CN109425411B - 传热管的水位检测方法以及传热管的检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传热管的水位检测方法以及传热管的检查方法。传热管的水位检测方法对在沿水平方向延伸的集管部的下方延伸的多个传热管的水位进行检测，具有：发送工序，在检修用管座的下表面以向上方发送超声波的方式从超声波传感器连续地发送超声波，该检修用管座设置为从集管部沿水平方向突出；排水开始工序，从传热管以及集管部开始排水；排水停止工序，在通过排水而从由超声波传感器检测到超声波的反射信号的状态变化为检测不到超声波的反射信号的状态的时刻，停止排水；以及开放工序，在停止之后，使检修用管座的至少一部分开放。

Description

传热管的水位检测方法以及传热管的检查方法

技术领域

本发明涉及传热管的水位检测方法以及传热管的检查方法。

背景技术

为了进行传热管(锅炉管)的壁厚测定、探伤检查，有从连接有多个传热管的集管部导入超声波传感器而进行检查的系统。在进行检查时，作为检查对象的传热管中必须充满水，因此使用锅炉的供水设备进行供水(例如，参照专利文献1)。

在对连接于集管部的多个传热管进行检查的情况下，将作为对象的集管部的端部切断而将超声波传感器向集管部的内部导入，但若水存积至比集管部靠上方的位置，则在集管部的切断时施加有压力的水会喷出。因而，需要实现将集管部内的水排出而传热管内被水充满的状态的不多不少的注水。

尤其是，集管部在锅炉的上下方向上散布，因此在将配置于下方的集管部切断时需要注意。

以往，为了实现不多不少的注水，进行如下步骤：

(1)首先，将传热管内的水完全排出；

(2)将设置于集管部的检修用管座切断并开放；

(3)供给水；

(4)在水从切断后的检修用管座溢出时停止水的供给。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2001-305110号公报

专利文献2：日本特开昭60-36803号公报

然而，在按上述步骤进行注水的情况下，集管部有多个，因此存在花费精力、费用的课题。另外，若对多个集管部中的每一个进行上述的步骤，则需要大量的水，因此也存在产生大量的排水这一课题。

专利文献2中记载了为了确认传热管中是否残留有水，从传热管的外侧与超声波传感器的探伤头接触，通过观察其波形来确认有无残留水的技术。然而，专利文献2中记载的技术只不过是探测完全排水(脱水)后的传热管内的残留水的手段。另外，即便使用了该手段，与作为对象的集管部连接的传热管被耐火物覆盖，若不去除该耐火物则无法与超声波传感器接触，另外，即使假设去除了耐火物，由于是在没有脚手架的高处进行的作业，因此存在作业困难这一课题。

发明内容

本发明的目的在于提供能够容易地得到集管部内的水被排出且传热管被水充满的状态的传热管的水位检测方法以及传热管的检查方法。

根据本发明的第一方式，传热管的水位检测方法对在沿水平方向延伸的集管部的下方延伸的多个传热管的水位进行检测，其特征在于，所述传热管的水位检测方法具有：发送工序，在检修用管座的下表面以向上方发送超声波的方式从超声波传感器连续地发送超声波，所述检修用管座设置为从所述集管部沿水平方向突出；排水开始工序，从所述传热管以及集管部开始排水；排水停止工序，在通过所述排水而从由所述超声波传感器检测到所述超声波的反射信号的状态变化为检测不到所述超声波的反射信号的状态的时刻，停止所述排水；以及开放工序，在所述停止之后，将所述检修用管座的至少一部分开放。

