JPH1124740A - プラントの検査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】産業用プラントの常時検査においては、外観の
変化のみではなく、構造物の局所的な微細な変形量，構
造物の温度の変化及びその他の変化を把握する必要があ
る。移動型の監視点検ロボットのみでは、構造物の外観
の変化のみしか捕えることができない。 【解決手段】検査システムの構成をデータ受信部とデー
タ送信部を有する移動型監視点検ロボット及びプラント
内の検査対象部位にセンサーとデータ保管部とデータ及
び移動型監視点検ロボットと信号を送受信する機能を有
する部分とからなる検査機とすることである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業プラント内に
おける検査システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業用プラントの常時検査方法として、
固定型カメラまたはカメラを有する移動型監視点検ロボ
ットを用いた手法がある。これらの手法では、実際の構
造物に負荷される応力，構造物の微細な変形量，構造物
の温度、またカメラが捕えることのできない部位、例え
ば、内面等の変化を検査することはできない。

【０００３】また、別の手法として、構造物に取付けた
センサーより導線を引き出し、これをデータ解析装置に
接続する手法がある。この手法では検査対象部位の数が
非常に多い場合、配線が非常に複雑になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】産業用プラントの常時
検査においては、外観の変化のみではなく、構造物の微
細な変形量，構造物の温度の変化及びその他を把握する
必要がある。移動型の監視点検ロボットのみでは、構造
物の外観の変化のみしか捕えることができない。前記請
求項１の課題は、検査対象部位の外観以外の変化を捕え
る検査手法を与えることにある。

【０００５】前記請求項２，請求項３及び請求項４の課
題は、検査機が移動型監視点検ロボットにデータを送信
する時期を与えることにある。

【０００６】前記請求項５，請求項６，請求項７，請求
項８及び請求項９の課題は、検査機の種類を限定するこ
とにある。

【０００７】前記請求項１０の課題は、保温材に覆われ
た検査対象部位における検査機の配置方法を与えること
にある。

【０００８】前記請求項１１及び請求項１２の課題は、
検査機が送信したデータを受信した移動型監視点検ロボ
ットのデータを分析する装置に送信する時期について与
えたものである。

【０００９】前記請求項１３，請求項１４，請求項１
５，請求項１６及び請求項１７の課題は、検査機の配置
部を限定することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記請求項１の課題を解
決するための手段は、検査システムの構成をデータ受信
部とデータ送信部を有する移動型監視点検ロボット及び
プラント内の検査対象部位にセンサーとデータ保管部と
データ及び移動型監視点検ロボットと信号を送受信する
機能を有する部分とからなる検査機とすることである。
これにより外観の変化のみでなく、検査対象部位の微小
変形，温度等の変化を記録することができる。

【００１１】前記請求項２の課題を解決するための手段
は、移動型監視点検ロボットが検査機が設置されている
検査対象部位に接近したときに、検査機が移動型監視点
検ロボットの前回接近時から蓄えておいたデータを一時
に移動型点検ロボットに送信することである。これによ
り適切な時期にデータを移動型点検ロボットに検査機の
データを送信することができる。

【００１２】前記請求項３の課題を解決するための手段
は、検査機のデータ保管機が、それ以上データを保管で
きないときに、移動型監視点検ロボットを接近させる信
号を移動型監視点検ロボットに送信することにより、移
動型監視点検ロボットを検査機に接近させ、検査機が保
管していたデータを一時に移動型監視点検ロボットに送
信することである。これにより適切な時期にデータを移
動型点検ロボットに検査機のデータを送信することがで
きる。

【００１３】前記請求項４の課題を解決するための手段
は、予め検査機に設定しておいたしきい値を越えるデー
タが検査機において検出された場合においてのみ、移動
型監視点検ロボットを接近させる信号を移動型監視点検
ロボットに送信することにより、移動型監視点検ロボッ
トを検査機に接近させ、検査機が保管していたデータを
一時に移動型監視点検ロボットに送信することである。
これにより適切な時期にデータを移動型点検ロボットに
検査機のデータを送信することができる。

