JPH01110223A - 構成要素の機械的完全性の監視方法および装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、１つ又は複数の構成要素、特に軽水炉の冷
却システムの部品の機械的完全性を監視するための方法
および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

機械的構造または構成要素に生ずる可能性のある損傷は
その振動挙動の変化により検知可能である。特に周波数
変化および振幅変化が検知に利用され得る。

損傷を認識するため、当該の構成要素のスペクトルを監
視することは公知である。その際に時間的に間隔をおい
て適切なセンサ、特に振動センサによりフーリエ変換と
結び付けてスペクトルが検出される。このようなフーリ
エスペクトルは信号の周波数に関係して信号強度を示す
。スペクトルは監視される構成要素の機械的状態を一義
的に示す。

構成要素が損傷されていない場合には、スペクトルは変
化しない。しかし、構成要素の機械的完全性が損傷また
は欠陥によりもはや与えられていない場合には、最初の
スペクトルからずれたスペクトルが得られる。機械的完
全性を監視するためには、構成要素に対して時間的に間
隔をおいてスペクトルが検出される。これらのスペクト
ルとたとえば最初のスペクトルとの比較により直ちに偏
差が認識され得る。偏差は監視される構成要素の変化し
た機械的状態の１つの指標である。その場合には当該の
構成要素の検査が必要であり得る。

１つの公知の方法では単にスペクトルが装置により作成
される。得られたスペクトルの相互比較は専門家により
行われる。このような方法は非常に費用がかかる。結果
は主観により影響される。

たとえば紙に印刷された２つの非常に類似したスペクト
ルの比較は専門家にとっても実行困難である。２つの次
々と決定されたスペクトルの比較的小さいが有意な偏差
は印刷されたスペクトルによっては検知され得ないこと
が多い。それにより構成要素における欠陥が認識されな
いままにとどまる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、構成要素のシステムのなかの選択され
た構成要素の機械的完全性を監視するための方法であっ
て、印刷されたスペクトルを専門家により眼で比較する
必要がなく、また客観的に追認可能である方法を提供す
ることである。

さらに本発明の課題は、軽水炉の冷却システムのような
大きなシステムのなかの当該の構成要素の状態に関する
指示が用意に読み得るデータ、たとえば表から非専門家
にも明らかであるように、簡単化かつ自動化された方法
を提供することにある。また本発明の課題は、システム
のどの構成要素が後で検出されたスペクトルの偏差を惹
起したかを簡単な仕方で認識可能であり、それにより損
傷の簡単かつ迅速な位置特定が可能な方法を提供するこ
とにある。

さらに本発明の課題は、本方法を実施するための装置を
提供することにもある。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は、本発明によれば、センサにより特定の時間
間隔で、特に振動信号経過である信号経過が検出され、
これらの信号経過の各々がフーリエ変換により、周波数
経過を示すスペクトルに変換され、スペクトルから選択
された構成要素の離散的周波数が選択され、比較周波数
として選択された構成要素の周波数が先ず比較状態で決
定され、次いで選択された構成要素の現在の周波数が作
動中に決定され、現在の周波数が比較状態に正規化され
、それぞれ正規化された周波数と比較周波数との差また
は比が計算され、それにより現在の偏差（たとえば周波
数偏差）が示され、現在の偏差が予め定められた許容可
能な偏差と比較され、許容可能でない偏差が生ずる場合
には、警報が発せられることにより解決される。こうし
て、どの構成要素に、またどの時点で交換または修理の
ような措置が必要であるかを認識し得る。

構成要素、たとえば炉冷却システムの構成要素の比較状
態はプラントの製造直後の断状態である。

しかし比較状態は、プラントに欠陥が存在しないことが
確実である時点であれば、製造後の任意の時点で定めら
れてもよい。比較状態では、監視すべき各構成要素に対
してその振動周波数が測定される。比較周波数と呼ばれ
るこれらの値は各構成要素ごとに記憶される。

監視すべきプラントの作動中に、監視すべき構成要素に
対して特定の時点で現在の振動周波数が個々に求められ
る。求められた値は次いでたとえば温度のような外部か
らの影響に関して比較状態に正規化される。

作動中の正規化された周波数および比較周波数の差また
は比は偏差、たとえば周波数偏差を示す。

この偏差が予め定められた許容可能な値を超過する場合
には、警報が発せられる。この過程は監視すべき各個の
構成要素に対して別々に、すなわち次々と行われる。従
って、監視すべき構成要素のどれに欠陥が存在するかが
直ちに認識され得る。

正規化は最初の測定と現在の測定との間でシステムの構
成要素の変化した作動条件、たとえば変化した温度を顧
慮するために行われる。その例はシステム、たとえば発
電所、特に原子力発電所が最初は全負荷のもとに運転さ
れ、その後の監視の際には部分負荷のもとに運転されて
いる場合である。

本発明の方法により、監視結果が一義的に個々の監視す
べき構成要素に対応付けられているという利点が得られ
る。従って、監視結果を評価するために、熟練した専門
家を必要とせず、それにもかかわらず種々の構成要素か
ら成るシステムのなかの欠陥が認識されるだけでなく位
置特定もされ得る。

