JP2000292584A

JP2000292584A - 原子力計装設計支援システム

Info

Publication number: JP2000292584A
Application number: JP11101876A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yamaguchi; 正明山口; Yorimasa Endo; 順政遠藤; Taisuke Kamimura; 泰介上村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】原子力発電所プロセス計装設計において、上流
の系統設計仕様を元に、ＣＡＤ、解析ツールを使用し、
仕様決定等の機器の自動設計、試験仕様の自動作成が可
能で、設計効率及び設計品質の向上を図ることができる
原子力計装設計支援システムを提供する。【解決手段】上流の系統設計仕様データを設計ＣＡＤツ
ール及び解析ツールに接続し、各種解析を行った結果を
詳細仕様決定に反映させながら機器の自動設計を行うと
共に、計装機器に関する詳細な解析結果を上流のプラン
トシミュレーションシステム１２１にフィードバックし
てプラント運転特性を確認するＣＡＥサブシステム１３
１を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば原子力発電
所等の原子力施設の計装システムの製作工程（エンジニ
アリング、設計、製造、試験、調整、サービス）全般に
渡る統合情報管理などに用いられる原子力計装設計支援
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、原子力施設の計装システムの製作
に必要となる技術仕様情報、設計図面情報、生産管理情
報、製造情報、試験情報、フィールド調整情報等につい
ては、個別にデータベース管理がなされていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術においては、上記したように原子力施設の計装システ
ムの製作に必要となる技術仕様情報、設計図面情報、生
産管理情報、製造情報、試験情報、フィールド調整情報
等は個別にデータベース管理がなされていたため、各デ
ータベース間のデータ接続が行われていないという問題
があった。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、これらの情報をデータベース上で一元
化すると同時に、ＣＡＥ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅ
ｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）／ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）／ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕ
ｔｅｒＡｉｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）／
ＣＡＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＴｅｓｔｉｎ
ｇ）／ＣＩＭ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）の各ツールにより、
上流→下流間でのデータ自動作成を可能とするもので、
原子力施設の計装設計に関するあらゆる情報をデータベ
ース化し効率向上及び品質向上を図る、すなわち、原子
力施設計装設計分野に関連する計装設計支援ツールにつ
いて提案するものであり、上流の系統設計仕様を元に、
ＣＡＤ、解析ツールを使用し、仕様決定等の機器の自動
設計、試験仕様の自動作成が可能で、設計効率及び品質
の向上を図ることができる原子力計装設計支援システム
を提供することを目的としている。

【０００５】また、本発明は、上記情報を基にした定期
検査（以下、定検）における機器保守交換時の作業手順
の現場での確認ツールの提供を可能とし作業ミスの撲滅
も図ることができる原子力計装設計支援システムを提供
することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明の原子力計装設計支援シス
テムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力計装設
計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様データを
設計ＣＡＤツール及び解析ツールに接続し、各種解析を
行った結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の自動
設計を行う設計支援手段を具備している。

【０００７】請求項１記載の発明では、例えば原子力発
電所等の原子力施設のプロセス計装設計において、上流
の系統設計仕様を元に、ＣＡＤ、解析ツールを使用し、
前記設計支援手段により、上流の系統設計仕様データの
各種解析結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の自
動設計を行うことで、仕様決定等の機器の自動設計が可
能となり、設計効率と設計品質の向上を図ることができ
る原子力計装設計支援システムを提供できる。

【０００８】請求項２記載の発明の原子力計装設計支援
システムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力計
装設計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様デー
タを設計ＣＡＤツール及び解析ツールに接続し、各種解
析を行った結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の
自動設計を行う設計支援手段と、計装機器に関する詳細
な解析結果を上流のプラント運転状況のシミュレーショ
ンを行うシステムにフィードバックしてプラント運転特
性を確認する運転特性確認手段とを具備している。

【０００９】請求項２記載の発明では、例えば原子力発
電所等の原子力施設のプロセス計装設計において、上流
の系統設計仕様を元に、ＣＡＤ、解析ツールを使用し、
前記設計支援手段により、上流の系統設計仕様データの
各種解析結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の自
動設計を行うことで、仕様決定等の機器の自動設計が可
能となり、設計効率と設計品質の向上を図ることができ
る。また、上記情報を基にした原子力発電所等の原子力
施設の定期検査を行う場合、前記運転特性確認手段によ
り、計装機器の詳細解析結果を上流のプラントシミュレ
ーションシステムにフィードバックしてプラント運転特
性を確認することで、計器保守交換時の作業手順の現場
での確認ツールの提供が可能となり、作業ミスの撲滅が
可能となる原子力計装設計支援システムを提供できる。

【００１０】請求項３記載の発明の原子力計装設計支援
システムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力計
装設計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様デー
タを設計ＣＡＤツール及び解析ツールに接続し、各種解
析を行った結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の
自動設計を行う設計支援手段と、下流工程で詳細設計デ
ータが作成されると同時に、上流工程で作成してある
熱、耐震性、耐ノイズ性等の基本設計仕様のデータベー
スにフィードバックして妥当性を確認する妥当性確認手
段とを具備している。

【００１１】請求項３記載の発明では、例えば原子力発
電所等の原子力施設のプロセス計装設計において、上流
の系統設計仕様を元に、ＣＡＤ、解析ツールを使用し、
前記設計支援手段により、上流の系統設計仕様データの
各種解析結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の自
動設計を行うことで、仕様決定等の機器の自動設計が可
能となり、設計効率と設計品質の向上を図ることができ
る。また、上記情報を基にした原子力発電所等の原子力
施設の定期検査を行う場合、前記妥当性確認手段によ
り、下流工程で詳細設計データが作成されると同時に上
流工程で作成してある基本設計仕様のデータベースにフ
ィードバックして妥当性を確認することで、計器保守交
換時の作業手順の現場での確認ツールの提供が可能とな
り、作業ミスの撲滅が可能となる原子力計装設計支援シ
ステムを提供できる。