根据这样的结构，能够在集管部内的水被排出而传热管内被水充满的状态下停止排水。由此，能够容易地得到集管部内的水被排出而传热管被水充满的状态。

另外，能够在不去除保护传热管的耐火材料的情况下检测水位的变化，因此能够以低成本、且以较短的作业时间进行水位的检测。

在上述传热管的水位检测方法中，也可以为，所述检修用管座以与走廊的上表面之间隔开规定的间隔的方式配置在所述走廊的附近。

根据这样的结构，能够在走廊进行作业，因此能够安全地进行作业。

根据本发明的第二方式，传热管的检查方法的特征在于，所述传热管的检查方法在上述任一传热管的水位检测方法之后实施，所述传热管的检查方法具有从所述检修用管座向所述传热管插入传热管用超声波传感器的超声波传感器插入工序。

根据这样的结构，能够自传热管被水充满的状态安全地进行检查。

根据本发明，能够在集管部内的水被排出而传热管内被水充满的状态下停止排水。由此，能够容易地得到传热管被水充满的状态。

另外，能够在不去除保护传热管的耐火材料的情况下检测水位的变化，因此能够以低成本、且以较短的作业时间进行水位的检测。

附图说明

图1是本发明的实施方式的锅炉以及管壁厚测定装置的立体图。

图2是本发明的实施方式的锅炉的概要图。

图3A是本发明的实施方式的集管部以及检修用管座的剖视图，是示出集管部被水充满的状态的图。

图3B是图3A所示的集管部以及检修用管座的剖视图。

图4A是本发明的实施方式的集管部以及检修用管座的剖视图，是示出集管部内的水减少的情形的图。

图4B是图4A所示的集管部以及检修用管座的剖视图。

图5A是本发明的实施方式的集管部以及检修用管座的剖视图，是示出检修用管座内的水消失后的状态的图。

图5B是图5A所示的集管部以及检修用管座的剖视图。

图6是示出超声波的反射信号的大小的随时间变化的图表。

图7是本发明的实施方式的传热管的水位检测方法的流程图。

附图标记说明

1 管壁厚测定装置

2 数据收集分析设备

3 数据显示装置

4 线缆卷取装置

5 线缆

6 传热管用超声波传感器

7 引导管

8 超声波传感器

10 锅炉

11 传热管

12 集管部

12a 端壁

13 检修用管座

13a 检修孔

14 贯通孔

15 圆筒部

16 壁部

18 排水阀

19 排水用集合集管部

20 排水罐

21 走廊

US1 超声波

US2 反射信号

V 上下方向。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的传热管的水位检测方法、以及传热管的检查方法的实施方式进行详细地说明。

本发明的传热管的水位检测方法例如是在进行构成加料式焚烧炉的锅炉所使用的传热管的壁厚测定、探伤检查时，用于确认传热管内被水充满、且与传热管的上方连接的集管部内的水被排出的情况的方法。

在此，对使用超声波探头等传感器(以下，称为传热管用超声波传感器)进行传热管的壁厚测定、探伤检查的管壁厚测定装置进行说明。

如图1所示，锅炉10具备沿水平方向延伸的集管部12、以及在集管部12的下方延伸的多个传热管11。传热管11是成为水蒸气的流路的多个刚体的管，沿着集管部12的延伸方向排列且一端与集管部12连接。各个传热管11与集管部12连通，分别以与集管部12正交的方式延伸。

在集管部12以从集管部12的延伸方向的端部沿水平方向突出的方式形成有在检修时使用的检修用管座13。

另外，检修用管座13也可以根据集管部12的配置、大小而从集管部12的中途沿水平方向突出地形成有多个。

传热管用超声波传感器6经由通过将多个检修用管座13的至少一部分开放而形成的检修孔13a以及集管部12导入传热管11。需要说明的是，检修孔13a在锅炉10的运转中被堵塞。检修孔13a在传热管11的水位检测结束后的传热管11的检查时形成。

另外，检修用管座13以与走廊21的上表面之间隔开规定的间隔的方式配置在走廊21的附近。

管壁厚测定装置1具有数据收集分析设备2、对数据收集分析设备2收集的数据进行显示的数据显示装置3、与数据收集分析设备2连接的线缆卷取装置4、从线缆卷取装置4排出的柔性管即线缆5、在线缆5的前端安装的传感器即传热管用超声波传感器6、传热管用超声波传感器6的引导装置即引导管7、以及安装于检修用管座13的超声波传感器8(参照图3A以及图3B)。

