JP2011064621A - 弁棒トルク計測用トルクレンチ及びそのトルクレンチを用いたシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 様々な形状及びサイズの手動弁に対応して弁棒のトルクを１つのツールで正確にしかも簡単に測定することを可能とした弁棒トルク計測用トルクレンチを提供する。
【解決手段】 少なくとも２本のホークを有するハンドルが取り付けられた手動弁の弁棒の締め付けトルクを管理するための弁棒トルク計測用トルクレンチであって、ハンドルの各ホークの側面部に係合するための少なくとも２本のピンと、ピンを固定する掴み部と、掴み部と接続したトルクレンチ本体部とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、様々な形状及びサイズの手動弁に対応して弁棒のトルクを１つのツールで正確にしかも簡単に測定することを可能とした弁棒トルク計測用トルクレンチに関するものである。

原子力プラントでは、無数の形状及びサイズの手動弁が１万個程度使われている。これらの手動弁の中には重要な系統の弁等も含まれ、適切な弁トルクの管理ツールの開発が望まれている。

しかしながら、弁トルクを測定するためのトルクレンチは市販されているものの、様々な形状及びサイズの手動弁に対応して弁棒のトルクを１つのツールで正確にしかも簡単に測定できる操作性の良いツールは無い。

このため、手動弁についてはトルク管理がなされない場合には、一般的にウイルキーでの過締め操作のおそれもあり、弁シート部の損傷トラブルが生ずる可能性がある。また逆にシート不足による内部漏洩も生ずる可能性もある。さらに、弁グランドの適正締め付け管理不十分によるグランド部からの漏洩やグランドパッキン過閉めによる弁棒固着も生ずる可能性がある。このように、弁トルクを測定、管理する適切なツールが無いため、無数の手動弁のすべてについて適切な弁トルク管理を行うことは困難であり、現状では時間をかけて弁トルク管理を行っている状況である。

ここで、特許文献１に示すような万能型の機械式トルクレンチを使うことにより様々な形状及びサイズの手動弁に対応して弁トルクを測定、管理することも考えられる。

特開平７−１０８４６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の万能型の機械式トルクレンチでは、特殊なアダプタを無数の形状及びサイズの手動弁のハンドル径毎に作製しなければならず、アダプタの数が膨大となり、多ピース、重い、取扱性及び操作性が悪い等の事情により結果的にほとんど利用できない。また、手動弁のハンドルにトルクレンチを固定する場合にトルクレンチの回転中心を弁棒中心に合わせる調整が必要となるため、無数の手動弁に対応させるようアダプタを設計することは個別の設計が必要となりコストがかかる。

このように、弁交換、グランド交換後の健全性を簡単に確認できるツールが無いため、交換後の健全性確認試験を行うには多大な時間と人手が必要となり、弁メンテナンスを適切に行なうことは現状では大変な労力を必要とする。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、様々な形状及びサイズの手動弁に対応して弁棒のトルクを１つのツールで正確にしかも簡単に測定することを可能とした弁棒トルク計測用トルクレンチを提供しようとするものである。

本発明の弁棒トルク計測用トルクレンチは、少なくとも２本のホークを有するハンドルが取り付けられた手動弁の弁棒の締め付けトルクを管理するための弁棒トルク計測用トルクレンチであって、ハンドルの各ホークの側面部に係合するための少なくとも２本のピンと、各ホークに係合した場合に２本のピンを固定する掴み部と、掴み部と接続したトルクレンチ部とを有することを特徴とする。

本発明の弁棒トルク計測用トルクレンチによれば、一個の掴み具で、あらゆる手動弁の操作ができ、操作性が向上することが可能となる。また、掴み具は弁棒の軸中心に常に力がかかり、トルクレンチの回転中心と弁棒中心が一致し、弁棒の正確なトルクが簡単に計測できる。このため従来多大な労力を必要としていた手動弁のトルク管理や、弁保守後の健全性確認試験ツールとして利用することにより、弁損傷、シート不足による内部漏洩、グランド漏洩事象をなくすことが可能となる。

本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチの全体構成を示す図である。 本実施形態の掴み部の構成を示す図である。 本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチを５本ホーク型弁ハンドルに装着した例を示す図である。 本実施形態の手動弁管理システムのハードウェア構成を示す図である。 現場での弁棒トルク測定方法を示す図である。 本実施形態の手動弁管理システムを用いた手動弁管理方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態である弁棒トルク計測用トルクレンチについて、図を参照して詳細に説明をする。図１は、本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチの全体構成を示す図である。

本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチ１は、ヘッド交換型トルクレンチ部１００と、掴み部２００とから構成される。

本実施形態のヘッド交換型トルクレンチ部１００は、市販のヘッド交換型トルクレンチと同様の構成を有しており、先端部には交換ヘッドと嵌合して接続するための接続部を備えている。

