JPS63229391A - 原子力発電所の液体流通系の監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体の流れ、熱及び圧力過渡を受ける要素及
びシステム、特に原子力プラントの要素及びシステムに
累積的に生じる疲れをオンライン・ベースで監視しかつ
分析する方法に関する。特に、本発明は、修理、交換、
または要素もしくはシステムの改装が必要とされるとい
うことを示す疲れの蓄積の値と現在の疲れの蓄積との間
の差についてプラント技術者に表示を提起することに向
けられている。本発明ではまた、疲れに対して臨界的な
プラント場所での応力の正確な決定を、プラントのプロ
セス及び応答パラメータにより行うための技術を達成し
ている。

１１玖■久１刊 原子力プラントにおける要素は、４０年の公称寿命の全
体を通して、プロセス流体温度及び圧力の変化により生
ずる応力分受ける。原子力プラントのオペレータ及び技
術者は、疲れに関する臨界的なプラント要素及びシステ
ムの状態を常に知っていることが必要である。現在では
、これは以下の手段により行われている：　プラントの
プロセス及び応答パラメータ（例えば、温度、圧力、流
れ、レベル、弁状態、設定点状態）の測定値が測定され
、データがプラント・コンピュータによって記録される
。このデータは、プラント技術者によって用いられ、成
る型の過渡に関する主観的な判定が行われる。記録され
なければならない過渡の型が、条例、例えば米国の原子
力規制委員会（ＮＲＣ）によって決定されたプラントの
技術仕様に特定されている。該技術仕様は、４０年の寿
命の間、各型の過渡の特定された数を許容する。従来技
術による方法は、余命の変化な決定するために疲れ計算
を行うようにはしておらず、規定者によって許容された
伝統的な（もしくは一定の）過渡の計数と、特定の過渡
が計数されたか否かに関する技術者による主観的な決定
とに基づいて、要素が使用状態から取り除かれるべきと
きに関して、経験をふまえての推測を行う。原子力プラ
ントにおける過渡は、２つの一般的な種顕に分類される
；（ｉ）プラントの始動中並びにプラント出力の需要変
化中に生ずる正常な過渡、及び（ｌ１）プラント要素ま
たはシステムが異常に作用しているときに生じる異常な
過渡、である。もし、１つの型もしくは池の型の過渡に
対して許容された数が超えられたならば、継続して運転
するにプラントがなぜ安全であるかに関する正当化の理
由を規制機関に提供しなければならない。これには、プ
ラントに対して最初の設計ベースを形成した応力分析の
修正をも含み得る。

先胛左見１ 本発明の目的は、発電所の余命に関する決定を容易にす
ることである。

本発明のもう１つの目的は、熱及び圧力のすべての意味
ある過渡に基づく臨界的なプラント要素の疲れと正確に
測定するための系統的な方法を提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、発電所の運転寿命を
延長するための許可に対して、規制機関に対する使用要
求を支持する際に用いるか、もしくはプラント・サイク
ルを計数するための要求を除去するよう用い得るデータ
ベースを編集することである。

本発明のまたもう１つの目的は、臨界的なプラント・パ
ラメータを監視し、かつ臨界的なプラント要素に対する
保守、修理、及び交換の決定のためにデータベースを編
集するための系統的な方法を提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、臨界的なプラント・
パラメータを監視し、かつ最大のプラントの柔軟性及び
プラント運転の最適性を提供するために、非設計ベース
の運転モードを正当化するように用いられ得るデータベ
ースを編集するための系統的な方法を提供することであ
る。

上述の目的は、原子力プラントのようなプロセス制御プ
ロセスにおける要素センサから、アナログ及び／または
ディジタル信号を収集し、準備し、かつ分析するシステ
ムもしくは方法によって達成され得る。該システムは、
センサを連続的に監視し、そして定常状態及び過渡現象
を記録する。記憶装置の負担を減じるよう定常状態デー
タの圧縮が行われる。過渡データは、より高いサンプル
率で記録され、それ故、最大値のような過渡のパラメー
タが応力分析のために決定される。応力分析は、応力に
起因する年令を示す使用率（ａ　ｕｓａｇｅｆａｃｔｏ
ｒ）を計算するために用いられ、従って要素の残りの寿
命を示すように用いられる、圧力及び温度の応力を決定
する。

これらは他の目的及び長所と一緒に、添付図面を参照し
て以下に説明される構成及び動作の詳細から充分に明瞭
となるであろう。尚、図面全体を通じて同一の符号は、
同一もしくは相当部分を示す。

適な　　　の＝Ｈ 本発明は、データ収集、計算及び分析のすべてのアクテ
ィビティのための専用ミニコンピユータを用いるのが好
ましい、しかしながら、もしプラントにすでに存在する
コンピュータが充分なデータ収集及び計算能力を有して
いるならば、システムは、そのコンピュータで実施され
て良い。説明は、原子力プラント内の特定の場所におけ
る疲れを計算することに向けられるが、この方法及びシ
ステムは、疲れのひび割れ成長の計算のためにも用いら
れ得る。疲れのひび割れ成長を具現化するに必要な変化
は、本明細書に参照により組み込まれた１９７６年、Ｊ
ｏｈｎ　Ｎｉ１ｅｙ及び５ｏｎｓの二笠春Ｉの　ン　び
　　　　（Ｈｅｒｔｙｂｅｒｇ、Ｒ，Ｗ、）に基づいて
当業者により行われ得る。本明細書に説明した装置及び
方法は、原子力プラントに制限されるものではなく、ど
のようなプロセス・プラントにも適用され得、また流体
流、熱または圧力の過渡現象に起因する疲れ荷重を受け
る個々の要素もしくはシステムにさえも適用され得る。

第１Ａ図及び第１Ｂ図は、本発明の一体構成されたハー
ドウェア及びソフトウェアの好適な実施例の機能ブロッ
ク構成図である。システムのハードウェアの部分は、信
号入力区分１０、サンプリング及び分析コンピュータ１
２、及び１組の出力周辺装置１４から成る。もしサンプ
リングのみが行われるならば、低速コンピュータをサン
プリング及び分析コンピュータ１２の代わりに用い、そ
して分析コンピュータを離れた遠隔に配置することも可
能である。入力区分１０は、代表的には原子力プラント
内に見られるプラントのアナログ・センサ１６及び／ま
たはディジタル・センサ１８によって生成される圧力、
温度及び流体流データを提供する。これらセンサ１６及
び１８は、監視されている要素及び場所に対するプロセ
ス信号及び応答パラメータを読み取る。アナログ・セン
サ１６によって読み取られたアナログ信号は、一度に１
つのセンサ信号を選択するためのセンサ信号マルチプレ
クサを含んでいる信号調節器２０を介して処理される。

信号調節器２０もまた、代表的には原子力プラント内に
見られ、そしてセンサ信号をディジタイザ２２及び２４
が必要とする０〜１０ボルト信号に変換する。アナログ
信号は、信号の周波数に依存して、低速ディジタイザ２
２もしくは高速ディジタイザ２４のいずれかに進む。

適切なディジタイザ２２及び２４は、型式番号Ｘ　１５
００としてＴｕｓｔｉｎから入手可能である。与えられ
た入力信号に対して低速ディジタイザ１６を使用するか
もしくは高速ディジタイザ１４を使用するための決定は
、センサから予想される最も高い周波数に依存して、シ
ステムを設置するとき設計技師によって行われる。高速
ディジタイザ２４は、代表的なサンプリング率が１秒に
つき約２００−０００サンプルである可変容量を有して
いる。ディジタル信号は、ディジタル・センサ１８によ
って生成され、そしてＴｕｓｔｉｎから、個別に絶縁さ
れた入力カードの型式１５８５として入手可能な、ディ
ジタル人力／出力ボードのようなバッファ及びカウンタ
・ユニット２６を介して処理される。バッファ及びカウ
ンタ・ユニットの役目は、信号の場所及び該信号がオン
であるかまたはオフであるか（ｌまたはゼロ）を決定す
ることである。ディジタル信号の場合にはバッファまた
はカウンタ・ユニット２６を介して、またアナログ信号
の場合には低速ディジタイザ２２もしくは高速ディジタ
イザ２４を介して、信号が処理されると、該信号は正当
にディジタル化されてコンピュータ１２内の入力として
準備される。ホスト・コンピュータ１２は、好ましくは
、少なくとも２メガバイトの主メモリと、データ・ゼネ
ラルのｏｓｖｓオペレーティング・システムのような実
行実時間仮想オペレーティング・システム２８とを有す
る、データ・ゼネラル・コンピュータの型式ＭＶ−４０
００である。

