JPH06300667A - 弁棒異常検出方法およびその検出装置 - Google Patents
弁棒異常検出方法およびその検出装置Info
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- JPH06300667A JPH06300667A JP5091476A JP9147693A JPH06300667A JP H06300667 A JPH06300667 A JP H06300667A JP 5091476 A JP5091476 A JP 5091476A JP 9147693 A JP9147693 A JP 9147693A JP H06300667 A JPH06300667 A JP H06300667A
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- natural frequency
- vibration
- frequency
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Abstract
(57)【要約】
【目的】弁を分解することなく弁棒の亀裂等の損傷を検
知することができ、安全で高能率に異常の発見を可能と
することを目的とする。 【構成】弁棒点検時に弁棒に加速度センサを取り付け、
次いで弁棒を打診して横振動の固有振動数を数次以上の
高次まで求め、求められた固有振動数を正常時に予め求
めた固有振動数と比較してその比較結果に変化があると
き異常と診断する弁棒異常検出方法である。
知することができ、安全で高能率に異常の発見を可能と
することを目的とする。 【構成】弁棒点検時に弁棒に加速度センサを取り付け、
次いで弁棒を打診して横振動の固有振動数を数次以上の
高次まで求め、求められた固有振動数を正常時に予め求
めた固有振動数と比較してその比較結果に変化があると
き異常と診断する弁棒異常検出方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、原子力設備における
弁の弁棒異常検出方法およびその検出装置に関する。
弁の弁棒異常検出方法およびその検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子力発電プラントは約１万台の弁によ
り構成されており、圧力バウンダリを構成したり、流量
の調節を行なう等の重要な役割を果している。これらの
弁は、運転中流体振動や熱応力の発生等の機械的、熱的
ストレスに晒されており、これらの状況の点検にはその
弁数が膨大であるがために多くの時間と労力を必要とす
る。
り構成されており、圧力バウンダリを構成したり、流量
の調節を行なう等の重要な役割を果している。これらの
弁は、運転中流体振動や熱応力の発生等の機械的、熱的
ストレスに晒されており、これらの状況の点検にはその
弁数が膨大であるがために多くの時間と労力を必要とす
る。
【０００３】弁におけるトラブルの中でも弁棒に発生す
る亀裂等の異常は弁にとって致命的とも言えるものであ
り、特に電動弁は開弁時においてもリークを防ぐために
トルクをかけてバックシートしているためこの部分に応
力が集中し、亀裂が発生し易く、この亀裂が発達すると
弁棒の折損に至ることもある。
る亀裂等の異常は弁にとって致命的とも言えるものであ
り、特に電動弁は開弁時においてもリークを防ぐために
トルクをかけてバックシートしているためこの部分に応
力が集中し、亀裂が発生し易く、この亀裂が発達すると
弁棒の折損に至ることもある。
【０００４】このような弁棒の異常を早期に検知する手
段としては、従来では弁を分解し、バックシート部に超
音波探傷試験、磁粉探傷試験、浸透探傷試験等の非破壊
試験を行なうことに依っている。
段としては、従来では弁を分解し、バックシート部に超
音波探傷試験、磁粉探傷試験、浸透探傷試験等の非破壊
試験を行なうことに依っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
弁棒異常検出方法や手段では、弁棒の亀裂の発生の有無
を正確に検査することはできても、その弁棒検査に要す
る作業量や作業時間が著しく多く掛かり、また弁の分解
時における放射能の被曝量も多く、作業員に加わる負荷
が大きくなるという問題点があり、しかも点検すること
ができる弁数に制限を受ける等の問題点がある。
弁棒異常検出方法や手段では、弁棒の亀裂の発生の有無
を正確に検査することはできても、その弁棒検査に要す
る作業量や作業時間が著しく多く掛かり、また弁の分解
時における放射能の被曝量も多く、作業員に加わる負荷
が大きくなるという問題点があり、しかも点検すること
ができる弁数に制限を受ける等の問題点がある。
【０００６】この発明は、弁を分解することなく弁棒の
亀裂発生等の異常を検知することができ、安全で高能率
に異常の発見を達成することができる弁棒異常検出方法
およびその検出装置を提供することを目的とする。
亀裂発生等の異常を検知することができ、安全で高能率
に異常の発見を達成することができる弁棒異常検出方法