図２は、本実施形態の掴み部２００の構成を示す図である。図２（ａ）は掴み部２００の正面図であり、図２（ｂ）は掴み部２００の側面図である。

本実施形態の掴み部２００は、ヘッド交換型トルクレンチ部１００と嵌合して接続するための接続部２０１と、接続部２０１に溶接された略Ｕ字状の掴み本体部２０２とを備える。

接続部２０１は、ヘッド交換型トルクレンチ部１００の接続部が挿入されて結合するための嵌合穴２０１ａを有する。

ここで、略Ｕ字状の掴み本体部２０２を、略Ｕ字の一端部２０２ａと、略Ｕ字の他端部２０２ｂと、弁棒トルク計測用時に弁棒Ｖからのにげ部となり一端部２０２ａと他端部２０２ｂの中間部となる中間部２０２ｃとに区分する。なお、掴み本体部２０２を略Ｕ字状としているのは不要な部分を削除して軽量化するためであり、この形状に限られるものではない。

中間部２０２ｃには、本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチ１を弁ハンドルに装着した場合の弁棒中心Ｖｃから見た内周部に、弁棒Ｖからのにげ部が形成され、外周部に接続部２０１が溶接されている。

略Ｕ字の一端部２０２ａには長穴２０３が備わる。ここで、弁棒中心Ｖｃから見て長穴２０３の最外周の端部位置を位置Ａとする。また、弁棒中心Ｖｃから見て長穴２０３の最内周の端部位置を位置Ｂとする。

略Ｕ字の他端部２０２ｂには十字状穴２０４が備わる。ここで、弁棒中心Ｖｃから見て十字状穴２０４の最内周の端部位置を位置Ｃとする。また、弁棒中心Ｖｃから見て十字状穴２０４の最外周の端部位置を位置Ｅとする。さらに、弁棒中心Ｖｃから見て共通位置Ａとほぼ点対称の端部位置にある十字状穴２０４の位置を位置Ｆとする。残りの十字状穴２０４の端部位置を位置Ｄとする。

１対のピン２０５及び２０６が、位置Ａ〜Ｄの各位置の少なくとも２箇所を選択して取り付けられる。図２では、ピン２０５及び２０６は、位置Ｂ及び位置Ｃに取り付けられている。

ピン２０５及び２０６には段付きピンを使用することができる。ピン２０５及び２０６の段部を位置Ａ〜Ｄに形成された印ろう部に嵌入し、ピン２０５及び２０６の上部のおねじ部をナット２０７及び２０８で締めこむことにより、ピン２０５及び２０６は、がたつくことなく掴み本体部２０２に固定される。

次に、図１を用いて、ピン２０５及び２０６の固定位置について説明をする。

図１中の同心円は本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチ１を装着する弁ハンドルの直径を示している。内側から順にφ110ｍｍ、φ200ｍｍ、φ300ｍｍ、φ400ｍｍのハンドル径を示している。ただし、弁ハンドルの最大の直径はφ400ｍｍに限られるものではなく、さらに大径の弁ハンドルや、他の径のハンドルにも使用可能である。

図中の同心円の半径方向の線Ｆ２は、２本ホーク型（及び、蝶型）ハンドルにおけるホークが存在する位置を示しており、Ｆ３は、３本ホーク型ハンドルにおけるホークが存在する位置を示しており、Ｆ４は、４本ホーク型ハンドルにおけるホークが存在する位置を示しており、Ｆ５は、５本ホーク型ハンドルにおけるホークが存在する位置を示しており、Ｆ６は、６本ホーク型ハンドルにおけるホークが存在する位置を示している。

本実施形態は、２〜６本ホーク型弁ハンドルの各ホークに係合する位置に、ピン２０５及び２０６を配置可能であることを特徴としている。表１は、弁ハンドルのホーク数に対応したピン２０５及び２０６の位置の組み合わせを示す図である。

このように、本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチ１によれば、二本のピン位置を変更するだけで、手動弁のハンドル形状やホーク本数に関わらず、一つのツールでどの弁でも操作することが可能である。また、本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチ１によれば、弁ハンドルの各ホークにトルクを加えるため、ハンドル径の大小に関わらず弁棒の正確なトルクを計測することが可能である。

図に示すように、位置Ｂと位置Ｃは弁棒中心Ｖｃから互いにほぼ等距離にある。また、位置Ａと位置Ｄ、Ｅ、Ｆも弁棒中心Ｖｃから互いにほぼ等距離にある。そして、位置Ｂと位置Ｃ、及び、位置Ａと位置Ｄ、Ｅ、Ｆの組み合わせでピン２０５及び２０６を配置することにより、弁ハンドルにバランスよくトルクをかけることが可能となる。同時に、弁棒の軸中心に常に力がかかり、トルクレンチの回転中心と弁棒中心が一致し、弁棒の正確なトルクが簡単に計測できる。

