JP2001183126A

JP2001183126A - 配管内面スケールの厚さ測定システム

Info

Publication number: JP2001183126A
Application number: JP36781599A
Authority: JP
Inventors: Naomi Fushimi; 直美伏見
Original assignee: NIPPON PANAMETORIKUSU KK
Current assignee: NIPPON PANAMETORIKUSU KK
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】スケール厚が０〜２００μｍ程度に薄い場合
であっても、過熱器管、再熱器管などを取り外すことな
く、超音波を使用した非破壊方式で精度良く測定可能に
する。【解決手段】超音波測定装置６、超音波トランスデュ
ーサ４によって得られた波形データに基づき、スケール
厚が“２００μｍ”以上か、“２００μｍ”に満たない
かを判定させ、この判定結果に基づき、解析処理を選択
させて、スケール厚、管肉厚などを算出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ過熱器の
管、再熱器の管などの外部から非破壊方式で、ボイラ管
などの内部に付着したスケールの厚さなどを測定する配
管内面スケールの厚さ測定システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】経年ボイラの過熱器管、再熱器管は、設
計上の耐用時間を越えて使用されることが多い。

【０００３】このため、設計上の耐用年数が過ぎた管に
ついては、図１０に示すように、その内面にスケール
（管内面に浸食した内層スケールと、管内面に付着した
外層スケールから成る）が蓄積されるため、管の一部を
外して、その肉厚やスケール厚を測定し、この測定結果
に基づき、管の交換時期などを決めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の方法では、過熱器管、再熱器管の肉厚、スケール
厚を測定するとき、ボイラの運転を停止させて、過熱器
管、再熱器管の一部を外して、その肉厚、スケール厚を
測定するという手順で測定していたので、管の保守に、
手間と時間がかかり過ぎるという問題があった。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑み、スケール厚が
薄いときでも、過熱器管、再熱器管などを取り外すこと
なく、超音波を使用した非破壊方式で、過熱器管、再熱
器管などの内面に蓄積されたスケールの厚さと管の肉厚
を高精度で同時に測定できる配管内面スケールの厚さ測
定システムを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１では、配管に取り付けられ、前
記配管の内部側に向かって超音波を送波するとともに、
前記配管の内部側から戻ってくる反射波を受波して反射
波信号を生成する超音波トランスデューサと、この超音
波トランスデューサを駆動して、超音波を送波させる処
理、受波動作で得られたＲＦ波形の反射波信号をデジタ
ル化して、これを記憶する処理を行う超音波測定装置
と、この超音波測定装置に記憶されているＲＦ波形信号
の波形パターンに基づき、前記配管の肉厚と、配管内部
に蓄積したスケールの厚さを同時に計測する解析装置と
を備えたことを特徴としている。

【０００７】請求項２では、請求項１に記載の配管内面
スケールの厚さ測定システムにおいて、前記超音波トラ
ンスデューサは、高い分解能を得るのに必要な高周波
数、高ダンピング特性の超音波を発生することを特徴と
している。

【０００８】請求項３では、請求項１、２のいずれかに
記載の配管内面スケールの厚さ測定システムにおいて、
前記解析装置は、ＲＦ反射波データに含まれるスケール
厚さ波形成分における反射波の立ち上がり部分の幅、１
つの目のピーク値と２つ目のピーク値との比率、または
瘤の有無のいずれかを用いて、スケール厚を算出するこ
とを特徴としている。

【０００９】請求項４では、請求項１、２のいずれかに
記載の配管内面スケールの厚さ測定システムにおいて、
前記解析装置は、ＲＦ反射波データに含まれるスケール
厚さ波形成分における反射波の立ち上がり部分の幅、１
つの目のピーク値と２つ目のピーク値との比率、または
瘤の有無のいずれかをスケール厚に変換する特徴値／ス
ケール厚変換テーブルを使用して、スケール厚を算出す
ることを特徴としている。

