JP2006184025A - 聴診による配管、機器類の点検方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 機器類の稼動時における状況、流体が流れている配管等の状況を聴診により点検するために、その点検箇所の所定の位置を正確に検出することで、機器類は元より長尺な配管のように広範囲な監視範囲であってもその異常個所と異常状況を確実かつ容易に点検する。
【解決手段】 各点検箇所２にＩＣタグのような点検指標３を取り付け、配管、機器類１の点検に際して、各点検指標３から発信する情報を読み取り、点検箇所２を検出すると共に、その点検箇所２を聴診棒４で聴診することにより配管、機器類１の状況に関するデータを測定し、その聴診により測定した振動の周波数と振幅を信号に変換し、この信号を既知のデータと比較・分析して配管、機器類１の点検箇所２の異常等の状況を把握する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発電所・変電所又は工場などの配管、機器類の稼動時における状況、流体が流れている配管等の状況を聴診により継続的な管理を行うことで異常を点検する方法に係り、特に長尺の配管のような監視範囲が広範囲に及ぶものについて、その異常を点検すると共に余寿命を推定する聴診による配管、機器類の点検方法に関するものである。

従来より、発電所・変電所又は工場などの機器類の稼動時における状況の監視、配管の状況の確認等の監視などは、人がパトロールしてその現場における人による状況判断、或いはそこで取得した情報を以前のデータと比較して行っていた。例えば、点検に熟練した作業者が、発電所・変電所又は工場へ赴き、配管や機器類の状況を点検していた。

また、コスト低減を図りながら巨大化する設備における配管を検査する技術が提案されている。例えば、特許文献１の特開平５−８７６６９号「配管漏洩点検方法」に、化学プラント等において水、油等を輸送する配管からの漏洩の有無を判定する技術が種々提案されている。

この特許文献１に記載されている配管漏洩検査方法は、配管の２点における音圧を検出し、所定値以下の音圧の周波数成分を除去して得た音圧について、この音圧の波形と強度を基準値と比較して漏洩の有無を判定するとともに、前記２点における漏洩音の伝播時間差から漏洩地点を算出することを特徴とする方法である。この点検方法は、５ｋＨｚ以下の低周波数帯域の音圧成分を除去することにより流動音、機械音等の外乱を大幅に除去できるから、配管内に水、油等を流動させた状態であっても漏洩点検をなし得るものである。
特開平５−８７６６９号

しかし、上述したような熟練した作業者を監視作業に従事させることは、コスト低減を図りながら巨大化する設備における配管や機器類の状況について漏れの無い点検パトロールを行おうとする傾向に反するものであった。特に、発電所・変電所又は工場内における長尺な配管のような監視範囲が広範囲かつ点検ポイントが膨大なものについては、熟練した作業者といえども完璧にその状況を監視することが困難であるという問題を有していた。

配管類の管壁の減肉という事象は、１０年〜２０年という長い年月をかけて進行するものである。このような配管類の長い年月にわたって変化する異常について、人が判断することは大変困難であった。また、作業者のローテーションや高齢化などは継続的・持続的なきめ細かい維持管理を困難ものとしており、長い年月をかけて徐々に進行する機器や配管類の経年劣化の良否判定は極めて難しい判断を要求される作業となっている。

そこで、本発明の発明者は、古くから使用されている「聴診点検」に着目した。機器類の発する振動は機器類の運転状態における状況を端的に表している。その振動は熱や音となって現れ、この振動（音）は種々の集音装置や振動検知装置などで捉えることができる。機器のみならず、配管類の中を流れる流体の状況や経年による配管内面の損耗や亀裂などの状況も配管の表面に現れる振動として端的に捉えることができ、古くから「聴診棒」が使用されている。特に、この聴診点検は外界の雑音等の影響を排除した生の状況を把握することができるという特徴を有する。

更に、本発明の発明者は、点検位置の検出にＩＣタグを用いることに着目した。このＩＣタグは、ＩＣチップを搭載した小さな部品で、これには情報を保存することができ、搭載したアンテナを通じてリーダ（読取装置）やライタ（書込み装置）で情報を読み書きすることができるという特性がある。特に、このＩＣチップは外部から電源を供給することなく読取装置又は書込み装置が発する電波を受信し、自らの設置位置や必要な情報の送受信ができ、現在日進月歩で性能が向上しつつあることに着目した。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、機器類の稼動時における状況、流体が流れている配管等の状況を聴診により点検するために、その点検箇所の所定の位置を正確に検出することで、機器類は元より長尺な配管のように広範囲な監視範囲であってもその点検ポイントの状況と異常の有無およびその状況を確実かつ容易に点検することができる聴診による配管、機器類の点検方法を提供することにある。

