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公開番号2025044741
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023152487
出願日2023-09-20
発明の名称制御棒駆動機構の異常検知装置及び制御棒駆動機構の異常検知方法
出願人日立GEニュークリア・エナジー株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類G01M 99/00 20110101AFI20250326BHJP(測定;試験)
要約【課題】磁石モータやステッピングモータにより駆動される制御棒駆動機構における異常を、電動機電流から得られる「電流の大きさ」以外の特徴量により検知する異常診断装置及び異常診断方法を提供する。
【解決手段】電動機1の少なくとも1つの相電流を取得する電流取得部14と、電流取得部14において取得した相電流の時系列データからゼロクロス点を含むゼロクロス区間を決定するとともに、ゼロクロス区間の電流波形を抽出するゼロクロス区間抽出部15,15Aと、ゼロクロス区間の電流波形から制御棒駆動機構11の異常を検出するための特徴量を算出する特徴量算出部16と、特徴量を用いて異常を診断する異常診断部17と、異常診断部17の診断結果を伝達する伝達部18と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電動機によりボールねじを駆動して制御棒の挿入及び引抜動作を実施する制御棒駆動機構の異常を診断する装置であって、
前記電動機の少なくとも１つの相電流を取得する電流取得部と、
前記電流取得部において取得した前記相電流の時系列データからゼロクロス点を含むゼロクロス区間を決定するとともに、前記ゼロクロス区間の電流波形を抽出するゼロクロス区間抽出部と、
前記ゼロクロス区間の前記電流波形から前記制御棒駆動機構の異常を検出するための特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記特徴量を用いて異常を診断する異常診断部と、
前記異常診断部の診断結果を伝達する伝達部と、を備える
制御棒駆動機構の異常診断装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の制御棒駆動機構の異常診断装置において、
前記電動機はステッピングモータ、あるいは磁石モータのいずれかである
制御棒駆動機構の異常診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御棒駆動機構の異常診断装置において、
前記ゼロクロス区間抽出部は、前記電動機の電流の最大値もしくは実効値が所定値に対して所定の誤差範囲以内に収まった定常状態の中から前記ゼロクロス区間を抽出する
制御棒駆動機構の異常診断装置。
【請求項４】
請求項２に記載の制御棒駆動機構の異常診断装置において、
前記ゼロクロス区間抽出部は、前記電動機が駆動開始して特定時間経過もしくは前記相電流の周期変動が特定回数に達して以降の定常状態の中から前記ゼロクロス区間を抽出する
制御棒駆動機構の異常診断装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の制御棒駆動機構の異常診断装置において、
前記ゼロクロス区間抽出部は、抽出する前記電流波形を、前記電流取得部から取得したデータそのもの、もしくは前記電流取得部から取得したデータに含まれる周波数成分の一部から構成されたデータ、のいずれかとする
制御棒駆動装置の異常診断装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載の制御棒駆動機構の異常診断装置において、
前記特徴量を、前記制御棒駆動機構が正常状態である際の前記ゼロクロス点の座標における電流値とする
制御棒駆動機構の異常診断装置。
【請求項７】
請求項３または４に記載の制御棒駆動機構の異常診断装置において、
前記特徴量を、前記制御棒駆動機構が正常状態である際の前記相電流の前記ゼロクロス区間における任意の１点の電流値とする
制御棒駆動機構の異常診断装置。
【請求項８】
請求項３または４に記載の制御棒駆動機構の異常診断装置において、
前記特徴量を、前記制御棒駆動機構が正常状態である際の前記ゼロクロス点の座標を中心として、左右に等間隔の範囲における電流の積分値とする
制御棒駆動機構の異常診断装置。
【請求項９】
請求項３または４に記載の制御棒駆動機構の異常診断装置において、
前記ゼロクロス区間を、前記ゼロクロス点を中心として所定範囲内から決定する
制御棒駆動機構の異常診断装置。
【請求項１０】
請求項３または４に記載の制御棒駆動機構の異常診断装置において、
前記ゼロクロス区間を、前記相電流が最大値となる時間から電流周期の所定区間で抽出することで決定する
制御棒駆動機構の異常診断装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電に関わる装置において、電動機（モータ）によって駆動される制御棒駆動機構の異常を検知する技術に関する発明である。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、原子炉下部のハウジング内に設けられ、電動機の回転を中空ピストン昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、制御棒を炉心内に挿入・引抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、ハウジングの下端部に設けられたスプールピースと、電動機の回転軸に接続されるアウターヨークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁石と、スプールピース内部に設けられたインナーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナー磁石と、このインナー磁石の回転検出手段とを有する、ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１０－１０２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ）の広まりやＡＩ（ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）の高度化と労働人口の減少という状況が重なり、保守作業の効率化や省人化を目的として、センサ等で取得した情報を保守業務に積極的に用いる技術が注目されている。
【０００５】
その中で、原子力発電設備の制御棒駆動機構においても、点検作業量の低減などに向けて、センサ情報を用いた診断方法が提案されている。
【０００６】
センサの種類としては、振動センサや位置センサなどが代表的なものとして挙げられるが、設置の容易さなどから電流センサを用いた手法は特に注目するべき手法と言える。
【０００７】
例えば特許文献１では、許容値以上の負荷増加により発生するマグネットカップリングのすべりを、電動機の電流の大きさによって検知する方法が提案されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の手法は、制御棒駆動機構の駆動源が誘導電動機以外の場合、適用できない可能性がある。誘導電動機は、制御の種類や制御の有無によらず負荷の変化が発生すると、「すべり」と呼ばれる電動機電流の周波数に同期せずにモータ軸が回転する現象が発生することで大きな電流変化を生む。そのため、特許文献１では、電流の大きさにより異常検知を行っている。
【０００９】
しかし、誘導電動機以外の磁石モータやハイブリッド型を含むステッピングモータなどでは前記した「すべり」は発生せず、かつ、これらの電動機をオープンループ制御する場合、電流の大きさの代表値である実効値や最大値などは、大きな負荷変化があってもほぼ変化しない（１％未満）。
【００１０】
つまり、磁石モータやステッピングモータにおいては、実効値や最大値などの「電流の大きさ」では異常を検出できない可能性がある。従って、取り扱いのしやすい電流センサの利点を活用するためには、電流の大きさ以外で制御棒駆動機構の異常を検出できる技術が必要である。
（【００１１】以降は省略されています）

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