【００１４】前記請求項５の課題を解決するための手段
は、検査機におけるセンサーとしてひずみゲージを用い
ることである。これにより、検査対象部位のひずみまた
は応力を常時測定することが可能である。

【００１５】前記請求項６の課題を解決するための手段
は、検査機におけるセンサーとして検査対象部位から直
接二本の棒を取付け一方の棒に、もう一方の棒との距離
を測定する距離測定機を有するセンサーとすることであ
る。これにより、簡単な検査機により検査対象部位のひ
ずみまたは応力の変化を常時測定することが可能であ
る。

【００１６】前記請求項７の課題を解決するための手段
は、検査機におけるセンサーとして熱電対を用いること
である。これにより、検査対象部位の温度変化を常時測
定することが可能である。

【００１７】前記請求項８の課題を解決するための手段
は、検査機におけるセンサーとして超音波の発信及び受
信機能を有する超音波探傷子とすることである。これに
より、検査対象部位の板厚の変化を常時測定することが
可能である。

【００１８】前記請求項９の課題を解決するための手段
は、検査機におけるセンサーとして、ひずみゲージ，熱
電対及び超音波探傷子の全てを有することである。これ
により、検査対象部位のひずみまたは応力変化，温度変
化及び板厚の変化を常時測定することが可能である。

【００１９】前記請求項１０の課題を解決するための手
段は、検査システムにおいて検査対象部位を保温材に覆
われた機器とした場合、検査機のセンサー部のみを保温
材の下の機器に取付けることである。これにより、保温
材が検査対象部位を覆うような場合においても、検査対
象部位の変化を常時測定することができる。

【００２０】前記請求項１１の課題を解決するための手
段は、移動型監視点検ロボットにおいて、検査機より受
信したデータを受信した時点で、データを分析する装置
に送信することを特徴とすることである。これにより、
検査機よりデータを受信した移動型検査ロボットが適切
な時期にデータ解析装置へデータを送信することができ
る。

【００２１】前記請求項１２の課題を解決するための手
段は、移動型点検ロボットにおいて、検査機より受信し
たデータを移動型監視ロボットのデータ格納機に保管し
て移動型点検ロボットがデータを分析する装置に接近し
たときに一度にデータを送信することである。これによ
り、検査機よりデータを受信した移動型検査ロボットが
適切な時期にデータ解析装置へデータを送信することが
できる。

【００２２】前記請求項１３の課題を解決するための手
段は、検査システムにおいて、検査機を設置する部位を
構造物の全溶接部に限定したことである。これにより、
検査機の設置場所を限定することができる。

【００２３】前記請求項１４の課題を解決するための手
段は、検査システムにおいて、検査想定部位の疲れ累積
係数が０.５ を越える部位のみに検査機の設置を限定す
ることである。これにより、検査機の設置場所を限定す
ることができる。

【００２４】前記請求項１５の課題を解決するための手
段は、検査システムにおいて、検査想定部位の疲れ累積
係数が高いものから検査想定部位をランク付けして、ラ
ンクが全検査想定部位の１０％以内にある部位のみに検
査機を設置することを限定することである。これによ
り、検査機の設置場所を限定することができる。

【００２５】前記請求項１６の課題を解決するための手
段は、検査システムにおいて、構造物の全検査想定部位
に対して、深さが板厚比の２５％，長さが深さの１倍か
ら６倍の値の初期表面欠陥を想定して疲労き裂進展解析
を実施して、設計寿命内に評価欠陥が対象部位の板厚を
貫通すると判定された部位のみを検査対象部位とするこ
とである。これにより、検査機の設置場所を限定するこ
とができる。