【００１２】請求項４記載の発明の原子力計装設計支援
システムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力計
装設計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様デー
タを設計ＣＡＤツール及び解析ツールに接続し、各種解
析を行った結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の
自動設計を行う設計支援手段と、プラントの配管系統設
計仕様、プロセス条件、機器設計仕様に関する情報が蓄
積された蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された情報に
基づき、タンク、配管等の流れ解析を行う中でタンク、
配管等に装備されたセンサ機器の機械的最適強度を計算
し、前記センサ機器の設計に反映すると共にプラント設
計上の妥当性を確認する妥当性確認手段とを具備してい
る。

【００１３】請求項４記載の発明では、例えば原子力発
電所等の原子力施設のプロセス計装設計において、上流
の系統設計仕様を元に、ＣＡＤ、解析ツールを使用し、
前記設計支援手段により、上流の系統設計仕様データの
各種解析結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の自
動設計を行うことで、仕様決定等の機器の自動設計が可
能となり、設計効率と設計品質の向上を図ることができ
る。また、上記情報を基にした原子力発電所等の原子力
施設の定期検査を行う場合、前記妥当性確認手段によ
り、センサ機器の機械的最適強度を計算しセンサ機器の
設計に反映すると共にプラント設計上の妥当性を確認す
ることで、計器保守交換時の作業手順の現場での確認ツ
ールの提供が可能となり、作業ミスの撲滅が可能となる
原子力計装設計支援システムを提供できる。

【００１４】請求項５記載の発明の原子力計装設計支援
システムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力計
装設計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様デー
タを設計ＣＡＤツール及び解析ツールに接続し、各種解
析を行った結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の
自動設計を行う設計支援手段と、プラントの配管系統設
計仕様、プロセス条件、機器設計仕様に関する情報が蓄
積された蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された情報に
基づき、タンク、配管等の流れのシミュレーションを行
い、タンク、配管等に装備されたセンサ機器の熱、流
量、流速、振動等の応答速度解析を行い、前記センサ機
器の性能設計に反映すると共にプラント設計上の妥当性
を確認する妥当性確認手段とを具備している。

【００１５】請求項５記載の発明では、例えば原子力発
電所等の原子力施設のプロセス計装設計において、上流
の系統設計仕様を元に、ＣＡＤ、解析ツールを使用し、
前記設計支援手段により、上流の系統設計仕様データの
各種解析結果を詳細仕様決定に反映させながら機器の自
動設計を行うことで、仕様決定等の機器の自動設計が可
能となり、設計効率と設計品質の向上を図ることができ
る。また、上記情報を基にした原子力発電所等の原子力
施設の定期検査を行う場合、前記妥当性確認手段によ
り、センサ機器の応答速度解析を行いセンサ機器の性能
設計に反映すると共にプラント設計上の妥当性を確認す
ることで、計器保守交換時の作業手順の現場での確認ツ
ールの提供が可能となり、作業ミスの撲滅が可能となる
原子力計装設計支援システムを提供できる。

【００１６】請求項６記載の発明の原子力計装設計支援
システムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力計
装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニアリ
ングに関する配管系統設計、プロセス設計、機器設計、
制御盤／機器配置設計に関する情報が蓄積された蓄積手
段と、前記蓄積手段から制御盤またはラックに関する情
報を抽出し、保守スペースを考慮した機器間の干渉チェ
ックを行いながら制御盤またはラックの外形図、組立図
及び個々の機器の取付図を自動作成すると共に、制御盤
またはラックに関係する熱、ノイズ、振動等の解析ツー
ルに接続可能なデータの生成を行う作成手段とを具備し
ている。

【００１７】請求項６記載の発明では、計装ラックや制
御盤の形状・構造材料及び収納する用品や計器などを選
択入力することにより、前記作成手段により振動解析用
有限要素モデルの自動生成を行うことができ、振動解析
に対して大幅な効率化を図ることができる。また、解析
に対する専門技術やＣＡＤに習熟していなくても容易に
固有値解析が可能となる原子力計装設計支援システムを
提供できる。

【００１８】請求項７記載の発明の原子力計装設計支援
システムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力計
装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニアリ
ングに関する配管系統設計、プロセス設計、機器設計、
制御盤／機器配置設計に関する情報が蓄積された蓄積手
段と、前記蓄積手段から制御盤またはラックに関する情
報を抽出し、保守スペースを考慮した機器間の干渉チェ
ックを行いながら制御盤またはラックの外形図、組立図
及び個々の機器の取付図を自動作成すると共に、制御盤
またはラックに関係する熱、ノイズ、振動等の解析ツー
ルに接続可能なデータの生成を行う作成手段と、制御
盤、ラック、ユニット及び機器の熱解析を行う場合にＣ
ＡＤで作成済みの形状等のハード条件を上流データベー
スから取込み、各機器の発熱量等の入力に基づき、予め
設定された各種規格及びノウハウを含む設計標準のデー
タベースと照合しながら機器、部品配置の設計を行い、
盤／ラック／ユニット内温度分布を自動計算し最適設計
を行う設計支援手段とを具備している。

【００１９】請求項７記載の発明では、計装ラックや制
御盤の形状・構造材料及び収納する用品や計器などを選
択入力することにより、前記作成手段により振動解析用
有限要素モデルの自動生成を行うことができると共に、
前記設計支援手段により振動の固有値解析・周波数解析
および応力計算まで自動で行うことができ、振動解析に
対して大幅な効率化を図ることができる。また、解析に
対する専門技術やＣＡＤに習熟していなくても容易に固
有値解析が可能となる原子力計装設計支援システムを提
供できる。

