JPH05288884A - ロボット操作プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プラントを構成する弁のうち、多数を占める起
動・停止時、定期点検時にのみ使用される弁類の操作と
管理を当該弁の操作部と嵌合する操作器を備えたロボッ
トにより自動的に行わせて、多数の弁のアクチュエータ
の削除を可能としたロボット操作プラントを提供する。 【構成】プラント運用上でプラントの検査時にしか使用
しないドレン弁およびプラントの起動・停止時にしか使
用しない弁36を操作する操作器37を備えたロボット30
と、このロボット30による前記弁操作により弁36に装備
したアクチュエータの数を削減してプラント運転の自動
化を行うロボット操作システムと、このロボット操作シ
ステムのロボット30への操作指令と操作結果および計測
を実行管理する計算機手段33からなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電プラント等
における複雑で大規模システムの弁操作と、この管理シ
ステムに係り、ロボットにより弁操作を行うロボット操
作プラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラントのような複雑で大規
模なシステムには、数万個の弁が装備されており、これ
らの弁類のうち、通常運転中にプラントの運転のために
弁開度の調整が行われるものはごく一部で、その大半は
開あるいは閉の状態に固定されて使用されている。

【０００３】これらの状態が固定された弁類において
は、プラントの起動・停止時、あるいはプラントの検査
時に操作されるもので、プラントの起動・停止を自動化
するためには、起動・停止時に操作される弁を自動化す
る必要がある。

【０００４】このことは、特にプラントの起動・停止が
一年に一度程度しか行われない原子力発電プラントで
は、多数の弁に使用頻度の少ないアクチュエータを設置
することとなり、経済的に不都合で、保守上は繁雑とな
っていた。

【０００５】一方、プラントの定期点検時にのみ操作さ
れる、ドレンバルブ等においては殆どが手動操作されて
いるが、これらの弁の管理は人間が行うため、プラント
起動前の点検では、これらの弁状態の確認のために多大
の労力が払われている。ここで、原子力発電プラントの
一つの系統を例に、系統起動時に操作される弁と定常運
転時に働いている弁について説明する。

【０００６】図４に示す系統構成図は空気抽出系と呼ば
れるもので、主タービンの復水器の真空度を確保するた
めの系統である。この図４では通常運転時には白抜きの
バルブは開の状態を、また塗りつぶしのバルブは閉の状
態を図示している。主蒸気は弁１，調整弁２，弁３を経
由して弁４を通って一段目のエゼクタ５に、また弁６を
通って二段目のエゼクタ７に達している。

【０００７】さらに、復水器８の空気および蒸気は弁９
を通って前記一段目のエゼクタ５により吸引され、イン
ターコンデンサー10を通り、弁11，二段目のエゼクタ
７、弁６を通って、夫々２台の予熱器12，13、再結合器
14，15、排ガス復水器16，17を通り、排ガスホールドア
ップ装置18を経由して排ガス真空ポンプ設備19を介して
スタック20から放出される。

【０００８】このように、復水器８の真空度を維持する
系統には多数の弁が存在するが、通常運転中には大半の
弁が固定状態とされている。先に説明した経路の弁では
蒸気の圧力を制御する調整弁２が、エゼクタ５，７に至
る蒸気の圧力を調整するために通常運転中も頻繁に弁開
度が調整されるのみである。

【０００９】それでは、この図４に示した合計35個の弁
の内で前記調整弁２以外の通常運転時に操作されない34
個の弁は、何のために設けてあるかというと、一部の例
外はあるが、この系統をプラントの運転状態に合わせ
て、起動させるためのものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一つの系統の起動や停
止を自動化するためには、その系統を構成する全ての弁
に夫々電気あるいは空気等を駆動源としたアクチュエ−
タを設ける必要があり、このために設備コストの上昇
と、多数のアクチュエ−タに対する保守点検作業の増大
をもたらす。従って、経済上、保守上で問題が生じるこ
と、および定期点検時には手動操作のバルブの状態チェ
ックに多大の労力を割いているという課題があった。