【００２６】前記請求項１７の課題を解決するための手
段は、検査システムにおいて、構造物の全検査想定部位
に対して、深さが板厚比の２５％，長さが深さの１倍か
ら６倍の値の初期表面欠陥を想定して疲労き裂進展解析
を実施して、評価欠陥が対象部位の板厚を貫通する時間
が短いものから検査想定部位をランク付けして、ランク
が全検査対象部位の１０％以内にある部位のみに検査機
を設置することを限定することである。これにより、検
査機の設置場所を限定することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の対象部位を配管系である
ことを想定して、実施の形態を以下に示す。 （請求項１）の実施例 配管系における検査システム１０を図１に示す。移動型
監視点検ロボット１は建屋内に配置されたレール２の上
を移動する。また、検査対象部位である配管３には検査
機４が設置されている。建屋内外を問わず、別の場所に
はデータ解析装置５が設置されている。移動監視点検ロ
ボットの構成を図２に示す。レール２上を自走する移動
監視点検ロボット１は監視カメラ及び監視カメラを制御
する部分１０１，監視カメラ１０１により撮影した画面
を送信する機能，自走機能及び自走に必要な命令を受信
して制御する機能を有する部分１０２，検査機４から送
信されたデータを受信する部分１０３，受信したデータ
を確保する部分１０４，確保したデータをデータ解析装
置５に送信する部分１０５とからなる。

【００２８】また、検査対象である配管３に設置された
検査機４は、センサー４０１，センサー４０１により得
たデータを選別してデータを保管するデータ保管機４０
２，保管したデータを送信する部分とデータの送信を制
御する部分とからなるデータ送信機４０３，移動型監視
点検ロボット１からの信号を受信、移動型監視点検ロボ
ット１へ信号を送信する部分４０４とから構成されてい
る。

【００２９】（請求項２)，(請求項３）及び（請求項
４）の実施例 上記の構成である検査システム１０において、検査機４
は、随時、センサー４０１より得たデータを保管機４０
２に蓄えている。（請求項２）の場合、移動式監視点検
ロボット１が検査機４に接近した際、検査機４は移動式
監視点検ロボットより出されている信号を受信、移動式
監視点検ロボットへ信号を送信することのできる送受信
機４０４により受信して、データ保管機４０２に蓄えて
いるデータを一度に、データ送信装置４０３により送信
する。

【００３０】（請求項３）の場合、検査機４内のデータ
保管機４０２に蓄えられえたデータが増大し、新しいデ
ータの保管が困難になった時点で、送受信機４０４より
移動式監視点検ロボット１へ信号を送信する。この信号
を受信した移動式監視点検ロボット１は検査機４に接近
するように自走する。検査機４に接近した後、検査機４
内のデータ保管機４０２に蓄えられているデータは一度
に、データ送信装置４０３により送信される。

【００３１】（請求項４）の場合、検査機４内のセンサ
ー４０１により得られるデータはデータ選別機能を持っ
たデータ保管機４０２によりデータの大小が判定され
る。また、予め、データ保管機にはしきい値が設定され
ており、このしきい値を越えたデータがデータ保管機に
保存されると、送受信機４０４より移動式監視点検ロボ
ット１へ信号が送信される。この信号を受信した移動式
監視点検ロボット１は検査機４に接近する。検査機４に
接近した後、検査機４内のデータ保管機４０２に蓄えら
れているデータは一度に、データ送信装置４０３により
送信される。この場合、地震時等の異常時のデータが移
動式監視点検ロボット１を通じて、データ解析装置５に
転送され、即座にプラントの異常診断が可能となる。

【００３２】なお、データを送信した後、データ保管機
４０２内に蓄えていたデータは全て消去される。

【００３３】（請求項５)，(請求項７)，(請求項８）及
び（請求項９）の実施例 検査機４内にはセンサー４０１がある。（請求項５）の
場合、このセンサー４０１をひずみゲージとするもので
ある。これにより、検査対象部位である配管３に作用す
るひずみ及び応力の変化を常時測定することができる。
（請求項７）の場合、センサー４０１を熱電対とするも
のである。これにより、検査対象部位である配管３の温
度変化を常時測定することができる。（請求項８）の場
合、センサー４０１を超音波発信機及び受信機である超
音波探傷子とすることである。これにより、検査対象部
位である配管３の肉厚の変化を常時測定することができ
る。（請求項９）の場合、センサー４０１を検査機４内
に複数個配置させて、ひずみゲージ，熱電対，超音波探
傷子の全てを一つの検査機４内に配置する。この場合、
データ保管機４０４に保管されるデータは一定量である
ため、長時間データの保管は望まれない。

