JP2005201664A

JP2005201664A - 管群の検査装置

Info

Publication number: JP2005201664A
Application number: JP2004005561A
Authority: JP
Inventors: Yukio Nomazaki; 行雄野間崎
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】伝熱管群を切り出さなくても簡易な操作で摩耗の詳細検査ができる安価な伝熱管検査装置を提供すること。
【解決手段】伸縮自在な操作軸２ａ、２ｂによって伝熱管１ａ〜１ｍと伝熱管の隙間を縫うように通り、深層部の伝熱管にクランプされ、検査装置本体４に搭載された肉厚測定手段８で伝熱管の超音波肉厚測定がされ、さらに直視することのできない深層部に位置する伝熱管の摩耗状態もカメラのズーム機能を備えた外観検査手段８で詳細に観察できる。従って、手が届かず、直視することのできない深層部に位置する伝熱管の検査を管群を切り出して行う必要がなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラ伝熱管などの多数の並列配置された被検管群の摩耗検査装置に係わり、特に微粉炭燃焼ボイラや流動層ボイラの密集した伝熱管群の摩耗状態を検査する装置に関するものである。

石炭を燃料として燃焼させる微粉炭燃焼ボイラでは、燃料である石炭の中に含まれる灰分がフライアッシュとなって燃焼ガスの流れにのり、飛散する際、ボイラ内に設置されている伝熱管に衝突し、その伝熱管表面を摩耗させることはよく知られている。また、流動層ボイラにおいても、流動層内に設置された伝熱管は流動媒体や石炭粒子の激しい衝突を受けるため、摩耗し易いとされている。

このようなことから微粉炭燃焼ボイラや流動層ボイラの伝熱管は定期的な摩耗検査が必要になるが、近年の微粉炭燃焼ボイラや流動層ボイラは熱効率向上のために伝熱管は狭間隔で密集配置されているばかりでなく、千鳥構造になっているので検査員が接近して直接触れたり、見たりすることができない。このようなことから従来は、プラント停止時に検査員がミラーやファイバースコープなどを用いて伝熱管を隅々まで目視検査を行っている。

また、その他に、特開昭６３−１８７１５２号公報等に記載の伝熱管の内側から超音波検査を行う技術がある。この技術は、伝熱管が接続された管寄せの端面に設けられた点検孔の近傍に、挿入軸を管寄せの軸方向および円周方向へ移動させるための挿入軸移動装置が設置されている。また、上記挿入軸は例えば１ｍ程度の挿入軸を順次継ぎ足して管寄せの内部に挿入されるもので、先端の挿入軸には圧力水噴出ノズルが回動自在に設けられている。この圧力水噴出ノズルは挿入軸を点検孔より挿入する時には挿入軸内に収納されているが、挿入軸が管寄せの内部に挿入されるとワイヤーによって挿入軸に対して直角に引き起こされ、先端のノズル首を伝熱管の管端口に対峙させている。そして、上記ノズル首はワイヤーが牽引されるとノズルの先端から突出し、伝熱管の管端口に圧着するようになっている。ここで、上記ワイヤーはそれぞれワイヤー制御装置内に設けられた複数のエアーシリンダーと連結しており、これらのエアーシリンダーによって牽引操作されるようになっている。

また、前記挿入軸の後端には圧力水供給ホースが接続され、挿入軸の内部に形成された圧力水流通孔を通じて前記圧力水噴出ノズルに圧力水を供給できる構造になっている。この圧力水供給ホースの他端はケーブル収納装置を介して圧力水供給ポンプの吐出口に接続されており、圧力水供給ポンプの吐出口には圧力水の流量と流れ方向を制御するための圧力水流量調整および流れ方向制御装置が設けられている。

前記ケーブル収納装置内にはケーブルが回転ドラムに巻回されて収納されている。この回転ドラムはケーブル収納装置の圧力タンク内に横置きの状態で設けられ、圧力水の流れに応じて手動または自動で回転するようになっている。そして、上記回転ドラムはケーブルの巻き付け位置が常に圧力タンクの中央に設けられてケーブル出口と対応するように１回転毎に圧力タンクの横方向に移動するようになっている。

一方、前記ケーブルの先端には回転形水浸超音波探触子が装着されている。この水浸形超音波探触子は探触子本体を被検管の中心に保持するための調芯治具と、探触子本体を回転させるためのモータとを有し、調芯治具の外周面にはケーブルが異径管に対して適用できるように高分子材料のブラシが植設されている。なお、ケーブルには浮子玉が等間隔で固着されており、ここでケーブルの推進力を発生させている。また、ケーブル収納装置の回転ドラムの回転角度を検出してドラムの外径からケーブルの送り量を算出するケーブル挿入長さ検出装置、回転形水浸超音波探触子からの信号を処理して検査結果をプリンタ等に出力する超音波探傷装置で構成されており、伝熱管の内側から超音波検査を行っている。
特開昭６３−１８７１５２号公報

