IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 日立GEニュークリア・エナジー株式会社の特許一覧

特開2025-7387保全計画支援システム及び保全計画支援方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025007387
(43)【公開日】2025-01-17
(54)【発明の名称】保全計画支援システム及び保全計画支援方法
(51)【国際特許分類】
   G21C 17/00 20060101AFI20250109BHJP
   G05B 23/02 20060101ALI20250109BHJP
   G06Q 50/06 20240101ALI20250109BHJP
   G06Q 10/04 20230101ALI20250109BHJP
   G06Q 10/20 20230101ALI20250109BHJP
【FI】
G21C17/00 600
G05B23/02 R
G21C17/00 100
G06Q50/06
G06Q10/04
G06Q10/20
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023108747
(22)【出願日】2023-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】507250427
【氏名又は名称】日立GEニュークリア・エナジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】河野 尚幸
(72)【発明者】
【氏名】池側 智彦
【テーマコード(参考)】
2G075
3C223
5L010
5L049
5L050
【Fターム(参考)】
2G075AA01
2G075BA17
2G075BA18
2G075EA09
2G075FC11
3C223AA03
3C223BA01
3C223BB17
3C223CC01
3C223DD01
3C223FF23
3C223FF52
5L010AA20
5L049AA20
5L049CC06
5L050CC06
(57)【要約】
【課題】対象設備の不具合や劣化の状況を含む複数の観点での情報を用いた総合的な最適化な保全計画を提供し、信頼性の向上に貢献することができる保全支援システム及び保全支援方法を提供する。
【解決手段】原子力発電プラントの系統の挙動を示す物理モデルを用いたシミュレータにより系統の機器又は計器と系統の性能との相関関係を示す相関モデルを求める系統監視計画部11と、シミュレータにより系統の性能変化率から系統の機器又は計器の系統の性能への寄与度を求める機器監視計画部12と、系統監視計画部で求めた相関モデルに従って系統の監視・計測データから系統監視結果を求める系統監視部13と、機器監視計画部で求めた寄与度に従って系統の監視・計測データから機器監視結果を求める機器監視部14と、系統監視結果と機器監視結果とに基づいて保全計画を更新する保全計画更新部16と、を備えるようにした。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
原子力発電プラントの保全計画支援システムであって、
前記原子力発電プラントの系統の挙動を示す物理モデルを用いたシミュレータにより前記系統の機器又は計器と前記系統の性能との相関関係を示す相関モデルを求める系統監視計画部と、
前記シミュレータにより前記系統の性能変化率から前記系統の機器又は計器の前記系統の性能への寄与度を求める機器監視計画部と、
前記系統監視計画部で求めた相関モデルに従って前記系統の監視・計測データから系統監視結果を求める系統監視部と、
前記機器監視計画部で求めた寄与度に従って前記系統の監視・計測データから機器監視結果を求める機器監視部と、
前記系統監視結果と前記機器監視結果とに基づいて保全計画を更新する保全計画更新部と、
を備える保全計画支援システム。
【請求項2】
請求項1に記載の保全計画支援システムにおいて、
前記機器監視計画部は、前記系統監視計画部が求めた前記相関モデルを参照して前記寄与度を求める、
保全計画支援システム。
【請求項3】
請求項1に記載の保全計画支援システムにおいて、
前記保全計画更新部は、前記系統監視結果における系統性能の性能低下の傾向の有無、及び、前記機器監視結果おける機器の性能低下の傾向の有無、の組み合わせに応じて、保全計画を更新する、
保全計画支援システム。
【請求項4】
請求項1に記載の保全計画支援システムにおいて、
前記シミュレータは、前記系統の状態が異なる複数の物理モデルを有し、
前記系統監視計画部は、物理モデル毎にシミュレータにより前記相関モデルを求め、
前記機器監視計画部は、物理モデル毎にシミュレータにより前記寄与度を求め、
前記系統監視部は、異なる物理モデルのシミュレータにより求めた前記相関モデル毎に系統監視結果を求め、