【００３４】（請求項６）の実施例 （請求項６）における検査機４を図４に示す。この検査
機は検査対象部位である配管３に生じる局部変形を測定
する機能として、配管外面３に対して垂直に立てた二本
の棒４０６の距離を測定するものである。二本の棒の
内、一方には距離を測定する非接触型レーザー変位計
が、またこの非接触型レーザー変位計には距離測定装置
４０５が取付けられている。配管３が変形すると二本の
棒の距離が広がる。すなわち、この二本の棒の距離を、
非接触型レーザー変位計を用いて測定することにより配
管３の局部変形量を測定することができる。

【００３５】（請求項１０）の実施例 産業プラントは内包流体の温度を一定に保つため、配管
３を保温材３１で覆うことが多い。この場合、検査機４
を全て保温材３１の下に配置した場合、内包流体が非常
に高い温度の場合、データ保管機４０２，データ送信機
４０３，移動型監視点検ロボット１との信号を送受信す
る部分４０４が高熱により破壊する可能性がある。そこ
で、センサー４０１のみを保温材３１の下に配置して、
その他の部分を外部に配置した検査機４１が図５であ
る。センサー４０１は保護カバー４０７により覆われて
いる。その他の部分は高温部分にさらされることなく、
高温による機器の破壊を避けることができる。

【００３６】（請求項１１）及び（請求項１２）の実施
例 （請求項１１）及び（請求項１２）は、検査機４より受
信したデータを移動型監視点検ロボット１がデータ解析
装置５にデータを送信する時期に関する項である。

【００３７】（請求項１１）の場合、移動型監視点検ロ
ボット１は、検査機４より受信したデータを即座にデー
タ解析装置５に送信するものである。これにより、検査
機４で採取したデータは即座にデータ解析装置に送信さ
れ、早急な対応が可能となる。

【００３８】（請求項１２）の場合、検査機４よりデー
タを受信した後、移動型監視点検ロボット１がデータ解
析装置５に接近した時点で、検査機４が採取したデータ
を送信するものである。この場合、移動型監視点検ロボ
ット１とデータ解析装置の距離は、非常に短く、確実な
データの送受信が可能となる。

【００３９】（請求項１３）の実施例 （請求項１３）は検査機４を設置する部位に関する項で
ある。産業用プラントの損傷事例は、溶接部に発生する
ものが多い。そこで、検査機４の設置部、すなわち検査
対象部位は溶接部に限定する。

【００４０】（請求項１４）及び（請求項１５）の実施
例 （請求項１４）及び（請求項１５）は検査機４を取付け
る部位を限定するものである。検査を想定する全部位、
例えば全溶接部に対して疲労評価を実施して、疲れ累積
係数を算出する。なお、疲れ累積係数の算出にあたって
は、作用応力として、設計応力または、他の同様な産業
プラントにおいて測定された実測値を用いる。疲労荷重
による応力と破断繰返し数の関係は、検査対象部位と同
一の材料であり且つ通常運転時の使用条件と同一のもの
を用いなければならない。また、疲れ累積係数算出の対
象とする寿命は、構造物の設計寿命とする。算出した疲
れ累積係数が1.0以上の場合、その部位は破壊している
と判断される。

【００４１】（請求項１４）の場合、この疲れ累積係数
が０.５ 以上の部位に限定して、検査機４を設置するも
のとする。また、（請求項１５）の場合、疲れ累積係数
が高いものから順番に検査対象部位をランク付けして、
全検査対象部位の１０％以内にランクされた部位に限定
して、検査機４を設置するものである。