本発明によれば、配管、機器類（１）の損耗や亀裂などの状況について、それぞれの点検箇所（２）を聴診して点検する方法であって、各点検箇所（２）に点検指標（３）を取り付け、前記配管、機器類（１）の点検に際して、各点検指標（３）から発信する情報を読み取り、該点検箇所（２）を位置検出すると共に、その点検箇所（２）を聴診棒（４）で聴診することにより前記配管、機器類（１）の状況に関するデータを測定し、その聴診により測定した振動の周波数と振幅を信号に変換し、この信号を既知のデータと比較・分析して前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）の異常等の状況を把握する、ことを特徴とする聴診による配管、機器類の点検方法が提供される。
前記点検指標（３）として、点検機器名、点検箇所番号、運転初期値等の固有情報が収録されたＩＣタグを用いる。

前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）の異常等の状況を把握する際に、前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）について、それを聴診したときの該配管、機器類（１）の損耗や亀裂などの状況との関係を、実際の経年配管、機器類（１）、損耗の状況等を模擬した実験装置による基礎データを同一負荷状態における配管、機器類の状況と周波数と振幅の相関として採取しておき、点検に際して配管、機器類（１）の点検箇所（２）について、前記聴診棒（４）を用いて振動の周波数と振幅を測定し、前記振動の周波数と振幅の測定値と、前記基礎データに基づく相関とを用いて、前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）の損耗や亀裂などの状況を判定する。
前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）の損耗や亀裂などの状況を判定する際に、更に該配管、機器類（１）が劣化初期であるのか末期状態であるのかといった余寿命まで判定する。

前記聴診により測定した振動の周波数と振幅を信号に変換し、この信号をパソコン等の記録媒体に保存する。
前記聴診の測定分析結果を監視に通知する。

前記配管、機器類（１）については、所定の点検周期を設定して前記点検箇所（２）に聴診棒（４）を当て同一条件で聴診点検する、ことが好ましい。
前記配管、機器類（１）の損耗について聴診点検するときは、必要に応じて前記点検箇所（２）に聴診棒（４）を当てて聴診点検することが好ましい。

前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）に聴診受台（９）を取り付け、該聴診受台（９）に前記聴診棒（４）の聴診球（５）を測定時に常に所定の位置かつ一定の接触圧で当てて測定する、ことが好ましい。
前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）に聴診受台（９）を取り付け、該聴診受台（９）に前記聴診棒（４）の聴診針を測定時に常に所定の位置かつ一定の接触圧で当てて測定する、ことが好ましい。

前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）に聴診受台（９）を取り付け、該聴診受台（９）に伝導される振動を骨伝導マイクロホンを用いて聴診点検することも可能である。

本発明の聴診による点検方法は、配管、機器類（１）の損耗や亀裂などの状況について、「聴診点検」という従来から行っている最も基本的で最も信頼のおける点検方法を自動化して行うことができる。しかも、配管、機器類（１）の点検箇所（２）それぞれに取り付けた各点検指標（３）から発信する情報を読み取り、点検箇所（２）を容易に検出し、その箇所を聴診方法で点検することができる。ＩＣタグのような点検指標（３）を用いたので、長尺な配管のように広範囲な監視範囲であってもその異常個所と異常状況を確実かつ容易に点検することができ、より効率的な配管、機器類（１）の保守が可能となる。

しかも、配管、機器類（１）の劣化状態を、聴診方法で採取した信号と基礎データを用いることで点検箇所（２）の寿命を高精度に推定することも可能である。そこで、配管、機器類（１）の交換周期又は交換時期が確定し、より効率的な機器の保守が可能となる。

聴診により測定した振動の周波数と振幅を変換した信号をパソコンなどの記録媒体に保存することで、その後のデータ処理を円滑に処理することができる。更に、聴診の測定分析結果を監視者に通知することにより、遠隔監視を容易に実施し得る。

配管、機器類（１）の点検箇所（２）に聴診受台（９）を取り付け、聴診棒（４）の聴診球（５）又は聴診針をこの聴診受台（９）の所定の位置に、かつ一定の接触圧で当てて測定することにより、外部の雑音に影響されることなく、正確な測定が可能になり、配管、機器類（１）の損耗や亀裂などの微妙な状況変化を把握することができる。