【００１１】本発明の目的とするところは、プラントを
構成する弁のうち、大多数を占める起動・停止時、定期
点検時にのみ使用される弁類の操作と管理を当該弁の操
作部と嵌合する操作器を備えたロボットにより自動的に
行わせて、多数の弁のアクチュエータの削除を可能とし
たロボット操作プラントを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】プラント運用上でプラン
トの検査時にしか使用しないドレン弁およびプラントの
起動・停止時にしか使用しない弁を操作する操作器を備
えたロボットと、このロボットによる前記弁操作により
弁に装備したアクチュエータの数を削減してプラント運
転の自動化を行うロボット操作システムと、このロボッ
ト操作システムのロボットへの操作指令と操作結果およ
び計測を実行管理する計算機手段からなることを特徴と
する。

【００１３】

【作用】プラント内の弁で、通常運転時に頻繁に操作す
るもの以外の起動・停止時、定期点検時にのみ使用され
る弁にはアクチュエ−タを設けず、これらの弁の操作に
際しては、ロボット側に設けた操作器を弁の操作部に嵌
着して操作する。

【００１４】またロボットは、予め設定したレールある
いはクレーンにより移動させると共に、プラントの起動
・停止等のための各種弁操作順序と、その条件、操作の
記録と、プラントからの情報が収集されて、これらに基
づいて操作すべき弁の選択等の指令を出力する計算機手
段により自動的に多数の弁の操作を適切に行う。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００１６】ロボット本体30は天井に設置された２自由
度のクレーン31から伸縮自在の腕32によって支持された
もので、前記クレーン31と伸縮自在の腕32を通じて計算
手段である管理用計算機33と、図示しないロボット駆動
用電源からのロボット本体30に対する指示データおよび
ロボット30本体側から計算機33側へのデータが転送され
る。

【００１７】ロボット本体30は、６自由度の腕34と双眼
のレンズ35を備え、腕34の先端は着脱可能となってお
り、弁36を操作する操作器37が装着可能で、この操作器
37とロボット本体30との間で情報の授受、およびロボッ
ト本体30からの駆動用電源の供給が実現される。

【００１８】ロボット本体30とレンズ35の間には、６自
由度の台座38がある。またプラント側では、弁36の操作
部39にはロボットの操作器37が嵌着し、より操作し易い
ように構造上の工夫が施されている。

【００１９】図２は弁の操作部の構造例を示し、図２
（ａ）は平面図、図２（ｂ）は断面図である。操作部39
は例えばプラスドライバーに対応するねじ頭のように中
心部が深く切れ込んでいる。

【００２０】図３はロボットの操作器の構造例で、図３
（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図である。この操作
器37は、先端がプラスドライバー状で、前記弁の操作部
39に容易に挿入・嵌着できる構造となっている。なお、
操作器37と腕34の間には、操作器37の駆動部40が設けら
れている。

【００２１】管理用計算機33には、プラントの起動・停
止等のための各種弁操作順序と、その条件が記録されて
おり、さらにプラントからの情報が収集されて、これら
に基づいて操作すべき弁の選択ができる。また、この弁
のプラント内での位置・方向、弁の種類・形状、操作器
の種類、操作時のトルク、弁の開か閉かの操作の種類、
開放あるいは閉止までの弁の操作部の回転数等の情報を
前記ロボット等に出力し、またロボット等を介して弁の
状態等を入力するように構成されている。次に上記構成
による作用について説明する。

【００２２】管理用計算機33にはプラント起動・停止等
のための各種弁の操作順序や条件等が記録されており、
ロボット本体30を支持するクレーン31を介して、ロボッ
ト本体30に送られる。クレーン31は、これらの情報から
弁36の位置情報を選び、与えられた平面座標に移動す
る。

【００２３】クレーン31の移動後に、ロボット本体30は
クレーン31に連なる伸縮自在の腕32に指令を出して、所
定の垂直方向位置と垂直軸方向の回転をさせて、ロボッ
ト本体30を弁36の正面に向けさせる。