【００４２】（請求項１６）及び（請求項１７）の実施
例 （請求項１６）及び（請求項１７）も検査機４を設置す
る部位を限定するものである。検査を想定する部位、例
えば全溶接部に対して、疲労き裂進展解析を実施する。
なお、疲労き裂進展解析における検査対象部位である配
管３に想定する初期想定欠陥３２を図６に示す。初期想
定欠陥３２は深さが板厚の２５％，長さが深さの１倍か
ら６倍の値となるような表面欠陥である。疲労き裂進展
解析における破壊力学パラメータとしては、検査対象部
位が受ける荷重が、十分、材料の降伏強さよりも小さい
と想定される場合は、線形破壊力学パラメータ応力拡大
係数Ｋまたは、これに相当するパラメータを、検査対象
が受ける荷重が材料の降伏強さよりも大きいと想定され
る場合は、非線形破壊力学パラメータＪ積分Ｊまたは、
これに相当するパラメータを用いなければならない。そ
れぞれの破壊力学パラメータの算出に際しては、想定す
る欠陥を含む構造物の形状に適した応力拡大係数解，Ｊ
積分解を用いなければならない。疲労き裂進展解析にお
けるき裂進展特性は、検査対象部位の材料と同一材料で
あり、且つ、通常運転条件における使用環境の疲労き裂
進展特性を用いなければならない。なお、疲労き裂進展
解析の想定寿命は構造物の設計寿命とする。

【００４３】（請求項１６）の場合、疲労き裂進展解析
の結果、構造物の設計寿命年内に想定初期欠陥が貫通す
ると判定された部位に限定して、検査機４を設置するも
のとする。また、（請求項１７）の場合、全検査想定部
位に対して、疲労き裂進展解析を実施した後、板厚を貫
通するまでの寿命が短い部位毎に検査想定部位をランク
付けした後、全検査対象部位の１０％以内にランクされ
た部位に限定して、検査機４を設置する。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、産業プラントの常時検
査において外観の変化のみではなく、検査対象部位のひ
ずみまたは応力の変化，温度の変化，板厚の変化等を常
時検査することが可能である。また、検査対象部位を限
定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検査システムを示す図。