前記機器監視部は、異なる物理モデルのシミュレータにより求めた前記寄与度毎に機器監視結果を求める、
保全計画支援システム。
【請求項5】
請求項4に記載の保全計画支援システムにおいて、
前記保全計画更新部は、前記異なる物理モデルのシミュレータ毎の前記系統監視結果又は前記機器監視結果のトレンドの推定値を求め、推定値が保全しきい値に達する最短の到達時間を次回保全の推奨時期とする、
保全計画支援システム。
【請求項6】
原子力発電プラントの保全計画支援システムであって、
原子力発電プラントの系統の構成機器及び計器から定義され系統の挙動を示す物理モデルを用いたシミュレータにより、前記系統の運転状態や自然環境による状態の変化と機器及び計器の性能変化との複数の変化を入力条件としてシミュレーションを行って、前記系統に対して定義された性能を評価し、前記性能と相関性の高い機器又は計器を抽出することで、系統の性能の支配因子を抽出する相関性検出処理を行い、
前記系統の構成機器と計器のうち、特定の機器又は計器の性能変化を入力条件としてシミュレーションを行って前記系統に対して定義された性能を評価し、前記系統の性能変化率から機器又は計器の性能への寄与度を求める寄与度評価処理を行い、
前記系統に含まれる構成機器及び計器のうち、前記相関性検出処理で抽出したプラントの性能と相関性の高い機器又は計器を監視するとともに、重点的に保全する機器又は計器を前記寄与度評価処理で求めた寄与度により抽出して、保全計画を更新する
保全計画支援システム。
【請求項7】
原子力発電プラントの保全計画支援システムの保全計画支援方法であって、
前記原子力発電プラントの系統の挙動を示す物理モデルを用いたシミュレータにより前記系統の機器又は計器と前記系統の性能との相関関係を示す相関モデルを求めるステップと、
前記シミュレータにより前記系統の性能変化率から前記系統の機器又は計器の前記系統の性能への寄与度を求めるステップと、
前記相関モデルに従って前記系統の監視・計測データから系統監視結果を求めるステップと、
前記寄与度に従って前記系統の監視・計測データから機器監視結果を求めるステップと、
前記系統監視結果と前記機器監視結果とに基づいて保全計画を更新するステップとを含む、
保全計画支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、原子力発電プラントの保全活動を支援する保全計画支援システム及び保全計画支援方法に関する。
【背景技術】
【0002】
原子力発電プラントは、数百の系統、それを構成する多数の機器から構成され、安全性を維持しつつ、発電プラントの性能を発揮するために、信頼性を維持・向上するための保全活動を実施している。
【0003】
一方、特許文献1にも開示されているように、原子力発電プラントのシミュレーション技術が向上し、原子力発電プラントのシミュレータにより異常事象を模擬して各種の運転パラメータを学習データとして収集し、原子力発電プラントの診断モデルを生成する技術がある。詳しくは、特許文献1には、シミュレータが異常事態を再現したパラメータと異常事態の関係を学習したAIを使って異常事象の検知と種類同定をすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2022-020555号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
原子力発電プラントの保全活動では、系統と機器の性能が十分に担保されていること、万が一の異常傾向の対処など、監視やリスク評価も加味した、総合的な保全プロセスの最適化の構築が望まれている。
【0006】
本発明の目的は、対象設備の不具合や劣化の状況を含む複数の観点での情報を用いて最適化な保全計画を提供し、信頼性の向上に貢献することができる保全支援システム及び保全支援方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するため、本発明の原子力発電プラントの保全計画支援システムは、前記原子力発電プラントの系統の挙動を示す物理モデルを用いたシミュレータにより前記系統の機器又は計器と前記系統の性能との相関関係を示す相関モデルを求める系統監視計画部と、前記シミュレータにより前記系統の性能変化率から前記系統の機器又は計器の前記系統の性能への寄与度を求める機器監視計画部と、前記系統監視計画部で求めた相関モデルに従って前記系統の監視・計測データから系統監視結果を求める系統監視部と、前記機器監視計画部で求めた寄与度に従って前記系統の監視・計測データから機器監視結果を求める機器監視部と、前記系統監視結果と前記機器監視結果とに基づいて保全計画を更新する保全計画更新部と、を備えるようにした。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、原子力発電プラントの保全に対して、対象設備の不具合や劣化の状況を含む複数の観点での情報を用いて最適化な保全計画を提供し、信頼性の向上に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本実施形態の保全計画支援システムの機能を説明する概要図である。
