JPH1096704A - 疲労モニタリング装置 - Google Patents
疲労モニタリング装置Info
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- JPH1096704A JPH1096704A JP25180496A JP25180496A JPH1096704A JP H1096704 A JPH1096704 A JP H1096704A JP 25180496 A JP25180496 A JP 25180496A JP 25180496 A JP25180496 A JP 25180496A JP H1096704 A JPH1096704 A JP H1096704A
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- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000004613 tight binding model Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 34
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 30
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 4
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 claims 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】評価断面で温度分布の時間変化を生じる場合で
あっても高い評価精度で疲労損傷係数及びき裂安定性を
評価する。 【解決手段】評価点近傍に取付けられた温度センサ3,2
と、上記評価点における内圧を検出する圧力センサ7
と、上記温度センサ3,2 で得られた温度データ3a,2a か
ら逆解析手法により上記評価点断面内表面の温度分布を
推定する逆解析演算部26と、ここで得た上記評価点断面
内表面の温度分布を用いて２次元グリーン関数計算によ
り上記評価点の熱応力を算出する拡張グリーン関数演算
部30と、ここで得た上記評価点の熱応力と上記圧力セン
サ7 で得た圧力データ7aに基づく内圧応力変化とによっ
て上記評価点での疲労損傷評価演算を行なう疲労損傷計
算部36とを備える。
あっても高い評価精度で疲労損傷係数及びき裂安定性を
評価する。 【解決手段】評価点近傍に取付けられた温度センサ3,2
と、上記評価点における内圧を検出する圧力センサ7
と、上記温度センサ3,2 で得られた温度データ3a,2a か
ら逆解析手法により上記評価点断面内表面の温度分布を
推定する逆解析演算部26と、ここで得た上記評価点断面
内表面の温度分布を用いて２次元グリーン関数計算によ
り上記評価点の熱応力を算出する拡張グリーン関数演算
部30と、ここで得た上記評価点の熱応力と上記圧力セン
サ7 で得た圧力データ7aに基づく内圧応力変化とによっ
て上記評価点での疲労損傷評価演算を行なう疲労損傷計
算部36とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電プラント等で
適用される疲労モニタリング装置に関する。
適用される疲労モニタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より発電プラント等に適用されてい
る疲労モニタリングシステムの回路構成を図３に示す。
同図で、評価点となる配管及びその管台部の外表面には
それぞれ温度センサ３，２が取付けられと共に、該配管
内の評価点位置には圧力センサ７が取付けられる。これ
ら各温度センサ３，２、及び圧力センサ７からなる外部
装置で得られる各温度変化３ａ，２ａ、及び圧力変化７
ａは疲労モニタリング演算部８に入力される。
る疲労モニタリングシステムの回路構成を図３に示す。
同図で、評価点となる配管及びその管台部の外表面には
それぞれ温度センサ３，２が取付けられと共に、該配管
内の評価点位置には圧力センサ７が取付けられる。これ
ら各温度センサ３，２、及び圧力センサ７からなる外部
装置で得られる各温度変化３ａ，２ａ、及び圧力変化７
ａは疲労モニタリング演算部８に入力される。
【０００３】一方、当該配管の内壁面に軸対称的な温度
変化が１℃発生した際１１，１５の当該部近傍での温度
変化をＦＥＭ解析解析部１２，１６で求め、これらから
内表面温度−外表面温度と外表面温度の時間変化率との
関係１４，１７を予め求めておく。
変化が１℃発生した際１１，１５の当該部近傍での温度
変化をＦＥＭ解析解析部１２，１６で求め、これらから
内表面温度−外表面温度と外表面温度の時間変化率との
関係１４，１７を予め求めておく。
【０００４】この際、評価断面に温度分布を生じる場合
は、断面上の各点での内表面と外表面の温度差は軸対称
体での先の関係が成立つとして、近似的に内表面の温度
