JP2007263773A

JP2007263773A - 管厚測定装置及び方法

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Publication number: JP2007263773A
Application number: JP2006089708A
Authority: JP
Inventors: Akira Hosokawa; 晃細川; Katsunori Okamoto; 勝則岡本; Norio Kaita; 則夫貝田; Masahito Hosokawa; 将人細川
Original assignee: JFE Steel Corp; JFE Mechanical Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Denki Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】小径配管の肉厚を管の内部から測定する管厚測定装置及び方法を提供する。
【解決手段】伸縮ポールとその先端に取り付けられた測定部と前記測定部に潤滑油を供給する潤滑系とエアーを供給するエアー配管系を有し、前記測定部は伸縮ポールのポール軸と直角に配置される２枚の平行な板状部材間に、超音波厚み計センサーとエアーでロッドを駆動するエアーシリンダーとガイドロールを有し、前記エアーシリンダーはロッドの軸線上に伸縮ポールのポール軸の軸線が垂直に位置し、且つロッドが板状部材と平行となるように取り付けられ、ロッドの先端に、潤滑油を供給する配管を取り付けたセンサーホルダーを介して、前記超音波厚み計センサーを取り付けるとともに、ガイドロールのロール軸を、ロッドの左右対称となる位置で且つガイドロールのロール外周面がエアーシリンダーの後方において前記板状部材の外側に張り出すように、前記板状部材間に直角に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、管の内部から測定を行う管厚測定装置及び方法に関し、ガスクーラ方式の熱交換器で用いられる２００Ａ程度のクーラ管等小径配管の肉厚の測定に好適なものに関する。

熱交換器や発電設備には様々な管径の管が多数使用されているが、使用が長期間となると内部の流体との摩擦や腐食により管の肉厚（以下、管厚）が減少する。

管厚の減少が進み、内部の高圧蒸気等が噴出すると周辺設備が破損したり、操作員が負傷するなどの大事故となるため、管厚の測定が必要で、種々の管厚測装置や測定方法が提案されている。

特許文献１は、チューブ内部で超音波を発信して肉厚を測定するチューブの肉厚測定装置および方法に関し、チューブ内部に水流で回転する筒状円筒体を配置し、当該筒状円筒体はその内部にチューブ軸方向に発した超音波を径方向に屈折させる音響ミラーを有し、筒状円筒体が水流により回転しつつチューブ軸方向に移動することにより、チューブの肉厚を円周上の全ての点について管長方向に測定することが記載されている。
特開２００２−３６５０３３号公報

ところで、２００Ａ程度の小径管を用いる熱交換機の配管の場合、小径管においては外部から点検員が超音波探傷器により管厚を測定するのが一般的であるが、その配管状況から小径管外部からは管厚測定ができず、小型の超音波探傷器を管内に挿入して実施されている。

しかしながら、超音波探傷器は、管内壁にセンサーを垂直に当てることが必要で、更に、熱交換機の配管内部はスケールや異物が付着しているため正確な管厚の測定には熟練が必要とされている。

尚、特許文献１記載の肉厚測定装置は、管内部の水流を利用して測定装置を回転させる機構のため大径管での使用を前提とし、小径管で、管内をダストが流れる熱交換機には適用できない。

