星空传媒

1.概要

　东京理科大学（学長：松本洋一郎），国立大学法人 熊本大学（学長：原田信志），公立大学法人大阪 大阪府立大学（学長：辰巳砂昌弘），近畿大学（学長：細井美彦），非破壊検査株式会社（代表取締役社長：山口多賀幸），星空传媒株式会社（代表取締役社長執行役員：清水希茂）は，国立研究開発法人 新エネルギー?産業技術総合開発機構（NEDO）が公募した「カーボンリサイクル?次世代火力発電等技術開発／次世代火力発電基盤技術開発／石炭火力の負荷変動対応技術開発」に応募し，採択されました。本研究開発では，再生可能エネルギーの導入拡大により増加する石炭火力発電所の負荷変動に対応した配管余寿命診断技術の開発を実施します。

2.背景

　石炭火力発电は，これまで主にベースロード电源として活用してきましたが，再生可能エネルギーの导入拡大により出力调整が増加しており，将来的には起动停止を含めた运転も考えられます。
　一定の出力を継続した运転を前提とする石炭火力発电所において，こうした出力调整等は，配管を変形させるなどの影响を及ぼし，余寿命评価の精度を低下させることとなります。
　具体的には，主蒸気配管などの大径管は，配管内部からの圧力に加え，出力调整等から生じる温度変化により配管に曲げやねじりに起因した応力が発生するとともに，クリープ^※疲労に伴う损伤が発生する可能性があります。しかし现状では，それらの応力状态に対して，高精度な余寿命评価を行うことができません。
　また，起动停止や负荷変动が余仪なくされると，ガスや石油に比べて燃焼不安定や燃焼ガスの偏流が発生しやすく，ボイラ伝热管において异常过热（ホットスポット）が発生する可能性が高くなります。これによりボイラ伝热管にクリープ损伤や热疲労による亀裂の発生が多くなることが悬念されています。ボイラ全体の损伤のうち约45％を伝热管によるトラブルが占めていますが，超々临界圧ボイラ伝热管の高温部に通常利用されているステンレス製伝热管では，破壊直前まで膨らみや微小な空洞形成等，形状変化がほとんど生じないため，これまで有効な検査手法が确立されていませんでした。また，検査対象范囲が広いことなどから，现状では伝热管に対し広范囲に短时间で信頼性の高い検査を行うことができません。

※クリープ：高温下において物体に一定の応力を加えると，时间とともに変形していく现象

3.研究目标?実施项目

　こうした课题の解决に向け，本研究では，大径管とボイラ伝热管を対象とした新たな寿命诊断手法の开発に取り组んでまいります。
　大径管については，実际の配管に作用する复雑な応力状态を再现する装置を开発し，クリープ疲労试験を行うことで，寿命を高精度に评価する手法を开発します。さらに，运転中の大径管で计测可能なひずみセンサーを开発し，计测したひずみ量と上记で开発した评価手法を用いて，高速?高精度に余寿命诊断する解析技术を开発します。
　また，ボイラ伝热管については，伝热管を模拟した试験片にて内圧クリープ试験を実施し，超电导磁気センサーによる测定を行います。その测定データと组织や磁気特性等の観察结果をもとに超电导磁気センサーが捉えている劣化要因を调査することにより，劣化诊断における超电导磁気センサーの有効性を検証します。また，测定データから余寿命诊断に必要となる时间と劣化の関係を明らかにし，寿命评価手法を开発します。
　2020年7月から3年の计画で以下の研究実施项目を推进していきます（详细は别纸参照）。

（1）高温曲げねじりクリープ疲労寿命评価法の研究开発
（2）高温3轴薄膜静电容量型ひずみ计の研究开発
（3）高温内圧曲げねじりクリープ疲労大规模解析法およびそれを用いたデジタルツイン技术の研究开発
（4）ステンレス製ボイラ伝热管の超电导磁気センサーによる余寿命诊断技术开発
（5）ステンレス製ボイラ伝热管クリープ损伤の超电导磁気センサー劣化判定要因の解明
（6）超电导磁気センサー非破壊検査システム开発及びマスターカーブ作成
（7）実机适用可能性评価

　本技术は石炭火力発电所の大径管およびボイラ伝热管の适切な交换时期の把握につながるため，补修コストの削减および计画外停止の未然防止による信頼性の向上を図ることができるものと考えています。

以上