図2】系統監視計画部の構成を示すブロック図である。
図3】解析部の構成を示すブロック図である。
図4】解析部の物理モデルの詳細を説明するブロック図である。
図5】物理モデルで示される系統構成の一例を示す図である。
図6】相関計算部の処理内容を説明する図である。
図7】機器監視計画部の構成を示すブロック図である。
図8】寄与度計算部の処理内容を説明する図である。
図9】系統監視部の構成を示すブロック図である。
図10A】相関出力F1のトレンドを示す図である。
図10B】時間tにおける相関出力F1(t)を、相関出力F1と性能Xの関係を示す関係式に従って、性能X(t)に換算する様子を示す図である。
図10C】性能Xの時間トレンドを示す図である。
図11】機器監視部の構成を示すブロック図である。
図12A】注目する系統の性能Xと相関出力F1の時間トレンドを示す図である。
図12B】寄与度の高い機器Aの、出力a(計測)の時間トレンドと出力b(計測)の時間トレンドと出力c(計測)の時間トレンドを示す図である。
図13】物理モデルに入力する外乱の一例を示す図である。
図14A】全ての外乱を入力した場合の、出力a'(仮想)と性能X'(仮想)の関係を示す図である。
図14B】特定のパラメータを変化させる場合の外乱α(仮想)に対する性能X'(仮想)の変化率を示す図である。
図14C】特定パターンの外乱を変化させる場合の、外乱α(仮想)に対する出力a'(仮想)~出力e'(仮想)の変化率を示す図である。
図15】保全計画支援システムの具体的な構成を説明するブロック図である。
図16】構成管理DBの構成データの例を示す図である。
図17】計測項目DBの構成データの例を示す図である。
図18】監視・計測データDBの構成データの例を示す図である。
図19A】系統監視結果(トレンド)の活用方法の一例を説明する図である。
図19B】系統監視結果(トレンド)の活用方法の他例を説明する図である。
図20】実施形態の保全計画支援システムの動作を説明するフロー図である。
図21】総合判断の処理内容を示す図である。
図22A】更新前の保全計画情報を示す図である。
図22B】更新後の保全計画情報を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の保全計画支援システムは、原子力発電プラントの系統の構成機器及び計器から定義され系統の挙動を示す物理モデルを用いたシミュレータにより、系統の運転状態や自然環境による状態の変化と機器及び計器の性能変化との複数の変化を入力条件としてシミュレーションを行って系統に対して定義された性能を評価し、性能と相関性の高い機器又は計器を抽出することで、系統の性能の支配因子を抽出する相関性検出処理(第1の手順)と、系統の構成機器と計器のうち、特定の機器又は計器の性能変化を入力条件としてシミュレーションを行って系統に対して定義された性能を評価し、系統の性能変化率から機器又は計器の性能への寄与度を評価する寄与度評価処理(第2の手順)と、を行い、系統に含まれる構成機器及び計器のうち、相関性検出処理で抽出したプラントの性能と相関性の高い機器又は計器を監視するとともに、重点的に保全する機器又は計器を寄与度評価処理で求めた寄与度により抽出して、保全計画を更新する。
【0011】
図1は、本実施形態の保全計画支援システムの機能を説明する概要図である。
保全計画支援システムは、系統に対して定義された性能を評価し、性能と相関性の高い機器又は計器を抽出することで、系統の性能の支配因子を抽出する相関性検出処理を行い相関モデルを生成する系統監視計画部11と、系統の性能変化率から機器又は計器の性能への寄与度を評価する寄与度評価処理を行い寄与度を生成する機器監視計画部12と、を備える。
【0012】
詳しくは、系統監視計画部11と機器監視計画部12は、構成管理DB(210)と計測項目DB(230)により定義される複数の系統の挙動を示す物理モデル(物理モデルN、物理モデルD、…)により、系統の運転状態や自然環境による状態の変化と機器及び計器の性能変化との複数の変化を入力条件としてシミュレーションを行って系統に対して定義された性能を評価し、相関モデルと寄与度を生成する。
【0013】
系統監視部13は、保全対象の設備(系統や機器)の計測したデータを格納する監視・計測データDB(240)の情報を、相関モデルに従って解析して、系統の性能の時間変動を示す系統監視結果(トレンド)を出力する。
【0014】
機器監視部14は、保全対象の設備(系統や機器)の計測したデータを格納する監視・計測データDB(240)の情報を、寄与度に従って解析して、寄与度の高い機器又は計器の出力の時間変動を示す機器監視結果(トレンド)を出力する。