上記ミラーやファイバースコープなどを用いて行う伝熱管の目視検査技術では摩耗量の定量評価ができないため、深層部に位置する伝熱管に摩耗が見つかれば膨大な工期と費用を掛けて当該部の管群を切り出して伝熱管の外側から超音波肉厚測定や直視観察などによる詳細検査を実施している。

一方、前記特開昭６３−１８７１５２号公報記載の従来技術は、伝熱管の一端が接続された管寄せ内部に挿入される挿入軸と、この挿入軸を前記管寄せの軸方向および円周方向に移動させる挿入軸移動装置と、前記挿入軸に設けられた圧力水噴出ノズルと、この圧力水噴出ノズルに圧力水を供給する圧力水供給ポンプと、この圧力水供給ポンプからの圧力水により前記挿入軸内を経由して圧力水噴出ノズルより伝熱管内に挿入されるケーブルと、このケーブルを納める収納タンクと、前記ケーブルの挿入長さを検出するケーブル長さ検出装置と、前記ケーブルの先端に装着された回転形水浸超音波探触子と、この回転形水浸超音波探触子からの信号を処理して検査結果を表示する超音波探傷装置とによって構成された検査装置であり、高価となるばかりか構成が大掛かりになるまで操作に多数の作業員が必要になる。

本発明の課題は伝熱管群を切り出さなくても簡易な操作で摩耗の詳細検査ができる安価な伝熱管検査装置を提供することにある。

前記本発明の課題は、並列配置された多数の被検管と該被検管の隙間に挿入する伸縮自在な操作軸と、前記操作軸の先端に回動可能に取り付けられた検査機構本体と、前記検査機構本体に搭載された被検管の肉厚測定手段および外観検査手段と、液体圧あるいは気体圧と引っ張りコイルバネで駆動する第１のヨークと第２のヨークで被検管を掴み前記検査機構本体を被検査部に支持するクランプ機構と、前記肉厚測定手段で得られた肉厚測定情報を肉厚値として表示する超音波肉厚測定装置と、前記外観検査手段で得られた映像情報を表示するモニタとを具備する管群検査装置により達成される。

また、前記本発明の課題は、任意の力で被検査部に接触する超音波センサーと、前記超音波センサーと被検査部の接触部に音響結合媒体を溜めるチャンバーと、前記チャンバーに音響結合媒体を供給する手段とを具備した肉厚測定手段を有する管群検査装置により達成される。

さらに、前記目的は被監査部の光学的映像情報をモニタに送るカメラと、前記カメラのズームレンズを制御するズーム機構と、被検査部を照らす照明とを具備した外観検査手段により達成される。

（作用）
本発明の検査装置本体は、伸縮自在な操作軸によって被検管と被検管の隙間を縫うように通り、深層部の被検管にクランプされ、被検管の超音波肉厚測定が検査装置本体に搭載された肉厚測定手段で可能となる。そのうえ直視することのできない深層部に位置する被検管の摩耗状態もカメラのズーム機能を備えた外観検査手段で詳細に観察できる。従って、手が届かず、直視することのできない深層部に位置する被検管の検査のために管群を切り出し実施する必要がない。

また、本発明による検査装置は、被検管と被検管の隙間に挿入する操作軸と、操作軸の先端に回動可能に取り付けられた検査機構本体と、検査機構本体に搭載された肉厚測定手段および外観検査手段と、液体圧あるいは気体圧と引っ張りコイルバネで駆動する第１のヨークと第２のヨークで被検管を掴み検査機構本体を被検査部に支持するクランプ機構と、肉厚測定手段で得られた肉厚測定情報を肉厚値として表示する超音波肉厚測定装置と、外観検査手段で得られた映像情報を表示するモニタとで構成されているので安価であるばかりか省力化も実現できる。

本発明の管群の検査装置によれば、肉厚測定手段と外観検査手段を搭載した検査機構本体を被検管と被検管の隙間を通し、深層部に位置する被検管の肉厚測定や外観検査ができるのでボイラ伝熱管群又は熱交換器の伝熱管群をはじめ、多数の被検管を並列配置した各種の管群を切り出さなくても詳細な検査が可能となる。

また、本発明の管群の検査装置は、被検管と被検管の隙間に挿入する伸縮自在な操作軸と、前記操作軸の先端に回動可能に取り付けられた検査機構本体と、前記検査機構本体に搭載された肉厚測定手段および外観検査手段と、前記検査機構本体を被検査部に支持するクランプ機構と、前記肉厚測定手段で得られた映像情報を表示するモニタによって構成されているので操作の省力化と安価な装置の提供が可能となる。