【００１０】上記の構成により、請求項１では、超音波
測定装置によって、前記配管に取り付けられた超音波ト
ランスデューサを駆動させて、前記配管の内部側に向か
って超音波を送波させるとともに、前記配管の内部側か
ら戻ってくる反射波を受波させて得られた反射波信号を
デジタル化させて、反射波データを生成させ、これを記
憶させた後、解析装置によって、前記超音波測定装置に
記憶されている反射波データの波形パターンに基づき、
スケール厚の範囲を判定させて、スケール厚の範囲に応
じた最適な解析処理を選択させ、前記配管の肉厚と、配
管内部に蓄積したスケール厚を同時に計測させる。これ
により、過熱器管、再熱器管などを取り外すことなく、
超音波を使用した非破壊方式で、過熱器管、再熱器管な
どの内面に蓄積されたスケールの厚さを測定させて、こ
れによってボイラ過熱器管、再熱器管などの保守に要す
る時間と、手間とを大幅に削減させて、保守費用を大幅
に削減させる。

【００１１】請求項２では、前記超音波トランスデュー
サによって、高い分解能を得るのに必要な高周波数、高
ダンピング特性の超音波を発生させることにより、超音
波を使用した非破壊方式で、過熱器管、再熱器管などの
内面に蓄積されたスケールの厚さを測定させるとき、分
解能を高くしながら、大きな信号波形を確保させ、これ
によってスケール厚の測定精度を高く保持させる。

【００１２】請求項３では、前記解析装置で行われる解
析処理において、反射波の立ち上がり部分の幅、１つの
目のピーク値と２つ目のピーク値との比率、瘤の有無の
いずれかを使用して、スケール厚を算出させることによ
り、過熱器管、再熱器管などの内面に蓄積されたスケー
ルの厚さが薄いときでも、スケール厚を正確に算出さ
せ、これによってスケール厚が薄いときでも、ボイラ過
熱器管、再熱器管などの状態を判定させて、ボイラ過熱
器管、再熱器管などの保守に要する時間と、手間とを大
幅に削減させ、保守費用を大幅に削減させる。

【００１３】請求項４では、前記解析装置で行われる解
析処理において、反射波の立ち上がり部分の幅、１つの
目のピーク値と２つ目のピーク値との比率、瘤の有無の
いずれかををスケール厚に変換する特徴値／スケール厚
変換テーブルを使用して、スケール厚を算出することに
より、過熱器管、再熱器管などの内面に蓄積されたスケ
ールの厚さが薄いときでも、スケール厚を正確に算出さ
せ、これによってスケール厚が薄いときでも、ボイラ過
熱器管、再熱器管などの状態を判定させて、ボイラ過熱
器管、再熱器管などの保守に要する時間と、手間とを大
幅に削減させ、保守費用を大幅に削減させる。

【００１４】

【発明の実施の形態】［発明の基本原理］まず、本発明
による配管内面スケールの厚さ測定システムの詳細な説
明に先だって、本発明をボイラ管の内面スケールの厚さ
測定システムに適用した場合の基本原理について説明す
る。

【００１５】従来、超音波を使用して、管内面に蓄積さ
れたスケールの厚さを測定するとき、通常使用されてい
るボイラ管の場合には、スケール厚が約“２００μｍ”
以上（超音波周波数が約２０ＭＨｚの場合）であれば、
スケール厚を求めることができる。但し、この場合のス
ケール厚は管肉厚を含む値であり、管肉厚とスケール厚
とを分離した形での同時測定はできない。

【００１６】一方、従来、管内面に蓄積されたスケール
の厚さが“２００μｍ”に満たないときには、スケール
厚を求めることはできなかった。なお、ボイラ管の種類
や超音波周波数によっては、スケール厚のしきい値であ
る“２００μｍ”の数値は、多少前後する。

【００１７】そこで、本発明者は、スケール厚が異なる
多数の管に超音波を与え、その反射波を調べることによ
り、スケール厚と管肉厚とを同時に測定できるかどう
か、およびスケール厚が“２００μｍ”に満たないとき
でも超音波によってスケール厚の測定が可能かどうかを
検証した。なお、超音波トランスジューサの周波数は、
高い分解能を得るのに必要な高周波数である“２０ＭＨ
ｚ”を使用した。

【００１８】まず、スケール厚が“ゼロ”のとき、スケ
ールによる反射波が含まれないことから、図８（ａ）に
示す如く、立ち上がり点Ａが鋭利になるとともに、プラ
ス側のピーク点Ｂ、ピーク点Ｃがほぼ同じ高さになると
いう特徴を持つ反射波１０２が得られた。但し、超音波
トランスデューサのダンピング特性、ボイラ管の種類
（径、肉厚、材料など）によって、条件が変わることか
ら、ボイラ管の種類毎に、立ち上がり点Ａ、ピーク点
Ｂ、ピーク点Ｃの位置を決める必要がある。