【0015】
保全計画更新部16は、系統監視結果と機器監視結果を評価して、系統性能の性能低下の傾向の有無と機器の性能低下の傾向の有無の組み合わせに応じて、保全計画情報を更新する。
以後、保全計画支援システムの機能・動作の詳細を説明する。
【0016】
図2は、系統監視計画部11の構成を示すブロック図である。
系統監視計画部11は、解析部111と相関計算部112と、から構成する。
【0017】
解析部111は、詳細を後述する複数の系統挙動を示す物理モデルから構成され、系統の運転状態や自然環境による状態の変化と機器及び計器の性能変化を示す外乱情報(外乱α(仮想)、外乱β(仮想)、外乱γ(仮想)、外乱δ(仮想)…、外乱ω(仮想))を入力し、系統の性能情報(性能X'(仮想)、性能Y'(仮想)、性能Z'(仮想)、…)と系統の出力情報(出力a'(仮想)、出力b'(仮想)、出力c'(仮想)、出力d'(仮想)、出力e'(仮想)、…)とを出力する。
【0018】
ここで、外乱とは、系統を構成する機器や計器の性能の低下を表すパラメータであり、例えば、冷却系統における、配管の漏えいや、ポンプの性能低下、熱交換器の閉塞、圧力計のドリフト、である。また、系統を含む環境の変化を表すパラメータを含むことができ、例えば、冷却系統における、冷却性能を劣化させる海水の温度上昇である。なお、明細書では、シミュレーションにおける情報を示す場合には、(仮想)と記し、実機における情報を示す場合には、(計測)と記している。
【0019】
相関計算部112は、図6により詳細を後述するが、性能と相関性の高い機器又は計器を抽出することで、系統の性能の支配因子を抽出し、相関出力情報(相関出力F1'、相関出力F2'、相関出力F3'、…)及び相関モデルとして出力する。
【0020】
図3は、解析部111の構成を示すブロック図である。
解析部111は、通常運転モードの系統挙動の物理モデル(物理モデルN)、所定の障害発生時の運転モードの系統挙動の物理モデル、事故時の運転モードの系統挙動の物理モデル(物理モデルD)等の複数の系統の物理モデルを有し、それぞれの物理モデルにより、相関出力情報及び相関モデルを出力する。
【0021】
入力パラメータ切替え部は、解析する物理モデルに応じて、外乱情報を入力する情報を切り替える。
出力パラメータ処理部は、解析した物理モデルに応じて、解析結果を系統の性能情報と系統の出力情報に分配する処理部である。
【0022】
図4は、解析部111の物理モデルの詳細を説明するブロック図である。
物理モデルは、構成管理DB(210)に格納されている系統の機器構成、系統の計器構成、系統・機器の要件と、計測項目DB(230)に格納されている出力リスト(計測項目)と、により定義される系統挙動モデルである。
【0023】
ここで、系統の構成情報とは、当該系統を構成する弁、ポンプ、モータ、ストレーナ、ブロワーといった機器及びその配置を含む情報である。
系統の構成情報とは、当該系統を構成する系統の、温度計、流量系、圧力計といった計器とその配置を含む情報である。
系統・機器の要件とは、系統の機能要求や性能要求、系統を構成する機器に対する設計要件などを指し、当該系統やその系統を構成する機器に、主に安全上求められる機能や性能を含む情報である。
【0024】
出力リスト(計測)とは、当該系統で、計器やセンサ等によって計測されている項目である。その多くは、プロセスコンピュータ(プロコン、とも称する)に取り込まれるが、一部は、プロセスコンピュータに取り込まれない現場に設置された計器や、状態監視のための温度計測センサ・振動センサ等の自動又は手動の計測器による情報も含むものである。
【0025】
図5は、物理モデルで示される系統構成の一例を示す図である。
図5の系統構成は、原子炉補機冷却系/補機冷却海水系の系統構成を示しており、構成管理DB(210)に、系統構成を格納し、計測項目DB(230)に、圧力P、温度T、差圧DP、流量Fの詳細情報を格納する。物理モデルは、構成管理DB(210)と計測項目DB(230)に基づいて、系統挙動モデルを定義する。
【0026】
つぎに、系統監視計画部11の相関計算部112(図2を参照)の処理内容を、図6により説明する。
図6は、相関計算部112が、性能X'(仮想)と相関性の高い系統の出力情報(出力a'(仮想)、出力b'(仮想)、出力c'(仮想))を求める場合を示している。
【0027】
図6の紙面左側のグラフは、系統の出力a'(仮想)、出力b'(仮想)、…出力e'(仮想)のそれぞれと性能X'(仮想)との関係を示している。グラフが示すように、出力a'(仮想)、出力b'(仮想)、…出力e'(仮想)のそれぞれは、性能X'(仮想)の因子であるが、性能X'(仮想)との相関関係が見られない。
【0028】