本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
本実施例ではボイラの火炉に設置される伝熱管の検査装置を例にして説明する。
図１〜図６に示す実施例において、操作軸２ａは操作軸２ｂの内部に収納され全長を任意の長さで固定するネジ３を備え、この操作軸２ａの先端には肉厚測定手段７と外観検査手段８を搭載した検査機構本体４が矢印Ａ方向およびＢ方向に回動できるようにピン５で連結されている。また、検査機構本体４はクランプ機構６を備え伝熱管１ａ〜１ｍのうちの任意の伝熱管を掴み、本体４に搭載した肉厚測定手段７と外観検査手段８で超音波肉厚測定および外観検査ができるようになっている。

このように構成された検査装置でボイラ火炉の深層部の伝熱管１ａを検査する例を図２と共に説明する。先ず、検査員が接近できる管群の最上段部から検査対象の伝熱管１ａに検査機構本体４が届くように操作軸２ａの長さを設定し、ネジ３で固定する。そして、検査員は操作軸２ｂを掴み、検査機構本体４を伝熱管軸芯に対して９０度回した状態で伝熱管１ｅ、１ｉの列と伝熱管１ｈ、１ｍの列の隙間を縫うように通し、検査対象の伝熱管１ａの近くまで検査機構本体４を挿入する。

次に、検査機構本体４を９０度戻し、伝熱管１ａをクランプ機構６で掴む。この状態で操作軸２ｂを押し引きすることで検査機構本体４は伝熱管１ａの円周に沿って矢印Ａ方向またはＢ方向に回動され、検査機構本体４に搭載した肉厚測定手段７と外観検査手段８で伝熱管１ａの半周を検査する。そして、検査機構本体４を伝熱管１ａの軸芯方向に移動させて前述の操作を繰り返して伝熱管１ａの半面を検査する。

このような操作を対向面である伝熱管１ｂ、１ｆの列と伝熱管１ｅ、１ｉの列の隙間からも行うことで伝熱管１ａの全周・全長が検査できるので管群を切り出さなくても肉厚測定手段７と外観検査手段８で肉厚測定や外観検査が検査員１人で実施可能となる。

前記クランプ機構６は図３の断面図と図４の側面図に示すように弧状の第１のシリンダー６１を備え、内部に前記シリンダ６１と同心円弧の第１のヨーク６２が第１の引っ張りコイルバネ６４に引かれた状態で収まるようになっている。また、第１のシリンダー６１と対称位置に図示しない弧状の第２のシリンダーを備え、内部に前記第２のシリンダーと同心円弧の第２のヨーク６３が図示しない第２のコイルバネに引かれた状態で収まるようになっている。ここで第２のヨーク６３は第１のヨーク６２と対称の動作を同じ原理で行うように構成している。

このように構成されたクランプ機構６は第１のシリンダー６１ならびに図示しない第２のシリンダー内に気体あるいは液体を圧送することで、第１のヨーク６２および第２のヨーク６３は、それぞれシリンダー内壁に沿って押し出され、伝熱管１ａを挟み込むように掴み、伝熱管１ａに検査機構本体４を装着することで搭載した肉厚測定手段７および外観検査手段８による伝熱管１ａの検査が実施可能となる。

なお、肉厚測定手段７および外観検査手段８による検査終了後に第１のシリンダー６１ならびに図示しない第２のシリンダー内の気体圧あるいは液体圧を低下させると第１の引っ張りコイルバネ６４の力で第１のヨーク６２が、図示しない第２の引っ張りバネの力で第２のヨーク６３が元の位置に戻り、検査機構本体４を伝熱管１ａから離脱させる。

前記肉厚測定手段７は図５の断面図に示すように超音波を送受信する超音波センサー７１と、前記超音波センサー７１を伝熱管１ａに押しつける圧縮コイルバネ７２と、音響結合媒体を超音波センサー７１と伝熱管１ａの接触部に溜めるチャンバー７３を筺体７４の内部に備えている。ここでチャンバー７３は筺体７４の先端部に接続されている柔軟な堰７５で囲まれ、伝熱管１ａの表面形状に倣い変形可能になっている。そして、外部にはポンプ７６を備えており、該ポンプ７６で加圧した音響結合媒体を筺体７４の内部に敷設した流路を通してチャンバー７３に供給するようになっている。