分布の時間変化を求めておく。
は、断面上の各点での内表面と外表面の温度差は軸対称
体での先の関係が成立つとして、近似的に内表面の温度
分布の時間変化を求めておく。
【０００５】しかるに、評価断面内表面温度の時間変化
が求められた後、この温度分布をそれぞれの時間上にお
いて線形成分と非線形成分に分解する。配管部は、線形
成分の温度分布に対し、内壁温度の単位直線温度分布９
のビームモデルＦＥＭ解析部１０による応力の比例倍す
る。また、評価断面上の着目点での局所熱応力は、内表
面での温度変化を入力条件としてグリーン関数法により
求める。非線形成分の温度分布に対しては、規格化され
た温度分布に対応する応力のデータベースから応力値を
推定する。
が求められた後、この温度分布をそれぞれの時間上にお
いて線形成分と非線形成分に分解する。配管部は、線形
成分の温度分布に対し、内壁温度の単位直線温度分布９
のビームモデルＦＥＭ解析部１０による応力の比例倍す
る。また、評価断面上の着目点での局所熱応力は、内表
面での温度変化を入力条件としてグリーン関数法により
求める。非線形成分の温度分布に対しては、規格化され
た温度分布に対応する応力のデータベースから応力値を
推定する。
【０００６】一方、管台部については、配管の応力推定
とほぼ同様であり、線形成分の温度分布に対しては配管
からの等価熱曲げ応力による管台部反力２２を入力デー
タとし、別途、単位反力加重が負荷とされた管台部ＦＥ
Ｍモデル１８に対するＦＥＭ解析部１９からの単位反力
加重に対する応力２０を比例倍して求める。
とほぼ同様であり、線形成分の温度分布に対しては配管
からの等価熱曲げ応力による管台部反力２２を入力デー
タとし、別途、単位反力加重が負荷とされた管台部ＦＥ
Ｍモデル１８に対するＦＥＭ解析部１９からの単位反力
加重に対する応力２０を比例倍して求める。
【０００７】そして、これらの熱応力変化と内圧力応力
等を組合わせることで疲労損傷係数及びき裂安定性を疲
労モニタリング演算部８により評価するようにしてい
た。
等を組合わせることで疲労損傷係数及びき裂安定性を疲
労モニタリング演算部８により評価するようにしてい
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記図３
に示したようなシステム構成では、評価断面での内表面
温度分布を求めるときに軸対称モデルから求められた内
表面温度−外表面温度と害表面温度変化率との関係を用
いていた。この関係は、一種の工学的アプローチである
ため、やや精度が劣り、しかも断面内に温度分布を生じ
る時でも上記軸対称モデルから求められた上記関係を適
用していたため、結果として評価精度を高めることがで
きない要因となっていた。
に示したようなシステム構成では、評価断面での内表面
温度分布を求めるときに軸対称モデルから求められた内
表面温度−外表面温度と害表面温度変化率との関係を用
いていた。この関係は、一種の工学的アプローチである
ため、やや精度が劣り、しかも断面内に温度分布を生じ
る時でも上記軸対称モデルから求められた上記関係を適
用していたため、結果として評価精度を高めることがで
きない要因となっていた。
【０００９】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、評価断面で温度分
布の時間変化を生じる場合であっても高い評価精度で疲
労損傷係数及びき裂安定性を評価することができ、した
がって発電プラントの寿命監視に有用な疲労モニタリン
グ装置を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、評価断面で温度分
布の時間変化を生じる場合であっても高い評価精度で疲
労損傷係数及びき裂安定性を評価することができ、した
がって発電プラントの寿命監視に有用な疲労モニタリン
グ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
評価点近傍に取付けられた温度センサと、上記評価点に
おける内圧を検出する圧力センサと、上記温度センサで
得られた温度データから逆解析手法により上記評価点断
面内表面の温度分布を推定する逆解析演算手段と、この
逆回析演算手段で得た上記評価点断面内表面の温度分布
を用いて２次元グリーン関数計算により上記評価点の熱
応力を算出するグリーン関数演算手段と、このグリーン
関数演算手段で得た上記評価点の熱応力と上記圧力セン
サで得た圧力データに基づく内圧応力変化とによって上
記評価点での疲労損傷評価演算を行なう疲労演算手段と
を具備したことを特徴とする。
評価点近傍に取付けられた温度センサと、上記評価点に
おける内圧を検出する圧力センサと、上記温度センサで
得られた温度データから逆解析手法により上記評価点断
面内表面の温度分布を推定する逆解析演算手段と、この
逆回析演算手段で得た上記評価点断面内表面の温度分布
を用いて２次元グリーン関数計算により上記評価点の熱
応力を算出するグリーン関数演算手段と、このグリーン