しかし、系統の出力a'(仮想)、出力b'(仮想)、…出力e'(仮想)の中から選択された、出力a'(仮想)、出力b'(仮想)、出力c'(仮想)を変数とする相関関数F1'(a’,b’,c’)を導入すると、図6の紙面右側のグラフに示すように、性能X'(仮想)と相関関数F1'(a’,b’,c’)とが、所定の関係式(相関式)で示される相関関係を有するようになる。以後、本明細書では、相関関数F1'(a’,b’,c’)を、相関出力F1'(a’,b’,c’)と記す。
【0029】
上記のように、相関計算部112は、系統の性能情報(性能X'(仮想)、性能Y'(仮想)、性能Z'(仮想)、…)のそれぞれについて、系統の出力情報(出力a'(仮想)、出力b'(仮想)、出力c'(仮想)、出力d'(仮想)、出力e'(仮想)、…)に関する相関出力情報(相関出力F1'、相関出力F2'、相関出力F3'、…)を求める。そして、相関計算部112は、系統の性能情報と相関出力情報と相関式とを相関モデルとして出力する。
【0030】
詳細は後述するが、系統監視部13において、監視・計測データDB(240)の系統の出力データから、上記の相関モデルに基づいて系統の性能情報を算出し、系統検視結果(トレンド)を求める。
【0031】
つぎに、図7図8により、機器監視計画部12について説明する。
図7は、機器監視計画部12の構成を示すブロック図である。
機器監視計画部12は、解析部121と寄与度計算部122と、から構成する。
なお、解析部121は、系統監視計画部11の解析部111(図2を参照)と同一のため、説明は省略する。
【0032】
寄与度計算部122は、図8により詳細を後述するが、相関計算部112が出力する相関モデルと外乱と外乱対象の整理表を参照し、解析部121が出力する系統の性能情報(性能X'(仮想)、性能Y'(仮想)、性能Z'(仮想)、…)と系統の出力情報(出力a'(仮想)、出力b'(仮想)、出力c'(仮想)、出力d'(仮想)、出力e'(仮想)、…)とから、性能情報のそれぞれに対する寄与度を求める。
【0033】
また、機器の性能変化の系統に対する性能情報(性能X'(仮想)、性能Y'(仮想)、性能Z'(仮想)、…)の影響は小さい場合が多いため、特定の外乱の影響を、性能情報の変化、若しくは、相関出力情報(相関出力F1'、相関出力F2'、相関出力F3'、…)の変化から捉えることが難しいことを想定して、寄与度計算部122は、機器の性能変化の影響に感度の高い出力(出力a’~e’から選定)についても、出力できる機能を備える。
【0034】
図8は、寄与度計算部122の処理内容を説明する図である。
図8の紙面左側のグラフは、機器などの性能劣化(=外乱)の影響の大小によるその系統の性能情報(性能X'(仮想)、…)への影響を示している。詳しくは、外乱α(仮想)、外乱β(仮想)、外乱γ(仮想)の変化に対する性能X'(仮想)の変化率を示してる。
【0035】
寄与度計算部122は、外乱の変化に応じて性能の変化率が変わる場合を、性能の変化に対する外乱の影響(寄与度)が大きいと判定する。寄与度計算部122は、外乱の変化に応じて性能の変化率の大小に応じて、外乱の影響(寄与度)を「High」「Middle」「Low」の複数段階に判定する。
【0036】
ここで、寄与度計算部122は、外乱パラメータと外乱対象の対応を示す「外乱と外乱対象の整理表」に基づいて、外乱と機器又は計器の性能を対応が判るので、性能の変化に対する外乱の影響(寄与度)が大きいと判定した外乱を、機器又は計器の性能に言い換えることができる。
【0037】
なお、図8では、グラフの縦軸に性能X'(仮想)を取っているが、性能X'(仮想)と相関関係があることが分かっている相関出力F1'を用いてもよい。つまり、図8の紙面左側の3つのグラフの縦軸は、性能X'(仮想)でも、相関出力F1'でもよい。
【0038】
寄与度計算部122は、図8の右側下表に示す、相関モデルと「外乱と外乱対象の整理表」を参照し、性能X'(仮想)に対するそれぞれの外乱(機器又は計器の性能)の寄与度計算結果を求める。寄与度計算結果は、性能情報(性能X'(仮想)、性能Y'(仮想)、性能Z'(仮想)、…)ごとに求める。
【0039】
つぎに、図9図10により、系統監視部13について説明する。
図9は、系統監視部13の構成を示すブロック図である。
系統監視部13は、パラメータ変換部と相関処理部と出力部とから構成する。
【0040】
系統監視部13は、原子力発電プラントのプロセス計算機に取り込まれているか、又は現場計器で取得した所定時刻毎又は所定間隔で計測された系統の計測データを格納する監視・計測データDB(240)の計測データを、系統監視計画部11で生成した相関モデルに基づいて解析し、系統の性能の時間変動を示す系統監視結果(トレンド)を出力する。
【0041】
詳しくは、パラメータ変換部は、監視・計測データDB(240)の計測データ(出力a(計測)、出力b(計測)、出力c(計測)、出力d(計測)、出力e(計測)、…)を、相関モデルに基づいて相関出力情報(相関出力F1、相関出力F2、相関出力F3、…)に変換する。
