JP2008014868A - 付着物計測方法及び付着物計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】付着物の厚さが薄い場合であっても、付着物の厚さを計測し得る付着物計測方法及び付着物計測装置を提供する。
【解決手段】付着物Ｓが付着した管に配置されて超音波を発振する探触子４と、管と付着物Ｓの境界面ａ２から受信した境界面エコーＷ２及び管の内側面ａ１から受信した底面エコーＷ１を処理する制御部とを備える付着物計測装置であって、制御部は、準備時に、ピーク間隔と付着物Ｓの厚さΔｄとの相関関係を示す検定線を準備し、計測時に、境界面エコーＷ２から取得した第一ピークと、底面エコーＷ１から取得した第二ピークとによりピーク間隔を計測し、検定線により付着物Ｓの厚さΔｄを算出するように構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、配管に付着する付着物を計測する付着物計測方法及び付着物計測装置に関するものである。

一般的に、各種プラントの配管の内周面や外周面に生じた水蒸気酸化スケール等や溶射膜等の付着物を調べる際には、超音波探傷検査を用いて配管の状況を調べるようにしている。

超音波探傷検査は、超音波を発振する探触子を配管の外周に配置し、配管の底面等から生じたエコーを受信し、このエコーの波形信号とリファレンスとの波形とを比較等して配管の欠陥等を検査するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

又、付着物の厚さを計測する際には、配管と付着物の境界面から生じた境界面エコーと、配管の内側面から生じた底面エコーとを受信し、これらを夫々演算処理して付着物の厚さを測定することが考えられており、付着物が所定以上の厚さを備える場合には、底面エコーが境界面エコーより大きな時間遅れを生じ、境界面エコーの波形と底面エコーの波形が分離して読み取りが容易となる。
特開平８−１５２３５号公報

しかしながら、付着物の厚さが薄い場合には、境界面エコーの波形と底面エコーの波形とが重畳するため、境界面エコーの波形と、底面エコーの波形の読み取りが困難となり、付着物の厚さを計測することができないという問題があった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、付着物の厚さが薄い場合であっても、付着物の厚さを計測し得る付着物計測方法及び付着物計測装置を提供することを目的としている。

本発明は、付着物が付着した管に対し探触子を配置して超音波を発振し、管と付着物の境界面から境界面エコーを受信すると共に管の内側面から底面エコーを受信する付着物計測方法であって、準備時には、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線を準備し、計測時には、境界面エコーから取得した第一ピークと、底面エコーから取得した第二ピークとによりピーク間隔を計測し、前記検定線により付着物の厚さを算出することを特徴とする付着物計測方法、に係るものである。

本発明において、検定線は、境界面エコーと底面エコーを別々に認識し得る既知の厚さの付着物を用いて、境界面エコーから取得した第一ピークと、底面エコーから取得した第二ピークとによりピーク間隔を計測し、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を求めて作成されることが好ましい。

本発明において、境界面エコーの第一ピークを、境界面エコーの最初のピークとすることが好ましい。

本発明において、底面エコーの第二ピークを、底面エコーの最大のピークとすることが好ましい。

本発明において、底面エコーの第二ピークを、境界面エコーの谷により大きくなって底面エコーで最初に現れる谷を基準とし、前記底面エコーの谷に隣接して現れるピークとすることが好ましい。

本発明は、付着物が付着した管に配置されて超音波を発振する探触子と、管と付着物の境界面から受信した境界面エコー及び管の内側面から受信した底面エコーを処理する制御部とを備える付着物計測装置であって、前記制御部は、準備時に、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線を準備し、計測時に、境界面エコーから取得した第一ピークと、底面エコーから取得した第二ピークとによりピーク間隔を計測し、前記検定線により付着物の厚さを算出するように構成されたことを特徴とする付着物計測装置、に係るものである。

本発明において、制御部は、準備時に、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線が入力されることが好ましい。

本発明において、制御部は、準備時に、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線を作成することが好ましい。

而して、本発明によれば、境界面エコーから取得した第一ピークと、底面エコーから取得した第二ピークとによりピーク間隔を計測し、予めピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を求めた検定線により付着物の厚さを算出するので、付着物の厚さが薄く、境界面エコーの波形と底面エコーの波形とが重畳した場合であっても、特徴のある第一ピークと第二ピークを利用して読み取りを容易にし、検定線を介して付着物の厚さを計測することができる。

本発明において、検定線は、境界面エコーと底面エコーを別々に認識し得る既知の厚さの付着物を用いて、境界面エコーから取得した第一ピークと、底面エコーから取得した第二ピークとによりピーク間隔を計測し、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を求めて作成されると、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線を好適に作成するので、付着物の厚さが薄く、境界面エコーの波形と底面エコーの波形とが重畳した場合であっても、検定線を介して付着物の厚さを適切に計測することができる。