関数演算手段で得た上記評価点の熱応力と上記圧力セン
サで得た圧力データに基づく内圧応力変化とによって上
記評価点での疲労損傷評価演算を行なう疲労演算手段と
を具備したことを特徴とする。
【００１１】このような構成とすれば、逆解析手法及び
拡張グリーン関数手法を導入することにより、評価断面
で生じている任意の温度分布の時間変化による熱応力の
時間変化を高い精度でリアルタイムに解析することがで
きるので、結果として高い評価精度で疲労損傷係数及び
き裂安定性を評価することができ、発電プラントの寿命
監視に充分有用なものとすることができる。
拡張グリーン関数手法を導入することにより、評価断面
で生じている任意の温度分布の時間変化による熱応力の
時間変化を高い精度でリアルタイムに解析することがで
きるので、結果として高い評価精度で疲労損傷係数及び
き裂安定性を評価することができ、発電プラントの寿命
監視に充分有用なものとすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の一形態を説明する。
の一形態を説明する。
【００１３】図１はその回路構成を示すもので、上記図
３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する
ものとする。
３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する
ものとする。
【００１４】しかして、配管外表面温度センサ３及び管
台外表面温度センサ２は図２に示すように評価対象とな
る配管４及び管台１に取付けられ、配管外表面温度セン
サ３で検出された配管外表面温度変化３ａ及び管台外表
面温度センサ２で検出された管台外表面温度変化２ａは
共に疲労モニタリング演算部８′内の逆解析演算部２６
に入力される。
台外表面温度センサ２は図２に示すように評価対象とな
る配管４及び管台１に取付けられ、配管外表面温度セン
サ３で検出された配管外表面温度変化３ａ及び管台外表
面温度センサ２で検出された管台外表面温度変化２ａは
共に疲労モニタリング演算部８′内の逆解析演算部２６
に入力される。
【００１５】この逆解析演算部２６では、逆解析手法を
用いて配管外表面温度変化３ａから配管内表面温度変化
２７を、管台外表面温度変化２ａから管台内表面温度変
化２８を算出し、これを拡張グリーン関数演算部３０に
与える。
用いて配管外表面温度変化３ａから配管内表面温度変化
２７を、管台外表面温度変化２ａから管台内表面温度変
化２８を算出し、これを拡張グリーン関数演算部３０に
与える。
【００１６】この拡張グリーン関数演算部３０にはま
た、３次元ＦＥＭ解析モデルとして配管部応力のグリー
ン関数３７と管台部応力のグリーン関数３８とが予め与
えられるもので、これら入力により拡張グリーン関数手
法を用いて配管部と管台部の熱応力変化３２，３５を算
出し、これらを共に疲労損傷計算部３６に与える。
た、３次元ＦＥＭ解析モデルとして配管部応力のグリー
ン関数３７と管台部応力のグリーン関数３８とが予め与
えられるもので、これら入力により拡張グリーン関数手
法を用いて配管部と管台部の熱応力変化３２，３５を算
出し、これらを共に疲労損傷計算部３６に与える。
【００１７】一方、管台１については、配管４からの反
力による応力も発生するため、上記逆解析演算部２６の
算出した配管内表面温度変化２７を線形温度分布計算部
２９にも与え、ここで配管部の線形温度分布を算出し
て、算出結果を配管からの反力計算部３３に与える。
力による応力も発生するため、上記逆解析演算部２６の
算出した配管内表面温度変化２７を線形温度分布計算部
２９にも与え、ここで配管部の線形温度分布を算出し
て、算出結果を配管からの反力計算部３３に与える。
【００１８】この反力計算部３３にはまた、上記ビーム
モデルＦＥＭ解析部１０の出力する等価熱曲げ応力によ
る管台部反力２２が与えられるもので、これらの入力に
より配管からの反力を算出し、算出した配管からの反力
と上記単位反力加重に対する応力とにより配管反力によ
る管台部応力３４を求めて、求めた結果を上記拡張グリ
ーン関数演算部３０からの管台部熱応力変化３５に加算
して疲労損傷計算部３６に与える。
モデルＦＥＭ解析部１０の出力する等価熱曲げ応力によ
る管台部反力２２が与えられるもので、これらの入力に
より配管からの反力を算出し、算出した配管からの反力
と上記単位反力加重に対する応力とにより配管反力によ
る管台部応力３４を求めて、求めた結果を上記拡張グリ
ーン関数演算部３０からの管台部熱応力変化３５に加算
して疲労損傷計算部３６に与える。
【００１９】疲労損傷計算部３６では、拡張グリーン関
数演算部３０からの配管部熱応力変化３２及び管台部熱
応力変化３５と、圧力センサ７からの管内圧力変化７ａ
に基づいて内圧応力計算部３１で算出された管内圧力に
対する応力とにより、当該評価対象となる配管の疲労損
傷計算を実施し、応力変化、疲労損傷度変化を算出して
これらを疲労モニタリング演算部８′外部の表示装置２