【0042】
相関処理部は、相関モデルの性能情報と相関出力情報の関係を示す相関式に基づいて、パラメ―タ変換部が出力する相関出力情報(相関出力F1、相関出力F2、相関出力F3、…)を、性能情報(性能X(計測)、性能Y(計測)、性能Z(計測)、…)に換算する処理を行う。
【0043】
出力部は、相関出力情報(相関出力F1、相関出力F2、相関出力F3、…)の時間トレンド、又は、性能情報(性能X(計測)、性能Y(計測)、性能Z(計測)、…)の時間トレンドを、保全計画更新部16に通知する。
【0044】
ここで、図10A図10B図10Cにより、パラメータ変換部の相関出力情報の時間トレンドと、相関処理部の性能情報の時間トレンドについて説明する。
図10Aは、パラメータ変換部が出力する時間tまでの相関出力F1の時間トレンドを示す図である。
【0045】
図10Bは、相関処理部における、相関出力情報(相関出力F1、相関出力F2、相関出力F3、…)を、性能情報(性能X(計測)、性能Y(計測)、性能Z(計測)、…)に換算する処理を説明する図である。時間tにおける相関出力F1(t)を、相関出力F1と性能Xの関係を示す関係式に従って、性能X(t)に換算する様子を示してる。
【0046】
図10Cは、図10Aの相関出力F1の時間トレンドを、図10Bの性能Xへの換算処理により求めた性能Xの時間トレンドを示す図である。
【0047】
図10Cにおいて、管理値1は、例えば、設計上の要求値であり、その値を超えることが規制上の制約となる値である。管理値2は、例えば、この値を超えると、保全のアクション(例えば、監視の頻度をあげる、あるいは次回の定期検査で分解点検を実施するなど)のための、管理値である。
【0048】
つぎに、図11図12A図12Bにより、機器監視部14について説明する。
図11は、機器監視部14の構成を示すブロック図である。
機器監視部14は、パラメータ選定部と出力部とから構成する。
【0049】
機器監視部14は、原子力発電プラントのプロセス計算機に取り込まれているか、又は現場計器で取得した所定時刻毎又は所定間隔で計測された系統の計測データを格納する監視・計測データDB(240)の計測データを、機器監視計画部12で生成した寄与度に基づいて解析し、機器の性能の時間変動を示す機器監視結果(トレンド)を出力する。すなわち、機器の性能変化に感度の高い出力を監視し、時間トレンドとして出力する。
【0050】
詳しくは、パラメータ選定部は、系統を構成する機器のうち、その機器の性能変化が、性能X(計測)(あるいは、性能Xに相関性のある相関出力F1)に感度の高い機器、すなわち、寄与度の高い機器に対して、当該機器の性能変化に感度の高い出力(計測)を、機器性能の監視パラメータとして、選定する。図は、相関出力F1、出力a(計測)、出力b(計測)、出力c(計測)が選定された場合を示している。
【0051】
出力部は、パラメータ選定部で選定した機器の性能変化に感度の高い出力(計測)の時間変動を機器監視結果(トレンド)として出力する。
【0052】
機器監視部14の機器監視結果で得られる例を、図12A図12Bにより説明する。
図12Aは、系統監視部13が出力する注目する系統の性能Xと相関出力F1の時間トレンド(系統監視結果)を示す図である。
図12Bは、寄与度の高い機器Aの、出力a(計測)の時間トレンドと出力b(計測)の時間トレンドと出力c(計測)の時間トレンド(機器監視結果)を示す図である。
【0053】
図12Aでは、機器の監視結果として、性能Xや相関出力F1が変化していないことから系統性能に異常がないことが分かる。一方、系統性能の変化という大きな変化が現れる手前の段階の、機器の性能変化については、図12Bの出力a(計測)、出力b(計測)、出力c(計測)で監視することになる。
【0054】
図12Bでは、出力a(計測)が時間変化の傾向を示しているので、出力a(計測)に感度の高い外乱(=機器Aの性能変化)を抽出することができる。したがって、保全の意思決定としては、例えば、時間の定期検査の際に、機器Aの分解点検を実施する、あるいは、運転中の監視の頻度を増やすという、保全計画を立案できる。
【0055】
以後、本実施形態の保全計画支援システムについてより詳細に説明する。
図13は、物理モデルに入力する外乱の設定の一例を示す図である。
外乱の種別(外乱パラメータ)毎に、機器や環境などの外乱対象と、外乱の範囲(例えば、min-max)、外乱の与え方全パターンの指定、外乱の与え方特定パターンの指定を設定する。
【0056】
ここで、外乱の与え方全パターンの指定は、系統監視計画部11の解析部111に入力する外乱の指定であり、全パターンを設定する。外乱の与え方特定パターンの指定は、機器監視計画部12の解析部121に入力する外乱の指定であり、機器又は計器の寄与度を計算する際に設定する。
【0057】