【００１９】そして、スケール厚が“ゼロ”より少し大
きくなる毎に、図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す如く
ボイラ管内面とスケールとの境界で反射された反射波
と、スケールの内面とボイラ管の内部にある空気（また
は、水蒸気）との境界で、反射された反射波とが重なり
合い、スケール厚が“ゼロ”のときのスケール波形１０
２に比べ、立ち上がり点Ａの幅が広くなるとともに、ピ
ーク点Ｃのレベルに比べて、ピーク点Ｂのレベルが低い
という特徴を持つ反射波１０３が得られた。なお、図８
（ｂ）はスケール３５μｍのＲＦ波形、同（ｃ）はスケ
ール厚６０μｍのＲＦ波形、同（ｄ）はスケール厚１３
０μｍのＲＦ波形、同（ｅ）はスケール厚２００μｍの
ＲＦ波形、および同（ｆ）はスケール厚６３０μｍのＲ
Ｆ波形をそれぞれ示している。ここで、“ＲＦ（Real F
requency）波形”とは、検波前の実計測波形を指す。

【００２０】特に、図８の（ｄ）に示す如く、スケール
厚が“１３０μｍ”程度であるとき、立ち上がり点Ａよ
り少し後に、プラス側に瘤Ｅを持つ特徴的な反射波１０
３が得られた。

【００２１】さらに、スケール厚が“２００μｍ”以上
になると、図８の（ｅ）、（ｆ）に示す如くボイラ管の
内面とスケールとの境界で反射された反射波と、スケー
ルの内面とボイラ管の内部にある空気（または、水蒸気
など）との境界で反射された反射波とが完全に分離し
て、立ち上がり点Ａからすぐ後にあるピーク点Ｆがマイ
ナス側になるとともに、スケール厚が“ゼロ”のときと
同様に、立ち上がり点Ａの幅が狭く、かつピーク点Ｂの
レベルと、ピーク点Ｃのレベルとがほぼ同じになるとい
う特徴を持つ反射波１０４が得られた。図９は、このよ
うにして得られた最初のピーク点と次のピーク点との比
（ピーク比）と、スケール厚との関係を曲線化したもの
である。なお、スケール厚は顕微鏡等を用いた実測値を
使用した。

【００２２】以上のことから明らかなように、反射波の
数が１つであれば、スケール厚が“０μｍ”〜“２００
μｍ”の範囲にあると判定することができ、また反射波
の数が２つであれば、スケール厚が“２００μｍ”以上
であると判定することができる。

【００２３】そして、スケール厚が“０μｍ”〜“２０
０μｍ”の範囲であれば、反射波１０２、または反射波
１０３の立ち上がり点Ａの幅、ピーク点Ｂのレベルとピ
ーク点Ｃのレベルとの比率、瘤Ｅの有無などを数値化し
た特徴値と、実際のスケール厚とを対応させた特徴値／
スケール厚変換テーブルを作成しておけば、超音波を管
に送波したときの反射波の立ち上がり点Ａの幅、ピーク
点Ｂのレベルとピーク点Ｃのレベルとの比率、瘤Ｅの有
無などを数値化した特徴値に基づいて、特徴値／スケー
ル厚変換テーブルを参照するだけでスケール厚を求める
ことができる。

【００２４】［実施の形態の構成］図１は、上述した基
本原理を使用した、本発明が適用されたボイラ内面スケ
ールの厚さ測定システムを示す構成図である。

【００２５】この図に示すボイラ内面スケールの厚さ測
定システム１は、良否判定対象となる加熱器または再熱
器に設けられた管２に塗布されるグリセリン接触媒質な
どのカップラント３と、このカップラント３を介して、
管２に密着配置される超音波トランスデューサ４と、ケ
ーブル５を介して、超音波トランスデューサ４を駆動し
て、超音波を送波させるとともに、その反射波を受波さ
せて、波形、時間などを計測する超音波測定装置６と、
この超音波測定装置６で得られた波形データを処理し
て、管２の内面に蓄積したスケール７の厚さを求める解
析装置８とを備えており、対象となる加熱器または再熱
器に設けられた管２にカップラント３を塗布させて超音
波トランスデューサ４を取り付けさせた後、超音波測定
装置６を操作させて、超音波トランスデューサ４から超
音波を送波させるとともに、その反射波を受波させて得
られた反射波信号を取り込ませ、波形、時間などを計測
させて得られた計測結果（ＲＦ波形データ）を記憶させ
る。次いで、超音波測定装置６を解析装置８が設置され
ている場所に持ち込ませ、ケーブル９によって超音波測
定装置６と、解析装置８とを接続させた後、解析装置８
によって超音波測定装置６に記憶されている各管２毎の
ＲＦ波形データを解析させて、管肉厚、スケール厚など
を算出させる。