このシステムは、１００チヤンネルまでのセンサ・デー
タが取り扱われるが、もしそれ以上のチャンネルが必要
とされるならば、より高速で、より大きいコンピュータ
が必要であろう、実時間オペレーティング・システム２
８すなわちリアル・タイムＯ８は、マネージャすなわち
管理装置として働き、適切なソフトウェア・モジュール
３０−３８のローティングを行う、実時間オペレーティ
ング・システム２８はまたコンピュータ１２及び出力周
辺装置１４間のリンクをも制御する。出力周辺装置１４
は、ミニコンピユータと関連した代表的なユニットを含
んでおり、それらはデータ・ゼネラルから入手可能であ
る１代表的なユニットとして、−例として、短期間のデ
ータ記憶のための３００メガバイトのディスク・ドライ
ブ４０と、疲れ分析の結果を出力するための陰極線管４
２もしくはプリンタ４４と、要素の平均余命の変化を示
すプロッタ４６と、保管データの記憶のための磁器テー
プ・ユニット４８とが示されている。

ソフトウェアは、必要時、他の要素トラッカーもしくは
要素観測モジュール３８を追加し得るようにモジュール
型で拡張可能となっている。他の要素トラッカ・モジュ
ールは、疲れのひび割れ成長、もしくは自動化された技
術仕様過渡サイクルを計数することを含んで蓄積された
疲れを決定するための他の技術的に有効な論理ｉｓ造を
基とすることができる。好適な本実施例では、疲れ使用
率の分類法（ｆａｔｉｇｕｅ　ｕｓａｇｅ　ｆａｃｔｏ
ｒ　ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ）を用いたシステムを適用
した場合を示す。ソフトウェア・モジュール３０−３６
間の関係を示すフローチャートが第２Ａ図及び第２Ｂ図
に示されている。サンプリング・モジュール３０は、第
１Ｂ図の信号入力区分１０のマネージャとしてみなされ
る。第３Ａ図、第３Ｂ図〜第４Ｃ図、第５図、第６図、
第７Ａ図〜第７Ｃ図に関して詳細に説明されるサンプリ
ング・モジュール３０は、アレイのようなデータ構造内
への入力信号と、（コンピュータ１２内にある）入力デ
ータ・ベース６０とを結合し、データの完全性チェック
を行う。入力データ・ベース６０は・センサのサンプル
を圧力、温度等に変換するための工学単位；過渡が生じ
たとき、疲れ分析を要求することを決定するしきい値限
界；　センサの場所、範囲等を含む要素識別情報；　バ
イブの死荷重及び地震性荷重のような荷重；　応力レベ
ルの疲れへの影響を示す疲れ曲線；　温度もしくは圧力
のようなプロセス・パラメータにおいて単位装荷に対す
る要素の応力応答を記述する応力の核文（ｓｔｒｅｓｓ
　ｋｅｒｎｅｌｓ）　；及び物質特性；を含んでいる。

サンプリング・モジュール３０は、データを所定の大き
さの過渡及び定常状態タイム（タイム・ヒストリ）デー
タベース６２内に記憶する。過渡及び定常状態タイム・
ヒストリ・データベース６２は、満たされたとき、第９
Ａ図〜第９Ｃ図及び第１０図に関して詳細に説明される
過渡分析モジュール３２への入力として用いら−れる。

該モジュール３２は、過渡パラメータを計算し、その結
果過渡パラメータ・データベース６４をｇＡ集する。過
渡パラメータ・データベース６４は、第１１図〜第１５
図に関して詳細に説明される疲れ計算ソフトウェア・モ
ジュール３４に対して必要とされる入力を提供する。モ
ジュール３４は、監視される各要素及び場所ごとに要素
の疲れ有効因子を計算し、関連の疲れデータを出力デー
タベース６６に出力する。ディスプレイ・ソフトウェア
・モジュール３６は、オペレータ・ディスプレイのため
の設備を提供する６オペレータ・モジュール３６は、プ
ラント・オペレータにとって有用なテーブル表示、グラ
フ及び他のデータの表示図を用いて、要素名、場所、及
び余命情報を出力する。適切な表示はオペレータの好み
やプラント設計等に依存して生成され、かつ当業者によ
って提供され得るので、ディスプレイ・モジュール３６
はここでは詳細に説明しない。

モジュール５０及び５２は、要素が経験する過渡の計数
を単に保持することによって、もしくはオペレータ及び
工学基準に対する過渡及び動作情報を単に記録すること
によって、過渡を計数することができる他の可能なモジ
ュールである。

サンプリング・ソフトウェア・モジュール３０の動作の
詳細を第３Ａ図、第３Ｂ図、第４Ａ図〜第４Ｃ図及び第
５図に関して説明する。第３Ａ図及び第３Ｂ図を参照す
ると、入力データベース６０は、センサ型を指示するア
レイを含んでいる。

このアレイは多くの入力信号チャンネルをプラント内の
特定のセンサと関連させる。圧力、温度、流量及びレベ
ルに対するセンサ信号が、バルブ位置及びポンプ状態（
オンまたオフ）のような制御信号、及びひずみもしくは
変位のような応答信号と一緒に記録される。記録動作は
、好ましくは一度に１つのセンサで行われるけれども、
すべてのセンサ１６及び１８をサンプリングしてサンプ
ルに関する完全性チェックを行うことも可能である。

最初に、もしサンプリングされた信号がアナログ・セン
サであるならば、センサ・チャンネルは、信号調節ユニ
ット２０内のマルチプレクサによって選択された入力を
増分することによって選択される（ステップ８２）。こ
のことは、チャンネル・ポインタを増分し、かつ該ポイ
ンタをマルチプレクサに出力することによって行われる
。適切なディジタイザが信号をサンプリングするために
活性され（ステップ８４）、コンピュータ１２は、該サ
ンプルを一時メモリ内に記憶する。もしセンサがディジ
タル信号であるならば、コンピュータは適切な場所から
単に読み取る。データの完全性チェック（ステップ８６
）において、温度、圧力、流量及びレベルが入力データ
ベース６０の工学単位及び許容し得るセンサ範囲と比較
され、センサが正確に働いているということを確認する
。許容し得る範囲は自然の法則及びプラントの容量によ
って決定される。例えば、設定された単位系を用いて、
代表的な完全性チェックに対する詳細を提供する第４Ａ
図〜第４Ｃ図を参照すると、原子力プラントにおける温
度が０°Ｆ以下になることは決して予想されないであろ
う。もしセンサが０°Ｆ以下（ステップ１１８）の被測
定温度１１０を示したならば、データの完全性チェック
により、オペレータは異常に関する忠告を受けるであろ
う。同様に、もしセンサが、成るプラントに特有である
、成る値１１４以上の温度を示す（ステップ１２０）温
度信号１１２を生成したならば、データの完全性チェッ
ク（ステップ８６）は、再びオペレータが異常に関する
忠告を受ける（ステップ８８）ようにするであろう、同
じ手順が、圧力１２８と１３０、流量１４２及びレベル
１４４のセンサ信号に適用可能である。もちろん、各型
の各センサはそれ自身の許容し得る範囲を有し得る。デ
ータの完全性チェックはまた制御１４６及び応答１４８
信号のためにも設計され得る。これらは、広く用いられ
るものとしてではなく、範囲よりもむしろ二進判断に基
づいている。例として、もし圧力に対する信号１２８が
許容し得る範囲内（ステップ１３４）の値を示すが、制
御信号は、その圧力を提供する弁が閉じているというこ
とを示す（ステップ１４０）ならば、矛盾が存在し、デ
ータの完全性チェック（ステップ８６）は、問題をオペ
レータに警報する（ステップ８８）であろう。