およびその検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、この発明に係る弁棒異常検出方法では、請求項１
に記載したように、弁棒点検時に弁棒に加速度センサを
取り付け、次いで弁棒を打診して横振動の固有振動数を
数次以上の高次まで求め、求められた固有振動数を正常
時に予め求めた固有振動数と比較してその比較結果に変
化があるとき異常と診断する方法である。
ため、この発明に係る弁棒異常検出方法では、請求項１
に記載したように、弁棒点検時に弁棒に加速度センサを
取り付け、次いで弁棒を打診して横振動の固有振動数を
数次以上の高次まで求め、求められた固有振動数を正常
時に予め求めた固有振動数と比較してその比較結果に変
化があるとき異常と診断する方法である。
【０００８】また、この発明に係る弁棒異常検出方法で
は、上述した課題を解決するため、請求項１に記載した
方法に加え請求項２に記載したように、上記各振動モー
ドの固有振動数の減少率を算出することにより弁棒の亀
裂等損傷の程度および損傷箇所を推定する方法である。
は、上述した課題を解決するため、請求項１に記載した
方法に加え請求項２に記載したように、上記各振動モー
ドの固有振動数の減少率を算出することにより弁棒の亀
裂等損傷の程度および損傷箇所を推定する方法である。
【０００９】さらに、上述した課題を解決するため、こ
の発明に係る弁棒異常検出装置では、請求項３に記載し
たように、弁棒の上端に取り付けられる加速度センサか
ら加速度信号を受ける振動検出部と、弁棒の形状を入力
することにより弁棒の理論上の横振動の固有振動数を算
出し正常時の周波数分析結果から各振動モードに対応す
る周波数ピークを同定する解析部と、点検時の検出信号
を周波数分析して横振動の固有振動数を求めて正常時に
おけるデータと比較する比較部と、２つの状態の固有振
動数の減少率を各モードについて求める演算部と、その
結果から亀裂損傷発生箇所およびその程度を推定する診
断部とを有するものである。
の発明に係る弁棒異常検出装置では、請求項３に記載し
たように、弁棒の上端に取り付けられる加速度センサか
ら加速度信号を受ける振動検出部と、弁棒の形状を入力
することにより弁棒の理論上の横振動の固有振動数を算
出し正常時の周波数分析結果から各振動モードに対応す
る周波数ピークを同定する解析部と、点検時の検出信号
を周波数分析して横振動の固有振動数を求めて正常時に
おけるデータと比較する比較部と、２つの状態の固有振
動数の減少率を各モードについて求める演算部と、その
結果から亀裂損傷発生箇所およびその程度を推定する診
断部とを有するものである。
【００１０】
【作用】上記により弁棒をハンマリング等により打診
し、弁棒の上端に取り付けた加速度センサによりその振
動を測定し、これを周波数分析して弁棒の横振動の固有
振動数を得、予め求めてある正常時の振動数と比較する
ことによって弁棒の亀裂の発生を検知し、さらに各モー
ドの周波数減少率を算出することにより、そのパターン
から亀裂の発生箇所および亀裂の程度を推定することが
できる。
し、弁棒の上端に取り付けた加速度センサによりその振
動を測定し、これを周波数分析して弁棒の横振動の固有
振動数を得、予め求めてある正常時の振動数と比較する
ことによって弁棒の亀裂の発生を検知し、さらに各モー
ドの周波数減少率を算出することにより、そのパターン
から亀裂の発生箇所および亀裂の程度を推定することが
できる。
【００１１】
【実施例】以下この発明の実施例を図面について説明す
る。
る。
【００１２】図１はこの発明の一実施例を示す構成図で
あり、弁棒１の上端に取り付けられる加速度センサから
加速度信号を受ける振動検出部２と、弁棒１の形状入力
部３から形状入力することにより弁棒１の理論上の横振
動の固有振動数を算出する固有振動数算出部４と、周波
数分析部５、点検時の検出信号を周波数分析して横振動
の固有振動数を数次、例えば６次以上の高次まで求めて
正常時のデータと比較する比較部６と、２つの状態の固
有振動数の減少率を各モードについて求める演算部７
と、固有振動数同定部８と、前記演算部７の演算結果か
ら亀裂発生箇所や程度を推定する診断部としての表示部
９等からなっいてる。
あり、弁棒１の上端に取り付けられる加速度センサから
加速度信号を受ける振動検出部２と、弁棒１の形状入力
部３から形状入力することにより弁棒１の理論上の横振
動の固有振動数を算出する固有振動数算出部４と、周波
数分析部５、点検時の検出信号を周波数分析して横振動
の固有振動数を数次、例えば６次以上の高次まで求めて
正常時のデータと比較する比較部６と、２つの状態の固
有振動数の減少率を各モードについて求める演算部７
と、固有振動数同定部８と、前記演算部７の演算結果か
ら亀裂発生箇所や程度を推定する診断部としての表示部
９等からなっいてる。
【００１３】プラント点検時には、弁棒１の上端に加速
度センサを取り付け、弁棒１をインパルスハンマ等で打
撃してそのときの振動を測定し、測定信号を振動検出部
２へ入力させる。こうして得られた振動データを周波数