【００２０】請求項８記載の発明の原子力計装設計支援
システムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力計
装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニアリ
ングに関する配管系統設計、プロセス設計、機器設計、
制御盤／機器配置設計に関する情報を蓄積する蓄積手段
と、前記蓄積手段から制御盤またはラックに関する情報
を抽出し、保守スペースを考慮した機器間の干渉チェッ
クを行いながら制御盤またはラックの外形図、組立図及
び個々の機器の取付図を自動作成すると共に、制御盤ま
たはラックに関係する熱、ノイズ、振動等の解析ツール
に接続可能なデータの生成を行う作成手段と、制御盤、
ラック、ユニット及び機器の熱解析を行う場合にＣＡＤ
で作成済みの形状等のハード条件を上流データベースか
ら取込み、各機器の発熱量等の入力に基づき、予め設定
された各種規格及びノウハウを含む設計標準のデータベ
ースと照合しながら機器、部品配置の設計を行い、盤／
ラック／ユニット内温度分布を自動計算し最適設計を行
う第一の設計支援手段と、機器性能の維持に必要な外部
環境条件を自動設計し、空冷機器等の最適設計を行う第
二の設計支援手段とを具備している。

【００２１】請求項８記載の発明では、計装ラックや制
御盤の形状・構造材料及び収納する用品や計器などを選
択入力することにより、前記作成手段により振動解析用
有限要素モデルの自動生成を行うことができると共に、
前記第一の設計支援手段、前記第二の設計支援手段によ
り振動の固有値解析・周波数解析および応力計算まで自
動で行うことができ、振動解析に対して大幅な効率化を
図ることができる。また、解析に対する専門技術やＣＡ
Ｄに習熟していなくても容易に固有値解析が可能となる
原子力計装設計支援システムを提供できる。

【００２２】請求項９記載の発明の原子力計装設計支援
システムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力計
装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニアリ
ングに関する配管系統設計、プロセス設計、機器設計、
制御盤／機器配置設計に関する情報を蓄積する蓄積手段
と、前記蓄積手段から制御盤またはラックに関する情報
を抽出し、保守スペースを考慮した機器間の干渉チェッ
クを行いながら制御盤またはラックの外形図、組立図及
び個々の機器の取付図を自動作成すると共に、制御盤ま
たはラックに関係する熱、ノイズ、振動等の解析ツール
に接続可能なデータの生成を行う作成手段と、ユニット
及び機器のノイズ解析を行う場合にセンサからユニット
までのケーブルルート図、プラント内の電源ケーブルル
ート図、ノイズ発生源の位置と強度のデータを上流デー
タベースから取込み、各機器の信号レベル等の入力に基
づきノイズシミュレーションを行い、予め設定された各
種規格及びノウハウを含む設計標準のデータベースと照
合しながらユニットの耐ノイズ性のノイズ特性を確認す
るノイズ特性確認手段とを具備している。

【００２３】請求項９記載の発明では、計装ラックや制
御盤の形状・構造材料及び収納する用品や計器などを選
択入力することにより、前記作成手段により振動解析用
有限要素モデルの自動生成を行うことができると共に、
前記ノイズ特性確認手段によりユニットの耐ノイズ性の
ノイズ特性を確認することができ、振動解析に対して大
幅な効率化を図ることができる。また、解析に対する専
門技術やＣＡＤに習熟していなくても容易に固有値解析
が可能となる原子力計装設計支援システムを提供でき
る。

【００２４】請求項１０記載の発明の原子力計装設計支
援システムは、原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニア
リングに関する配管系統設計、プロセス設計、機器設
計、制御盤／機器配置設計に関する情報が蓄積された蓄
積手段と、前記蓄積手段に蓄積された情報に基づき、プ
ロセス計装に使用する計器の仕様を決定し、計器性能の
維持に必要な耐震サポート設計、計器取付板の放熱設計
等の計器まわりの詳細設計を行う設計支援手段とを具備
している。

【００２５】請求項１０記載の発明では、計装ラックや
制御盤の形状・構造材料及び収納する用品や計器などを
選択入力することにより、前記作成手段により振動解析
用有限要素モデルの自動生成を行うことができると共
に、前記設計支援手段により振動の固有値解析・周波数
解析および応力計算まで自動で行うことができ、振動解
析に対して大幅な効率化を図ることができる。また、解
析に対する専門技術やＣＡＤに習熟していなくても容易
に固有値解析が可能となる原子力計装設計支援システム
を提供できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００２７】最初に、本発明の実施形態を説明する前に
本発明に係る原子力計装設計支援統合ＣＡＥシステムの
概要について説明する。

【００２８】図１は本発明に係る原子力計装設計支援統
合ＣＡＥシステムの概要を示す機能ブロック図である。

【００２９】同図に示すように、本発明に係る原子力計
装設計支援統合ＣＡＥシステムの計算機１１は、プラン
トシミュレーションシステム１２１、系統設計仕様ＤＢ
（データベース）１２２、解析システム／ＤＢ１２３、
機器設計仕様ＤＢ１２４、製造試験データＤＢ１２５、
機器シミュレーションシステム／ＤＢ１２６、保守デー
タＤＢ１２７、設計基準ＤＢ１２８、ＣＡＥサブシステ
ム１３１、ＣＡＤサブシステム１３２、ＣＩＭサブシス
テム１３３、ＣＡＭサブシステム１３４、ＣＡＴサブシ
ステム１３５を有している。

【００３０】本発明に係る原子力計装設計支援統合ＣＡ
Ｅシステムは、上流の原子力発電プラントシミュレーシ
ョン及びプラント系統設計仕様をはじめとして、機器設
計、製造・試験、現地調整及び予防保全に至るまでの原
子力計装全般に渡る一貫したシステムであり、統合した
ＣＡＥ環境の下で各サブシステム及びデータベースの一
元化を行うものである。

【００３１】ハード的には１台の計算機１１をサーバと
してシステムを構築し、データベースを格納している。
なお、複数の計算機にて機能分散しネットワーク接続に
よりシステムを構成することも可能である。