５で表示出力させるものである。
数演算部３０からの配管部熱応力変化３２及び管台部熱
応力変化３５と、圧力センサ７からの管内圧力変化７ａ
に基づいて内圧応力計算部３１で算出された管内圧力に
対する応力とにより、当該評価対象となる配管の疲労損
傷計算を実施し、応力変化、疲労損傷度変化を算出して
これらを疲労モニタリング演算部８′外部の表示装置２
５で表示出力させるものである。
【００２０】上記のような構成にあって、まず上記逆解
析演算部２６による逆解析手法について説明する。熱伝
導の順問題は、流体の温度変化、熱伝達率の変化を入力
条件とし、配管等構造物の内外面の温度分布の熱伝導方
程式を解くことになる。したがって、逆問題では上記順
問題の逆、すなわち今回の評価対象では外表面温度分布
を入力条件として順問題の入力条件、すなわち今回の評
価対象では流体温度分布の時間変化を求めることとな
る。そして、この求めた流体温度分布の時間変化が配管
内表面の温度分布に略等しいものと判断して、配管内表
面温度変化２７及び管台内表面温度変化２８を算出する
ようにしたものである。
析演算部２６による逆解析手法について説明する。熱伝
導の順問題は、流体の温度変化、熱伝達率の変化を入力
条件とし、配管等構造物の内外面の温度分布の熱伝導方
程式を解くことになる。したがって、逆問題では上記順
問題の逆、すなわち今回の評価対象では外表面温度分布
を入力条件として順問題の入力条件、すなわち今回の評
価対象では流体温度分布の時間変化を求めることとな
る。そして、この求めた流体温度分布の時間変化が配管
内表面の温度分布に略等しいものと判断して、配管内表
面温度変化２７及び管台内表面温度変化２８を算出する
ようにしたものである。
【００２１】こうした逆解析手法により、評価点の断面
近傍で計測した外表面断面の温度分布からリアルタイム
で当該部内表面断面の温度分布を推定するものである。
近傍で計測した外表面断面の温度分布からリアルタイム
で当該部内表面断面の温度分布を推定するものである。
【００２２】拡張グリーン関数手法では、評価断面を周
方向にいくつかに分割した領域のそれぞれが内表面上で
１℃だけ温度変化したときの、評価断面上での着目点で
生じる応力の時間変化をデータベースとして予め持って
おくもので、上記逆解析手法により周方向の複数点での
内表面の温度変化が推定できるので、これを入力データ
として上記データベースを線形加算することにより、熱
応力の時間変化を容易に求められるものである。
方向にいくつかに分割した領域のそれぞれが内表面上で
１℃だけ温度変化したときの、評価断面上での着目点で
生じる応力の時間変化をデータベースとして予め持って
おくもので、上記逆解析手法により周方向の複数点での
内表面の温度変化が推定できるので、これを入力データ
として上記データベースを線形加算することにより、熱
応力の時間変化を容易に求められるものである。
【００２３】上記のような手法を採ることにより、上記
図３で説明したような軸対称モデルの仮定を入れること
なく、任意の温度分布の時間変化に対して、熱応力を高
精度で求めることができる。
図３で説明したような軸対称モデルの仮定を入れること
なく、任意の温度分布の時間変化に対して、熱応力を高
精度で求めることができる。
【００２４】なお、本発明は上記のように説明した実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲内で種々変形して実施することが可能であるもの
とする。
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲内で種々変形して実施することが可能であるもの
とする。
【００２５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、逆解析手
法及び拡張グリーン関数手法を導入することにより、評
価断面で生じている任意の温度分布の時間変化による熱
応力の時間変化を高い精度でリアルタイムに解析するこ
とができるので、結果として高い評価精度で疲労損傷係
数及びき裂安定性を評価することができ、発電プラント
の寿命監視に充分有用なものとすることができる。
法及び拡張グリーン関数手法を導入することにより、評
価断面で生じている任意の温度分布の時間変化による熱
応力の時間変化を高い精度でリアルタイムに解析するこ
とができるので、結果として高い評価精度で疲労損傷係
数及びき裂安定性を評価することができ、発電プラント
の寿命監視に充分有用なものとすることができる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る回路構成を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図２】同実施の形態に係る各センサの設置状態を示す
図。
図。
【図３】従来の疲労モニタリングシステムの回路構成を
示すブロック図。
示すブロック図。