そこで、本発明は、熱交換機の配管に用いられる小径管の管厚を管内部から測定する管厚測定装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段により達成可能である。
１．管厚を測定しようとする管の軸方向に挿入される伸縮ポールと前記伸縮ポールの先端に、脱着可能に取り付けられた測定部と前記伸縮ポールと前記測定部間で断続可能な配管によって前記測定部に潤滑油を供給する潤滑系とエアーを供給するエアー配管系を有する管厚測定装置であって、
前記測定部は、前記伸縮ポールのポール軸と直角方向に配置される２枚の平行な板状部材の間に、超音波厚み計センサーと、前記エアー配管系によって供給されるエアーでエアーシリンダーロッドを駆動するエアーシリンダーと、複数の、同一外径で、前記２枚の平行な板状部材の間の上下に配置されるガイドロールを有し、
前記エアーシリンダーは前記エアーシリンダーロッドの軸線上に前記伸縮ポールのポール軸の軸線が垂直となるように位置し、且つ前記エアーシリンダーロッドが前記板状部材と平行となるように前記板状部材に取り付けられ、
前記エアーシリンダーロッドの先端に、前記潤滑系から潤滑油を供給する配管を取り付けたセンサーホルダーを介して、前記超音波厚み計センサーを取り付けるとともに、
前記ガイドロールのロール軸を、前記エアーシリンダーロッドの左右対称となる位置で且つ前記ガイドロールのロール外周面が前記エアーシリンダーの後方において前記板状部材の外側に張り出すように、前記板状部材間に上下左右に４個を配置することを特徴とする管厚測定装置。
２．以下の工程を備えたことを特徴とする１記載の管厚測定装置を用いた管厚測定方法。
（１）１記載の管厚測定装置の伸縮ポールの先端から、測定部を取り外す工程。
（２）伸縮ポールの先端に清掃用ブラシを取り付け、管内に挿入し、管内壁を清掃する工程。
（３）清掃後、伸縮ポールを管内より取り出し、先端の清掃用ブラシを取り外し、前記測定部を取り付ける工程。
（４）前記伸縮ポールの長さを調整し、請求項１記載の管厚測定装置の測定部を管内の清掃した個所に合わせる工程。
（５）請求項１記載の管厚測定装置における潤滑系を開放して、超音波厚み計センサー先端に潤滑油を塗布する工程。
（６）１記載の管厚測定装置におけるエアー配管系を開放してエアーシリンダーロッドを前進させ、超音波厚み計センサーを管内周面に直角方向から押し当てて、管厚を測定する工程。

本発明によれば熱交換機など外部からの管厚の測定が困難な配管でも、正確な管厚測定が可能となり産業上極めて有用である。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る管厚測定装置の構成を説明するための模式図で、１は伸縮ポール、１ａは伸縮ポール１の先端部、２は測定部、３ａ，３ｂは測定部２にエアーを供給するためのエアー配管、３ｃは測定部２に潤滑油を供給する潤滑用配管、４はエアー配管３ａ，３ｂと潤滑用配管３ｃの中間接続部、５はエアー配管３ａ，３ｂと潤滑用配管３ｃの操作用バルブを伸縮ポール１に固定するためのバルブ取り付け板、６は潤滑油の油ポット、７はエアーバルブ、９は管厚を測定しようとする管を示す。図２に図１に示した管厚測定装置の上面図を示す。

本発明に係る管厚測定装置は、管厚を測定しようとする管９の軸方向に挿入される伸縮ポール１と測定部２を主要な構成部とする。伸縮ポール１の先端部１ａには、測定部２が脱着可能に取り付けられ、管厚を測定する際は、測定前に管内壁を清掃することが必要なため、伸縮ポール１の先端部１ａにはワイヤーブラシ（後述）が取り付けられる。

また、伸縮ポール１の軸方向に沿って、測定部２にエアーを供給するためのエアー配管３ａ，３ｂと潤滑油を供給する潤滑用配管３ｃとが取り付けられ、伸縮ポール１の上端部のバルブ取り付け板５に潤滑油の油ポット６とエアー配管３ａ，３ｂ用のエアーバルブ７がボルト（図示しない）で取り付けられている。

エアー配管３ａ，３ｂと潤滑油を供給する潤滑用配管３ｃは測定部２を脱着可能とするため、中間接続部４をバルブ取り付け板５と測定部２間に設け、中間接続部４において伸縮ポール１上方からのエアー配管３ａ，３ｂと潤滑油を供給する潤滑用配管３ｃと測定部２のこれら配管が断続可能に接続される。

図３は測定部２の構造を説明する模式図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。図において２１は伸縮ポール１ａに測定部２を固定するための固定具、２２はボルト、２３、２４は板状部材、２５はエアーシリンダー、２５ａはエアーシリンダーロッド（以下、ロッド）、２６、２７はガイドロール、２８はクッションゴム、２９はクッションゴム２８の先端面、３０は超音波厚み計センサー、３１はバネ、３２はセンサーケース、３３はスペーサ、３４はセンサーホルダー、３７はブラケットを示す。図１と同じ符号で示されるものは同じものを指す。

図４に図３のＤ−Ｄ断面、図５にＣ−Ｃ断面および図６にロッド２５ａの先端部におけるセンサーの取り付け状況を示す。

測定部２は、平行に配置される上下２枚の板状部材２３、２４の間に超音波厚み計センサー３０、超音波厚み計センサーケーブル３５、エアーシリンダー２５、およびガイドロール２６、２７を備える。尚、超音波厚み計センサーケーブル３５は管外の厚み計本体（図示せず）に接続されている。

