JP2002148036A - 管内径モニタリング装置 - Google Patents

管内径モニタリング装置

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JP2002148036A
JP2002148036A JP2000343744A JP2000343744A JP2002148036A JP 2002148036 A JP2002148036 A JP 2002148036A JP 2000343744 A JP2000343744 A JP 2000343744A JP 2000343744 A JP2000343744 A JP 2000343744A JP 2002148036 A JP2002148036 A JP 2002148036A
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tube
probe
inner diameter
temperature
pipe
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JP2000343744A
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English (en)
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Yasuhiko Kamisaka
泰彦 上坂
Kiminobu Hojo
公伸 北条
Yoshihisa Fujiwara
芳久 藤原
Masao Shioda
正雄 塩田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温雰囲気でも正確に管内径をモニタリング
することの可能な管内径モニタリング装置を提供する。 【解決手段】 後方固定台101と前方固定台102は
L字型の接続子103で接続されている。後方固定台と
前方固定台にはそれぞれ固定接触子104及び105が
取り付けられている。前方固定台には縦方向変位レバー
108及び横方向変位レバー109が取り付けられてお
り、各レバーの自由端には可動接触子110及び111
が取り付けられている。さらに各レバーの根元には歪み
ゲージが貼り付けられている。従って、管内径の変化は
レバーの撓みに変換され、さらに電気信号に変換され
る。この測定値を管内温度によって較正することによ
り、高温雰囲気下での管内径のモニタリングが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は管内径モニタリング
装置に係わり、特に高温雰囲気でも実時間で管内径をモ
ニタリングすることの可能な管内径モニタリング装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】高温の媒体と低温の媒体との間で熱交換
を行う熱交換器には種々の形式が提案されているが、代
表的な形式としてシェル・アンド・チューブ形がある。
このシェル・アンド・チューブ形熱交換器は、管板に孔
を穿孔して管を差し込み、拡管することによりチューブ
と管板を固定した後、管を胴に挿入し、管板と胴を溶接
して一体に組み立てる。
【0003】その後管板と胴の溶接の際に発生する残留
応力を除去するために、溶接部をヒータによって再加熱
し、さらに完成製品検査の一つとして管内径を検査する
ことが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらヒータに
よる再加熱の際に管の拡管部に浮きが発生し、製品検査
の一つである管内径検査時に異常信号が発生することを
回避できない。従って、異常信号の発生メカニズムを明
らかにするために、再加熱中の高温雰囲気において管内
径をモニタリングすることが重要となる。
【0005】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、高温雰囲気でも正確に管内径をモニタリングする
ことの可能な管内径モニタリング装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る管内径
モニタリング装置は、少なくとも一方向の管内径を測定
する管内径測定手段と、管内の温度を測定する温度測定
手段と、管内径測定手段で測定された管内径を温度測定
手段で測定された管内温度で補正して出力する温度補正
手段とを具備する。
【0007】本発明にあっては、管内径の測定値が温度
により補正される。第2の発明に係る管内径モニタリン
グ装置は、管内径測定手段が、探触子と、探触子に対し
て探触子を管内壁に接触させる力を付与する接触力付与
手段と、管内径の変化による探触子の変位に伴う接触力
付与手段の撓み量を測定する撓み量測定手段とを具備す
る。
【0008】本発明にあっては、探触子は管内径の変化
に応じて変位して、接触力付与手段に撓みを与える。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る管内径モニタ
リング装置の構成図であって、探触部10、探触部10
から出力される信号に基づいて管内径信号を発生する管
内径信号発生部11、探触部10から出力される信号に
基づいて温度信号を発生する温度信号発生部12、並び
に管内径信号発生部11から出力される管内径信号及び