【００２６】この場合、超音波トランスデューサ３は、
スケール７の厚さを測定するときの分解能を高くし、か
つ超音波が管２、スケール７内を伝搬するときに生じる
減衰量を小さくするのに適した周波数、例えば“２０Ｍ
Ｈｚ”の周波数で発振する超音波発生器などを備えてお
り、超音波測定装置６→ケーブル５→超音波トランスデ
ューサ４なる経路で、パルス状の駆動信号が供給された
とき、超音波発生器から超音波を送波させ、超音波発生
器→カップラント３→管２の外面→管２の内面とスケー
ル７との境界→スケール７と空気（または、水蒸気な
ど）との境界なる経路で、超音波を伝えるとともに、管
２の内面とスケール７との境界、スケール７と空気（ま
たは、水蒸気など）との境界で反射されて戻ってきた超
音波（反射波）を時系列的に受波し、これによって得ら
れた反射波信号を超音波トランスデューサ３→ケーブル
５→超音波測定装置６なる経路で、超音波測定装置６に
供給する。

【００２７】超音波測定装置６は、携帯に便利な程度の
大きさ、形状に形成される測定装置筐体１０と、この測
定装置筐体１０の操作面（上面）上部に配置され、超音
波測定に必要な各種情報、測定結果などを表示するＬＥ
Ｄ１１と、測定装置筐体１０の操作面（上面）下部に配
置され、超音波測定に必要な各種設定を行うときに操作
される複数のキー１２と、測定装置筐体１０内に配置さ
れ、各キー１２が操作されたとき、操作内容に応じて、
パルス状の駆動信号を生成して、これを超音波トランス
デューサ４に供給する処理、超音波トランスデューサ４
から出力される反射波信号をＡ／Ｄ変換（アナログ／デ
ジタル変換）して、波形データを生成し、これを各管２
毎に記憶する処理、ケーブル９を介して解析装置８と通
信回線を確立する処理、記憶している各管２毎の波形デ
ータを読み出し、これを解析装置８に供給する処理など
を行う処理基板１３とを備えている。

【００２８】そして、検査員によって、各キー１２が操
作されて、測定開始指示が入力されたとき、パルス状の
駆動信号を生成して、これを超音波測定装置６→ケーブ
ル５→超音波トランスデューサ４なる経路で、超音波ト
ランスデューサ４に供給しながら、超音波トランスデュ
ーサ４→ケーブル５→超音波測定装置６なる経路で、超
音波トランスデューサ４から出力される反射波信号を取
り込んで、Ａ／Ｄ変換処理を行い、これによって得られ
た波形データをＬＥＤ１１上に表示しながら、各管２毎
に分類して記憶する。次いで、検査員によって、解析装
置８が設置されている場所まで運ばせ、ケーブル９によ
って、解析装置８に接続させた後、解析装置８→ケーブ
ル９→超音波測定装置８なる経路で、転送指示が供給さ
れたとき、記憶している各管２毎の波形データを読み出
し、これを超音波測定装置６→ケーブル９→解析装置８
なる経路で、解析装置８に供給させる。