板状部材２３の上方には伸縮ポール１を板状部材２３に垂直方向に取り付けるための固定具２１が溶接などで固着されている。２枚の固定具２１の間に伸縮ポール１を挟み込み、ボルト２２で締め付けることにより、伸縮ポール１に対し、板状部材２３を脱着可能に取り付ける。

エアーシリンダー２５はロッド２５ａが板状部材２３と平行で且つ、伸縮ポール１の中心軸線（の延長線）がロッド２５ａの軸線上にあるように、板状部材２３にブラケット３７を介して取り付けられ、エアー配管３ａ，３ｂからのエアーで駆動される。

ロッド２５ａの先端にはセンサーホルダー３４が取り付けられ、センサーホルダー３４の下部にセンサーケース３２を、その上部にクッションゴム２８を取り付ける。

センサーケース３２はロッド２５ａ側の端部が閉じられた底部、他端が開放された中空体で、超音波厚み計センサー３０が、前記底部との間にセンサーケース３２の軸方向を伸縮方向とするバネ３１を挟んで収納される。更に、センサーホルダー３４の壁面には潤滑油を供給する潤滑用配管３ｃの端部が取り付けられ、潤滑油はクッションゴム２８を通過し、超音波厚み計センサー３０の上部より管９の内壁に供給される。

クッションゴム２８は、その先端面２９が、超音波厚み計センサー３０の先端部より距離ｄだけ突出する形状とする（図６参照）。

ロッド２５ａが前進して前記内壁に超音波厚み計センサー３０が衝突する場合、まず、クッションゴム２８が距離ｄだけ縮むことで衝撃を吸収した後、前記内壁にセンサー３０とクッションゴム２８が押し当てられた状態となる。

この際、センサー３０が一定の圧力で前記内壁と押し当てられるようにバネ３１の長さを調整する。尚、管厚を測定する前に、潤滑用配管３ｃから潤滑油を前記内壁に向けて噴出させる。

超音波厚み測定では、測定中、一定圧力で押し当てた超音波厚み計センサー３０を同位置において管壁に対し、直角方向に保持することが必要なため、ロッド２５ａと反対側となるエアーシリンダー２５の後方近傍を上下左右から挟むようにガイドロール２６、２７を板状部材２３、２４に計４個取り付ける。ガイドロール２６、２７は其々が左右一対で、同一外径とする。

ガイドロール２６（２７）のロール軸はロッド２５ａに対し左右対称となるように板状部材２３、２４に取り付け、ガイドロール２６、２７の上下方向の間隔を一定に保つため、スペーサ３３を取り付ける。

尚、ロール軸は、ガイドロール２６，２７のロール外周面が板状部材２３、２４の外側（管壁側）に張り出し、管内壁に超音波厚み計センサー３０を押し当てた際の反力がガイドロール２６，２７と管壁との接点で支えられるように、板状部材２３、２４の適宜の位置に取り付ける。

また、板状部材２３、２４が平行に保たれるように、適宜な長さとしたスぺーサ３３をロッド２５ａ側で、ロッド２５ａを挟むような位置に取り付ける。

ガイドロール２６，２７の厚み、スぺーサ３３の長さは板状部材２３、２４が平行となるように適宜選定する。

ロッド２５ａに対し、同一外径の、一対のガイドロール２６（２７）を対称に配置し、更にガイドロール２６と２７のロール軸をロッド２５ａに対し、直角方向となるように配置するので、ロッド２５ａを前進させると、その先端に取り付けた超音波厚み計センサー３０を管壁に対して、直角方向から押し当てることが可能である。

図７は、伸縮ポール１の先端部１ａに、測定部２に替えてワイヤーブラシ４２を取り付けた状況を示す。ワイヤーブラシ４２をブラシ取り付け板４０で挟み、上方のブラシ取り付け板４０を固定ブラケット４１を介して伸縮ポール１の先端部１ａに取り付ける。

次に、本発明に係る管厚測定装置で、管厚を測定する方法について説明する。本発明では、管厚測定装置の伸縮ポール１にまず、ワイヤブラシ４２を取り付け、測定しようとする管９の内壁を清掃する。