つぎに、全パターン又は特定パターンの外乱の与え方による解析結果の一例を図14A図14B図14Cにより説明する。
【0058】
図14Aは、全パターンの外乱を入力した場合の、出力a'(仮想)と性能X'(仮想)の関係を示す図である。図14Aでは、出力a'(仮想)と性能X'(仮想)の相関関係を見いだせないが、相関関係を見つけられる可能性もある。
【0059】
図14Bは、特定パターンの外乱を変化させる場合の外乱α(仮想)に対する性能X'(仮想)の変化率を示す図である。図14Bは、特定の外乱の影響を性能X'(仮想)の変化から捉えることが難しいことを示す例である。また、図14Bでは、系統を構成する機器の性能変化を特定の外乱による性能X'(仮想)の影響変化として捉えようとするには、変化が小さいということもできる。
【0060】
図14Cは、特定パターンの外乱を変化させる場合の、外乱α(仮想)に対する出力a'(仮想)~出力e'(仮想)の変化率を示す図である。図14Cは、図14Bのように特定の外乱の影響を性能X'(仮想)の変化から捉えることが難しい場合における、他の解析結果の例である。図14Cでは、出力a'(仮想)と出力e'(仮想)とが、相対的に、外乱(=性能変化)に対して感度が高いと評価できる。
【0061】
次の、実施形態の保全計画支援システムの具体的な構成を、図15のブロック構成図により説明する。
保全計画支援システム300は、保全計画支援装置100と、外部記憶装置のデータベース装置200を有する。
【0062】
保全計画支援装置100は、処理部10、記憶部20、入力部30、出力部40、通信部50を有する。処理部10は、図1に示した、系統監視計画部11と機器監視計画部12と系統監視部13と機器監視部14と保全計画更新部16とを有する。
【0063】
記憶部20には、系統の機器構成21と系統の計器構成22と系統で計測した量を示す監視項目抽出情報23と系統の性能指標を示す性能リスト24と通常時・事故時などの運転条件25と海水温・気温などの環境条件26とが記憶されている。
【0064】
処理部10は、CPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)を含み、CPUが処理部10のRAMやHDD等に格納される各種プログラムを実行することにより、系統監視計画部11と機器監視計画部12と系統監視部13と機器監視部14と保全計画更新部16の機能を実現する。
【0065】
記憶部20は、HDDであり、保全計画支援装置100が処理を実行するための各種データを保存する。入力部30は、キーボードやマウス等のコンピュータに指示を入力するための装置であり、プログラム起動等の指示を入力する。出力部40は、ディスプレイ等であり、保全計画支援装置100による処理の実行状況や実行結果等を表示する。通信部50は、ネットワークNWを介して、他の装置と各種データやコマンドを交換する。
【0066】
データベース装置200には、以後で説明する構成管理DB(210)、計測項目DB(230)、監視・計測データDB(240)等を有する。
【0067】
図16は、構成管理DB(210)の構成データの例である。
構成管理DB210は、発電プラントに対する設計要求、設計図書、実体のデータから構成されるデータベースである。保全対象となる系統や機器(まとめて「設備」という)について、安全性の維持向上の観点でより重要な設備に対しては、要求される仕様や機能の維持のために、点検・試験・監視・補修等の保全活動の対象設備や、その実施時期(周期)が定められている。本実施形態のように、ある設備の点検周期を変更する場合には、原則的に、法令や規則を遵守した範囲内での変更である必要がある。例えば、規則では、10年等の所定の年数以内で全体の何%の非破壊検査の要求がある、といった例がある。
【0068】
図17は、計測項目DB(230)の構成データの例である。
計測項目DB(230)は、保全対象の設備(系統や機器)において実施中の計測項目と、計測項目毎の計測の精度、計測データ保管先等の情報を格納している。
また、計測項目DB(230)には、物理モデルにより構成される解析部111、121が参照する仮想的な計測項目に関する情報が格納されている。
【0069】
図18は、監視・計測データDB(240)の構成データの例である。
監視・計測データDB(240)は、計測項目DB(230)に格納されている計測項目と仮想的な計測項目に関して、実際にデータ計測した日時とデータの値を計測ログデータとして格納する。
【0070】
つぎに、系統監視結果(トレンド)の活用方法を、図19A図19Bにより説明する。
図19Aに示す活用方法では、図10A図10Cで説明した性能Xの時間トレンドにおいて、性能Xに時間的な変化が推定される場合は、トレンドの推定線を求め、保全しきい値に達する時間を次回保全の推奨時期としている。
【0071】
図19Bは、複数の物理モデルで求めた系統監視結果(トレンド)から次回保全の推奨時期を求める方法を示す図である。