データの完全性チェックは、何等かの短絡、もしくはデ
ータが失われたか否か（ステップ１６０）を含む問題を
、オペレータに警報する（ステップ８８）であろう。

完全性チェックが行われた後、所定の時間ウィンドの間
センサからのデータが収集されたか否かについて決定が
為される（ステップ８つ）。もし収集されたならば、サ
ンプルは、過渡が生じたか否かを決定するしきい値レベ
ルと比較される（ステップ９０）（第３Ｂ図）。もしセ
ンサ値がしきい値の範囲内にあるならば、回転記憶装置
９２が更新され（ステップ９４）、更新されてから定常
状態統計が計算される（ステップ９６）。もしセンサの
値が過渡のしきい値範囲外にあるならば、過渡に対する
記録期間の持続時間が決定され、過渡が記録される（ス
テップ９８）、定常状態統計及び過渡の双方は、例えば
温度並びに該温度が記録された時刻のリフトとじて、過
渡及び定常状態タイム・ヒストリ・データベース内に記
憶される。

ステップ９０〜９６をより詳細に説明するために、代表
的な配管区分１６０及び代表的な過渡１６２が第５図と
第６図とに示されている。パイプもしくは管１６０は、
疲れ情報が所望される２つの臨界場所１６４と１６６を
有している。これらの場所の一方１６４は、先に説明し
たように、温度と、圧力と、流量とレベルと、制御及び
応答信号とに対して監視される。他方の場所１６６は、
監視されないか、もしくは不充分に監視される、すなわ
ち場所１６６においては圧力及びレベルのみが得られる
。第６図に示された代表的な過渡１６２は、監視される
臨界場所１６４において検出された過渡に対して、時間
に対する温度変化と表す、圧力、レベル及び流量に対す
る信号もまた監視される臨界場所１６４において変化す
るけれども、ここでは説明として温度信号の使用を用い
、その間、他の型の信号に対しては実質的に同じ動作が
行われる。監視される場所における入力信号がデータ完
全性チェック（ステップ８６）（第３Ｂ図）を通過した
ならば、次のステップは、しきい値レベルの侵害に対す
るチェックを行う（ステップ９０）ことである、データ
は、各センサに対して好ましくは２０秒の時間ウィンド
の間サンプリングされかつ収集される。すべての監視さ
れる場所に対する圧力、温度、流量及びレベルの値が、
その期間中、入力データベース６０内に示されたしきい
値レベル内に留とまる限り、行われるすべてのことは、
回転記憶装置９２を更新しくステップ９４）、そして定
常状態統計を計算すること（ステップ９６〉である０回
転記憶装置９２は、好ましくは、定常状態データの最も
最近の１７２時間のデータ記録である。

定常状態統計は、時間ウィンドの持続時間の間の信号に
対する、平均、最大、最小及び他の統計的データから構
成され得る。この定常状態の統計的データは、過渡及び
定常状態タイム・ヒストリデータベース６２の部分とな
る。該データベースは、所望ならば、磁器テープにプラ
ントの寿命の間維持され得る。

全プラントにおいて監視される温度、圧力、流量もしく
はレベル信号のいずれかが、入力データベース６０内に
記憶されているしきい値を超えたならば、プラントにお
けるすべての被監視場所に対して過渡記録が開始し、こ
れは、所定期間、定常態が回復されるまで続く。入力デ
ータベース６０のしきい値は、プラント設計者によって
行われる工学計算及び判断によって決定され、それは変
動が無視し得る疲れを生じる値であるであろう。

例えば、代表的なプラントにおいて、温度は、プラスま
たはマイナスの華氏“Ｔ”度（±”Ｔ″′。

Ｆ）だけ変動して無視し得る疲れを生ずるが、その範囲
より大きい温度変動は、疲れを発生し始める大きさの応
力を引き起こす。

第７Ａ図〜第７Ｃ図は、特定の１チヤンネルまたは複数
チャンネルが記録をトリガするためにトリガ・チャンネ
ルとして指定されたときのステップ８９−９８を一層詳
細に示す。すべてのチャンネルがトリガ・チャンネルと
して指定されるのではなく、指定は故障の可能性もしく
は規定要件に基づいてプラント設計者によって為される
。最初に、プロセス・パラメータ（例えば、温度）に対
する平均値が与えられた時間ウィンド、代表的には２０
秒に渡って計算される（ステップ１７０）。

もしこの計算された平均と、先の過渡の終結後にこの信
号に対して設定された平均との間の差が、しきい値レベ
ルを超えたならばくステップ１７２）、過渡記録がすべ
てのチャンネルに対して開始する（ステップ１７４）、
もしプロセス・パラメータ（温度）が検査されている間
しきい値が超えられないならば、別の信号（例えば圧力
）が読み取られ（ステップ１７６）、すべてのプロセス
・パラメータ信号がその時間ウィンドの間に読み取られ
てしまうまで続けられる。もしパラメータ（温度、圧力
等）のどれもしきい値を超えないならば、回転記憶が始
めに説明したように更新され（ステップ９０）、新しい
時間ウィンドが読み取られる（ステップ１７０）。

温度過渡１６２、またはいずれか他の温度、圧力、流量
もしくはレベル信号がしきい値を超える（ステップ１７
２）と、動作は、すでに説明された定常状態記録から過
渡記録に切換わる。過渡記録は、定常状態記録より多量
のデータを保持する。

過渡記録において、サンプリングされたすべてのデータ
は、以後説明される過渡分析モジュール３２内に圧縮さ
れるまで、各２０秒の時間ウィンド期間中、保持される
。従って、定常状態記録におけるように４つもしくは５
つのデータ点が保持されるのではなく、むしろ、数１０
０のデータ点が各センナ信号に対して保持される。もし
センサ信号が毎秒１０サンプルでサンプリングされるな
らば、２０秒の時間ウィンドでは２００サンプルがその
パラメータに対して保持されるであろう。

過渡記録は、定常状態記録が再度開始し得るということ
を、記録持続期間を決定するためのアルゴリズムが示す
まで続く。

すべてのチャンネルに対して過渡記録が開始（ステップ
１７４）ｌ、た後、最初のウィンドとして指定されたデ
ータについて最初の２０秒から基準平均（ｂａｓｅ　ｍ
ｅａｎ）が計算される（ステップ１７６）。

圧力、温度、流量及びレベル信号に対して現在の時間ウ
ィンドのための信号の平均値が計算され（ステップ１７
８）、そして先の時間ウィンド中の対応する信号の値と
比較される（ステップ１８０）。

現在に時間ウィンドに対する平均値が、先の時間ウィン
ドに対する平均値から、与えられたチャンネルに対する
しきい値よりも少ない値だけ異なっているとき、先の時
間ウィンドに対する平均値は、その与えられたチャンネ
ルに対する比較のための基準平均値となる。すなわち、
先の時間ウィンドに対する基準平均値は、変更されない
。そのチャンネルの未来の時間ウィンドに対する比較は
、そのチャンネルに対するその基準平均値と比較される
（ステップ１８０）。

もし現在の時間ウィンドの平均値と基準平均値との間の
差がしきい値に等しいかもしくはそれを超えるならば（
ステップ１８２）　、先の基準平均値は無効であり、そ
して新しい平均値が設定されなければならない（ステッ
プ１７６）。しきい値チェックが生じた後、このウィン
ドに対するすべてのパラメータが比較されたか否かにつ
いての決定が為される（ステップ１８４）。例えば１０
分である与えられた期間、すべての圧力、温度、流量及
びレベル信号に対して基準平均値が同時に設定され、か
つ保持され得るとき（ステップ１８６）過渡データ収集
が停止し、そしてシステムは定常状態モードに戻る（ス
テップ１９０＞。