本発明の聴診による配管、機器類の点検方法は、配管、機器類の点検箇所それぞれに、ＩＣタグのような点検指標を取り付け、各点検指標から発信する情報を読み取り、点検箇所を検出する。その点検箇所を聴診点検することにより配管、機器類の状況に関するデータを測定し、その聴診により測定した振動の周波数と振幅を信号に変換し、この信号を既知のデータと比較・分析してその配管、機器類の点検箇所の異常等の状況を把握する方法である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は実施例１の聴診による配管、機器類の点検方法を示す処理のフロー図である。図２は聴診よる配管、機器類の点検箇所の損耗や亀裂などの状況を判定する状態を示すフロー図である。図３は配管の点検箇所に点検指標のＩＣタグの位置を聴診棒で聴診する状態の断面図である。
本発明の実施例１の聴診による配管、機器類の点検方法は、配管、機器類１の点検箇所２それぞれにＩＣタグのような点検指標３を取り付け、これらの配管、機器類１の点検に際して、各点検指標３から発信する情報を読み取り、この点検箇所２を検出し、この点検箇所２を聴診することにより配管、機器類１の状況に関するデータを測定し、その聴診により測定した振動の周波数と振幅を信号に変換し、この信号を既知のデータと比較・分析して配管、機器類１の点検箇所２の異常等の状況を把握する方法である。その点検の結果について判定し、その聴診の測定分析結果を監視者に通知する。この点検結果の通知を受け、自動点検により取得している過去からの蓄積データの詳細と比較検討を行うことで最終判断をし、必要があればその配管、機器類１について更に精密な非破壊検査の実施や保守、修理を実施する。

本発明では、この点検指標３に点検機器名、点検箇所番号、運転初期値等の固有情報が収録されたＩＣタグを用いている。この点検指標３として機能するＩＣタグは、点検箇所２を検出するものである。ＩＣタグ３は、例えば、搭載したアンテナを通じて読取装置や書込み装置で情報を読み書きするものである。このＩＣタグ３は、外部から電源を供給することなく読取装置又は書込み装置が発する電波を受信し、電磁誘導などの仕組みで電流を発生させることができる。

このＩＣタグ３の検出と聴診は、例えば移動体（図示していない）に装着したＩＣタグ読取装置と聴診装置と伝送機器とにより行うことができる。即ち、このＩＣタグ３と無線データ通信可能なＩＣタグ読取装置と、このＩＣタグ読取装置に接続され、このＩＣタグ読取装置がＩＣタグ３から位置情報等を読み取り、配管、機器類１における点検箇所２を検出し、そこで点検箇所２について、移動体に搭載した聴診装置で聴診し、その測定結果を伝送機器を利用して遠隔の端末機器に伝送する。この伝送された測定結果を既知のデータと比較・分析して配管、機器類１の点検箇所２の異常等の状況を把握するようになっている。

このＩＣタグ３を取り付けた箇所、点検箇所２において、移動体に搭載した聴診棒４の聴診球５をこの点検箇所２に接触させた際の聴診球５で検出した振動を、聴診棒４に隣接して設置した変換装置で信号に変換し、点検箇所２に関するデータを測定することができる。移動体に備えた中継装置でこのデータを監視箇所などに蓄積されたデータと比較し、この捉えた信号の相違を解析することで、その点検した配管、機器類１の中を流れる流体の状況や経年による配管内面の損耗や亀裂などの状況を捉えるものである。

また、ＩＣタグ３の読取は移動体に搭載したＩＣタグ読取装置で行い、更に聴診による測定結果についてもこの移動体に搭載した送受信装置で遠隔の端末機器に伝送することができる。あるいは、聴診点検する者が携帯するハンディターミナルや携帯電話などに付属させたＩＣタグ送受信装置によりＩＣタグ３を読み取り、聴診による測定結果については送受信装置により遠隔の端末機器に伝送することも可能である。

本発明の聴診による配管、機器類の判定は、図２に示すフロー図のような方法で実施する。先ず、予め配管、機器類１の点検箇所２の異常等の状況を把握するときに、配管、機器類１の点検箇所２について、それを聴診したときの配管、機器類１の損耗や亀裂などの状況との関係を実際の経年配管、機器類１、損耗の状況等を模擬した実験装置により基礎データとして採取しておく。例えば、配管、機器類１の種類、点検部位等を入力し、配管、機器類１の正常状態の聴診のデータと、異常状態の聴診音のデータをデータベース６に蓄積しておく。

次に、点検に際して配管、機器類１の点検箇所２について、移動体に搭載した聴診棒４を用いて振動の周波数と振幅を測定する。この聴診により測定した振動の周波数と振幅の測定値と、予めデータベース６に蓄積した基礎データとそれを元にした相関を用いて、配管、機器類１の点検箇所２の損耗や亀裂などの状況を判定する。聴診により測定した振動の周波数と振幅の測定信号について、配管、機器類１の損耗、亀裂の有無の判定を行う。その判定の結果として「点検すべき亀裂・損耗有り」、「急を要さない損耗などの程度」又は「異常なし」という結果を得る。「点検すべき亀裂・損耗有り」の判定結果のときは直ぐにその点検箇所２を保守、修理する。