詳しくは、複数の物理モデル(例えば、物理モデルNと物理モデルD)のそれぞれで求めた相関モデルに基づいて、性能Xの時間トレンドを求め、そして、それぞれの時間トレンドから、トレンドの推定線を求める。保全しきい値に達する推定線のうちで最短の到達時間を次回保全の推奨時期とする。これにより、想定外の性能低下を抑止し、保全の信頼性を向上できる。
【0072】
つぎに、図20のフロー図により、実施形態の保全計画支援システムの動作を説明する。
【0073】
ステップS1で、保全計画支援システムは、構成機器及び計器を含む物理モデルを用いたシミュレータを整備する。
【0074】
ステップS2で、保全計画支援システム(系統監視計画部11)は、複数の外乱(運転状態や自然環境による状態変化、系統を構成する機器及び計器の性能変化)の組み合わせを入力条件として、シミュレータによる解析を実施する。
【0075】
ステップS3で、保全計画支援システム(系統監視計画部11)は、系統の性能と、性能と相関性の高いパラメータ(プラントで計測される出力の組み合わせ計算)と、両者の相関関係を評価する。
【0076】
ステップS4で、保全計画支援システム(系統監視部13)は、性能と相関性の高いパラメータで系統を監視する。
【0077】
ステップS5で、保全計画支援システム(機器監視計画部12)は、特定の外乱(系統を構成する機器あるいは計器の性能変化)を入力条件として、ステップS3で求めた相関情報を参照して、シミュレータによる解析を実施する。
【0078】
ステップS6で、保全計画支援システム(機器監視計画部12)は、系統の性能に対する、系統の構成機器又は計器の性能変化の感度から、機器又は計器の性能への寄与度を評価する。
【0079】
ステップS7で、保全計画支援システム(機器監視部14)は、性能に寄与度の高い機器又は計器を監視する。
【0080】
ステップS8で、保全計画支援システム(保全計画更新部16)は、系統監視結果と機器監視結果に基づいて、系統性能と機器・計器性能における、性能低下の傾向の有無により、図21の総合判断の処理内容に従って、総合判断する。
【0081】
ステップS9で、保全計画支援システム(保全計画更新部16)は、保全計画を更新する。
【0082】
例えば、保全計画更新部16は、図22Aに示す更新前の保全計画情報を、図22Bに示す更新前の保全計画情報に更新する。具体的には、ポンプの分解点検の保全作業を、第N+2回で2台行う計画から、第N+1回で1台・第N+2回で1台行う計画に更新する。
【0083】
以上説明した本実施形態の保全計画支援方法は、次の特徴を有する。
原子力発電プラントの系統に対して、
前記系統の構成機器及び計器を含む物理モデルを用いたシミュレータにより、当該系統に対する運転状態や自然環境による状態変化と、前記機器及び計器の性能変化といった、複数の外乱の組み合わせを入力条件として複数回の解析により、前記系統に対して定義された主要性能を評価し、主要性能と相関性の高い組み合わせ入力条件を抽出することで、前記系統の主要性能の支配因子を抽出する第1の手順と、
前記系統の構成機器及び計器のうち、単一の機器あるいは計器の性能変化に関する特定の外乱を入力条件として与えて、前記シミュレータでの複数回の解析により、前記系統の主要性能を評価し、前記系統の主要性能変化から、前記系統の構成機器あるいは計器の、主要性能への寄与度を評価する第2の手順とを、
この順で実施することで、プラントの安全な運転のための主要性能に対して、監視すべきパラメータを支配因子として、また、前記系統に含まれる構成機器及び計器のうち、重点的に保全あるいは校正すべき設備及び計器を、前記寄与度により抽出することで、安全性な運転を担保しつつ保全の適正化を行う方法を提供する。
【0084】
また、原子力発電プラントの通常運転モード、所定の障害発生時の運転モードと事故時の運転モード等の複数の運転モードに対応した系統挙動を示す複数の物理モデルを有し、
それぞれの物理モデルによるシミュレーションに基づいて求めた性能トレンドの推定値が所定の保全しきい値に達する時間から、次回保全の推奨時期を求めるようにする。
【0085】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【0086】
11 系統監視計画部
12 機器監視計画部
13 系統監視部
14 機器監視部
16 保全計画更新部
100 保全計画支援装置
210 構成管理DB
230 計測項目DB
240 監視・計測データDB
300 保全計画支援システム
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10A
図10B
図10C
図11
図12A
図12B
図13
図14A
図14B
図14C
図15
図16
図17
図18
図19A
図19B
図20
図21
図22A
図22B