【００３２】計算機１１には、下記に示すプラントシミ
ュレーションシステム１２１から設計基準データベース
１２８までのシステム及びデータベースが格納されてい
る。（１）プラントシミュレーションシステム１２１プラント運転状況のシミュレーションを行うシステム（２）系統設計仕様ＤＢ１２２プラント系統設計仕様データでプラントの環境条件、プ
ロセス仕様、配管系統仕様等が含まれる。（３）解析システム／ＤＢ１２３上流仕様や設計データを基に機器の特性、仕様の解析を
行う。熱、振動、強度、応答、回路、ノイズ等プラント
計装設計を進める上で機器の性能確認に必要なすべての
解析ツールがパッケージ化され用意してあり、その都度
必要な解析ツールを選択して使用する。（４）機器設計仕様ＤＢ１２４機器設計詳細使用データ。盤、ラック、機器の外形図面
類も含まれる。（５）製造試験データＤＢ１２５機器の手配、組立、試験に関連するデータ。（６）機器シミュレーションシステム／ＤＢ１２６計装機器及び計装システムの特性シミュレーションデー
タを作成し試験結果評価を支援する機器シミュレーショ
ンシステム。（７）保守データＤＢ１２７機器納入後の保守に関連するデータ。（８）設計基準ＤＢ１２８各種規格及びノウハウを含む設計標準のデータ。

【００３３】これらのデータベースが、下記に示すＣＡ
Ｅサブシステム１３１からＣＡＴサブシステム１３５に
より接続され、統合ＣＡＥシステムを構成している。

【００３４】（１）ＣＡＥサブシステム１３１上流の系統設計仕様データを設計ＣＡＤツール及び解析
ツールに接続し、各種解析を行った結果を詳細仕様決定
に反映させながら機器の自動設計が可能な原子力計装設
計支援システム。最適設計を可能にする。計装機器に関
する詳細な解析結果を上流のプラントシミュレーション
システム及び系統設計仕様にフィードバックして、プラ
ント運転特性を確認する機能も有している。

【００３５】（２）ＣＡＤサブシステム１３２系統設計仕様データを基に機器仕様書、外観図、製作図
面等を作成する。作成においては機器間干渉チェック、
機器取付け手順の設定等も併せて行う。同時に、制御盤
またはラックに関係する解析ツールに接続可能なデータ
の生成を行う。（３）ＣＩＭサブシステム１３３設計仕様データを基に生産管理データを作成する。特に
設計解析結果を参照し機器購入仕様書に機器の購入スペ
ックインが可能である。（４）ＣＡＭサブシステム１３４設計仕様データを基に製造情報を作成する。配管／配線
素材のＮＣ加工データの生成、組立て手順書自動作成等
を行い製造作業効率化を実現する。（５）ＣＡＴサブシステム１３５設計仕様データを基に試験仕様情報、製品仕様情報及び
製品保守情報を作成する。製品の試験仕様、性能デー
タ、製品履歴情報の生成等を行い試験作業効率化を実現
する。

【００３６】図２は本発明に係る原子力計装設計支援統
合ＣＡＥシステムの一つの実施形態のプロセス計装自動
設計支援統合システムのデータ構成を示すブロック図で
ある。特許請求範囲の請求項１、３、４、５、１０に対
応する。同図は、プラントＣＡＥ統合システムにおける
プロセス計装自動設計支援統合システムの関連データベ
ースの構成を示すものである。

【００３７】同図に示すように、この実施形態のプロセ
ス計装自動設計支援統合システムは、系統設計仕様ＤＢ
２０１、環境条件ＤＢ２０２、配管ＤＢ２０３、規格・
設計基準ＤＢ２０４、外形図ＤＢ２０５、機器仕様表Ｄ
Ｂ２０６を有している。図中２１１はプラントシミュレ
ーション、２１２はＣＡＤ、２１３はＩＤＣＳを示す。

【００３８】以下、この実施形態のプロセス計装自動設
計支援統合システムの各ＤＢについて説明する。

【００３９】（１）系統設計仕様ＤＢ２０１系統設計仕様ＤＢ２０１には、プロセス計装に使用され
る機器に関する各種仕様情報が、プラント名称と機器番
号をキーデータとしてリレーショナルに関連付けられ保
管されている。

【００４０】各種仕様情報として、機器設置場所、測定
対象（例：原子炉冷却水流量）、測定レンジ（例：０−
１００ｍ3 ／ｈ）、材質（例：ＳＵＳ３０４）、要求精
度（例：±０. ２％）等がある。

【００４１】下記の（２）環境条件ＤＢ２０２及び
（３）配管条件ＤＢ２０３の情報とは設置条件をキーに
リンクされており、ＣＡＤ等で（２）及び（３）のＤＢ
の情報を参照する場合には本系統設計仕様ＤＢ２０１を
介して行う。

【００４２】（２）環境条件ＤＢ２０２環境条件は機器の設置場所毎に決まる条件で、温湿度、
耐震性能条件、機器に要求される固有振動周波数等のデ
ータがある。

【００４３】（３）配管ＤＢ２０３配管は計装機器が取付られている計装配管に関する仕様
情報であり、計装機器が取付られている配管の直線部分
の長さ、配管径、配管材質、配管の中を流れる流体の種
類／温度／流速等の情報がある。

【００４４】（４）規格・設計基準ＤＢ２０４機器設計の基準となるＪＩＳ、ＡＳＭＥ等の規格情報及
び社内で前記規格類も参考として独自のノウハウを盛り
込み作成した設計基準（ＤＳ）情報が、該当機器の機種
をキーデータにして格納されている。ＤＳの中には、機
種毎の設計手順がデザインフローシーケンス（ＤＦＳ）
としてロジック化されている。ＤＦＳはイメージ的には
同図に示すように、１作業手順が１ロックの形で表現さ
れ、作業手順に従い各作業ブロックがシーケンスに接続
されているものである。また、各作業ブロックには上部
からその作業に必要なインプット情報が、そして、下部
にはその作業のアウトプット情報が定義されている。