１つの欠陥、たとえばねし連結の不良が１つの構成要素
に生ずる場合、その振動周波数が変化する。損傷してい
ない構成要素において測定された比較周波数と作動周波
数との間の比較により、構成要素の変化した機械的完全
性、すなわち欠陥に関する指示が得られる。

周波数測定の前記の方法に補足して、プラント、たとえ
ば炉冷却システムの比較状態と現在の状態のスペクトル
のマグニチュード（たとえば振幅）も比較される。この
監視の主要課題は、監視されるスペクトルのなかに新し
いピークが発生し、または古いピークが消滅しているか
否かを確認することである。両スペクトルの許容可能で
ない偏差が生ずる場合には、同じく欠陥に関する指示が
得られ、従って警報が発せられ、またその他の措置が講
じられる。

すなわち本発明では２つのス、ベクトルのマグニチュー
ドの専門家の眼による比較は行われない。

それどころかマグニチュード比較は評価ユニットのなか
で行われる。結果の正しさおよび客観性がそれにより高
められる。本発明により行われるマグニチュード比較は
単独では確実な監視のために十分でないであろう。しか
し、前記の自動的周波数比較と結び付いて周波数比較単
独の場合よりも高い信頼性が得られる。

監視の結果は、本発明によれば、たとえば監視リストお
よびスペクトルのなかに記録される。その際に結果の表
現の仕方は監視の開始時から既に評価ユニットのなかで
定められている。表現の仕方の変更が望まれる場合にの
み、この変更が個々に行われる。それによって、すべて
の必要な表現パラメータの完全な指示が各監視に対して
必要でないという利点が得られる。

本方法を実施するための装置は、本発明によれば、振動
信号経過を検出するため構成要素に配置されているセン
サを有する。センサは出力側で周波数スペクトルを形成
するためのフーリエ変換装置と接続されている。このフ
ーリエ変換装置はメモリと接続されている。先に決定さ
れた比較周波数スペクトルを伝達するため、メモリの第
１の出力端は差または比形成装置の第１の入力端と接続
されている。現在の周波数スペクトルを伝達するため、
メモリの第２の出力端は正規化ユニットを介して差また
は比形成装置の第２の入力端と接続されている。正規化
ユニットのなかでは、測定中の構成要素の温度のような
外部条件に関して比較周波数スペクトルへの現在の周波
数スペクトルの正規化が行われる。正規化および差形成
または比形成を制御するため、センサ、メモリおよび正
規化ユニットは制御ユニットと接続されている。制御ユ
ニットにより、得られた現在の正規化された周波数は比
較値、たとえば差または比形成装置のなかの比較周波数
と比較される。差または比形成装置の出力端はコンパレ
ータの第１の入力端と接続されており、その第２の入力
端は差または比の許容可能な最高値に対する入力ユニッ
トと接続されている。コンパレータの出力端は警報装置
と接続されている記録装置と接続されている。しかし、
記録装置のみまたは警報装置のみが設けられていてもよ
い。

本発明によれば特に、解釈が必要であるために熟練した
専門家によってしか行われ得ない２つの印刷されたスペ
クトルの眼による比較の代わりに、具体的な測定値、特
に周波数値が得られ、はぼ自動的に偏差が検査されると
いう利点が得られる。

許容可能でない偏差が生ずる場合には、自動的に警報が
発せられる。さらに本発明によれば、測定量と特定の構
成要素との対応付けに基づいて結果から直ちに、どの構
成要素に認識された欠陥が生じているかが読取り可能で
あるという利点が得られる。さらに測定値の偏差の度合
から、損傷の除去が直ちに行われなければならないか、
またはその後の時点で行われなければならないかも認識
され得る。

本発明によれば、構成要素システムのなかの構成要素の
機械的完全性を監視するための、判定規範を含んでおり
、特に軽水炉の炉冷却システムの構成部品を監視するた
めによく適している、はぼ自動化された方法および相応
に動作する装置が得られる。

本発明による方法は主として原子力発電所の冷却システ
ムの連続的監視のために使用して有利である。

〔実施例〕

以下、図面により本発明を一層詳細に説明する。

図面には、システム、たとえば炉冷却システムのなかの
構成部品の機械的完全性を監視するための本発明によ本
方法を実施するための装置が示されている。

構成部品１、たとえば軽水炉の冷却システムのコア容器
に、時間的な振動信号経過を検出するための振動検出器
またはセンサ２が配置されている。

振動はたとえば、構成部品１を通って流れる冷却材、た
とえば水により生じる。センサ２の出力側にフーリエ変
換装置３が接続されており、このフーリエ変換装置Ｆ３
はメモリ４と接続されている。

フーリエ変換装置３は特に１つのＦＦＴであり、時間的
信号をスペクトルに変換するのに用いられる。メモリ４
の第１の出力端４１は比形成装置５の第１の入力端５１
と直接に接続されている。メモリ４の第２の出力端４２
は正規化ユニット６を介して比形成装置５の第２の入力
端５２と接続されている。比形成装置５の代わりに（図
面には示されていない）差形成装置も使用され得る。正
規化ユニット６は、温度、圧力などのような予め定めら
れたパラメータに関して入力値を変更する役割をする。