「急を要さない損耗などの程度」の判定結果のときは、その損耗状態に応じてその配管、機器類１の余寿命まで判定することができる。基礎データを細かく採取することにより、この配管、機器類１の損耗や亀裂などの状況といった大きな変化の点検以外に、配管、機器類１が単なる劣化モードなのか、劣化初期であるのか末期状態であるのかを推定することも可能である。更に、この聴診による判断では、聴診の振動の増加傾向を算出することにより、この配管、機器類１が劣化初期であるのか末期状態であるのかも判定することができる。

聴診により測定した振動の周波数と振幅を信号に変換し、この信号をパソコンやサーバーなどの記録媒体に保存することができる。同一の点検箇所２について、所定期間における変化状態を分析することによっても、配管、機器類１の損耗状態や劣化初期を発見することができる。長期保存されたデータの分析や比較は、記憶が薄れることがなく個人差や感情をさしはさまない点においても人による作業よりも効率的で的確である。

このような聴診の測定分析結果は、監視者に通知することにより、遠隔監視が可能となり、巨大化する設備における配管、機器類１について、コスト低減を図りながら聴診点検が可能となる。

図４は本発明の点検指標のＩＣタグを配管の点検箇所に装着した状態を示す正面図であり、（ａ）は配管が曲折した状態、（ｂ）は管径が変化する状態のものである。
配管、機器類１の点検箇所２は、流体が定常状態で流れる箇所では異常は発生しづらい。しかし、高温高圧水が流体である場合などに、配管の屈曲部やバルブ・オリフィス取り付け部などで配管の減肉や亀裂が発生しやすい。そこで、図３（ａ）に示すように、例えば、流体の流れが変化するバルブ７の近傍や、管が曲折する箇所８は流体の流れが変化するために管内部に変化や損耗が生じやすい。そこで、このようなバルブ７の近傍や管の曲折箇所８に点検指標３を取り付ける。

また、図４（ｂ）に示すように、管径が変化する部位１ａ、特に流路が急激に拡大する管も、流体の流れが変化する場所であり、経年により配管内面の損耗や亀裂が生じる可能性が高い部位である。このような部位に点検指標３を取り付ける。なお、これらは単なる一例に過ぎず、本発明の点検指標３を取り付ける部位は図示例の場所に限定されない。更に、回転機器類にあっては、損耗しやすい軸受けに点検指標３を取り付けて聴診により点検する。

図５は実施例２の配管の点検箇所に点検指標のＩＣタグと共に聴診受台を取り付けた状態を示す拡大断面図である。
実施例２では、点検箇所２に点検指標３のＩＣタグと共に聴診受台９を取り付けた。点検箇所２に聴診棒４の先端（聴診球５）が常に所定の場所かつ同じ状態で接触するために、例えば聴診頭を電磁石にしておき一定の接触圧を確保するよう構成することができる。しかし、点検対象の接触面が必ずしも一定の接触状態となりにくい場合がある。そこで、点検箇所２に聴診受台９を設ける。この聴診受台９は一面を配管１の表面に堅固に接着させ、聴診受台９の他面を聴診棒４を当てる凹面形状に形成したものである。これにより、配管内部の状況を断熱材の表面まで正確に引き出すと共に聴診棒４の先端（聴診球５）を当てやすくなるので、聴診棒４の聴診球５又は聴診針をこの聴診受台９の所定の位置に、かつ一定の接触圧で当てて測定し、信号変換器１０で信号化することができる。これにより点検箇所２について正確な測定が可能になる。

なお、上述した例では、点検箇所２をＩＣタグ３から発する情報で位置を検出する方法について詳述したが、配管、機器類１の損耗や亀裂などの点検箇所２に取り付けた点検指標３から発する情報を読み取り位置を検出する方法であれば、上述したような方法に限定されない。

また、配管、機器類１の聴診方法についても聴診棒４の聴診球５を配管、機器類の点検箇所に当てる方法について詳述したが、この聴診に用いる手段は聴診球５付きの聴診棒４の形状に限定されず、例えば聴診棒４を点検箇所２に直接当てたり、又は聴診針等といった種々の形態にすることができ、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