【００４５】規格情報の中には、機器の形状や材質等を
決定するようなパラメータ類等の数値データも含まれて
いる。

【００４６】（５）外形図ＤＢ２０５上記（１）から（４）のＤＢの情報をインプットとして
該当機器の外形図を自動設計するＣＡＤツールのアウト
プット情報ＤＢであり、外形寸法、材質、配管取付形状
等の属性情報も含む。

【００４７】（６）機器仕様表ＤＢ２０６上記（１）から（４）のＤＢの情報をインプットとして
該当機器の機器仕様表データ（詳細機器仕様）を自動設
計するＩＤＣＳツールのアウトプット情報ＤＢであり、
外形寸法、型式、測定レンジ、耐圧条件、固有振動数等
の属性情報も含む。

【００４８】図３は上記で説明したデータベースを使用
して本発明の自動設計を行う時の盤／ラック振動解析シ
ステムのデータフロー図である。各データを基にＣＡ
Ｄ、ＩＤＣＳのツールを用いて自動設計を行い、その結
果を解析シミュレーションで評価し、必要に応じて設計
ツールにフィードバックすることにより最適設計を行う
ものである。図中３１１は振動解析シミュレーション、
３１２はＣＡＤ機能、３１３はＩＤＣＳを示す。

【００４９】以下、この実施形態の盤／ラック振動解析
システムにおける自動設計の手順を説明する。

【００５０】（１）ＣＡＤ機能による外形図情報作成・ＣＡＤでの自動設計手順は機種毎に設計基準ＤＢにＤ
Ｓとして情報が登録されている。ＤＳの中には機種毎の
設計手順がデザインフローシーケンス（ＤＦＳ）として
ロジック化されており、ＣＡＤではオペレータが設計対
象機器の機種を入力すると、該当ＤＦＳデータを規格・
設計基準ＤＢより読込みＤＦＳに決められた手順に従い
ＣＡＤ機能を適用し自動設計を行う。また、後述するＩ
ＤＣＳ及び解析シミュレーションとの情報連携や実行順
が定義されており、本ＣＡＤ機能が主となり各ツールの
制御を行いながら自動設計を実施する。

【００５１】・ＣＡＤでの設計に必要な情報は系統設計
仕様ＤＢから入力する。どのデータを入力するかはＤＦ
Ｓにて設計手順と併せて定義されている。・設計結果は外形図ＤＢに出力される。また、機器仕様
表に記載する情報に関してはＩＤＣＳに手渡す。

【００５２】（２）ＩＤＣＳ機能による機器仕様作成・ＩＤＣＳでは系統設計仕様ＤＢの情報と上記ＣＡＤで
作成された情報とを入力し、機器詳細仕様設計を行う。・設計結果は機器仕様表ＤＢに出力される。

【００５３】（３）振動解析シミュレーション・振動解析シミュレーションは上記ＣＡＤ、ＩＤＣＳで
作成された情報と機器仕様情報を基にシミュレーション
を実施し、本シミュレーション結果と機器の設計値との
比較を行い、設計マージンの評価結果から、マージンが
過大あるいは逆に少なすぎる場合には、最適マージンを
満たす設計最適値を算出しＣＡＤ及びＩＤＣＳにフィー
ドバックし最適設計を実現するものである。

【００５４】・オペレータは解析シミュレーションの種
類（熱、振動、流体解析等）とシミュレーション対象機
器番号を入力する。・外形図ＤＢから外形図情報を入力しシミュレーション
モデルを作成する。・環境条件や配管条件から境界条件データを作成する。・系統設計仕様ＤＢの流体温度／圧力／流速等の条件か
らプロセス条件データを作成する。・上記データをシミュレーションモデルに適用し解析を
実行する。・解析が収束したら、解析結果と設計要求値と比較す
る。

【００５５】解析値が設計要求値に対してどの程度マー
ジンを有しているかを評価し、マージンが許容範囲内な
らば解析を終了する。また、マージンが許容値を逸脱し
ている場合には許容値に入るための肉厚値を求め、ＣＡ
Ｄ及びＩＤＣＳにフィードバックする。

【００５６】・ＣＡＤ及びＩＤＣＳではシミュレーショ
ン結果から入手した情報を用いて再設計を行い、その結
果で解析シミュレーションを行う。

【００５７】図４は温度計保護管を例とした盤／ラック
振動解析システムの自動設計時データフロー図である。
同図は、プラントＣＡＥ統合システムにおいて、プロセ
ス計装自動設計支援統合システムの実施形態として温度
計保護管（ウエル）の自動設計のデータフローを示すも
のである。図中５１１はＣＡＥシミュレーションを示
す。

【００５８】個々のＤＢの説明は上記に示してあるの
で、以降ではＣＡＤ、ＩＤＣＳ及び振動解析シミュレー
ションについて説明する。

【００５９】（１）ＣＡＤ機能ＣＡＤでの自動設計手順は設計基準ＤＢにＤＳとして情
報が登録されてい。ＤＳの中には機種毎の設計手順がデ
ザインフローシーケンス（ＤＦＳ）としてロジック化さ
れており、ＣＡＤではオペレータが設計対象機器の機種
を入力すると、該当ＤＦＳデータを規格・設計基準ＤＢ
より読込み、ＤＦＳに決められた手順に従いＣＡＤ機能
を適用し自動設計を行う。ウエルについては以下に示す
手順となる。

【００６０】・系統設計仕様ＤＢから入力した配管材質
からウエルの材質を決定する。・配管径／厚み／ウエルに挿入する温度計の長さからウ
エルの長さを決定する。また、配管内の流体圧力、流速
の条件からウエルの形状（テーパ型等）を決定し厚みを
決定する。・耐圧力条件から配管取付け方法を決定し、取り付けフ
ランジ寸法を決定する。