上述の動作は過渡信号の例により明瞭とされるであろう
。第６図において、過渡信号１６２は、該過渡信号が点
１９２においてしきい値を侵害するまでしきい値内に留
とまる。点１９２において高速記録が開始される。すな
わち、回転記憶は更新されず、すべてのサンプルが記憶
されたままである０点１９２と期間１９４との間で信号
は、各新しい基準平均値の回りでしきい値を絶えず侵害
している。１９４の期間中、信号は、点１９６まで約２
１７２分の間しきい値内に留とまる。これは１０分のし
きい値の再設定期間より少ないので高速記録が続く。点
１９６と期間１９８との間で再度しきい値は、絶えず侵
害される０期間１９８の間、信号は１０分間しきい値範
囲内に留どまり、高速記録は、２７分において停止、回
転記憶の更新が再開されるであろう、定常状態記録が再
度初期設定された後、もし１つのチャンネルに対する基
準平均値の回りのしきい値が侵害されるならば、システ
ムは、すべてのチャンネルに対して過渡モードの高速記
録に再度切換わる。過渡モードにおける間、データは、
システムのために設定されたより高速のサンプリング率
で定常状態及び時間ヒストリ・データベース６２内に記
憶される。

過渡パラメータ分析モジュール５２の動作と第７図を参
照して説明する。入力データベース６０からのデータと
、過渡及び定常状態時間ヒストリ・データベース６２に
設けられている実時間データとを用いて、各チャンネル
は、信号の型を決定する（ステップ２００）ために検査
される。信号の型は、識別されたセンサと関連のアレイ
内に示される。信号の型は、圧力（Ｐ）、温度（Ｔ）、
流量（Ｑ）、レベル（Ｌ）、制御（ＣＳ）及び応答（Ｒ
３）である。制御信号（ＣＳ）の例は、弁位置（開度の
割合）もしくはポンプ状態（全荷重の割合）であり、一
方応答信号（Ｒ３）の例は、ひずみもしくは変位である
。制御信号及び応答信号の値は、プラント・オペレータ
もしくは技術者による未来の使用のために過渡パラメー
タ・データベース６４に単に通されるか（ステップ２０
２及び２０４）、もしくは他の要素のトラッカ・モジュ
ールで使用される。もし信号が圧力、温度、流量、もし
くはレベルであるならば、データ圧縮プロセスが生じる
（ステップ２０６）。

サンプリング・ソフトウェア・モジュール３０（第２図
）によるデータ収集中、データはすべての適切なデータ
の収集を確実にするに充分に高い率でサンプリングされ
る。このプロセスはいくつかの時点で必要とされるより
も多いデータの蓄積をもたらすけれども、これらの時間
期間は、データが収集された後まで決定されることがで
きない。

圧縮モジュール（ステップ２０６）は、適切なデータを
保ち、かつ過多のデータを除去する。信号の各型（圧力
、温度、流量、レベル）ごとにこれは、異なった方法で
行われる。原子力プラントにおける温度信号に対しては
、データ点く温度及び時間を含む）は、代表的には５°
Ｆの温度変化ごとに保持される。圧力に対しては、デー
タ点は、代表的には１００ＰＳ　Ｉの圧力変化ごとに保
持される。同様に、流量信号に対するプラント要件に基
づいて、データ点は、ある特定された大きさの各流量変
化ごとに保持され得、そしてレベル信号に対しては、デ
ータ点は、ある特定されたレベル変化に対して保持され
得る。プロセスの他の型は、異なった圧縮値を要求する
。圧力及び温度変化は、しばしば疲れ決定のために最も
重要であるので、各流量またはレベル信号をある圧力も
しくは温度信号と関連させることも可能である。この場
合において、データ点が、与えられた温度もしくは圧力
信号に対して保存されるごとに、関連するいずれの流量
もしくはレベル信号にも対応するデータ点もまた保存さ
れる。さらに圧縮プロセス中、記録された過渡に対する
統計的なデータが計算される。

圧力、温度、流量及びレベル信号データ点と、制御及び
応答信号データ点との縮小された組及び統計的なデータ
は過渡パラメータ・データベース６４を形成する。

第９Ａ図〜第９Ｃ図は、１つのチャンネルからの温度信
号がデータ圧縮を行う過渡パラメータ・生成モジュール
３２を介して処理される方法を示す、他のチャンネル温
度信号及び他のプロセス信号（圧力、レベル等）も同様
に扱われる。サンプリング・モジュール３０は実時間プ
ログラムであるが、過渡分析モジュール３２は、オン−
ライン・モジュールである。過渡及び定常状態時間ヒス
トリ・データベース６２が所定数のサンプルを含むとき
、すなわちそれが満杯であるとき、それは自動的に実行
する。温度データの最初の過渡サンプルが基準の過渡サ
ンプルとして、最初に読み取られかつ記憶される（ステ
ップ２２０）。

第９図で過渡サンプルが定義されるが、これは当業者に
良く知られた標準の定義とは異なっている。もしく一度
にアナログ値の唯一のディジタル化であるサンプルの伝
統的な定義を用いて）、データが１秒につき１０のサン
プルでサンプリングされるならば、第９図の過渡サンプ
ルは、１秒の時間ウィンドにおける１０の温度データ点
の内の１つだけである。すなわち１つの過渡サンプルは
、１０サンプルの時間ウィンドにおけるサンプルの内の
１つである。過渡サンプルはまた温度が読み取られた関
連の時刻をも含み、それと−緒に、該温度データ点と同
時刻にサンプリングされた、入力データベース６０を介
して温度データに結合されている流量もしくはレベルデ
ータのいずれかの値をも含む。過渡サンプルとなる１０
サンプルの内の１つが第９（２Ｉのプロセスによって選
ばれる。

過渡サンプルのこの定義は、第９図の全体だけに用いら
れる。

最初のサンプルが読み収られ、基準の過渡サンプルとし
て記憶されたくステップ２２０）後、次のもしくは現在
のサンプルが読み取られ、そして３つの事が起こり得る
。第１に、現在の過渡サンプルにおける温度は、基準の
過渡サンプルの温度に等しいことができる（ステップ２
２４＞、もしこれが起こると、現在のサンプルのデータ
は放棄され、次のすなわち新しい現在のサンプルが読み
取られる（ステップ１３８）。第２に現在のサンプルの
温度は、基準の過渡サンプルに対する温度の値より大き
いことができる（ステップ２２６）。

第３に、現在のサンプルの温度は、基準のサンプルの温
度より低いことができる（ステップ２２８）。

第２及び第３の可能性後に発生するプロセスは非常に類
似しており、ここでは第２の可能性後に発生するプロセ
スについて詳細に説明する。第３の可能性後に発生する
プロセスについては、簡素化のために詳細には説明しな
い。

現在の過渡サンプルに対する温度の値が基準の過渡サン
プルより大きいときくステップ２２６）、２つの可能性
が存在する。第１に、現在のサンプルはある値゛Ｔ′°
、例えば５°Ｆより少ない値だけ大きいことができる。