さらに、聴診受台９に伝導される振動を骨伝導マイクロホンで収集し、無線や有線の通信手段で直接監視箇所にあるコンピュータに伝送・保存することもできる。

本発明の聴診による配管、機器類の点検方法は、主に広範囲な点検が必要な長尺な配管に利用できるが、回転機器や可動機構を有する機器類であって劣化、異常状態が生じると稼動音が変化する機器類であればその点検に利用することができる。

本発明の実施例１の聴診による配管、機器類の点検方法を示す処理のフロー図である。 聴診よる配管、機器類の点検箇所の損耗や亀裂などの状況を判定する状態を示すフロー図である。 配管の点検箇所に点検指標のＩＣタグの位置を聴診棒で聴診する状態の断面図である。 本発明の点検指標のＩＣタグを配管の点検箇所に装着した状態を示す正面図であり、（ａ）は配管が曲折した状態、（ｂ）は管径が変化する状態のものである。 実施例２の配管の点検箇所に点検指標のＩＣタグと共に聴診受台を取り付けた状態を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 配管、機器類
１ａ 管径が変化する部位
２ 点検箇所
３ 点検指標（ＩＣタグ）
４ 聴診棒
５ 聴診球
６ データベース
７ バルブ
８ 曲折箇所
９ 聴診受台
１０ 信号変換器

Claims (11)

1. 配管、機器類（１）の損耗や亀裂などの状況について、それぞれの点検箇所（２）を聴診して点検する方法であって、
   各点検箇所（２）に点検指標（３）を取り付け、
   前記配管、機器類（１）の点検に際して、各点検指標（３）から発信する情報を読み取り、該点検箇所（２）を位置検出すると共に、その点検箇所（２）を聴診棒（４）で聴診することにより前記配管、機器類（１）の状況に関するデータを測定し、
   その聴診により測定した振動の周波数と振幅を信号に変換し、この信号を既知のデータと比較・分析して前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）の異常等の状況を把握する、ことを特徴とする聴診による配管、機器類の点検方法。
2. 前記点検指標（３）として、点検機器名、点検箇所番号、運転初期値等の固有情報が収録されたＩＣタグを用いる、ことを特徴とする請求項１の聴診による配管、機器類の点検方法。
3. 前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）の異常等の状況を把握する際に、
   前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）について、それを聴診したときの該配管、機器類（１）の損耗や亀裂などの状況との関係を、実際の経年配管、機器類（１）、損耗の状況等を模擬した実験装置による基礎データを同一負荷状態における配管、機器類の状況と周波数と振幅の相関として採取しておき、
   点検に際して配管、機器類（１）の点検箇所（２）について、前記聴診棒（４）を用いて振動の周波数と振幅を測定し、
   前記振動の周波数と振幅の測定値と、前記基礎データに基づく相関とを用いて、前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）の損耗や亀裂などの状況を判定する、ことを特徴とする請求項１の聴診による配管、機器類の点検方法。
4. 前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）の損耗や亀裂などの状況を判定する際に、更に該配管、機器類（１）が劣化初期であるのか末期状態であるのかといった余寿命まで判定する、ことを特徴とする請求項２の聴診による配管、機器類の点検方法。
5. 前記聴診により測定した振動の周波数と振幅を信号に変換し、この信号をパソコン等の記録媒体に保存する、ことを特徴とする１又は３の聴診による配管、機器類の点検方法。
6. 前記聴診の測定分析結果を監視所に通知する、ことを特徴とする請求項１の聴診による配管、機器類の点検方法。
7. 前記配管、機器類（１）については、所定の点検周期を設定して前記点検箇所（２）に聴診棒（４）を当て同一条件で聴診点検する、ことを特徴とする請求項１の聴診による配管、機器類の点検方法。
8. 前記配管、機器類（１）の損耗について聴診点検するときは、必要に応じて前記点検箇所（２）に聴診棒（４）を当てて聴診点検する、ことを特徴とする請求項１の聴診による配管、機器類の点検方法。
9. 前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）に聴診受台（９）を取り付け、該聴診受台（９）に前記聴診棒（４）の聴診球（５）を測定時に常に所定の位置かつ一定の接触圧で当てて測定する、ことを特徴とする請求項１の聴診による配管、機器類の点検方法。
10. 前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）に聴診受台（９）を取り付け、該聴診受台（９）に前記聴診棒（４）の聴診針を測定時に常に所定の位置かつ一定の接触圧で当てて測定する、ことを特徴とする請求項１の聴診による配管、機器類の点検方法。
11. 前記配管、機器類（１）の点検箇所（２）に聴診受台（９）を取り付け、該聴診受台（９）に伝導される振動を骨伝導マイクロホンを用いて聴診点検する、ことを特徴とする請求項１の聴診による配管、機器類の点検方法。