図３は、本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチ１を５本ホーク型弁ハンドルに装着した例を示す図である。図に示すように、ピン２０５及び２０６は位置Ａ及び位置Ｅに配置されている。このようにピン位置を調整することにより、ピン２０５及び２０６は、弁ハンドルの５本のホークの内、２本のホークにそれぞれ係合する。このようにして、５本ホーク型弁ハンドルの操作が可能となるとともに、弁棒の正確なトルクを計測することが可能となる。

本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチ１はヘッド交換型トルクレンチ部１００に無線通信部３００が備わる。本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチ１が測定したトルクは、無線通信部３００からの無線通信により、後述するＰＤＡ２へ伝送され、格納される。

以上説明したように、本発明の弁棒トルク計測用トルクレンチによれば、１個の掴み部で、あらゆる手動弁の操作ができ、操作性が向上することが可能となる。また、ハンドルのホークに係合して弁棒を回転させるため、あらゆる径のハンドルに対応してトルクを計測することが可能である。さらに、掴み部は弁棒の軸中心に常に力がかかり、トルクレンチの回転中心と弁棒中心が一致し、弁棒の正確なトルクが簡単に計測できる。このため手動弁のトルク管理や、弁保守後の健全性確認試験ツールとして利用することにより、弁損傷、シート不足による内部漏洩、グランド漏洩事象をなくすことが可能となる。

次に、本実施形態の弁棒トルク計測用トルクレンチを用いた手動弁管理システムについて説明をする。

図４は、本実施形態の手動弁管理システムのハードウェア構成を示す図である。図４（ａ）は、中央制御室に配置されたハードウェア構成を示す図であり、図４（ｂ）は、プラント内等の現場におけるハードウェア構成を示す図である。

中央制御室には、ＰＤＡ２と、本体ＰＣ３と、プリンタ４と、バーコードプリンタ５が配置される。本体ＰＣ３と、ＰＤＡ２、プリンタ４及びバーコードプリンタ５とは、専用ラインで接続しており、データの入出力が行われる。また、本体ＰＣは所内ＬＡＮ６を介して外部のネットワークと接続していてもよい。

ＰＤＡ２は、弁操作に必要な情報を本体ＰＣ３からダウンロードするとともに、弁棒トルク計測用トルクレンチ１から計測データを受信する。本体ＰＣ３は、弁仕様、開閉トルク規格、測定データ、弁開閉一覧、傾向管理等の弁データベースを格納している。プリンタ４は、データの一覧表等の印字を行う。バーコードプリンタ５は、弁番号特定のためのバーコードを作成してプリントアウトする。

図５に示すように、作業者は弁棒トルク計測用トルクレンチ１とＰＤＡ２とを所持して現場へ行き作業を行う。

ＰＤＡ２は、バーコードリーダとブルートゥース（登録商標）等の無線通信機能とを有している。作業者はバーコードリーダを用いて、手動弁ごとに貼り付けられたバーコードを読み取り弁の識別を行う。さらに、作業者は、弁棒トルク計測用トルクレンチ１を用いて弁操作を行い、弁棒トルク計測用トルクレンチ１が検知した弁棒トルクは、無線通信機能によりＰＤＡ２へ送信される。

図６は、本実施形態の手動弁管理システムを用いた手動弁管理方法を示すフローチャートである。

ステップ１０１（図ではステップをＳとする）では、手動弁管理システムの設置（導入）時の事前準備として、本体ＰＣ３へプラントの各手動弁データベースを登録しておくため、弁仕様、トルク管理値、弁の図面、配管系統図及び関連写真等を、１万個程度の手動弁の各々について入力する。また、手動弁管理システム運用後にプラントの改造、弁の交換等により、データベース内容に変更があった場合には、逐次、本体ＰＣ３の操作により内容を更新する。

ステップ１０２では、手動弁管理システムの設置（導入）時の事前準備として、バーコードプリンタ５を用いて、手動弁の各々を識別するバーコードを作成して出力し、プラント内の手動弁に各々貼り付けておく。また、手動弁管理システム運用後にプラントの改造、弁の交換等により、データベース内容に変更があった場合には、同様に、手動弁を識別するバーコードを作成して出力し、当該手動弁に貼り付ける。以上で事前準備は終了となる。通常は、以下のステップ１０３から１０９を繰り返すことになる。

ステップ１０３では、作業者は中央制御室において、弁の点検等のため弁を操作することについて、プラント運転管理者へ作業許可を申請する。プラント運転管理者は、プラントの運転状況を確認の上、作業に支障がなければ、本体ＰＣ３へ作業許可内容（作業許可番号、該当弁番号及び弁操作内容、最終的な弁開閉状態等）を入力する。また、これとは別に、プラントの起動時等、多くの弁を開閉して、系統構成を行う場合には、一括して、本体ＰＣ３へ同様の作業許可内容を入力する。