温度信号発生部12から出力される温度信号に基づき高
温雰囲気下における管内径信号を算出するデータ処理部
13(例えばパーソナルコンピュータ)から構成され
る。
【0010】図2は探触部の第1の実施形態の正面図及
び側面図であって、後方固定台101と前方固定台10
2は後方固定台101から伸延するL字型接続部材10
3により接続されている。後方固定台101及び前方固
定台102の底面には、それぞれ縦方向後方固定探触子
104及び縦方向前方固定探触子105が設置されてい
る。
【0011】後方固定台101及び前方固定台102の
L字型接続部材103の縦面側には、それぞれ横方向後
方固定探触子106及び横方向前方固定探触子107が
外向きに設置されている。前方固定台102のL字型接
続部材103で覆われていない面、即ち上面及びL字型
接続部材103の縦面の反対面には、それぞれ後方固定
台101方向に伸延する縦方向変位ビーム108及び横
方向変位ビーム109が取り付けられている。そして、
縦方向変位ビーム108及び横方向変位ビーム109の
先端には、それぞれ縦方向可動探触子110及び横方向
可動探触子111が外向きに設置されている。
【0012】さらに、縦方向変位ビーム108及び横方
向変位ビーム109の根元には、それぞれ縦方向変位検
出用カプセルゲージ112及び横方向変位検出用カプセ
ルゲージ113が貼り付けられている。縦方向変位検出
用カプセルゲージ112及び横方向変位検出用カプセル
ゲージ113のカプセルゲージリード線114及び11
5は後方固定台101から引き出され、縦方向ブリッジ
アダプタ116及び横方向ブリッジアダプタ117に接
続され、各ブリッジアダプタ116及び117は管内径
信号発生部11に接続される。
【0013】更に、探触部10には、例えば熱伝対であ
る温度センサ(図示せず)が搭載され、温度センサの出
力は温度センサリード線118を介して温度信号発生部
12に導かれる。図3は第1の実施形態に係る探触部の
使用状況説明図であって、探触部10を管板30に穿孔
された孔内に取り付けられた管31の内側に挿入した状
況を示している。
【0014】即ち、縦方向後方固定探触子104及び縦
方向前方固定探触子105、横方向後方固定探触子10
6及び横方向前方固定探触子107、並びに縦方向可動
探触子110及び横方向可動探触子111は管31の内
壁に接触している。この状態で探触部10を管31の軸
方向に移動することにより管内径の変化が測定可能とな
る。
【0015】即ち、管31の内径が変化すると縦方向変
位ビーム108及び横方向変位ビーム109が撓み、こ
の撓み量が縦方向変位検出用カプセルゲージ112及び
横方向変位検出用カプセルゲージ113によって検出さ
れる。なお、縦方向変位ビーム108及び横方向変位ビ
ーム109の長さは周囲温度によって変化するととも
に、縦方向変位検出用カプセルゲージ112及び横方向
変位検出用カプセルゲージ113の感度も周囲温度によ
って変化するので、高温雰囲気における管内径の実時間
モニタリングを行うためには予め較正を実施することが
必要となる。
【0016】図4は較正結果例であって、温度Tの雰囲
気下で変位ビーム108又は109に予め定められた変
位Xを与えた時のカプセルゲージ112又は113の撓
み量σを計測する。即ち、周囲温度をT1に保ち、変位
ビームに予め定められたX1〜X6の変位を与え、その時
の撓み量σ11〜σ16を計測する。その後周囲温度を
2、T3、T4、及びT5に変更して撓み量を計測する。
【0017】この結果較正時データは、次式のように撓
み量σは温度Tと変位Xの関数として表される。 σ = σ(T,X) (1) 上記式を変形すると、変位Xは次式のように温度Tと撓
み量σの関数として決定することが可能である。
【0018】 X = X(T,σ) (2) 従って、縦方向変位検出用カプセルゲージ112及び横
方向変位検出用カプセルゲージ113で検出される縦方
向撓み量及び横方向撓み量をブリッジアダプタ116及
び117並びに管内径信号発生部11を介してデータ処
理部13に、温度センサの出力を温度信号発生部12を
介してデータ処理部13に入力して、(2)式により変
位Xを算出することにより実時間で管内径をモニタリン
グすることが可能となる。
【0019】第1の実施形態によれば直角に交わる2方
向の管内径をモニタリングすることが可能となるが、さ
らに多方向の管内径をモニタリングすることが望まし
い。図5は第2の実施形態に係る探触部の使用状況説明
図であって、管板30の水室側面に適当な方法で取り付
けられる基板121と、この基板の中心から伸延して管
31の内側に挿入される軸122と、この軸122に沿
って移動可能に取り付けられる探触子123とから構成
される。
【0020】探触子123は略円板形であり、円周に沿
って等間隔に例えば8個の孔が穿孔されている。この孔
の奥には板バネ124が配置され、この孔の開口部に設
置された探触子であるボールベアリング125に外側に
向かう力を付与する。この板バネ124にはカプセルゲ
ージ(図示せず)が貼り付けられている。
【0021】即ち、この探触子123を管31の内側に
挿入すると、ボールベアリング125は管内周に接触
し、管内径の変化に伴って板バネ124の撓み量が変化
する。この撓み量はカプセルゲージによって検出され、
ブリッジアダプタ(図示せず)を介して管内径信号発生