【００２９】解析装置８は、図２に示す如くＣＰＵ、Ｒ
ＯＭなどを有するマザーボード１４、このマザーボード
１４から出力されるグラフィックデータを処理して表示
信号を生成するグラフィックボード１５、ケーブル９を
介して、超音波測定装置６と通信を行う入出力ボード１
６、ＣＰＵの作業エリアなどとして使用されるメモリボ
ード１７、ＣＰＵの動作を規定する各種プログラムなど
とともに、波形データなどの格納場所、各テーブルなど
の格納場所などとして使用されるハードディスク１８な
どを持つパソコン装置によって構成される解析装置本体
１９と、この解析装置本体１９上に載置され、解析装置
本体１９から出力される表示信号の内容を画面表示する
表示装置２０と、多数のキー２１を有し、これらの各キ
ー２１が操作されたとき、操作内容に応じた各種指示、
各種データを生成し、これを解析装置本体１９に供給す
るキーボード装置２２とを備えている。前記ハードディ
スク１８には、超音波を管に送波したときの反射波の立
ち上がり点Ａの幅、ピーク点Ｂのレベルとピーク点Ｃの
レベルとの比率、瘤Ｅの有無などを数値化し、これによ
って得られる特徴値をスケール厚に変換する特徴値／ス
ケール厚変換テーブル２３が格納されている。

【００３０】そして、ケーブル９によって、超音波測定
装置６に接続された後、キーボード装置２２が操作され
て、波形データ取込み指示が入力されたとき、超音波測
定装置６とデータの送受信を行って、通信回線を確立し
た後、転送指示を生成して、超音波測定装置６に記憶さ
れている各管２毎の波形データを取り込んで、ハードデ
ィスク機構１８に記憶し、さらにキーボード装置２２が
操作されて、解析開始指示が入力されたとき、ハードデ
ィスク１８に記憶されている各管２毎の波形データを順
次、解析して、管２の内面に蓄積されたスケール７の厚
さ、管肉厚などを求め、表示装置２０に表示させる。

【００３１】［実施の形態の動作］次に、図３、図４、
図５に示す各フローチャート、図６、図７に示す各説明
図を参照しながら、ボイラ内面スケールの厚さ測定シス
テム１の動作について、詳細に説明する。

【００３２】まず、図３のフローチャートに示す如く加
熱器または再熱器に設けられた管２の判定対象部位に、
カップラント３が塗布された後、超音波トランスデュー
サ４が取り付けられて、超音波測定装置６の各キー１２
が操作され、測定開始指示が入力されると（ステップＳ
Ｔ１）、超音波測定装置６によってパルス状の駆動信号
が生成されて、これが超音波測定装置６→ケーブル５→
超音波トランスデューサ４なる経路で、超音波トランス
デューサ４に供給される。

【００３３】これにより、超音波トランスデューサ６を
構成している超音波発生器から超音波が送波されて、超
音波発生器→カップラント３→管２の外面→管２の内面
とスケール７との境界→スケール７と空気（または、水
蒸気など）との境界なる経路で、超音波が伝えられると
ともに（ステップＳＴ２）、超音波発生器によって、管
２の内面とスケール７との境界、スケール７と空気（ま
たは、水蒸気など）との境界で反射されて戻ってきた超
音波（反射波）が時系列的に受波されてＲＦ反射波信号
が生成され、これが超音波トランスデューサ４→ケーブ
ル５→超音波測定装置６なる経路で、超音波測定装置６
に供給される。

【００３４】そして、この超音波測定装置６によって、
超音波トランスデューサ４から出力されるＲＦ反射波信
号が連続的に取り込まれて、Ａ／Ｄ変換処理された後、
これによって得られたＲＦ波形データがＬＥＤ１１上に
表示されるとともに、各管２毎に整理されて、メモリに
記憶される（ステップＳＴ３）。

【００３５】以下、管２の各判定対象部位毎に、上述し
た超音波による非破壊検査が順次、繰り返され、管２の
各判定対象部位毎に、波形データが収集され、これが超
音波測定装置６内のメモリに記憶される（ステップＳＴ
１〜ＳＴ４）。

【００３６】次いで、波形データの収集が完了した超音
波測定装置６が解析装置８の配置場所まで運ばれて、超
音波測定装置６と、解析装置８の解析装置本体１９とが
ケーブル９で接続された後、図３、図４のフローチャー
トに示す如く解析装置８のキーボード装置２２が操作さ
れて、波形データ取込み指示が入力され（ステップＳＴ
１０）、これに対応して解析装置本体１９から通信回線
の確立に必要な通信条件要求指示が出力され、解析装置
本体１９→ケーブル９→超音波測定装置６なる経路で、
超音波測定装置６に供給されると（ステップＳＴ５）、
超音波測定装置６によって予め登録されている通信条件
データが読み出され、これが超音波測定装置６→ケーブ
ル９→解析装置本体１９なる経路で、解析装置本体１９
に供給され、前記通信条件データで指定された通信速
度、通信形式などで、解析装置本体１９と、超音波測定
装置６との通信回線が確立される（ステップＳＴ６、Ｓ
Ｔ１１）。