分析部５により周波数を分析し、その結果得られた周波
数ピークは弁棒１の縦振動、横振動の１次〜ｎ次（例え
ば６次以上）の固有振動数に相当する。なお周波数分析
に際しては、ハンマリング時のばらつきを防ぐため複数
回打診し、その平均値を採ることが望ましい。上記の試
験は、弁開度が全開あるいは全閉の場合は弁棒１の支持
条件が複雑になるため、自由端で弁棒１が振動する中間
弁開度で行なうようにする。また打診しても振動が検出
し得ない場合にはパッキンを緩めるか、あるいは外した
状態で行なう。
度センサを取り付け、弁棒１をインパルスハンマ等で打
撃してそのときの振動を測定し、測定信号を振動検出部
２へ入力させる。こうして得られた振動データを周波数
分析部５により周波数を分析し、その結果得られた周波
数ピークは弁棒１の縦振動、横振動の１次〜ｎ次（例え
ば６次以上）の固有振動数に相当する。なお周波数分析
に際しては、ハンマリング時のばらつきを防ぐため複数
回打診し、その平均値を採ることが望ましい。上記の試
験は、弁開度が全開あるいは全閉の場合は弁棒１の支持
条件が複雑になるため、自由端で弁棒１が振動する中間
弁開度で行なうようにする。また打診しても振動が検出
し得ない場合にはパッキンを緩めるか、あるいは外した
状態で行なう。
【００１４】弁の診断を行なうために必要な正常時の固
有振動数は、設計情報から弁棒１の形状を形状入力部３
へ入力することにより理論上の固有振動数を固有振動数
算出部４で算出し、その結果と正常時に前記のように打
診して得た実際の周波数ピークとを比較部６において比
較し、横振動および縦振動の１次〜ｎ次の固有振動数を
各々同定部８において同定する。なお弁棒の正常時の固
有振動数は、弁の組立前に弁棒単体での打診試験を行な
うことが望ましい。但し、既設の弁の場合は、これが不
可能であるため、前述したような試験方法によることに
なる。また得られた正常時の固有振動数データベース
は、弁棒１の形状毎にフロッピーディスクに収める等の
方法によって管理することにより簡便に多数の弁の診断
を行なうことができる。
有振動数は、設計情報から弁棒１の形状を形状入力部３
へ入力することにより理論上の固有振動数を固有振動数
算出部４で算出し、その結果と正常時に前記のように打
診して得た実際の周波数ピークとを比較部６において比
較し、横振動および縦振動の１次〜ｎ次の固有振動数を
各々同定部８において同定する。なお弁棒の正常時の固
有振動数は、弁の組立前に弁棒単体での打診試験を行な
うことが望ましい。但し、既設の弁の場合は、これが不
可能であるため、前述したような試験方法によることに
なる。また得られた正常時の固有振動数データベース
は、弁棒１の形状毎にフロッピーディスクに収める等の
方法によって管理することにより簡便に多数の弁の診断
を行なうことができる。
【００１５】弁の診断に際しては、前述の試験によって
数次、例えば６次以上の固有振動数を抽出し、その結果
とデータベースとを比較部６により比較し、変化があれ
ば異常と診断することになる。またそれぞれの周波数の
変化の状態により亀裂の発生箇所の推定を演算部７の推
定器で行ない、その診断結果は結果表示部９に表示され
る。
数次、例えば６次以上の固有振動数を抽出し、その結果
とデータベースとを比較部６により比較し、変化があれ
ば異常と診断することになる。またそれぞれの周波数の
変化の状態により亀裂の発生箇所の推定を演算部７の推
定器で行ない、その診断結果は結果表示部９に表示され
る。
【００１６】次に本実施例における演算処理方法の一例
を説明する。
を説明する。
【００１７】弁棒の縦振動の固有振動数ｆ1 は次式で表
わされる。
わされる。
【００１８】
【数１】 ここで、ｌは弁棒の長さ（cm）、Ｅは弁棒の縦弾性係数
（kg／cm2 ）、γは単位体積の重量（kg／cm3 ）、ｇは
重力加速度（kgｍ/sec2 ）、λは振動数係数である。
（kg／cm2 ）、γは単位体積の重量（kg／cm3 ）、ｇは
重力加速度（kgｍ/sec2 ）、λは振動数係数である。
【００１９】また横振動の場合の固有振動数ｆ2 は次式
で表わされる。
で表わされる。
【００２０】
【数２】 ここで、Ｉは振動方向に直角な主軸に関する断面２次モ
ーメント（cm4 ）、Ａは断面積（cm2 ）である。
ーメント（cm4 ）、Ａは断面積（cm2 ）である。
【００２１】したがって、弁棒に亀裂が発生した場合、
弁棒の曲げ剛さ（ＥＩ）が低下するため固有振動数が減
少することが上記数式（２）から明らかである。また縦
振動で弁棒の長さｌが変化すると考えると、数式（１）
からやはり固有振動数が変化するが、横振動の変化の方
がより大きいため横振動を評価に用いることで信頼性の
高い診断を行なうことができる。
弁棒の曲げ剛さ（ＥＩ）が低下するため固有振動数が減
少することが上記数式（２）から明らかである。また縦
振動で弁棒の長さｌが変化すると考えると、数式（１）
からやはり固有振動数が変化するが、横振動の変化の方
がより大きいため横振動を評価に用いることで信頼性の
高い診断を行なうことができる。
【００２２】図１における弁棒形状入力部３では、診断