もしこの場合ならば、後のサンプルに対するデータは放
棄され、次のすなわち新しいサンプルが読み取られる（
ステップ２２２＞、第２の可能性は、現在の過渡サンプ
ルに対する温度が５°Ｆに等しいか、もしくはそれより
大きい値だけ第１の過渡サンプルに対する値より大きい
ということである。もしこの場合ならば、サンプルは、
過渡サンプルとして過渡パラメータ・データベース内に
記憶され、そして基準の過渡サンプルとなる。それから
、次のもしくは新しい現在のサンプルが読み取られる（
ステップ２３２＞、もしこの最近の現在のサンプルの温
度が今記憶されたサンプルの値に等しいならば、現在の
サンプルは、放棄され（ステップ２３４）、新しい現在
のサンプルが読み取られる（ステップ２３２）。後のサ
ンプル１４６の値が、記憶されたサンプルより５’Ｆだ
け大きい値より少ないならば（ステップ２３６）、この
サンプルに対するデータは、放棄され、新しい現在のサ
ンプルが読み取られる（ステップ２３２）、もし後のサ
ンプルの値が、記憶されたサンプル・プラス５°Ｆの値
に等しいか、もしくはそれより大きいならば、後のサン
プルは、過渡サンプルとして記憶され（ステップ２３２
＞　、今後のサンプルとの比較のために基準の過渡サン
プルとなる。現在のサンプルのための値が、先に記憶さ
れた過渡サンプル、すなわち基準の過渡サンプルのため
の値より少ないならば〈ステップ　２３８）　、先に記
憶されたサンプルの後にあり、かつ問題の現在のサンプ
ル１４６の前にあるサンプルが、過渡及び定常状態時間
ヒストリ・データベース６２を用いることによって再調
査され（ステップ２４０）、Ｉｆ、み取りが最大を通過
した１つの点で再び開始する６すなわち、先の基準過渡
サンプルと関連した時刻が開始点として用いられ、そし
て現在の過渡サンプルの時刻は、過渡及び時間ヒストリ
・データベース６２内のデータを走査するために用いら
れる期間の終点として用いられる。この期間における最
大の温度が見い出され（ステップ２４０）、そしてこの
サンプルは、過渡サンプルとして過渡パラメータ・デー
タベース６４内に記憶される。

上述したプロセス内のどこかで、後のサンプルを読み取
るためのどの試みも失敗したならば（ステップ２４２も
しくは２４４）、これは、過渡及び定常状態時間ヒスト
リ・データベース６２内のデータがすべて読み取られて
しまったということを示す、この点において、所望の統
計が過渡パラメータ・データベース６４に関して計算さ
れ（ステップ２４６）　、該データベース２６４は今や
１３６．１６６及び１６８内のプロセスから記憶された
すべてのデータを含む、統計的なデータは次に過渡パラ
メータ・データベース６４に加えられる〈ステップ２４
８）。

例えば、過渡及び定常状態時間ヒストリ・データベース
６２が正に向かう過渡に対して第１０１１３に示された
温度点く過渡サンプル）を含んでいるということを仮定
する。第１の過渡サンプル２７０は基準の過渡サンプル
であり、その発生時刻（２秒）と−緒に過渡パラメータ
・データベース６４内に記憶される（５°Ｆ）。５°Ｆ
のしきい値が、点２７２において得られるまで後の過渡
サンプルは、基準過渡サンプルと比較され、間にある過
渡サンプル２７４は捨てられる。温度（ｌ０°Ｆ）及び
時刻（２０秒）はデータベース６４内に記憶され、点２
７２が新しい基準の過渡サンプルとなる。プロセスは続
き、点２７６が基準の過渡サンプルとなる。点２７６の
温度より少ない温度の点２７８に達したとき、点２７８
は記憶され、過渡及び定常状態時間ヒストリ・データベ
ース６２の走査が３２秒（点２７６）に等しい時刻で始
まり、そして、４４秒（点２７８）の時刻で終わる。走
査は、温度値を比較することによって最大過渡サンプル
（点２８０）を捜し、温度（ｌ７°Ｆ）及び時刻（３６
秒）を過渡パラメータ・データベース６４内に記憶する
。すべてのデータが使い果たされたとき、過渡に対する
統計が決定される。すなわち、最小は点２７０　（２秒
のときに５°Ｆに等しい温度）で示され、最大は点２８
０で示され、初期値は点２７０で示され、最終値は点２
７８で示され５時間ｔは４２秒で示され、そしてサイク
ルの数は１で示されている。もし過渡が負に向かう過渡
であっても同様の記憶及び分析が行われる。

疲れ計算ソフトウェア・モジュール３４の動作を第１１
図を参照して説明する。入力データベース６０は、広域
から局所への変換に関連した、過渡パラメータ・データ
ベース６０内に含まれる、圧力データの各チャンネルと
、温度データの各チャンネルと、流量の各チャンネルと
、レベルデータの各チャンネルと、各制御及び応答信号
に関する情報を含んでいる。最初に、広域から局所への
変換が監視された点、及び監視されない点く第５図参照
）間で行われる（ステップ２９０）。この例において、
監視された点１６４及び監視されない点１６６の２つの
臨界場所の可能性がある。監視された臨界場所は、すべ
ての関連のプロセス、制御及び応答パラメータを監視す
る、取付けられた監視装置を有している。監視されるど
の臨界場所１６４においても圧力、温度、流量、レベル
、制御信号及び応答のいずれもが必要に応じて監視され
得る。すべてのパラメータが監視されることを、監視さ
れるすべての臨界場所１６４が必要とするわけではない
。監視される臨界場所１６４において、疲れ計算に関連
するすべてのパラメータを監視するならば、該場所は、
そのような場所と考慮される。監視されない場所１６６
においては、システムの疲れ応答を充分に特性づけるた
めには充分でないパラメータが監視されるが、もしくは
監視が全く行われないかのいずれかである。入力データ
ベース６０は、臨界場所１６４の（距離等を）過渡パラ
メータ・データベース６４のプロセス及び応答チャンネ
ルと物理的に相関させる。各臨界場所１６４及び１６６
（第５図）ごとに、入力データベース６０は次の情報な
含んでいる：（ｌ）該場所において監視されるパラメー
タ、及び　（２）該場所が前に決めたような監視場所で
あるか、もしくは監視されない場所であるか、に関する
情報。監視されない臨界場所１６６に対して、近くで監
視される場所１６４からの広域過渡パラメータの変換は
、監視されない場所１６６において疲れ計算を行うに必
要な情報を得るよう与えられなければならない。例にお
いて、圧力及びレベルは、監視されない場所１６６にお
いて監視されるが温度及び流量もまた必要とされる。第
１１図の変換（ステップ２９０）は、監視される場所１
６４におけるこれらのパラメータの既知の値を用いて、
第５図の監視されない場所１６６における温度及び流量
の値を推定するために流体力学及び熱伝達の既知の法則
を用いる。

例えば、第５図の場所１６４と１６６との間の距離が１
０メートルであり、バイブもしくは管の直径は１０ミリ
メートル（入力データベース６０内に記憶された値）で
あると仮定する。これらの寸法は、実際のプラント状況
における場合より小さいが、説明のために遭ばれた。圧
力は場所１６４において監視されるが、場所１６６にお
いては監視されず、流れは場所１６４から１５５へ向け
られていると仮定する。摩擦損失のために、場所１６６
における圧力は場所１６４における圧力より少なく、圧
力降下を決定する式は：（Ｐ１６４／／）＋（２１６４
Ｖ１６４２／２　　＋　　ｇｚ１６４）　　　（Ｐ１６
６／ρ　”α１６６　Ｖ１６Ｂ／２　＋　ｇｚ１６４）
　＝　ｈ、　＋　ｈｌｍ　　（ｌ）である、縮まない流
体に対して、流体密度（ρ）は一定であり、管領域が一
定であるので、流れ速度（Ｖ）は一定である。管の水平
線従って垂直高さくＺ）は一定である。管の直線部分に
おいて、充分に発展した流れを仮定すると、ｈ１ｍ＝ｏ
である。上述の式は、従って、次のように簡約される： ここに：　　Ｐ１６４＝堝所１６４における圧力Ｐ１６
６＝場所１６６における圧力 ｆ＝摩擦係数（ムーディ・チャー ）　（Ｍｏｏｄｙ　ｃｈａｒｔ　）から）Ｌ＝バイブ長
さ Ｄ＝パイプ直径 ■＝流体速度 そしてまた： である。

ここにｅ　／　Ｄは管の表面あらさの測定値であり、本
例においては０．０００２として取られる。２０°Ｃの
水に対してρ＝９９９ｋｇ／ｍコ及びμ＝１．ＯＸ１０
−３ｋｇ／ｍ　（ｓｅｅ）である。