【図２】移動型監視点検ロボットを示す図。

【図３】検査機の設置例を示す図。

【図４】二本の棒の距離を測定する機能を有する検査機
の設置例を示す図。

【図５】センサー部のみを検査対象部に設置した検査機
の設置例を示す図。

【図６】疲労き裂進展解析に使用する初期想定欠陥例を
示す図。

【符号の説明】

１…移動型監視点検ロボット、２…移動型監視点検ロボ
ット用レール、３…検査対象部位（配管）、４…検査
機、５…データ解析装置、１０…検査システム、３１…
保温材、３２…初期想定欠陥、１０１…監視カメラ及び
監視カメラを制御する部分、１０２…監視カメラにより
撮影した画面を送信する機能，自走機能及び自走に必要
な命令を受信して制御する機能を有する部分、１０３…
検査機から送信されたデータを受信する部分、１０４…
受信したデータを確保する部分、１０５…確保したデー
タをデータ解析装置５に送信する部分、４０１…センサ
ー、４０２…データ保管機，保管したデータを送信する
機能、４０３…データの送信を制御するデータ送信機、
４０４…移動型監視点検ロボットと信号を送受信部分、
４０５…距離測定装置、４０６…配管外面に対して垂直
に立てた二本の棒、４０７…保護カバー。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般産業用プラントにおいて、監視カメラ
   及び監視カメラを制御する部分と監視カメラにより撮影
   した画面を送信する部分と、自走機能及び自走に必要な
   命令を受信して制御する機能を有する部分と検査機から
   送信されたデータを受信する部分と、受信したデータを
   確保する部分と確保したデータをデータ解析装置に送信
   する部分とからなる移動型監視点検ロボット及びセンサ
   ー、センサーにより得たデータを選別してデータを保管
   するデータ保管機と、保管したデータを送信する部分と
   データの送信を制御する部分とからなるデータ送信機，
   移動型監視点検ロボットからの信号を送受信部分と、か
   らなる検査機を用いることを特徴とするプラントの検査
   システム。
2. 【請求項２】請求項１において、検査システムにおいて
   移動型監視点検ロボットが検査機が設置されている検査
   対象部位に接近したときに、検査機が移動型監視点検ロ
   ボットの前回接近時から蓄えておいたデータを一時に移
   動型点検ロボットに送信することを特徴とした検査シス
   テム。
3. 【請求項３】請求項１において、検査システムにおいて
   検査機のデータ保管機が、それ以上データを保管できな
   いときに、移動型監視点検ロボットを接近させる信号を
   移動型監視点検ロボットに送信することにより、移動型
   監視点検ロボットを検査機に接近させ、検査機が保管し
   ていたデータを一時に移動型監視点検ロボットに送信す
   ることを特徴とした検査システム。
4. 【請求項４】請求項１において、検査システムにおいて
   予め検査機に設定しておいたしきい値を越えるデータが
   検査機において検出された場合においてのみ、移動型監
   視点検ロボットを接近させる信号を移動型監視点検ロボ
   ットに送信することにより、移動型監視点検ロボットを
   検査機に接近させ、検査機が保管していたデータを一時
   に移動型監視点検ロボットに送信することを特徴とした
   検査システム。
5. 【請求項５】請求項１において、検査機においてセンサ
   ーとしてひずみゲージを使用することを特徴とする検査
   機。
6. 【請求項６】請求項１において、検査機においてセンサ
   ーとして検査対象部位から直接二本の棒を取付け一方の
   棒に、もう一方の棒との距離を測定する距離測定機を有
   するセンサーを用いることを特徴とした検査機。
7. 【請求項７】請求項１において、検査機においてセンサ
   ーとして熱電対を使用することを特徴とした検査機。
8. 【請求項８】請求項１において、検査機においてセンサ
   ーとして超音波発信機能及び受信機能を有する超音波探
   傷子を使用することを特徴とする検査機。
9. 【請求項９】請求項１において、検査機においてセンサ
   ーとしてひずみゲージ，熱電対及び超音波探傷子の全て
   を使用することを特徴とした検査機。
10. 【請求項１０】請求項１において、検査システムにおい
    て検査対象部位を保温材に覆われた機器とした場合、検
    査機のセンサー部のみを保温材の下の検査対象部位に取
    付けたことを特徴とした検査システム。
11. 【請求項１１】請求項１において、移動型監視点検ロボ
    ットにおいて検査機より送信したデータを受信した時点
    で、データを分析する装置にデータを送信することを特
    徴とした移動型監視点検ロボット。
12. 【請求項１２】請求項１において、移動型点検ロボット
    において検査機より受信したデータを移動型監視ロボッ
    トのデータ格納機に保管して移動型監視点検ロボットが
    データを分析する装置に接近したときに一度にデータを
    送信することを特徴とした移動型監視点検ロボット。
13. 【請求項１３】請求項１において、検査システムにおい
    て検査機を設置する部位を構造物の全溶接部に限定した
    ことを特徴とした検査システム。
14. 【請求項１４】請求項１において、検査システムにおい
    て検査想定部位の疲れ累積係数が0.5を越える部位のみ
    に検査機の設置を限定することを特徴とした検査システ
    ム。
15. 【請求項１５】請求項１において、検査システムにおい
    て検査想定部位の疲れ累積係数が高いものから検査想定
    部位をランク付けして、ランクが全検査想定部位の１０
    ％以内にある部位のみに検査機を設置することを限定す
    ることを特徴とした検査システム。
16. 【請求項１６】請求項１において、検査システムにおい
    て構造物の全検査想定部位に対して、深さが板厚比の２
    ５％，長さが深さの１倍から６倍の値の初期表面欠陥を
    想定して疲労き裂進展解析を実施して、設計寿命内に評
    価欠陥が対象部位の板厚を貫通すると判定された部位の
    みに検査機を設置することを限定することを特徴とした
    検査システム。
17. 【請求項１７】請求項１において、検査システムにおい
    て構造物の全検査想定部位に対して、深さが板厚比の２
    ５％，長さが深さの１倍から６倍の値の初期表面欠陥を
    想定して疲労き裂進展解析を実施して、評価欠陥が対象
    部位の板厚を貫通する時間が短いものから検査想定部位
    をランク付けして、ランクが全検査対象部位の１０％以
    内にある部位のみに検査機を設置することを限定するこ
    とを特徴とした検査システム。