の健全性評価方法は、プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。

本実施形態のシステムは、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。このシステムは、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。

なお、本実施形態のシステムで実行されるプログラムは、ＲＯＭなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。

また、このシステムで実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、このシステムは、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。

なお、本実施形態では、高温の流体が流れる配管本体２の健全性の評価を、その支持構造物４に設けられたひずみ計測部６に基づいて行っているが、その他の態様であっても良い。例えば、極低温の流体が流れる配管本体２の健全性の評価を、その支持構造物４に設けられたひずみ計測部６に基づいて行っても良い。

なお、本実施形態のマーカ２１，２２，２３として、マトリックス型二次元コード、所謂ＱＲコード（登録商標）を用いても良い。また、マーカ２１，２２，２３には、対応するマーカ２１，２２，２３を個々に識別可能なマーカＩＤを示す情報が含まれても良い。

なお、本実施形態では、地震が発生した場合に、対象物が充分な健全性を有しているか否かの評価を行うようにしているが、地震以外の振動に基づいて対象物が振動したときに充分な健全性を有しているか否かの評価を行うようにしても良い。例えば、飛翔体が衝突することにより発生する振動に基づいて対象物が振動したときに充分な健全性を有しているか否かの評価を行うようにしても良い。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、評価の対象となる対象物を支持する支持構造物に設けられ、支持構造物のひずみ量を計測するひずみ計測部を備えることにより、対象物の状態を計測する計測部を対象物に直接設けることなく、その健全性を評価することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…配管系、２…配管本体、３…断熱材、４…支持構造物、５…固定部、６…ひずみ計測部、７…固定部加速度計測部、１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）…健全性評価システム、１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）…評価用コンピュータ、１２…メイン制御部、１３…記憶部、１４…情報入力部、１５…支点反力算出部、１６…応力ひずみ算出部、１７…対象物評価部、１８…表示部、１９…マーカ変位計測部、２０…建築物評価部、２１，２２，２３…マーカ、２４…基準物、２５…カメラ、２６…建築物、２７…階層間変位計測部、２８…第１部、２９…第２部、３０…計測用媒体、３１…階層加速度計測部、Ｆ１…１階、Ｆ２…２階、Ｌ１～Ｌ３…距離、Ｔ…天井、Ｕ…床面。

Claims (10)

1. 評価の対象となる対象物を支持する支持構造物に設けられ、前記支持構造物のひずみ量を計測するひずみ計測部と、
   前記ひずみ計測部で計測された前記支持構造物のひずみ量に基づいて前記対象物に作用する支点反力の大きさを算出する支点反力算出部と、
   前記支点反力の大きさに基づいて前記対象物に生じた応力またはひずみ量を算出する応力ひずみ算出部と、
   前記対象物に生じた応力またはひずみ量に基づいて前記対象物の健全性を評価する対象物評価部と、
   を備える、
   健全性評価システム。
2. 前記対象物は、断熱材で覆われた配管である、
   請求項１に記載の健全性評価システム。
3. 前記対象物に設けられたマーカが写る画像を撮影するカメラと、
   前記画像に基づいて前記マーカの変位を計測するマーカ変位計測部と、
   を備え、
   前記対象物評価部は、前記マーカ変位計測部で計測された変位に基づいて前記対象物の健全性を評価する、
   請求項１または請求項２に記載の健全性評価システム。
4. 前記支持構造物を床面に固定する固定部に設けられ、前記固定部に生じた加速度を計測する固定部加速度計測部を備え、
   前記対象物評価部は、前記固定部に生じた加速度に基づいて前記対象物の健全性を評価する、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の健全性評価システム。
5. 前記対象物が建築物の複数の階層に亘って設置されており、
   前記建築物に設けられ、前記階層間の変位を計測する階層間変位計測部を備え、
   前記対象物評価部は、前記階層間の変位に基づいて前記対象物の健全性を評価する、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の健全性評価システム。
6. 前記対象物が建築物の複数の階層に亘って設置されており、
   前記建築物の階層毎に設けられ、それぞれの前記階層の加速度を計測する階層加速度計測部を備え、
   前記対象物評価部は、前記階層毎に生じた加速度に基づいて前記対象物の健全性を評価する、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の健全性評価システム。
7. 前記対象物が設置された建築物に設けられ、前記建築物の階層間の変位を計測する階層間変位計測部と、
   前記階層間の変位に基づいて前記建築物の健全性を評価する建築物評価部と、
   を備える、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の健全性評価システム。
8. 前記対象物が設置された建築物に設けられ、前記建築物のそれぞれの階層の加速度を計測する階層加速度計測部と、
   前記階層毎に生じた加速度に基づいて前記建築物の健全性を評価する建築物評価部と、
   を備える、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の健全性評価システム。
9. 前記対象物が複数の前記支持構造物により支持され、かつ前記ひずみ計測部がそれぞれの前記支持構造物に設けられており、
   前記対象物評価部は、それぞれの前記ひずみ計測部で計測された前記支持構造物のひずみ量に基づいて前記対象物の損傷部位を特定する、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の健全性評価システム。
10. 評価の対象となる対象物を支持する支持構造物に設けられたひずみ計測部により前記支持構造物のひずみ量を計測するステップと、
    前記ひずみ計測部で計測された前記支持構造物のひずみ量に基づいて前記対象物に作用する支点反力の大きさを算出するステップと、
    前記支点反力の大きさに基づいて前記対象物に生じた応力またはひずみ量を算出するステップと、
    前記対象物に生じた応力またはひずみ量に基づいて前記対象物の健全性を評価するステップと、
    を含む、
    健全性評価方法。

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