１…管台 ２…管台外表面温度センサ ３…配管外表面温度センサ ４…配管 ５…高温水配管部 ６…低温水配管部 ７…圧力センサ ８，８′…疲労モニタリング演算部 ９…内壁温度の単位直線温度分布 １０…ビームモデルＦＥＭ解析部 １１…管台内壁の単位温度変化 １２…管台軸対称モデルＦＥＭ解析部 １３…管台応力のグリーン関数 １４，１７…温度変化線図 １５…配管内壁の単位温度変化 １６…配管軸対称モデルＦＥＭ解析部 １８…管台部ＦＥＭモデル １９…管台部ＦＥＭ解析部 ２０…単位反力加重に対する応力 ２１…管台部データベース ２２…等価熱曲げ応力による管台部反力 ２３…配管部データベース ２４…熱応力モニタリング装置 ２５…表示装置 ２６…逆解析演算部 ２７…配管内表面温度変化 ２８…管台内表面温度変化 ２９…線形温度分布計算部 ３０…拡張グリーン関数演算部 ３１…内圧応力計算部 ３２…配管部熱応力変化 ３３…配管からの反力計算部 ３４…配管反力による管台部応力 ３５…管台部熱応力変化 ３６…疲労損傷計算部 ３７…配管部応力のグリーン関数 ３８…管台部応力のグリーン関数 ３９…データベース
フロントページの続き (72)発明者 越智 真弓 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 馬越 俊光 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (1)
- 【請求項１】 評価点近傍に取付けられた温度センサ
と、 上記評価点における内圧を検出する圧力センサと、 上記温度センサで得られた温度データから逆解析手法に
より上記評価点断面内表面の温度分布を推定する逆解析
演算手段と、 この逆回析演算手段で得た上記評価点断面内表面の温度
分布を用いて２次元グリーン関数計算により上記評価点
の熱応力を算出するグリーン関数演算手段と、 このグリーン関数演算手段で得た上記評価点の熱応力と
上記圧力センサで得た圧力データに基づく内圧応力変化
とによって上記評価点での疲労損傷評価演算を行なう疲
労演算手段とを具備したことを特徴とする疲労モニタリ
ング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25180496A JPH1096704A (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 疲労モニタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25180496A JPH1096704A (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 疲労モニタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096704A true JPH1096704A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17228180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25180496A Pending JPH1096704A (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 疲労モニタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1096704A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101964006A (zh) * | 2009-07-23 | 2011-02-02 | 韩国电力公社 | 用于利用权函数计算依赖温度的格林函数的装置及方法 |
| JP2011158362A (ja) * | 2010-02-01 | 2011-08-18 | Kyushu Electric Power Co Inc | 熱疲労評価方法 |
| CN106653113A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-05-10 | 核动力运行研究所 | 一种蒸汽发生器在线疲劳寿命监测装置及方法 |
| WO2022038840A1 (ja) * | 2020-08-17 | 2022-02-24 | 株式会社日立製作所 | き裂進展評価装置、及びき裂進展評価プログラム |
| JP2023519471A (ja) * | 2020-01-24 | 2023-05-11 | シコラ アーゲー | 管状ストランドの温度を求める装置及び方法 |
-
1996
- 1996-09-24 JP JP25180496A patent/JPH1096704A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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