しようとする弁棒のＩ，Ｅ等の形状および材料に関する
データを入力し、数式（１），（２）を用いることによ
り理論上の固有振動数が算出される。また弁棒１の形状
は単純な一様断面の梁と見做すことができるので、上記
の数式により比較的現実の固有振動に近い値を比較的容
易に導出することができる。
しようとする弁棒のＩ，Ｅ等の形状および材料に関する
データを入力し、数式（１），（２）を用いることによ
り理論上の固有振動数が算出される。また弁棒１の形状
は単純な一様断面の梁と見做すことができるので、上記
の数式により比較的現実の固有振動に近い値を比較的容
易に導出することができる。
【００２３】実際の固有振動数は、前述の打診試験によ
って周波数ピークを抽出して数次以上、例えば６次以上
を求め、求められた数次の固有振動数を前述の方法で得
られた理論値と比較し、最も近い値を選び出すことによ
って横振動および縦振動の１次〜ｎ次、好ましくは６次
以上の固有振動数を同定することができる。このデータ
により横振動固有振動数のみを抽出して記憶させ、診断
に用いられる。
って周波数ピークを抽出して数次以上、例えば６次以上
を求め、求められた数次の固有振動数を前述の方法で得
られた理論値と比較し、最も近い値を選び出すことによ
って横振動および縦振動の１次〜ｎ次、好ましくは６次
以上の固有振動数を同定することができる。このデータ
により横振動固有振動数のみを抽出して記憶させ、診断
に用いられる。
【００２４】図２は診断部でのフローチャートを示して
いる。このフローチャートは、点検時に前記の打診試験
によって得られたデータを正常時の固有振動数と比較
し、図３（Ａ）に示すように、得られた周波数ｆｉが正
常時の固有振動数Ｆｉに較べて減少する場合に「亀裂発
生」と診断する。異常のない場合にはその旨が表示され
る。
いる。このフローチャートは、点検時に前記の打診試験
によって得られたデータを正常時の固有振動数と比較
し、図３（Ａ）に示すように、得られた周波数ｆｉが正
常時の固有振動数Ｆｉに較べて減少する場合に「亀裂発
生」と診断する。異常のない場合にはその旨が表示され
る。
【００２５】異常有りと診断されると、各振動モードの
固有振動数の減少率を各々算出し、図３（Ｂ）のように
整理する。固有振動数の変化の割合は亀裂の発生部位
（箇所）が振動の腹にあたる場合が多く、節にあたる場
合は少ない。したがって、この図は各振動モードの亀裂
の発生箇所が振動の腹であるか節であるかを示してお
り、亀裂発生箇所（場所）に関する情報を含んでいる。
固有振動数の減少率を各々算出し、図３（Ｂ）のように
整理する。固有振動数の変化の割合は亀裂の発生部位
（箇所）が振動の腹にあたる場合が多く、節にあたる場
合は少ない。したがって、この図は各振動モードの亀裂
の発生箇所が振動の腹であるか節であるかを示してお
り、亀裂発生箇所（場所）に関する情報を含んでいる。
【００２６】亀裂が弁棒の全長の１／２，１／４，１／
６の部分に発生した場合の特徴を図４（Ａ）〜（Ｃ）に
示している。この図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように亀裂
の発生箇所に応じてそれぞれ特徴を示す。よって固有振
動数の減少率をｆｎとｆｎ−１とで比較し、（ｆｎの減
少率）＜（ｆｎ−１の減少率）となるｎを求めることに
より弁棒のｌ／ｎの部分に亀裂が発生していることとな
り、亀裂発生部位（箇所）を診断することができる。ま
た図５に示すように固有振動数の減少率は亀裂部の面積
に依存することによりこのようなデータを記憶部に記憶
させ、これを参照することによって亀裂の程度を求める
ことができる。
６の部分に発生した場合の特徴を図４（Ａ）〜（Ｃ）に
示している。この図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように亀裂
の発生箇所に応じてそれぞれ特徴を示す。よって固有振
動数の減少率をｆｎとｆｎ−１とで比較し、（ｆｎの減
少率）＜（ｆｎ−１の減少率）となるｎを求めることに
より弁棒のｌ／ｎの部分に亀裂が発生していることとな
り、亀裂発生部位（箇所）を診断することができる。ま
た図５に示すように固有振動数の減少率は亀裂部の面積
に依存することによりこのようなデータを記憶部に記憶
させ、これを参照することによって亀裂の程度を求める
ことができる。
【００２７】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、弁棒を
打診してその加速度を測定することにより周波数を分析
し、横振動の固有振動数を数次以上に亘って求め、求め
られた固有振動数と正常時とのデータを比較することに
よって弁棒の亀裂発生等の異常の検出ができると同時に
正常時との固有振動数の変化の割合から亀裂等の損傷発
生場所の特定をも行なうことができる。またこの弁の診
断は弁を分解することなく行なえるので、作業員の被曝
量を軽減し、安全で高能率に異常の発見を行なうことが
できる。
打診してその加速度を測定することにより周波数を分析
し、横振動の固有振動数を数次以上に亘って求め、求め