安装于检修用管座13的超声波传感器8是用于从外部检测检修用管座13内有无水的传感器，与插入传热管11内的传热管用超声波传感器6不同。

数据收集分析设备2是经由线缆5而被输入由传热管用超声波传感器6测定的传热管11的壁厚数据的设备。即，数据收集分析设备2具有收集并分析传热管11的壁厚数据的功能。

数据显示装置3是用于对数据收集分析设备2收集的传热管11的壁厚数据进行显示的显示装置(显示器)。

线缆5以沿着传热管11的轴线方向的方式插入刚体的传热管11的内部。线缆5例如是由金属、乙烯等构成的长条状的柔性管，在全长范围内能够弯曲。线缆5内包有将传热管用超声波传感器6与数据收集分析设备2连接的数据信号配线、以及用于利用水压使传热管用超声波传感器6旋转的供水软管。

传热管用超声波传感器6设置在线缆5的前端部，通过发送超声波来测定传热管11的壁厚数据。

引导管7是引导线缆5以及传热管用超声波传感器6向传热管11导入的管，在测定传热管11的壁厚之前配置在集管部12内。引导管7由弯曲自如的筒构成。

引导管7从通过将检修用管座13的至少一部分开放而形成的检修孔13a插入集管部12内，其前端与传热管11连接。换言之，检修孔13a通过将检修用管座13的至少一部分开放至将引导管7插入集管部12内且其前端与传热管11连接的程度而形成即可。

如图2所示，具有作为检查对象的传热管11的锅炉10具有多个集管部12。在以下的说明中，设为锅炉10具有六个上部侧的集管部12而进行说明。锅炉10具有配置在最高的位置的集管部12A、配置在第二高的位置的集管部12B、配置在第三高的位置的集管部12C、配置在第四高的位置的集管部12D、配置在第五高的位置的集管部12E、以及配置在第六高的位置的集管部12F。

与各个集管部12连接的多个传热管11的下方设置有排水阀18。通过打开排水阀18，能够经由排水用集合集管部19向排水罐20排水。

接下来，对检修用管座13的详细形状进行说明。以下，设为检修用管座13的内部空间R2的至少一部分充满水而进行说明。图3A至图5B是示出本发明的实施方式的集管部以及检修用管座的图，图3A、图4A以及图5A是从与集管部的轴线正交的水平方向观察时的集管部的剖视图，图3B、图4B以及图5B是从集管部的轴线方向观察时的集管部的侧视图。

在图3A以及图3B所示的实施方式中，检修用管座13安装于在集管部12的延伸方向的端部设置的端壁12a。检修用管座13与集管部12例如可以通过焊接接合，例如也可以通过凸缘而以可拆卸的方式安装。在集管部12的端壁12a的中心位置形成有使集管部12的内部空间R1与检修用管座13的内部空间R2连通的圆形的贯通孔14。

检修用管座13呈有底圆筒状。检修用管座13具有圆筒状的圆筒部15、以及圆形的壁部16。圆筒部15例如也可以形成为能够通过凸缘从规定位置分割并拆下。圆筒部15的外径比集管部12的外径小。检修用管座13的贯通孔14的内径与圆筒部15的内径大致相等。

检修用管座13以圆筒部15与集管部12形成为同轴状的方式安装在集管部12的端壁12a。在传热管11的水位检测结束后的传热管11的检查时，检修用管座13的圆筒部15在规定位置被切断或卸下，由此检修用管座13的壁部16与集管部12分离，形成图1所示的检修孔13a。

