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保全実績に着目したダム洪水吐ゲートの点検合理化

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Academic year: 2021

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背 景

電気事業を取り巻く経営環境の変化から電力設備の維持管理費削減が求められており、経年劣化の特性を考 慮した保全合理化が火力・原子力部門で検討されている。一方、水力土木構造物は一般に劣化の進行速度が遅 いため、電気・機械設備等に比べその損傷頻度を定量的に分析できるデータベースを整備しづらい側面がある。 このため、定性分析を基本とする信頼性重視保全(RCM)* 1を応用した保全合理化が注目されるようになっ てきた。

目 的

水力土木構造物を主に対象とした RCM に基づく保全合理化支援システムを提案し、実在ダム洪水吐ゲート への適用によりその有用性を示す。

主な成果

1.提案システムの特徴 RCM に基づく定性分析と、保全履歴データを活用した定量分析の二段階の分析モジュールより構成され る保全合理化支援システムのプロトタイプを提案した(図-1)。定性分析では、3つの合理化視点(保全方 法の変更、点検作業の合理化、補修・更新・塗装基準の緩和)を定め、RCM によりエキスパートオピニオ ンを効率的に引き出し、有効な合理化案を絞り込む。定量分析では、絞り込んだ合理化案に対して費用対 効果を定量的に分析する。その結果、削減目標を満たす保全方式の選定作業を合理的に行うことが可能と なる。 2.適用解析による有用性の検討(洪水吐ラジアルゲートへの適用) 提案手法を実在する洪水吐ラジアルゲートに適用した(図-2)。RCM の考え方を導入した定性分析の結 果、保全方式を合理化するためには、点検間隔の延伸が有効であることが明らかとなった。そこで、実在 する洪水吐ラジアルゲートの更新・補修・塗装記録(1957 年∼ 1997 年)を用い、点検間隔に応じて洪水吐 ラジアルゲートが健全な状態にある確率(平均アベイラビィリティ* 2)がどう変化するのかを定量分析し た。その結果、1 回/ 0.5 年から 1 回/ 2 年程度まで点検周期を延伸しても、平均アベイラビィリティにほと んど変化がないこと(低下率が 5%以内)が明らかとなった(図-3)。また、点検周期を 1 回/ 2 年程度に延 伸すると、想定した条件下では、年間当たりの期待総費用(点検費用+期待損失費用)が最小になること が明らかとなった(図-4)。これらの検討結果をもとに、当該構造物の年間総維持管理費の 5 %削減を予算 制約として設定した場合、ゲート全体を対象とした簡易点検の周期を、1 回/ 0.5 年から 1 回/ 1 年に延伸す ることを推奨する合理化案とした。

今後の展開

適用事例を増やして事例検討を行うとともに、リスク評価の基礎となる不具合発生時の物理的な劣化状態に ついてのデータベースを整備する。 主担当者 地球工学研究所 地震工学領域 主任研究員 朱牟田 善治 関連報告書 「信頼性重視保全(RCM)を用いた保全合理化支援システムの検討−ダム洪水吐ゲートへ の適用−」電力中央研究所報告: U03032(平成 16 年 2 月)

主要な研究成果

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保全実績に着目したダム洪水吐ゲートの点検合理化

* 1 :信頼性重視保全(Reliability Centered Maintenance, RCM):工学システムにとって重大な故障に対処するため に、適用可能かつ効果的な保全方式を、定性分析をもとにして体系的に選び出す分析作業の総称

* 2 :アベイラビィリティ:対象となる構造物が対象期間中に健全な状態である確率(割合) (本研究は、電源開発株式会社との共同研究成果の一部をとりまとめたものである。)

(2)

A.コスト低減と信頼性の維持

15 No 0 10 11 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 簡易点検間隔(年) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 年間総保全コストの5%を削減することが合理化 目標として設定された場合,信頼性を維持しな がらどう保全コストを抑制するか(合理化目標 の設定) 定性分析 により, 主に点検 間隔の延 伸が保全 合理化を 進める上 で有効と 判断 (1)合理化目標の設定 (例:現状より5%保全コストを削減) 一 次 分 析 ︵ 定 性 分 析 ︶ (2)RCMを応用した保全方式案の選定   i )損傷モードの選定   ii )損傷モードの重要度の選定  iii)以下の合理化視点に基づく保全方式案 の選定 ・保全方法の変更 ・点検作業の合理化 ・補修・更新・塗装基準の緩和 (3)アベイラビィリティ分析  (合理化シナリオの信頼性評価) 二 次 分 析 ︵ 定 量 分 析 ︶ (3)費用対効果分析   (合理化シナリオの経済性評価)   ・単位時間あたりの期待トータル    コスト評価 (5)最適保全方式の決定 (4) 制約条件の確認 合理化目標を満たすか ? 安全性に問題はないか ? Yes 簡易点検の周期を1回/0.5年から1回/1年に延伸する。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 簡易点検周期(年) 年間期待総コスト(Unit/年) 年間期待総コスト 年間点検コスト 年間期待損失コスト 年間期待総コスト 最小(1回/1.9年) 年間期待総コスト  =年間点検コスト+年間期待損失コスト 点検周期を 約 1 回 / 2 年 程度に延伸 すると,期 待総費用が 最小になる 1 2 3 4 5 6 7 8 9 平均アベイラビィリティ 平均アベイラビィリティにほとんど変動がないと判断 扉体全面塗装(塗装) ワイヤーロープ(補修) ワイヤーロープ(更新) この分析で,不具合 の発生した回数は, 保全作業(塗装,補 修,更新)の発生回 数と同じと仮定 1.0 開閉装置 戸当り 固定 扉休 図-2 合理化を検討する洪水吐ラジアルゲート 図-1 提案する保全合理化支援システムの    解析フロー ポイント:RCMを応用した定性分析,保全 履歴データを用いた定量分析の2段階の分 析ステップを持つ保全合理化システムを 開発 図-3 簡易点検周期とアベイラビィリティ ポイント:保全履歴データを用いたアベイラビィ リティ分析モデルを開発 図-4 簡易点検周期と年間期待総コストの関係 ポイント:費用対効果評価モデルを提案

参照

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