流１Ｑ＝０．１ｍ３／秒であると仮定すると：＝　８．
４８　ｘ　１０５（４］ Ｒｅ　＝８．４８ｘ　１０　’及びｅ　／　Ｄ　＝　０
．０００２、に対して、表面のあらさくｅ／Ｄ）及びレ
イノルズ数（Ｒｅ）（乱流の測定値である無次元定数）
に対する管の摩擦係数を示すムーデイ・チャートはｆ　
＝０．０１４９を与え、次に、 Ｐ１６４−　Ｐ１６６　＝　ｆＬｃ’Ｖ２＝−了 ０．０１４９　ｘ　１０ｍ　　ｘ　９９９Ｋｇ　ｘ　１
ｘ　（５，６６）　　　ｍ　　ｘ　Ｎ（ｓｅａ）２葎＝
　　フ　Ｔ　　　　　　２　　ｋｇｍＰ　１ｓ−−Ｐ　
１ｓｉ　＝　１５．９　ＫＰａ　（キロパスカル＞　　
（ｌ，）Ｐ１６．は監視されるので、ＰＥ６ｍの値は、
上述の式を用いて計算され得る。同様の関係が熱及び流
体流伝達に対して存在する。より複雑な構造に対する変
換を生成するよう用いられ得、かつ参照によって組込ま
れる、流体力学及び熱伝達の局所から広域への変換に対
しては、以下のものを参照されたい：　　ＦｏｘとＭｃ
ｄｏｎａｌｄの「流体力学への入門」第２版Ｊｏｈｎ　
Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ発行１９７８年ニューヨ
ーク；及び０ｚｉｓｉｋ、Ｍ、Ｎｅｃａｔｉの「基礎の
熱伝達」ＭｃＧｒａｕ＋　Ｈｉｌ１発行ニューヨーク、
１９７７゜当業者には、これら参考書の教示内容から適
切な変換式を提供することができるであろう。

変換（ステップ２９０；第１１図）の完了後、すべての
臨界場所は、直接的に監視するか、もしくは推定により
疲れ計算に必要なすべてのプロセス、制御及び応答パラ
メータを有する。この点において、応力及び疲れは、（
要素を選択する（ステップ２９２）ことによって）所望
される各要素に対して計算され、その各々は、応力及び
疲れ情報が所望される複数の臨界場所を（場所を選択す
る（ステップ２９４）ことによって）有し得る。全説明
したプロセスは、各臨界場所及び各要素ごとに生じる。

最初に、圧力荷重による応力が計算される（ステップ２
９６）、このことは、次のように行われる。圧力の応力
は、増加する圧力と実質的に線形である。臨界場所にお
ける保守的な圧力荷重に対する応力は、プラントの設計
技術者によってプラント設計時に用意された設計応力報
告（レポート）で計算される。この応力の値、及びその
関連の圧力は、単位値に換算され、入力データベース６
０内に記憶される０次に、過渡パラメータ・データベー
ス内に記録され、かつ記憶される、実際に監視された圧
力が与えられ、入力データベース６０内の単位応力の値
は、それに従って換算される。

例えば、設計基礎応力レポートに用いられる圧力は２０
，６８５ｋＰａ　（３，０００ｐｓｉ　＞であると仮定
する。臨界場所における応力は６つの要素、すなわち３
つの垂直応力く縦応力）（σ×σｙσ２）及び３つの直
線応力（せん断応力）（σ×ｙσｙ２　σＺＸ）から成
る。

簡略のために、一方の要素のみを説明するが、同じ方法
は他方のものにも適用される。応力レポートからの応力
は、問題の場所において２０，６８５ｋＰａ（３，００
０ｐｓｉ）の圧力に対して８２，７４０ｋＰａ（ｌ２，
０ＯＯｐｓｉ）であると仮定する。すなわち、２０，６
８５ｋＰａ（３，０００ｐｓｉ）の流体圧力において、
応力の１３２，７４０ｋＰａ（ｌ２，０００ｐｓｉ）が
生じる。入力データベース５６内に永久的に記憶される
であろう応力及び関連の圧力は、６，８９５ｋＰａ（ｌ
，０００ｐｓｉ＞荷重に対して２７，５８０ｋＰａ（４
，０ＯＯｐｓｉ）であろう。サイクル監視システムは、
与えられた時間において、問題の場所で１３．７９０ｋ
Ｐａ（２，０００ｐｓｉ）の圧力を記録すると仮定する
。その時間に対して計算された圧力の応力（ステップ２
９６）は、５５　、１６０ｋＰａ　（８、０００ｐｓ　
ｉ　）である。

圧力の応力を計算する上での付加的な情報は、Ｓｈｉｇ
ｌｅｙの「力学上の工学設計Ｊ第３版マグロウヒル発行
ニューヨーク１９７７年、かち得られ得る。

次に、全体に起因する応力、及び過渡の熱応力が計算さ
れる（ステップ２９８）。過渡熱応力の計算方法は第１
３図〜第１６図に関連して後で説明される。全体の熱荷
重による応力もまた存在する。熱過渡荷重と区別するた
めに、全体の熱荷重は、例えば、管を通して流れる流体
の温度における広域温度変化による物質の膨張もしくは
圧縮に起因する荷重である。全体の熱荷重はプラントの
設計時に計算される。全体の熱荷重に対する応力を計算
するための方法論は、温度が非監視パラメータであるこ
とを除いて、圧力荷重に対して今説明したものと同一で
ある。全体の熱応力を計算する上での付加的な情報は、
ＲｏａｒｋとＹｏｕｎｇの［応力及びひずみのための公
式」第５版マグロウヒル、ニューヨーク１９７５年、か
ら得られ得る。地震荷重及び死荷重の応力荷重は、プラ
ントの設計時に固定され、これら荷重による応力（全体
応力）もまたプラント設計時に計算され、入力データベ
ース６０内に記憶される。これら荷重による応力は、入
力データベース６０から読み取られる（ステップ３００
）、圧力及び全体の熱荷重に対して行われるような換算
は、これらの応力荷重には必要ではなく、保守的なく一
定の）設計の応力が用いられる。応力は、各荷重状態か
ら各応力要素を単に加えることによって合成もしくは組
み合わせられる（ステップ３０２＞。

次のステップは、応力度範囲を決定するくステ・ンブ３
０４）ことである、このことは次のように行われる。プ
ラントが遭遇し、システムによって監視される各過渡は
、１回もしくは数回であり、その場合、過渡には、プロ
セス・パラメータ（温度、圧力、等）における高いまた
は低いピークが現れる。圧力に対する応力のピークは、
圧力ピークと一致するが、しかしながら温度応力ピーク
は、温度過渡ピークの後に遅れる。デユアメル積分につ
いて説明する手順は、応力ピークを生成する。これらは
、過渡パラメータ・データベース６４内に記録される。

新しい過渡に対する応力ピーク（Ｓ）が決定されると、
応力範囲が更新される０例えば考察されている現在の過
渡が、問題の場所（管壁上の点）で１つのピーク応力の
組を有すると仮定する。この過渡に対する応力は：σ×
１、　σＹ＋、σｚ１、　σｘｙＩ、σｙｚ、、σｚｘ
、、　　　　（７）によって表されるとする。また前ち
って２つの過渡が生じ、その各々は所望された場所で１
つの応カビークを有すると仮定する。ここで応力は、σ
×２、σｙ２．σ２２、σ×ｙ２、σｙｚ２、σＺｙ２
、く８）σＸコ、σｙコ、Ｃ２コ、σＸＹ３、σｙｚコ
、σＺＸ３　　　　　　　（９）である。これらのすべ
ては１つの点、すなわち管壁を通る最大応力の点におけ
るピーク応力であることを示す、この点は、通常原子力
プラントが遭遇する異なった過渡で変化せず、通常、問
題の管もしくはパイプ、ノズルあるいは要素の内側表面
にある０本願においては、表示法をより簡潔にし、３つ
の過渡からの応力を （Ｃ１ｊ）１（σｉｊ）　２　　及び（σｉＪ）：＋　
　　（ｌ０）によって表し、そして３つの応力範囲：（
σｉｊ）＾−（Ｃ１ｊ）１−（σ；ｊ＞　、　　　＜　
１１　＞（σｉｊ）　Ｂ　＝　（σｉｊ）　２　　　（
Ｃ１ｊ）ｉ　　　（ｌ２）（σｉｊ）　Ｃ−（σｉｊ）
　３　　　（Ｃ１ｊ）１　　（ｌ３）を創設する。