通过上述结构，集管部12的内部空间R1与检修用管座13的内部空间R2连通，在集管部12的内部空间R1被水充满的情况下，检修用管座13的内部空间R2也被水充满。

如图5A所示，在通过排水使水位减少，检修用管座13的内部空间R2的水刚消失后的阶段，集管部12的内部空间R1中的比内部空间R2靠下方的空间依然被水充满。图5A的状态是与集管部12连接的传热管11内被水充满，而检修用管座13内没有水的状态。本发明的传热管的水位检测方法的目的是将水位设为图5A所示的水位。

超声波传感器8安装于检修用管座13的圆筒部15的下方的外周面15a。超声波传感器8以向上方V1发送超声波US1的方式安装于圆筒部15的外周面15a的上下方向V的最下部(下表面)。换言之，超声波传感器8配置为从圆筒部15的最下部朝向圆筒部15的最上部发送超声波US1。

从超声波传感器8的发送器向上方V1发送的超声波US1在水与构成检修用管座13的金属的界面、或者水与空气的界面处反射而朝向下方V2。反射后的反射信号US2被超声波传感器8的接收器接收。

接下来，对传热管的水位检测方法、以及在传热管的水位检测方法之后实施的传热管的检查方法进行说明。

传热管11的水位检测在使用管壁厚测定装置1进行传热管11的检查之前实施，在将检修用管座13开放之前实施。即，本实施方式的传热管的水位检测方法是在不开放检修用管座13的情况下检测传热管11的水位的方法。

如图7所示，传热管的水位检测方法具有：从设置于检修用管座13的超声波传感器8连续地发送超声波US1的发送工序S1、从传热管11以及集管部12开始排水的排水开始工序S2、判断是否由超声波传感器8检测到反射信号的判断工序S3、在未检测到反射信号的情况下停止排水的排水停止工序S4、以及将检修用管座13的至少一部分开放的开放工序S5。

作为一例，传热管11的检查按照所连接的集管部12的位置从高到低的顺序实施。在图2所示的锅炉10中，集管部12A配置在最高的位置。因而，能够从与该集管部12A连接的传热管11A开始进行检查。然后，进行与配置在高度仅低于该集管部12A的位置的集管部12B连接的传热管11B的检查，以下，按传热管11C、传热管11D、传热管11E、传热管11F的顺序进行检查。

另外，在配置在最高的位置的集管部12A未被水充满的情况下，使用未图示的锅炉10的供水设备进行供水。

发送工序S1是从在检修用管座13的下方设置的超声波传感器8发送超声波US1、并且持续地进行超声波US1的发送的工序。

图6是将横轴设为时间、将纵轴设为从超声波的发送至接收为止所需的超声波的反射时间T，从而示出超声波的反射时间T的随时间变化的图表。在接近超声波传感器一侧的界面处，从超声波传感器8的发送器发送的超声波US1在水与形成检修用管座13的金属之间的界面反射，超声波传感器8的接收器接收反射信号US2。

在未图示的显示装置中显示以接近超声波传感器8一侧的水与金属的界面为基准的反射时间T。通过运算反射时间T与音速的关系，也能够运算到水到金属的界面为止的距离，因此也可以在显示装置中显示运算出的距离。另外，也可以在显示装置中显示图6的随时间变化。

需要说明的是，对于反射时间T，也可以通过数据收集分析设备2进行收集以及分析，显示装置也可以设为数据显示装置3。

排水开始工序S2是打开与作为检查对象的传热管11A对应的排水阀18A，从传热管11以及集管部12开始排水的工序。

通过开始排水，从而如图4A以及图4B所示，充满集管部12的水逐渐减少。在水面F到达贯通孔14之前，检修用管座13的内部空间R2被水充满，水位无变化，因此反射时间T也保持恒定(图6的时间t0～t1)。然后，若继续排水，由于检修用管座13设置为水位与集管部12相同，因此充满检修用管座13的内部空间R2的水也逐渐减少。