【００６１】（２）ＩＤＣＳ機能ＩＤＣＳでは系統設計仕様ＤＢの情報と上記ＣＡＤで作
成された情報とを入力し、規格ＤＢを参照しながらウエ
ルの機器仕様表に記載する情報を作成する。また、機器
仕様表の印字出力も行う。

【００６２】ウエルについては以下に示す手順となる。・材質と形状から型式を決定する（材質と形状と型式の
関連を定義した表を持っている）。・ＣＡＤから保護管長、形状情報を入力する。・配管内流体圧力／流速からウエルの固有振動数を算出
する。

【００６３】（３）振動解析シミュレーション振動解析シミュレーションは上記ＣＡＤ、ＩＤＣＳで作
成された情報と機器仕様情報を基にシミュレーションを
実施し、本シミュレーション結果と機器の設計値との比
較を行い、設計マージンの評価結果から、マージンが過
大あるいは逆に少なすぎる場合には、最適マージンを満
たす設計最適値を算出しＣＡＤ及びＩＤＣＳにフィード
バックし最適設計を実現するものである。

【００６４】詳細は図５の振動解析シミュレーション説
明図にその内容を示すが、ウエルの振動解析シミュレー
ションは次の手順で自動的に実行される。

【００６５】・オペレータはシミュレーションの種類
（固有振動数解析と耐圧力計算等）とシミュレーション
対象機器番号を入力する。・外形図ＤＢから外形図情報を入力しシミュレーション
モデルを作成する。・環境条件や配管条件から境界条件データを作成する。・系統設計仕様ＤＢの流体温度／圧力／流速等の条件か
らプロセス条件データを作成する。・上記データをシミュレーションモデルに適用し解析を
実行する。・解析が収束し固有振動数と限界耐圧力値を算出できた
ら設計要求値と比較する。解析値が設計要求値に対して
どの程度マージンを有しているかを評価し、マージンが
許容範囲内ならば解析を終了する。また、マージンが許
容値を逸脱している場合には許容値に入るための肉厚値
を求め、ＣＡＤ及びＩＤＣＳにフィードバックする。・ＣＡＤ及びＩＤＣＳではシミュレーション結果から入
手した肉厚値を用いて再設計を行い、その結果で解析シ
ミュレーションを行う。

【００６６】プラントシミュレーションでの実施形態図６は本発明に係る原子力計装設計支援統合ＣＡＥシス
テムの一つの実施形態の盤／ラック振動解析システムの
データフロー図である。特許請求範囲の請求項２に対応
する。図中６０１はプロセス条件ＤＢを示す。この実施
形態は原子力プラントの出力を変動した時に、配管内に
取り付けられている保護管の形状により配管内の流量変
動がプラント設計条件と合致しているか否かを確認する
ものである。

【００６７】以下、この実施形態の盤／ラック振動解析
システムにおける手順を説明する。

【００６８】（１）ＣＡＤで作成したデータからシミュ
レーションモデルを作成し、その情報と振動解析シミュ
レーションデータを組合わせて配管内の流量及び圧力変
動に対する保護管の振動シミュレーションデータを作成
する。（２）系統設計使用情報からプロセス条件データを作成
する。（３）上記（１）、（２）のデータを使用して、プラン
ト出力変動に対応した保護管の振動状況を模擬し、保護
管の振動による配管内の流量や流速分布が如何に変動す
るかをシミュレーションする。（４）上記（３）の結果がプロセス条件と合致している
か否かを確認する。プラント設計値と差がある場合に
は、保護管外形寸法の見直しを行う。（５）ＣＡＤに情報をフィードバックして保護管の設計
変更を行い再度シミュレーションを行う。

【００６９】図７は本発明の実施形態の盤／ラック振動
解析システムにおけるデータフロー図である。特許請求
範囲の請求項６、７、８、９、１０に対応する。図中７
０１は制御盤仕様ＤＢ、７１１は熱ノイズ振動解析シミ
ュレーション、７１２は展開接続情報を示す。

【００７０】以下、この実施形態の盤／ラック振動解析
システムにおける手順を説明する。

【００７１】（１）ＣＡＤでは、盤設計に必要な情報を
制御盤仕様ＤＢ、機器仕様ＤＢ、展開接続情報ＤＢ及び
規格・設計基準ＤＢより取込む。（２）ＣＡＤでは、まず、盤に収納する機器の配置を機
器型式をもとに設計標準に定められたルールで仮配置す
る。オペレータはこの結果を参照しながらレビューと詳
細調整を行う。（３）機器の配置を決定したならば、盤内配線及び配管
ルートを決定し、配線ダクト配管取付け位置を決定す
る。（４）上記で盤外形と収納機器類の配置が決定したら、
機器間の干渉チェックを行う。本干渉チェックでは機器
の保守スペースも考慮する。（５）干渉チェックの結果、再設計が必要な場合には
（２）に戻りオペレータが再配置または盤寸法の変更を
行う。問題ない場合には外形図を作成し、同時に、機器
取付図、配線ルート図、組立図等の関連図面も作成し、
外形図ＤＢにデータ保管する。（６）上記外形図データを基にシミュレーションモデル
を作成し、盤内熱流動解析、振動解析、電気系統ノイズ
解析等を行う。（７）熱解析においては各機器の発熱量等を入力する
と、予め設定してある各種規格及びノウハウを含む設計
標準のデータベースを照合しながら機器、部品配置の設
計を行い、盤／ラック／ユニット内温度分布を自動計算
する。その結果が盤内温度の基準を逸脱している場合に
はその部分を画面上に変色表示しオペレータに認知させ
る。また、熱流動解析結果から熱流束が集中する盤面の
近傍に空冷ファンを取付けた時の熱分布がどうなるかを
自動解析し、その結果もオペレータに認知させる。