このように構成された肉厚測定手段７の相互関係は、超音波センサー７１で発信された超音波が音響結合媒体の仲立ちにより伝熱管１ａに伝播され、肉厚情報を含んだエコーが発生する。このエコーを超音波センサー７１で傍受し、この傍受信号を操作軸２ａ、２ｂの内部に敷設した超音波通信ケーブル７８で外部に備えている超音波肉厚測定装置７７に伝達する。超音波肉厚測定装置７７は超音波センサー７１からの肉厚情報を受け伝熱管１ａの肉厚測定値を表示する。

前記外観検査手段８は図６の側面図に示すように被検体（ここでは伝熱管１）を照らす照明８１と、被検体の映像を捉えるカメラ８２と、前記カメラ８２の映像倍率を制御するズーム機構８３とで構成されている。また、ズーム機構８３は遠隔制御されるモータ８４と、前記モータ軸８４ａに備えられた小歯車８５と、この小歯車８５に噛み合う大歯車８６と、前記大歯車８６を装着したズームレンズ８７とによって構成されている。

このように構成された外観検査手段８は、複数の照明８１で伝熱管１ａの外面を照らし、伝熱管１ａの映像情報を含んだ反射光をカメラ８２で捉え、この映像情報を操作軸２ａ、２ｂの内部に敷設した映像通信ケーブル８８を通してモニタ８４に伝達する。モニタ８４はカメラ８２からの映像情報を受け、伝熱管１ａの外観状況を表示するようになっている。ここで、遠隔操作によりモータ８４を回動させズームレンズ８７を制御すれば精度の高い外観検査が行われる。

上記実施の形態では、検査機構本体４に肉厚測定手段７と外観検査手段８を搭載し、伝熱管１ａ〜１ｍの肉厚測定と外観検査を実施する方法について説明したが、本発明のその他の実施の形態として、図７の一部断面図で示す検査機構本体４に渦流センサー９１と圧縮コイルバネ９３を納めた筺体９２で構成する渦流検査手段９を搭載して、伝熱管１ａ〜１ｍの傷や膜厚を渦流検査装置９４で計測することも可能である。

ボイラ伝熱管群又は熱交換器の伝熱管群を肇、多数の被検管を並列配置した各種の伝熱管群の摩耗状態を検査する装置として利用可能である。

本発明の実施例の検査装置の構成と使用状態を示す斜視図である。図１の検査装置を検査すべく深層部の伝熱管に向かって検査機構本体を移動している状態を示す斜視図である。図１の検査装置のクランプ機構の動作説明図である。図３に示すクランプ機構のＡ−Ａ線矢視図である。図１の検査装置の肉厚測定手段の断面図である。図１の検査装置の外観検査手段の内部構造の側面図である。本発明のその他の実施例の検査装置の渦流センサーによってキズや膜厚を計測する方法を説明する概要図である。

符号の説明

１ａ〜１ｍ伝熱管
２ａ、２ｂ操作軸
３ネジ
４検査機構本体
５ピン
６クランプ機構
７肉厚測定手段
８外観検査手段
６１第１のシリンダー
６２第１のヨーク
６３第２のヨーク
６４第１の引っ張りコイルバネ
７１超音波センサー
７２圧縮コイルバネ
７３チャンバー
７４筺体
７５堰
７６ポンプ
７７超音波肉厚測定装置
７８超音波通信ケーブル
８１照明
８２カメラ
８３ズーム機構
８４モータ
８５小歯車
８６大歯車
８７映像通信ケーブル
９１渦流センサー
９２筺体
９３圧縮コイルバネ
１渦流検査装置

Claims

並列配置された多数の被検管と該被検管の隙間に挿入する伸縮自在な操作軸と、前記操作軸の先端に回動可能に取り付けられた検査機構本体と、前記検査機構本体に搭載された被検管の肉厚測定手段および外観検査手段と、液体圧あるいは気体圧と引っ張りコイルバネで駆動する第１のヨークと第２のヨークで被検管を掴み前記検査機構本体を被検査部に支持するクランプ機構と、前記肉厚測定手段で得られた肉厚測定情報を肉厚値として表示する超音波肉厚測定装置と、前記外観検査手段で得られた映像情報を表示するモニタとを具備していることを特徴とする管群の検査装置。
肉厚測定手段は、任意の力で被検査部に接触する超音波センサーと、前記超音波センサーと被検査部の接触部に音響結合媒体を溜めるチャンバーと、前記チャンバーに音響結合媒体を供給する手段とを具備していることを特徴とする請求項１記載の管群の検査装置。
外観検査手段は、被検査部の光学的映像情報をモニタに送るカメラと、前記カメラのズームレンズを制御するズーム機構と、被検査部を照らす照明具とを具備していることを特徴とする請求項１記載の管群の検査装置。