由于内部空间R2的水减少，从而超声波在内部空间R2的水与空气之间的界面即水面F处反射。由于水的减少，从而如图6的时间t1至t2所示，反射时间T逐渐缩短。

判断工序S3是判断是否由超声波传感器8检测到反射信号US2的工序。在检测到反射信号US2的情况下(是)，继续反射信号US2的检测。

排水停止工序S4是在由于排水而从检测到反射信号US2的状态变化为检测不到反射信号US2的状态的时刻停止排水的工序。

通过继续排水而使集管部12内的水减少，从而如图5A所示，检修用管座13的内部空间R2的水消失。由此，从检测到反射信号US2的状态变化为检测不到反射信号US2的状态(图6的时间t2)。

在该时刻，作业者关闭与传热管11A对应的排水阀18A。由此，排水停止，集管部12的水位成为图5A所示的水位。即，成为检修用管座13内的水消失，但传热管11内被水充满的状态。由此，即使切断检修用管座13水也不会喷出。另外，能够确保与集管部12的下方连接的多个传热管11被水充满。

在开放工序S5中，将检修用管座13的圆筒部15开放而形成检修孔13a，从而如图1所示，成为能够向集管部12的内部插入引导管7的状态。

接下来，对在传热管的水位检测方法之后实施的传热管的检查方法进行说明。

传热管的检查方法具有：从通过开放工序S5形成的检修孔13a向集管部12插入引导管7的引导管插入工序、经由检修用管座13以及引导管7插入传热管用超声波传感器6的超声波传感器插入工序、以及对传热管11的壁厚进行测定的传热管测定工序。

在超声波传感器插入工序中，从形成于检修用管座13的检修孔13a插入传热管用超声波传感器6，传热管用超声波传感器6被引导管7引导至传热管11。

在传热管测定工序中，由传热管用超声波传感器6测定的传热管11的壁厚数据经由线缆5向数据收集分析设备2输入，数据显示装置3对数据收集分析设备2收集的传热管11的壁厚数据进行显示。

根据上述实施方式，能够在集管部12内的水被完全排出而传热管11内被水充满的状态下停止排水。由此，能够容易地得到传热管11被水充满的状态。

另外，能够在不去除保护传热管11的耐火材料的情况下检测水位的变化，因此能够以低成本、且以较短的作业时间进行水位的检测。

另外，检修用管座13的外径比集管部12的外径小，从而能够容许排水的停止的延迟。即，从成为检测不到反射信号US2的状态到水位低于传热管11的上端为止需要时间，因此能够防止水位低于传热管11的上端。

另外，检修用管座13以与走廊21的上表面之间隔开规定的间隔的方式配置在走廊21的附近，从而能够在走廊21进行作业，因此能够安全地进行作业。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但具体结构并不限定于该实施方式，也包括不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等。

需要说明的是，在上述实施方式中，将检修用管座13设为了圆筒形状，但并不限于此，例如也可以设为方筒形状。

Claims (3)

1.一种传热管的水位检测方法，对在沿水平方向延伸的集管部的下方延伸的多个传热管的水位进行检测，其特征在于，

所述传热管的水位检测方法具有：

发送工序，在检修用管座的下表面以向上方发送超声波的方式从超声波传感器连续地发送超声波，所述检修用管座设置为从所述集管部沿水平方向突出；

排水开始工序，从所述传热管以及集管部开始排水；

排水停止工序，通过所述排水，从由所述超声波传感器检测到所述超声波的反射信号的状态变化为检测不到所述超声波的反射信号的状态的时刻，停止所述排水；以及

开放工序，在停止所述排水之后，使所述检修用管座的至少一部分开放。

2.根据权利要求1所述的传热管的水位检测方法，其特征在于，

所述检修用管座以与走廊的上表面之间隔开规定的间隔的方式配置在所述走廊的附近。

3.一种传热管的检查方法，其特征在于，

所述传热管的检查方法在权利要求1或2所述的传热管的水位检测方法之后实施，

所述传热管的检查方法具有从所述检修用管座向所述传热管插入传热管用超声波传感器的超声波传感器插入工序。