比形成装置５の入力端５１および５２における入力信号
は各周波数に対して互いに関係してセットされる。制御
のためにセンサ２、メモリ４および正規化ユニット６は
制御ユニット７と接続されている。

比形成装置５の出力端はコンパレータ８の第１の入力端
８１と接続されている。その第２の入力端８２と、値１
から偏差しているがなお許容可能な値を答礼に対して選
択するための入力ユニット９が接続されている。コンパ
レータ８の出力端は記録装置１０および警報装置１１と
接続されている。

構成部品１においてセンサ２により時間的な振動信号経
過が固定した時間間隔中に検出される。

これらの振動信号経過は次いでフーリエ変換装置３のな
かで周波数スペクトルに変換される。先ず構成部品１の
無損傷の状態に対する比較周波数がメモリ４のなかに記
憶される。その後にそれぞれ現在の周波数スペクトルが
メモリ４のなかに記憶される。正規化ユニット６のなか
で現在の周波数スペクトルの個々の周波数が例えば温度
および圧力のような予め定められたパラメータに関して
比較周波数スペクトルに正規化される。正規化された周
波数は比形成装置５のなかで比較周波数スペクトルの付
属の周波数と比較される。センサ２、メモリ４および正
規化ユニット６を制御する役割を制御ユニット７がして
いる。

正規化された周波数および付属の比較周波数が互いに相
違する場合には、それらの比がコンパレータ８のなかで
なお許容可能な値と比較される。

この許容可能な値を上回る際に初めて警報装Ｗ１１が能
動化され、または偏差が記録装置１０により記録される
。偏差は構成部品１のなかの欠陥を指示する。コンパレ
ータ８のなかで個々の周波数に対して比と種々の許容可
能な値との比較が行われ得る。

測定値の処理は計算プログラムによっても行われ得る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による方法を実施するための装置の一実施例
の構成図である。 １・・・構成部品 ２・・・センサ ３・・・フーリエ変換装置 ４・・・メモリ ４１．４２・・・メモリの出力端 ５・・・比形成装置 ５１．５２・・・比形成装置の入力端 ６・・・正規化ユニット ７・・・制御ユニット ８・・・コンパレータ ８１Ｂ２・・・コンパレータの入力端 ９・・・入力ユニット １０・・・記録装置 １１・・・警報装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）構成要素の機械的完全性を監視するための方法にお
   いて、 センサ（２）により特定の時間間隔で、特 に振動信号経過である信号経過が検出され、これらの信
   号経過の各々がフーリエ変換に より、周波数経過を示すスペクトルに変換され、 スペクトルから選択された構成要素の離散 的周波数が選択され、 比較周波数として選択された構成要素の周 波数が先ず比較状態で決定され、 次いで選択された構成要素の現在の周波数 が作動中に決定され、 現在の周波数が比較状態に正規化され、 それぞれ正規化された周波数と比較周波数 との差または比が計算され、それにより現在の偏差が示
   され、 現在の偏差が予め定められた許容可能な偏 差と比較され、また 許容可能でない偏差が生ずる場合には、警 報が発せられ、またその他の措置が講じられ得ることを
   特徴とする構成要素の機械的完全性の監視方法。 ２）比較状態および現在の状態のスペクトルからマグニ
   チュードが差形成または比形成により比較され、許容可
   能でない偏差が生ずる場合には、警報が発せられ、また
   その他の措置が講じられ得ることを特徴とする請求項１
   記載の方法。 ３）結果が監視リストおよび（または）スペクトルのな
   かに記録されることを特徴とする請求項１または２記載
   の方法。 ４）結果の表示の仕方が監視の開始前に定められ、また
   表示の仕方の変化が個々に行われ得ることを特徴とする
   請求項１記載の方法。 ５）構成要素の機械的完全性を監視するための装置にお
   いて、 構成要素にセンサ（２）、特に振動信号経 過を検出するためのセンサが配置されており、センサ（
   ２）が周波数スペクトルを形成す るためのフーリエ変換装置（３）と接続されており、 フーリエ変換装置（３）が、２つの出力端 （４１、４２）を有するメモリ（４）の入力端と接続さ
   れており、 メモリ（４）の第１の出力端（４１）が差 または比形成装置（５）の第１の入力端（５１）と接続
   されており、 メモリ（４）の第２の出力端（４２）が正 規化ユニット（６）を介して差または比形成装置（５）
   の第２の入力端（５２）と接続されており、 センサ（２）、メモリ（４）および正規化 ユニット（６）と制御ユニット（７）が接続されており
   、 差または比形成装置（５）の出力端とコン パレータ（８）の第１の入力端（８１）が接続されてお
   り、その第２の入力端（８２）と許容可能な偏差に対す
   る入力ユニット（９）が接続されており、また コンパレータ（８）の出力端が記録装置（ １０）および（または）警報装置（１１）と接続されて
   いることを特徴とする構成要素の機械的完全性の監視装
   置。