【００３７】この後、超音波測定装置６に記憶されてい
る各管２毎の波形データが順次、読み出され、これが超
音波測定装置６→ケーブル９→解析装置本体１９なる経
路で、解析装置本体１９に供給されて、この解析装置本
体１９内に設けられたハードディスク機構１８に記憶さ
れ、超音波測定装置６に記憶されている各管２毎の波形
データを全て、解析装置本体１９に転送し終わったと
き、これら超音波測定装置６と、解析装置本体１９との
間の通信回線が遮断される（ステップＳＴ７、ＳＴ８、
ＳＴ１２、ＳＴ１３）。

【００３８】次いで、図５のフローチャートに示す如く
解析装置８のキーボード装置２２が操作されて、解析開
始指示が入力されると（ステップＳＴ１４）、解析装置
本体１９のマザーボード１４に取り付けられたＣＰＵに
よって、ハードディスク１８に記憶されている各管２毎
の波形データのうち、指定された管２、指定された部位
のＲＦ波形データが読み出される（ステップＳＴ１
５）。これが図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す如くス
ケール波形（スケール部分を示す波形）がオーバーラッ
プしている波形パターン、または図７に示す如くスケー
ル波形が分離している波形パターンのうち、どちらの波
形パターンに属するかがチェックされる。

【００３９】そして、スケール波形がオーバーラップし
ている波形パターンであるとき（ステップＳＴ１６）、
ＣＰＵによって、指定された管２の指定された部位に蓄
積したスケール７の厚さが“２００μｍ”に満たないと
判定されて、波形データで示される最初の立ち上がり部
分の幅“Ｗ”と、１つ目のピークとなる部分の波高値
“ｐ₁”と、２つ目のピークとなる部分の波高値
“ｐ₂”、ゼロ点（管の外面）から各ピーク部分までの
時間“ｔ₁”、“ｔ₂”と、瘤の有無などの特徴が順次、
求められた後（ステップＳＴ１７）、ハードディスク１
８に登録されている特徴値／スケール厚変換テーブル２
３の内容が参照されて、これら幅“Ｗ”、波高値
“ｐ₁”、波高値“ｐ₂”、時間“ｔ₁”、“ｔ₂”、瘤の
有無に対応する管肉厚“Ｄ”、スケール厚“ＧＷ”が算
出され、これら管肉厚“Ｄ”、スケール厚“ＧＷ”がハ
ードディスク１８に記憶される（ステップＳＴ１８、Ｓ
Ｔ２１）。

【００４０】また、スケール波形がオーバーラップして
いない波形パターン、すなわち２つのスケール波形に分
離された波形パターンであれば（ステップＳＴ１６）、
ＣＰＵによって、指定された管２の指定された部位に蓄
積したスケール７の厚さが“２００μｍ”以上であると
判定されて、ゼロ点（管の外面）から１つ目のスケール
波形までの時間“ｔ₃”と、２つめのスケール波形まで
の時間“ｔ₄”とが順次、求められた後（ステップＳＴ
１９）、次式に示す演算式が使用されて、管肉厚
“Ｄ”、スケール厚“ＧＷ”が順次、算出され、ハード
ディスク１８に記憶される（ステップＳＴ２０、ＳＴ２
１）。

【００４１】Ｄ＝ｔ₃×（１／２）×Ｖ₁ …（１）但し、Ｖ₁：管２の材質に対応する音速ｔ₃：ゼロ点から１つ目のスケール波形までの時間１／２：反射波が戻ってくるまでの時間を得る係数ＧＷ＝（ｔ₄−ｔ₃）×（１／２）×Ｖ₂ …（２）但し、Ｖ₂：スケールに対応する音速ｔ₃：ゼロ点から１つ目のスケール波形までの時間ｔ₄：ゼロ点から２つ目のスケール波形までの時間１／２：反射波が戻ってくるまでの時間を得る係数以下、指定された管２、指定された部位毎に、上述した
波形データの読み出し処理、波形パターンの解析処理、
波形パターンに応じた管肉厚“Ｄ”、スケール厚“Ｇ
Ｗ”の算出処理が順次、繰り返され、処理結果がハード
ディスク１８に記憶される（ステップＳＴ１５〜ＳＴ２
２）。