【００７２】（８）オペレータはそれを参照してＣＡＤ
において最適設計を実施し、再度熱シミュレーションで
確認する。（９）ノイズ解析においてはセンサからユニットまでの
ケーブルルート図、プラント内の電源ケーブルルート
図、ノイズ発生源の位置と強度のデータを上流設計デー
タベースから取込み、各機器の信号レベル等を入力して
盤内におけるノイズ分布シミュレーションを行う。ま
た、その結果と予め設定してある各種規格及びノウハウ
を含む設計標準のデータベースのユニットの耐ノイズレ
ベルと比較確認し、ユニット毎にＯＫ／ＮＧを画面上に
表示しオペレータに認知させる。

【００７３】このようにこの実施形態の原子力計装設計
支援統合ＣＡＥシステムによれば、上流の系統設計仕様
データを設計ＣＡＤツール及び解析ツールに接続し、各
種解析を行った結果を詳細仕様決定に反映させながら機
器の自動設計を行い、また、各データベースから制御盤
またはラックに関する情報を抽出し、保守スペースを考
慮した機器間の干渉チェックを行いながら制御盤または
ラックの各種図面を自動作成すると共に、制御盤または
ラックに関係する解析ツールに供給可能なデータの生成
を行うので、下記の効果を奏する原子力計装設計支援統
合ＣＡＥシステムを提供できる。

【００７４】（１）例えば原子力発電所等の原子力施設
のプロセス計装設計において、上流の系統設計仕様を元
に、ＣＡＤ、解析ツールを使用し、仕様決定等の機器の
自動設計が可能となり、設計効率と設計品質の向上を図
ることができる。

【００７５】（２）上記情報を基にした定期検査におけ
る計器保守交換時の作業手順の現場での確認ツールの提
供を可能とし作業ミスの撲滅が可能となる。

【００７６】（３）計装ラックや制御盤の形状・構造材
料及び収納する用品や計器などを選択入力することによ
り、振動解析用有限要素モデルの自動生成を行うと共に
振動の固有値解析・周波数解析および応力計算まで自動
で行うことができ、振動解析に対して大幅な効率化を図
ることができる。

【００７７】（４）解析に対する専門技術やＣＡＤに習
熟していなくても容易に固有値解析が可能となる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
流の系統設計仕様データを設計ＣＡＤツール及び解析ツ
ールに接続し、各種解析を行った結果を詳細仕様決定に
反映させながら機器の自動設計を行い、また、制御盤ま
たはラックに関する情報を抽出し、保守スペースを考慮
した機器間の干渉チェックを行いながら制御盤またはラ
ックの各種図面を自動作成すると共に、制御盤またはラ
ックに関係する解析ツールに供給可能なデータの生成を
行うので、下記の効果を奏する原子力計装設計支援シス
テムを提供できる。

【００７９】（１）例えば原子力発電所等の原子力施設
のプロセス計装設計において、上流の系統設計仕様を元
に、ＣＡＤ、解析ツールを使用し、仕様決定等の機器の
自動設計が可能となり、設計効率と設計品質の向上を図
ることができる。

【００８０】（２）上記情報を基にした定期検査におけ
る計器保守交換時の作業手順の現場での確認ツールの提
供を可能とし作業ミスの撲滅が可能となる。

【００８１】（３）計装ラックや制御盤の形状・構造材
料及び収納する用品や計器などを選択入力することによ
り、振動解析用有限要素モデルの自動生成を行うと共に
振動の固有値解析・周波数解析および応力計算まで自動
で行うことができ、振動解析に対して大幅な効率化を図
ることができる。

【００８２】（４）解析に対する専門技術やＣＡＤに習
熟していなくても容易に固有値解析が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子力計装設計支援統合ＣＡＥシ
ステムの概要を示す機能ブロック図。