次に、垂直及びせん断応力範囲の上述の３組の各々は、
上述の各応力範囲に対する以下の３次方程式を解くこと
によって、垂直応力のみから成る主な応力範囲（Ｃ１、
Ｃ２、σ、）に換えられ得る：σ　コーＤ　σ　’＋Ｅ
　　σ−Ｆ＝Ｏ（ｌ４）ここに、 Ｄ＝σ×十σｙ＋σｚ　　　　　　　（ｌ５）Ｅ＝ａｘ
σｙ　＋σｙａｚ　十σｚａｘ　−σｘ　ｙ　２−σｙ
　ｚ　２−σｚｘ”　　　　　　（ｌ６）Ｆ−σ×σｙ
σｚ＋２σｘｙσｙｚσｚｘ　−ａ　ｘｙ２ｏ　ｚ−σ
ｙ　ｚ　２σ×−σｚｘ”σｙ　　（ｌ７）上述の３つ
の応力範囲の各々に対する式を解くと、以下のような主
な応力範囲： （σ　１　　σ　２　　σコ）Ａ　　　　　　　　　　
　　　　　　（ｌ８）（Ｃ１Ｃ２σｓ）Ｂ　　　　　　
　　（ｌ９）（σ　１　　σ　ズ　　σコ）Ｃ（２０）
及び以下のような応力度範囲、 （Ｃ１□　Ｃ２，Ｃ３１）Ａ　　　　　　　（２１）（
σ、２　Ｃ２，Ｃ３１）Ｂ　　　　　　　（２２）（σ
　目　　Ｃ２コ　　σ　３１）Ｃ（２３）を生じる。

ここに、Ａ、Ｂ及びＣの各々に対しては：σ１２−１σ
１−Ｃ２１（２４） Ｃ２，＝１σ２−σ、＋　　　　　　　　（２５）σ、
１　＝　１　σ、−σ、＋　　　　　　　　　　　（２
６＞である。

これらは、各過渡に対して計算された応力度範囲（ステ
ップ３０４）である、応力ピーク決定、応力範囲及び応
力度範囲を更新する上での付加的な情報は、ここに参照
によって組み込まれている、Ｓｈａｍｅｓ　、　Ｉ　、
　Ｈ，の「固体力学入門」Ｐｒｅｎｔｉｃｅ　Ｈａｌｌ
、ＥｎｇＩｅ＋５ｏｏｄ　Ｃ１１ｆｆｓ、　ＮＪ、　１
９７５年、に見出される。

次に、以下の手順を用いて有効率が決定される（ステッ
プ３０６）。応力度範囲は、全説明したように、各温度
ピークに対して計算されている。各過渡ピークに対して
−１つの応力度範囲は最大である。Ｃ１□が各過渡に対
して最大であると仮定しよう。Ｃ１２の各位、すなわち
（σ、２）＾、（Ｃ１□）Ｂ、（σｌ２）Ｃは、入力デ
ータベース６０に含まれるその場所に対する疲れ曲線と
比較される。疲れ曲線は、要素の設計時に決定され、例
が第１２図に示されている。疲れ曲線の縦座標は、応力
度範囲であり、横座凛は、対数目盛上のサイクルの許容
される数である。（σ、２）への１００サイクルが許容
され、（σ、２）Ｂの５０サイクルが、許容され、そし
て（Ｃ１２）Ｃの２００サイクルが許容されるとしよう
０次に、各応力度範囲の１サイクルが生じたと仮定する
と、その点における全疲れ有効率は：　１１５０÷１／
１００　＋１／Ｚｏｏ　＝　０１０３５　　（２７）こ
こに、１．０の値は要素寿命の終りを示す、新しい有効
率もしくは使用率（ｕｓａｇｅ　ｆａｃｔｏｒ　）は、
出力及び表示のために用いられる出力データベース６６
を更新するために用いられる。応力度範囲（ステップ３
０４）及び疲れ有効率もしくは使用率（ステップ３０６
）の上述の計算方法は、代表的なものであり、任意に与
えられたプラントにおける状況に依存して簡略化され得
る。応力度範囲計算及び疲れ計算に関する付加的な情報
が、ここに参照により組み込まれている、米国機械学会
のボイラ及び圧力容器体系、セクション■、サブセクシ
ョンＮＢ、１９８３年版に見出され得る。

広域から局所への変換後の、応力振幅及び／使用率（有
効率）、並びに過渡パラメータ情報は、出力データベー
ス６２内に記憶され、プラントにおける職員は、陰極線
管４２、プリンタ４４、またはプロッタ４６にような周
辺装置１４を用いて、該出力データベース６２にアクセ
スし得る。技術者は、プラント要素保守、修理、取換え
、及び寿命長さに関して判定を行うためにその情報を使
用することができる。

過渡熱応力を決定するために、要素に作用する応力は、
該要素に別々に作用する個々の応力の合計であるという
ことを述べた重畳原理が用いられる０例えば、２つの機
械的荷重を受けるビームを考察する。ビーム上のどの場
所においても、変位、そして間接的には応力は、荷重の
各々によって別々に生じる変位（応力）の合計である。

同じ原理は、温度分布が荷重のｉ構及び応力の場所であ
り、時間が独立変数であるということを除いて、本発明
に適用されている。例えば、始めに、周囲温度Ｔにおい
てゼロ応力のプレー１−もしくは板を考察する。分析の
開始において、ΔＴの温度変化が時間Δｔ、の期間、板
に与えられると仮定する。温度変化の結果として板に応
力が生ずる。もし、次の時間間隔Δｔ２において、板が
もう１つの温度変化ΔＴ２を与えられたならば、さらな
る応力が引き起こされる。第２の時間間隔ｔ２＝　Δｔ
１＋　Δｔ２の終りにおける応力は、第１及び第２の間
隔の蓄積（合計）である。この手順は、どの時間間隔ｔ
ｎ（ｔｎ　＝　Δ１．＋Δｔｚ”　’Δｔｎ）にも適用
され得る。Δｔｉがゼロに近づくとき、時間及び温度変
化の双方は連続的になり、そしてどの一時刻における応
力も以下の式２８の伝達関数によって与えられる。上述
の温度は、板肉に応力変化を生じる外部から与えられた
温度（励起温度）である１本発明において、温度は、機
械的要素の表面に接触する流体の温度である。原子力流
体搬送装置の場合にように、もし温度が実質的に場所に
依存せず、時間に依存するのみであるならば、上述の方
法は、板上のどの点の応力を計算するにも充分なもので
ある。もし温度が場所にも依存するという状況に遭遇し
た場合には、場所の相互佐用が双方の時間及び場所に対
して式２８の複合針（ｄｏｕｂｌｅ　ｓｕｍｍａｔｉｏ
ｎｓ）によって考慮され得る。

応力は以下の式に従って決定される： ここに、Ｑｉｊは、単位ステップ関数（ｆ）に対する応
力応答であり、該（ｋｅｒｎｅｌ　）と呼ばれる０式（
２８）は、デユアメルの積分もしくは積分方程式として
知られており、この積分方程式に関するさらなる説明は
、Ｈｉ　１ｄｅｂｒａｎｃｌの「応用高等微積分学Ｊ　
Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−ｈａｌｌ、Ｅｎｇｌｅｕ＋ｏｏｄ　
Ｃ１１ｆｆ、　Ｎ、Ｊ、、１９７６年発行において得ら
れ得る０選択的には、Ｃｏｕｒａｎｔと旧１ｂｅｒの「
数字的物理学の方法」第１版、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃ
ｅ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、ニューヨーク、１９３７年
、に記載されているグリーン関数（Ｇｒｅｅｎｓ　ｆｕ
ｎｃｔｉｏｎｓ）が、過渡熱応力を計算するために用い
られ得る。熱応力の計算に関するさらなる情報としては
：　　ＣａｒｓｌｏｗとＪａｅ８ｅｒの「固体中の熱の
伝導」、第２版、０ｘｆｏｒｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ発行、１９５９年；及び−ｅｉｎｅｒ（７）
’熱応力の理論Ｊ　、　Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　＆　５
ｏｎｓ、Ｉｎｃ　、発行１９６０年、がある。