られた固有振動数と正常時とのデータを比較することに
よって弁棒の亀裂発生等の異常の検出ができると同時に
正常時との固有振動数の変化の割合から亀裂等の損傷発
生場所の特定をも行なうことができる。またこの弁の診
断は弁を分解することなく行なえるので、作業員の被曝
量を軽減し、安全で高能率に異常の発見を行なうことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る弁棒異常検出装置の一実施例を
示す構成図。
示す構成図。
【図２】弁棒の損傷診断のフローチャート。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は亀裂発生時の解析例を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は亀裂発生場所による周波数減
少率のパターンを示すグラフ。
少率のパターンを示すグラフ。
【図５】亀裂部の断面積と固有振動数減少率を示すグラ
フ。
フ。
１ 弁棒 ２ 振動検出部 ３ 弁棒形状入力部 ４ 固有振動数算出部 ５ 周波数分析部 ６ 比較部 ７ 演算部 ８ 固有振動数同定部 ９ 表示部 １０ 記憶部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一森 康文 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 高山 拓治 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内
Claims (3)
- 【請求項１】 弁棒点検時に弁棒に加速度センサを取り
付け、次いで弁棒を打診して横振動の固有振動数を数次
以上の高次まで求め、求められた固有振動数を正常時に
予め求めた固有振動数と比較してその比較結果に変化が
あるとき異常と診断することを特徴とする弁棒異常検出
方法。 - 【請求項２】 上記各振動モードの固有振動数の減少率
を算出することにより弁棒の亀裂等損傷の程度および損
傷箇所を推定することを特徴とする請求項１記載の弁棒
異常検出方法。 - 【請求項３】 弁棒の上端に取り付けられる加速度セン
サから加速度信号を受ける振動検出部と、弁棒の形状を
入力することにより弁棒の理論上の横振動の固有振動数
を算出し正常時の周波数分析結果から各振動モードに対
応する周波数ピークを同定する解析部と、点検時の検出
信号を周波数分析して横振動の固有振動数を求めて正常
時におけるデータと比較する比較部と、２つの状態の固
有振動数の減少率を各モードについて求める演算部と、
その結果から亀裂損傷発生箇所およびその程度を推定す
る診断部とを有することを特徴とする弁棒異常検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5091476A JPH06300667A (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 弁棒異常検出方法およびその検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5091476A JPH06300667A (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 弁棒異常検出方法およびその検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300667A true JPH06300667A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=14027457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5091476A Pending JPH06300667A (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 弁棒異常検出方法およびその検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06300667A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007278894A (ja) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Nsk Ltd | 異常診断装置および異常診断方法 |
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| US8471194B2 (en) | 2006-04-21 | 2013-06-25 | Flowserve Management Company | Rotary encoder for diagnosing problems with rotary equipment |
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