【図２】本発明の実施形態のプロセス計装設計関連自動
設計支援システムの構成を示すブロック図。

【図３】この実施形態の盤／ラック振動解析システムの
構成を示すブロック図。

【図４】この実施形態の盤／ラック振動解析システムの
ソフト構成を示すブロック図。

【図５】この実施形態の盤／ラック振動解析システムの
解析流れを示すブロック図。

【図６】この実施形態の盤／ラック振動解析システムの
構造材料設定例を示すブロック。

【図７】この実施形態の盤／ラック振動解析システムの
作成例を示すブロック図。

【符号の説明】

１２１……プラントシミュレーションシステム、１２２
……系統設計仕様ＤＢ、１２３……解析システム／Ｄ
Ｂ、１２４……機器設計仕様ＤＢ、１２５……製造試験
データＤＢ、１２６……機器シミュレーションシステム
／ＤＢ、１２７……保守データＤＢ、１２８……設計基
準ＤＢ、１３１……ＣＡＥサブシステム、１３２……Ｃ
ＡＤサブシステム、１３３……ＣＩＭサブシステム、１
３４……ＣＡＭサブシステム、１３５……ＣＡＴサブシ
ステム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上村泰介東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内Ｆターム(参考） 2G075 AA01 BA20 CA49 FC10 FC20 GA16 GA24 GA25 5B046 AA02 BA02 BA05 CA09 JA04 KA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様データを設計ＣＡＤツール及び解析
ツールに接続し、各種解析を行った結果を詳細仕様決定
に反映させながら機器の自動設計を行う設計支援手段を
具備することを特徴とする原子力計装設計支援システ
ム。
【請求項２】原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様データを設計ＣＡＤツール及び解析
ツールに接続し、各種解析を行った結果を詳細仕様決定
に反映させながら機器の自動設計を行う設計支援手段
と、計装機器に関する詳細な解析結果を上流のプラント運転
状況のシミュレーションを行うシステムにフィードバッ
クしてプラント運転特性を確認する運転特性確認手段と
を具備することを特徴とする原子力計装設計支援システ
ム。
【請求項３】原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様データを設計ＣＡＤツール及び解析
ツールに接続し、各種解析を行った結果を詳細仕様決定
に反映させながら機器の自動設計を行う設計支援手段
と、下流工程で詳細設計データが作成されると同時に、上流
工程で作成してある熱、耐震性、耐ノイズ性等の基本設
計仕様のデータベースにフィードバックして妥当性を確
認する妥当性確認手段とを具備することを特徴とする原
子力計装設計支援システム。
【請求項４】原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様データを設計ＣＡＤツール及び解析
ツールに接続し、各種解析を行った結果を詳細仕様決定
に反映させながら機器の自動設計を行う設計支援手段
と、プラントの配管系統設計仕様、プロセス条件、機器設計
仕様に関する情報が蓄積された蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された情報に基づき、タンク、配管
等の流れ解析を行う中でタンク、配管等に装備されたセ
ンサ機器の機械的最適強度を計算し、前記センサ機器の
設計に反映すると共にプラント設計上の妥当性を確認す
る妥当性確認手段とを具備することを特徴とする原子力
計装設計支援システム。
【請求項５】原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、上流の系統設計仕様データを設計ＣＡＤツール及び解析
ツールに接続し、各種解析を行った結果を詳細仕様決定
に反映させながら機器の自動設計を行う設計支援手段
と、プラントの配管系統設計仕様、プロセス条件、機器設計
仕様に関する情報が蓄積された蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された情報に基づき、タンク、配管
等の流れのシミュレーションを行い、タンク、配管等に
装備されたセンサ機器の熱、流量、流速、振動等の応答
速度解析を行い、前記センサ機器の性能設計に反映する
と共にプラント設計上の妥当性を確認する妥当性確認手
段とを具備することを特徴とする原子力計装設計支援シ
ステム。
【請求項６】原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニアリングに関する配管系統設計、プ
ロセス設計、機器設計、制御盤／機器配置設計に関する
情報が蓄積された蓄積手段と、前記蓄積手段から制御盤またはラックに関する情報を抽
出し、保守スペースを考慮した機器間の干渉チェックを
行いながら制御盤またはラックの外形図、組立図及び個
々の機器の取付図を自動作成すると共に、制御盤または
ラックに関係する熱、ノイズ、振動等の解析ツールに接
続可能なデータの生成を行う作成手段とを具備すること
を特徴とする原子力計装設計支援システム。
【請求項７】原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニアリングに関する配管系統設計、プ
ロセス設計、機器設計、制御盤／機器配置設計に関する
情報が蓄積された蓄積手段と、前記蓄積手段から制御盤またはラックに関する情報を抽
出し、保守スペースを考慮した機器間の干渉チェックを
行いながら制御盤またはラックの外形図、組立図及び個
々の機器の取付図を自動作成すると共に、制御盤または
ラックに関係する熱、ノイズ、振動等の解析ツールに接
続可能なデータの生成を行う作成手段と、制御盤、ラック、ユニット及び機器の熱解析を行う場合
にＣＡＤで作成済みの形状等のハード条件を上流データ
ベースから取込み、各機器の発熱量等の入力に基づき、
予め設定された各種規格及びノウハウを含む設計標準の
データベースと照合しながら機器、部品配置の設計を行
い、盤／ラック／ユニット内温度分布を自動計算し最適
設計を行う設計支援手段とを具備することを特徴とする
原子力計装設計支援システム。
【請求項８】原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニアリングに関する配管系統設計、プ
ロセス設計、機器設計、制御盤／機器配置設計に関する
情報を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段から制御盤またはラックに関する情報を抽
出し、保守スペースを考慮した機器間の干渉チェックを
行いながら制御盤またはラックの外形図、組立図及び個
々の機器の取付図を自動作成すると共に、制御盤または
ラックに関係する熱、ノイズ、振動等の解析ツールに接
続可能なデータの生成を行う作成手段と、制御盤、ラック、ユニット及び機器の熱解析を行う場合
にＣＡＤで作成済みの形状等のハード条件を上流データ
ベースから取込み、各機器の発熱量等の入力に基づき、
予め設定された各種規格及びノウハウを含む設計標準の
データベースと照合しながら機器、部品配置の設計を行
い、盤／ラック／ユニット内温度分布を自動計算し最適
設計を行う第一の設計支援手段と、機器性能の維持に必要な外部環境条件を自動設計し、空
冷機器等の最適設計を行う第二の設計支援手段とを具備
することを特徴とする原子力計装設計支援システム。
【請求項９】原子力施設の計装設計を支援する原子力
計装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニアリングに関する配管系統設計、プ
ロセス設計、機器設計、制御盤／機器配置設計に関する
情報を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段から制御盤またはラックに関する情報を抽
出し、保守スペースを考慮した機器間の干渉チェックを
行いながら制御盤またはラックの外形図、組立図及び個
々の機器の取付図を自動作成すると共に、制御盤または
ラックに関係する熱、ノイズ、振動等の解析ツールに接
続可能なデータの生成を行う作成手段と、ユニット及び機器のノイズ解析を行う場合にセンサから
ユニットまでのケーブルルート図、プラント内の電源ケ
ーブルルート図、ノイズ発生源の位置と強度のデータを
上流データベースから取込み、各機器の信号レベル等の
入力に基づきノイズシミュレーションを行い、予め設定
された各種規格及びノウハウを含む設計標準のデータベ
ースと照合しながらユニットの耐ノイズ性のノイズ特性
を確認するノイズ特性確認手段とを具備することを特徴
とする原子力計装設計支援システム。
【請求項１０】原子力施設の計装設計を支援する原子
力計装設計支援システムにおいて、原子力計装エンジニアリングに関する配管系統設計、プ
ロセス設計、機器設計、制御盤／機器配置設計に関する
情報が蓄積された蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された情報に基づき、プロセス計装
に使用する計器の仕様を決定し、計器性能の維持に必要
な耐震サポート設計、計器取付板の放熱設計等の計器ま
わりの詳細設計を行う設計支援手段とを具備することを
特徴とする原子力計装設計支援システム。