各場所における応力を得るためのプロセスが第１３図に
示されている。核データ（Ｋｅｒｎｅｌ　ｄａｔａ　）
は、入力データベース６０から入力される（ステップ３
５０）。該核データは、プラントの設計時に計算される
か、もしくはもしプラントが重要な機械的要素上で既知
の有限の素子応力分析を行うことによってすでに任務に
あるならば、その後に計算され得る。例えば、下の表１
内の核データが第１４図に示されたボイラ板に対して入
力され、応力が点Ａで所望されるということを仮定する
。

表　　１ 吸上　　　場ＰＡＳｉ） ｏ、ｏ　　　　　　　ｏ、ｏ。

Ｏ，５−１１５，００ １，０−１２９，０２ ３・Ｏ−１４３，００ ５，０−１４０，０３ １０・Ｏ−１２１，１６ ２０．０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−
８４．７７５０．０　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　−２８゜５３１００．０　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　−４．７３表１に示されかつ第１
５図に曲線で示された核データは、要素設計及び試験段
階で得られ、そして板と接触する点Ａの流体温度ＴがＴ
＝ＯからＴ＝１に変化するステップ温度過渡に対する要
素の応答を表す。有限の素子温度／応力分析が行われ、
そして核関数は突然の温度変化によって生じた応力解法
である。該核もしくは伝達関数は、要素の形状及び寸法
だけではなく、要素が作られた物質の特性もまた考慮す
る０次に、過渡データ及び点の数が過渡パラメータ・デ
ータベース６４がら入力される（ステップ３５２、第１
３図）０例えば、下の表２の過渡データが入力されたと
仮定する。その場合の過渡が第１６図に示されている。

民−１ 色ｌ工並工　　　　　温ｎとＦ）− 次に、温度及び核からの時間スケール及びデータ点が相
関されなければならない、すなわち、核における各点は
、過渡における対応の点を有していなければならない、
そのことは、同じ時間ステップｔを用いて核点くステッ
プ３５４）及び過渡点（ステップ３５６）間に補間する
ことによって達成される。

ここにｔ＝時間、Ｔ＝湯温度して下付き文字Ｏ１１，２
は、入力時間一温度データのデータ点を表す。

出力は、時間フレームに沿った各小さい区分（セグメン
ト）の境界点における一連の温度データである０例えば
、時間５．０秒における温度は、４３８°Ｆであり、他
方、時間１０．０秒の温度は表１及び表２の例に対して
３７５°Ｆである。

次に、応力は、ヂュアメルの積分方程式に対する以下の
式を用いて過渡に対して計算される（ステップ３５８）
： Ｔは、温度に等しく、Ｑは核関数に等しい。弐３０は、
実際の温度入力を乗算した単位温度入力に対する応力応
答を積分する。表１及び表２のデータを用いる計算は、
下の表３に述べる応力に帰結するであろう。

表−ユ 九１ユ並）　　　　五１１岨） ２０、　　　　　　２９３０２．４ ５０、　　　　　　　８２３．３ ７０　、　　　　　　２４２４８　、１これらの応力は
、次に、要素使用率（ｕｓａｇｅ［ａｃｔｏｒ）を決定
する次の処理段に出力される。

本発明の多くの特徴及び長所が以上の詳細な説明から明
らかであり、そして本願は、本発明の本当の精神及び範
囲内にある、かかるすべての特徴及び長所を包含するよ
う意図している。さらに多くの変更及び変化が当業者に
は容易に想到されるであろうので、本発明を正に示しか
つ記載した構成及び動作に制限することを望むものでは
なく、従ってすべての適切な変更及び等個物が本発明の
範囲内にあるよう考慮され得る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図及び第１Ｂ図は、本発明の詳細な説明するため
のハードウェア及びソフトウェアを示すブロック図、第
２Ａ図及び第２Ｂ図は、システムのソフトウェア・モジ
ュール間の関係を示すフローチャート、第３Ａ図及び第
３Ｂ図は、データ収集モジュール３０のフローチャート
、第４Ａ図〜第４Ｃ図は、データ完全性チェック８６の
ためのフローチャート、第５図は、代表的な過渡に対し
て監視される及び監視されない／監視中の場所を示す代
表的な要素を示す図、第６図は、温度過渡の例を示す図
、第７Ａ図〜第７Ｃ図は、過渡記録期間の決定のための
プロセスを示すフローチャート、第８図は、過渡パラメ
ータ発生モジュールのフローチャート、第９Ａ図〜第９
Ｃ図は、代表的な分析モジュールのフローチャート、第
１０図は、もう１つの過渡サンプルを示す図、第１１図
は、応力による年令もしくは余命を決定するための方法
を示すフローチャート、第１２図は、サンプル疲れ曲線
を示す図、第１３図は、過渡熱応力を得るプロセスを示
す図、第１４図は、過渡熱応力を計算するための要素の
一例を示す図、第１５図は、核データの例を示す図、第
１６図は、過渡の一例を示す図である０図において、１
０は信号入力区分、１２はサンプリング及び分析コンピ
ュータ、１４は出力周辺装置、１６はアナログ・センサ
、１８はディジタル・センサ、２０は信号調節器、２２
は低速ディジタイザ、２４は高速ディジタイザ、２６は
バッファ及びカウンタ・ユニット、２８はオペレーティ
ング・システム、３０はサンプリング・モジュール、３
２は過渡分析モジュール、３４は疲れ計算モジュール、
３６はディスプレイ・モジュールである。 特許出願人　　ウェスチングハウス・エレクトリック・
コーポレーション ＦＩＧ、　　４Ａ。 ＦＩＧ、４Ｂ。 ！−１１ｊ、　　４Ｕ。 、茫、力の値　ｋｓｉ ２５２５　　　　　　　　δ ＦＩＧ、　　１３゜ ＦＩＧ、１４゜ ＦＩＧ、　　１６゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原子力プラントにおける要素を監視するセンサのための
   サイクル監視方法において、 （ａ）前記センサからセンサ信号をサンプリングし、 （ｂ）データの完全性を検査し、 （ｃ）前記センサ信号を第１のしきい値範囲と比較し、 （ｄ）前記センサ信号が前記第１のしきい値範囲内にあ
   る場合に、第１のサンプル率でセンサのサンプルを記憶
   し、 （ｅ）前記センサ信号が前記第１のしきい値範囲に等し
   いかもしくは範囲外ならば、前記第１のサンプル率より
   高い第２のサンプル率でセンサ信号のサンプルを記憶し
   、 （ｆ）前記センサ信号が所定の期間前期第１のしきい値
   範囲内にあるようになるまで、前記第２のサンプル率で
   サンプリングを続け、 （ｇ）記憶された前記センサのサンプルを再調査し、引
   き続くセンサ信号のサンプルが第２のしきい値範囲外に
   あるときセンサの過渡サンプルを記憶し、 （ｈ）記憶された前記センサ信号のサンプルを再調査し
   、最大または最小が検出されたときにそれぞれ最大及び
   最小のセンサ信号を記憶し、（ｉ）圧力過渡センサ・サ
   ンプルから圧力の応力を計算し、 （ｊ）全体の熱応力を計算し、 （ｋ）温度過渡センサ・サンプルを用いてデユアメルの
   積分を行うことによって、温度過渡センサ・サンプルか
   ら過渡熱応力を計算し、 （ｌ）所定の荷重応力を得、 （ｍ）応力を組み合わせ、 （ｎ）該応力から応力度範囲を決定し、 （ｏ）該応力度範囲から要素使用率を生成する、各段階
   を含んだ、要素を監視するセンサのためのサイクル監視
   方法。