【００４２】次いで、指定された範囲に含まれる波形デ
ータの処理が終了した時点で（ステップＳＴ２２）、ハ
ードディスク１８に記憶されている各管２、各部位毎
に、管肉厚“Ｄ”、スケール厚“ＧＷ”が整理されて、
各管毎に、管肉厚分布データ、スケール厚分布データな
どが求められ、管肉厚分布データ、スケール厚分布デー
タなどが評価され、表示装置２０に管肉厚分布グラフ、
スケール厚分布グラフなどとともに、表示される（ステ
ップＳＴ２３）。

【００４３】このように、この実施の形態においては、
超音波測定装置６、超音波トランスデューサ４によって
得られた波形データに基づき、スケール厚が“２００μ
ｍ”以上か、“２００μｍ”に満たないかを判定させ、
この判定結果に基づき、解析処理を選択させて、スケー
ル厚、管肉厚などを算出させるようにしているので、過
熱器管、再熱器管などの管２を取り外すことなく、超音
波を使用した非破壊方式で、過熱器管、再熱器管などの
内面に蓄積されたスケールの厚さと管肉厚とを同時に測
定させることができ、これによってボイラ過熱器管、再
熱器管などの保守に要する時間と、手間とを大幅に削減
させて、保守費用を大幅に削減させることができる。

【００４４】また、この実施の形態では、超音波トラン
スデューサ４から送波される超音波の周波数として、高
い分解能と、高ダンピング特性を確保できる“２０ＭＨ
ｚ”を使用するようにしているので、超音波を使用した
非破壊方式で、過熱器管、再熱器管などの内面に蓄積さ
れたスケールの厚さを測定させるとき、分解能を高くし
ながら、大きな信号波形を確保させることができる。

【００４５】さらに、この実施の形態では、スケール厚
が“２００μｍ”以上か、“２００μｍ”に満たないか
を判定させ、この判定結果に基づき、解析処理を選択さ
せて、スケール厚、管肉厚などを算出させるようにして
いるので、超音波を使用した非破壊方式で、過熱器管、
再熱器管などの内面に蓄積されたスケールの厚さを測定
させるとき、過熱器管、再熱器管などの内面に蓄積され
たスケールの厚さに対応した最適な解析方法で、スケー
ル厚を算出させることができる。

【００４６】さらに、この実施の形態では、ＲＦ波形デ
ータに含まれる反射波の解析処理として、反射波の立ち
上がり点Ａの幅“Ｗ”、１つの目のピーク点Ｂの波高値
“ｐ ₁”と２つ目のピーク点Ｃの波高値“ｐ₂”との比
率、瘤の有無のいずれかを用いて、スケール厚を算出さ
せるようにしているので、過熱器管、再熱器管などの内
面に蓄積されたスケールの厚さが薄いときでも、スケー
ル厚を正確に算出させることができる。

【００４７】なお、上述した実施の形態では、過熱器
管、再熱器管などの内面に蓄積されたスケールの厚さが
“２００μｍ”に満たないとき、特徴値／スケール厚変
換テーブル２３を使用させて、反射波の立ち上がり点Ａ
の幅“Ｗ”、１つの目のピーク点Ｂの波高値“ｐ₁”と
２つ目のピーク点Ｃの波高値“ｐ₂”との比率、瘤の有
無に対応するスケール厚を選択させるようにしている
が、特徴値／スケール厚変換テーブル２３の内容を整理
して得られる演算式を使用させて、スケール厚を算出さ
せるようにしても良い。

【００４８】このようにすることにより、メモリの使用
量を低減させながら、ボイラ過熱器管、再熱器管などの
状態を判定させ、これによってボイラ過熱器管、再熱器
管などの保守に要する時間と、手間とを大幅に削減させ
て、保守費用を大幅に削減させることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、過
熱器管、再熱器管などの内面に蓄積されたスケールの厚
さが薄いときでも、過熱器管、再熱器管などを取り外す
ことなく、超音波を使用した非破壊方式で、スケール厚
と配管の肉厚とを同時に測定でき、ボイラ過熱器管、再
熱器管などの保守に要する時間と、手間とを大幅に削減
させて、保守費用を大幅に削減させることができる。し
かも、測定に際しては、分解能を高くしながら、大きな
信号波形を確保させることができ、これによってスケー
ル厚の測定精度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたボイラ管内面スケールの厚
さ測定システムの実施の形態を示す構成図である。