清掃後、管厚測定装置の伸縮ポール１に測定部２を取り付け、伸縮ポール１上方のエアー配管３ａ，３ｂと潤滑用配管３ｃを中間接続部４で測定部２からの配管に接続する。

測定部２を取り付ける場合は、板状部材２３に対し、伸縮ポール１のポール軸が管の軸方向に垂直となるように取り付ける。

管厚を測定する際は、まず、伸縮ポール１の長さを調整し、測定部２の超音波厚み計センサー３０が管内の清掃した個所に押し当てられるようにする。潤滑用配管３ｃを開放し、超音波厚み計センサー３０からの超音波を管壁に伝達させるため管９の内壁に潤滑油を塗布する。

そして、エアー配管系を開放してロッド２５ａを前進させ、超音波厚み計センサー３０を管内壁に直角方向から押し当て、管厚を測定する。超音波厚み計センサー３０からの検出信号は超音波厚み計センサーケーブル３５で操作員の手元に置かれた超音波厚み計の本体に伝送される。

本発明例。図１に示した本発明例の上面図。図１に示した本発明例の部分拡大図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。図３に示した本発明例の断面図。図３に示した本発明例の他の断面図。図３に示した部分拡大部の斜視外観図。図１に示した本発明例における操作部をワイヤーブラシに交換した図。

符号の説明

１伸縮ポール
１ａ先端部
２測定部
３ａ，３ｂエアー配管
３ｃ潤滑用配管
４中間接続部
５バルブ取り付け板
６潤滑油の油ポット
７エアーバルブ
９管
２１固定具
２２ボルト
２３、２４板状部材
２５エアーシリンダー
２５ａエアーシリンダーロッド
２６、２７ガイドロール
２８クッションゴム
２９先端面
３０超音波厚み計センサー
３１バネ
３２センサーケース
３３スペーサ
３４センサーホルダー
３５超音波厚み計センサーケーブル
３７ブラケット
４０ブラシ取り付け板
４１固定ブラケット
４２ワイヤーブラシ

Claims

管厚を測定しようとする管の軸方向に挿入される伸縮ポールと前記伸縮ポールの先端に、脱着可能に取り付けられた測定部と前記伸縮ポールと前記測定部間で断続可能な配管によって前記測定部に潤滑油を供給する潤滑系とエアーを供給するエアー配管系を有する管厚測定装置であって、
前記測定部は、前記伸縮ポールのポール軸と直角方向に配置される２枚の平行な板状部材の間に、超音波厚み計センサーと、前記エアー配管系によって供給されるエアーでエアーシリンダーロッドを駆動するエアーシリンダーと、複数の、同一外径で、前記２枚の平行な板状部材の間の上下に配置されるガイドロールを有し、
前記エアーシリンダーは前記エアーシリンダーロッドの軸線上に前記伸縮ポールのポール軸の軸線が垂直となるように位置し、且つ前記エアーシリンダーロッドが前記板状部材と平行となるように前記板状部材に取り付けられ、
前記エアーシリンダーロッドの先端に、前記潤滑系から潤滑油を供給する配管を取り付けたセンサーホルダーを介して、前記超音波厚み計センサーを取り付けるとともに、
前記ガイドロールのロール軸を、前記エアーシリンダーロッドの左右対称となる位置で且つ前記ガイドロールのロール外周面が前記エアーシリンダーの後方において前記板状部材の外側に張り出すように、前記板状部材間に上下左右に４個を配置することを特徴とする管厚測定装置。
以下の工程を備えたことを特徴とする請求項１記載の管厚測定装置を用いた管厚測定方法。
（１）請求項１記載の管厚測定装置の伸縮ポールの先端から、測定部を取り外す工程。
（２）伸縮ポールの先端に清掃用ブラシを取り付け、管内に挿入し、管内壁を清掃する工程。
（３）清掃後、伸縮ポールを管内より取り出し、先端の清掃用ブラシを取り外し、前記測定部を取り付ける工程。
（４）前記伸縮ポールの長さを調整し、請求項１記載の管厚測定装置の測定部を管内の清掃した個所に合わせる工程。
（５）請求項１記載の管厚測定装置における潤滑系を開放して、超音波厚み計センサー先端に潤滑油を塗布する工程。
（６）請求項１記載の管厚測定装置におけるエアー配管系を開放してエアーシリンダーロッドを前進させ、超音波厚み計センサーを管内周面に直角方向から押し当てて、管厚を測定する工程。