【００２４】次に、ロボット本体30の双眼のレンズ35に
映る弁36の操作部39がレンズ35の中心となるようにレン
ズ35の台座38の座標を調整する。この画像から、対象と
した弁36が操作予定の弁であることを確認する。なお、
レンズ35の台座38の調整量から、ロボット30と弁36の位
置関係が詳細に評価できるので、腕34の操作経路は一意
に決る。なお、腕34には自由度があるため、クレーン31
や伸縮自在の腕32には詳細な位置決め精度は必要としな
い。腕34の先端には、操作対象の弁36に対応する操作器
37を装着する。但し、ロボット本体30には複数種類の操
作器37を用意し、指定された操作器37を選択する。

【００２５】次に定められた経路に沿って腕34を移動
し、操作器37を弁36の操作部39に挿入する。この挿入状
態を画像情報からの確認したら、弁36を開あるいは閉の
指令に従って所定の回数だけ駆動部40により回転させ
る。

【００２６】特に、閉の場合は所定の回数に関わらず、
所定のトルクを与えても回転しなくなるまでトルクを加
える。この回転数情報は管理用計算機33に送られ、管理
用計算機33はこれを基に弁36の状態を管理する。

【００２７】また点検時には、水抜きのためにドレン弁
の操作が必要となり、従来、この操作は人手に頼ってい
たが、この作業も本発明により、上記の弁操作と同様な
機能で自動化できる。なお、この際に図示しないドレン
タンクの水位に留意して弁を開閉する必要がある場合が
ある。このような時に容易に対処できるように、ロボッ
ト本体30に腕37を複数本備えておき、一方の腕37の先端
部には弁36を操作する操作器37を、図示しない他方の腕
の先端には水位計測器を装着する構成として、この水位
計測器により測定した水位レベル情報を前記管理計算機
33に送り、その指令によって弁36を開閉する。

【００２８】以上により、使用頻度の少ない弁操作の自
動化が、弁にアクチュエータを設置することなく実施で
きるので、プラント建設コストが低減でき、同時に弁の
アクチュエータに関する保守作業が削減できる。

【００２９】さらに、レンズ35とロボット本体30の間
に、移動可能な台座38を設けたため、レンズ35の位置を
最適な位置に移動でき、ロボット本体30と弁36の位置関
係を詳細に認識できる。

【００３０】このような構成とすることで、計測器を多
数設置することなく、多数の点の計測が可能となり、こ
れまで経済上の観点から、採用されなかったプラントの
弁操作の自動化が実施でき、しかも、これらの弁の開閉
状態の情報が管理計算機33で一括して管理できるので、
プラントにおける運転管理の信頼性が増す。

【００３１】

【発明の効果】以上本発明によれば、極めて多数の弁類
を備えた大規模プラントにおいても、建設コストの低減
と起動・停止時および定期点検等における保守作業の削
減、省力化および運転の信頼性が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の概要正面図。

【図２】本発明に係る一実施例の弁の操作部の構成図
（図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は断面図）。

【図３】本発明に係る一実施例のロボットの操作器の構
成図（図３（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図）。

【図４】従来例として示す原子力発電所の空気抽出系の
系統構成図。

【符号の説明】

30…ロボット本体、31…クレーン、32…伸縮自在の腕、
33…管理用計算機、34…腕、35…レンズ、36…弁、37…
操作器、38…台座、39…操作部、40…駆動部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラント運用上でプラントの検査時にし
   か使用しないドレン弁およびプラントの起動・停止時に
   しか使用しない弁を操作する操作器を備えたロボット
   と、このロボットによる前記弁操作により弁に装備した
   アクチュエータの数を削減してプラント運転の自動化を
   行うロボット操作システムと、このロボット操作システ
   ムのロボットへの操作指令と操作結果および計測を実行
   管理する計算機手段からなることを特徴とするロボット
   操作プラント。