部11で管内径信号に変換される。この探触子123を
軸122に沿って移動することによって、管板30方向
の管31の内径をモニタリングすることが可能となる。
【0022】図6は第3の実施形態に係る探触部の使用
状況説明図であって、第2実施形態とは探触子の形状の
みが相違する。即ち、第3の実施形態の探触子131は
軸122に対して回転可能かつ移動可能に設置される円
筒形状であり、中空部には板バネ132が挿入されてい
る。この板バネ132は、探触子131の開口部に配置
された探触子であるボールベアリング133に外向きの
力を付与するとともに、管内壁に接触するボールベアリ
ング133の変位に応じて撓む。そしてこの撓み量は板
バネ132に貼り付けられたカプセルゲージによって電
気信号に変換され、管内径信号発生部11に伝送され
る。
【0023】従って、探触子131を軸122の周りに
回転させつつ、軸122に沿って移動させることによ
り、管内径をモニタリングすることが可能となる。上記
実施形態にあっては、管内径の変化はビーム又は板バネ
の撓み量に変換され、カプセルケージによってさらに電
気信号に変換されるが、管内径の変化を高温雰囲気下で
電気信号に変換できるものであれば、他のセンサ、例え
ば渦電流センサあるいは光センサを使用することも可能
である。
【0024】図7は第4の実施形態に係る探触部の使用
状況説明図であって、第2実施形態とは探触子の形状の
みが相違する。即ち、本実施形態の探触子141の先端
には渦電流センサ142が搭載され、管に誘起される渦
電流の強さを測定することにより管内径を測定すること
が可能となる。図8は第5の実施形態に係る探触部の使
用状況説明図であって、第2実施形態とは探触子の形状
のみが相違する。即ち、本実施形態の探触子151の上
面には光センサ152が搭載され、レーザ光を管内面に
照射し、反射光と照射光との干渉縞の間隔をCCDによ
って検出することにより管内径を測定することが可能と
なる。
【0025】
【発明の効果】第1の発明に係る管内径測定装置によれ
ば、管内径測定値は管内の温度によって補正されるの
で、高温雰囲気下で管内径を実時間モニタリングするこ
とが可能となる。第2の発明に係る管内径測定装置によ
れば、管内径は管内壁に接触する探触子に接触力を付与
する接触力付与手段の撓み量として検出されるので、高
温雰囲気下であっても確実に管内径を測定することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る管内径モニタリング装置の構成図
である。
【図2】探触部の第1の実施形態の正面図及び側面図で
ある。
【図3】第1の実施形態に係る探触部の使用状況説明図
である。
【図4】構成結果例である。
【図5】第2の実施形態に係る探触部の使用状況説明図
である。
【図6】第3の実施形態に係る探触部の使用状況説明図
である。
【図7】第4の実施形態に係る探触部の使用状況説明図
である。
【図8】第5の実施形態に係る探触部の使用状況説明図
である。
【符号の説明】
10…探触部 11…管内径信号発生部 12…温度信号発生部 13…データ処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 芳久 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 塩田 正雄 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Fターム(参考) 2F069 AA40 CC02 EE02 FF03 GG02 GG58 GG59 GG65 HH02 HH04 JJ10 KK08 LL02 MM04 2F075 AA03 EE14 2G051 AA82 AB20 AC17 BA10 CA03 CB03 EA11 EA12 2G053 AA26 AB21 BA12 BA23 BB16 DA01 DB07 DB20 DB27

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一方向の管内径を測定する管
    内径測定手段と、 管内の温度を測定する温度測定手段と、 前記管内径測定手段で測定された管内径を前記温度測定
    手段で測定された管内温度で補正して出力する温度補正
    手段とを具備する管内径モニタリング装置。
  2. 【請求項2】 前記管内径測定手段が、 探触子と、 前記探触子に対して前記探触子を管内壁に接触させる力
    を付与する接触力付与手段と、 管内径の変化による前記探触子の変位に伴う前記接触力
    付与手段の撓み量を測定する撓み量測定手段とを具備す
    る請求項1に記載の管内径モニタリング装置。
  3. 【請求項3】 前記接触力付与手段が、前記探触子が自
    由端に設置された片持ちレバーである請求項2に記載の
    管内径モニタリング装置。
  4. 【請求項4】 前記接触力付与手段が、前記探触子が自
    由端に設置されたバネである請求項2に記載の管内径モ
    ニタリング装置。
JP2000343744A 2000-11-10 2000-11-10 管内径モニタリング装置 Withdrawn JP2002148036A (ja)

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