ステップ１０４では、作業者は中央制御室において、本体ＰＣ３からＰＤＡ２へ弁データ、系統図、作業許可番号及び弁操作内容をダウンロードしておく。

ステップ１０５では、作業者はＰＤＡ２に格納された作業許可番号を選択して確認し、プラント内の作業対象となる手動弁へ移動する。次に作業者は、ＰＤＡ２に備わるバーコードリーダを用いて、手動弁ごとに貼り付けられたバーコードを読み取り、作業対象の弁であるかの確認を行う。

ステップ１０６では、作業者は、操作を行うことが確認された手動弁について弁棒トルク計測用トルクレンチ１を用いて弁操作を行い弁棒トルクを計測する。弁操作はまず弁開または弁閉の選択を行う。弁開の場合には、初期開トルクを計測し、中間トルクを計測し、全開トルクを計測し、半戻し確認という手順で操作を行う。また、弁閉の場合には、初期閉トルクを計測し、中間トルクを計測し、全閉締付トルクを計測するという手順で操作を行う。弁棒トルク計測用トルクレンチ１が検知した弁棒トルクは、無線通信機能によりＰＤＡ２へ送信される。また、弁棒トルク計測中に、トルク値が既定の範囲を超えた場合には、ＰＤＡ２からブザー等を発し、作業者に注意を促す。

ステップ１０７では、作業者は、バーコードリーダ手動弁ごとに貼り付けられたバーコードを再度読み取り、弁の確認を行う。作業後にも確認を行うことにより、対象弁の選択のミスを防止することが可能となる。

ステップ１０８では、作業者は中央制御室に戻り、本体ＰＣ３とＰＤＡ２とを接続し、本体ＰＣ３へ計測データをアップロードし、弁データベースの内容を更新する。

ステップ１０９では、本体ＰＣ３は、更新された弁データベースの内容を処理して、弁開閉状態の一覧表やトルク値の傾向を生成して表示部に表示する。

以上説明したように、本実施形態の手動弁管理システムは、弁棒の特定と対象弁の誤認識防止用のバーコード読み取り機能をPDAに有し、トルクデータは無線通信機能を使って読み取る。データは本体PCでデータベース管理され、弁開閉状態一覧等の確認が可能である。これにより、弁の開閉管理システムを容易に構築できる。

１：弁棒トルク計測用トルクレンチ
１００：ヘッド交換型トルクレンチ部
２００：掴み部
２０１：接続部
２０２：掴み本体部
２０３：長穴
２０４：十字状穴
２０５、２０６：ピン

Claims (5)

1. 少なくとも２本のホークを有するハンドルが取り付けられた手動弁の弁棒の締め付けトルクを管理するための弁棒トルク計測用トルクレンチであって、
   前記少なくとも２本のホークの側面部に係合するための少なくとも２本のピンと、
   前記少なくとも２本のピンを固定する掴み部と、
   前記掴み部と接続したトルクレンチ本体部と、
   を有することを特徴とする弁棒トルク計測用トルクレンチ。
2. 前記掴み部は、前記各ホークに係合した場合に、前記少なくとも２本のピンを前記弁棒の中心からほぼ等距離に固定することを特徴とする請求項１に記載の弁棒トルク計測用トルクレンチ
3. 前記掴み部は、前記ピンの位置調整用の穴を有し、前記ハンドルのホークの数に応じて前記ピンの位置が調整可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の弁棒トルク計測用トルクレンチ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の弁棒トルク計測用トルクレンチと、携帯端末と、中央管理装置とを有し、プラント内に存在する多数の手動弁を管理するための手動弁管理システムであって、
   前記中央管理装置から作業許可内容をダウンロードし、格納された前記作業許可内容から作業対象の手動弁を抽出し、バーコードリーダを用いて前記プラント内の手動弁ごとに設けられた多数の手動弁の各々を識別するバーコードを読み取り、作業対象の手動弁であるか否かの確認を行う携帯端末と、
   作業対象であることが確認された手動弁について弁棒トルクを計測し、計測された弁棒トルク値を前記携帯端末へ送信する弁棒トルク計測用トルクレンチと、
   を有することを特徴とする手動弁管理システム。
5. 前記携帯端末は、前記計測されたトルク値を前記中央管理装置にアップロードして前記中央管理装置に格納された弁データベースの内容を更新し、
   前記中央管理装置は、更新された前記弁データベースの内容を処理して、弁開閉状態の一覧表やトルク値の傾向を生成して表示することを特徴とする請求項４に記載の手動弁管理システム。