【図２】図１に示す解析装置の詳細な回路構成例を示す
ブロック図である。

【図３】図１に示す超音波測定装置の動作例を示すフロ
ーチャートである。

【図４】図１に示す解析装置の動作例を示すフローチャ
ートである。

【図５】図１に示す解析装置の動作例を示すフローチャ
ートである。

【図６】図１に示すボイラ管内面スケールの厚さ測定シ
ステムによって処理されるスケール波形のうち、スケー
ル厚が２００μｍに満たないときのスケール波形の一例
を示す説明図である。

【図７】図１に示すボイラ管内面スケールの厚さ測定シ
ステムによって処理されるスケール波形のうち、スケー
ル厚が２００μｍ以上のスケール波形の一例を示す説明
図である。

【図８】超音波を使用して、スケールの厚さが“ゼロ”
の管〜“２００μｍ”以上の管を測定したときに得られ
る反射波の一例を示す波形図である。

【図９】超音波を使用して、スケールの厚さが“ゼロ”
の管〜“２００μｍ”以上の管を測定したときに得られ
たスケール厚とピーク比との関係を示す校正曲線図であ
る。

【図１０】ボイラ管内に形成された内層スケールおよび
外層スケールの状態を模式的に示す説明図である。

【符号の説明】

１：ボイラ管内面スケールの厚さ測定システム２：管３：カップラント４：超音波トランスデューサ５：ケーブル６：超音波測定装置７：スケール８：解析装置９：ケーブル１０：測定装置筐体１１：ＬＥＤ１２：キー１３：処理基板１４：マザーボード１５：グラフィックボード１６：入出力ボード１７：メモリボード１８：ハードディスク１９：解析装置本体２０：表示装置２１：キー２２：キーボード装置２３：特徴値／スケール厚変換テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F068 AA28 BB09 CC00 DD07 DD13 EE06 FF03 FF12 FF14 KK02 KK13 NN01 QQ05 QQ14 QQ22 QQ23 QQ24 QQ42 RR00 RR03 RR13 2G047 AB01 AC02 BA03 BC18 DB18 EA10 GF05 GG09 GG19 GH20 GJ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配管に取り付けられ、前記配管の内部側
に向かって超音波を送波するとともに、前記配管の内部
側から戻ってくる反射波を受波して反射波信号を生成す
る超音波トランスデューサと、この超音波トランスデューサを駆動して、超音波を送波
させる処理、受波動作で得られたＲＦ波形の反射波信号
をデジタル化して、これを記憶する処理を行う超音波測
定装置と、この超音波測定装置に記憶されているＲＦ波形信号の波
形パターンに基づき、前記配管の肉厚と、配管内部に蓄
積したスケールの厚さを同時に計測する解析装置と、を備えたことを特徴とする配管内面スケールの厚さ測定
システム。
【請求項２】請求項１に記載の配管内面スケールの厚
さ測定システムにおいて、前記超音波トランスデューサは、高い分解能を得るのに
必要な高周波数、高ダンピング特性の超音波を発生す
る、ことを特徴とする配管内面スケールの厚さ測定システ
ム。
【請求項３】請求項１、２のいずれかに記載の配管内
面スケールの厚さ測定システムにおいて、前記解析装置は、ＲＦ反射波データに含まれるスケール
厚さ波形成分における反射波の立ち上がり部分の幅、１
つの目のピーク値と２つ目のピーク値との比率、または
瘤の有無のいずれかを用いて、スケール厚を算出する、ことを特徴とする配管内面スケールの厚さ測定システ
ム。
【請求項４】請求項１、２のいずれかに記載の配管内
面スケールの厚さ測定システムにおいて、前記解析装置は、ＲＦ反射波データに含まれるスケール
厚さ波形成分における反射波の立ち上がり部分の幅、１
つの目のピーク値と２つ目のピーク値との比率、または
瘤の有無のいずれかをスケール厚に変換する特徴値／ス
ケール厚変換テーブルを使用して、スケール厚を算出す
る、ことを特徴とする配管内面スケールの厚さ測定システ
ム。