本発明において、境界面エコーの第一ピークを、境界面エコーの最初のピークとすること、底面エコーの第二ピークを、底面エコーの最大のピークとすること、底面エコーの第二ピークを、境界面エコーの谷により大きくなって底面エコーで最初に現れる谷を基準とし、前記底面エコーの谷に隣接して現れるピークとすることの少なくとも１つを適用すると、第一ピーク及び／又は第二ピークは更に特徴のあるものとなるので、付着物の厚さが薄く、境界面エコーの波形と底面エコーの波形とが重畳した場合であっても、付着物の厚さを適切に計測することができる。

本発明において、準備時に、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線が入力されると、迅速に測定準備を為し得るので、付着物の厚さを短時間で容易に計測することができる。

本発明において、準備時に、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線を作成すると、波長や材質が変化する場合であっても最適な検定線を作成し得るので、付着物の厚さを最適に計測をすることができる。

上記した本発明の付着物計測方法及び付着物計測装置によれば、付着物の厚さが薄い場合であっても、特徴のある第一ピーク及び第二ピークと、予めピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を求めた検定線とにより、付着物の厚さを計測することができるという優れた効果を奏し得る。

以下本発明の付着物計測方法及び付着物計測装置を実施する形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図７は本発明を実施する形態例である。

付着物計測装置１は、各種プラントの配管２に配置するよう配置面側に圧電素子３を備える探触子４と、探触子４からケーブル５を介して接続される超音波送受信部６と、超音波送受信部６からの信号を処理する制御部７と、制御部７からのデータや結果を表示する表示部８とを備えて構成されている。

又、探触子４は、超音波送受信部６のトリガ起動により出力された超音波パルスを受けて、圧電素子３から配管２内へ縦波１５〜３０ＭＨｚ、横波５又は１０ＭＨｚの超音波を発振し、配管２と付着物Ｓとの境界面ａ２から生じる境界面エコーＷ２や、配管２の内側面（底面）ａ１から生じる底面エコーＷ１を受信して超音波送受信部６を介し制御部７へ送信するようになっている。なお、図２中、Ｗ３は送信波を示している。

ここで、付着物計測装置１の他の構成には、図７に示す如く、コルクやゴム素材の探触子ユニット１０内に、配管２へ超音波の発振する発振用の探触子４ａと、配管２からのエコーを受信する受信用の探触子４ｂとを備える構成であっても良い。又、発振用の探触子４ａと受信用の探触子４ｂを図７に示す如く１つの探触子４ユニットに配置する場合には、発振用の探触子４ａの超音波が受信用の探触子４ｂへ直接行くことを防止するように、発振用の探触子４ａと受信用の探触子４ｂとの間に分割壁１１を配置することが好ましい。

以下、本発明の付着物計測方法を実施する形態例を説明する。

付着物計測装置１を用いて付着物計測方法によりスケール等の付着物Ｓの厚さを計測する際には、最初の準備段階（準備時）で図３の如き検定線を準備する。

この時、制御部７は、予め作成された検定線もしくは検定線のデータが入力されても良いし、計測時の直前に既知の試験片等から検定線を作成しても良い。

検定線は、図４の如く、境界面エコーＷ２の波形と底面エコーＷ１の波形が完全に分離して別々に認識し得るような既知の厚さΔｄの付着物Ｓを有する試験片（図４では付着物（スケール）Ｓの厚さΔｄは７００μｍ）を用いて、境界面エコーＷ２から第一ピークＰ１を取得すると共に、境界面エコーＷ２より時間遅れを生じる底面エコーＷ１から第二ピークＰ２を取得し、第一ピークＰ１及び第二ピークＰ２とのピーク間隔（時間差）ΔＴを計測し、ピーク間隔ΔＴと付着物Ｓの厚さΔｄとの関係を図３に示す如くデータの１つとして記録する。続いて、境界面エコーＷ２と底面エコーＷ１を別々に認識し得る他の試験片を用いて、同様にピーク間隔ΔＴと付着物Ｓの厚さΔｄとの関係を更に記録し、これを繰り返すことにより、ピーク間隔ΔＴと付着物Ｓの厚さΔｄとの相関関係を直線状もしくは曲線状の検定線として作成する。なお図３の検定線では厚さΔｄ２５０〜８００μｍの付着物Ｓを有する試験片を６つ使用し、直線状の検定線を作成している。

ここで、境界面エコーＷ２から取得する第一ピークＰ１は、図４に示す如く、境界面エコーＷ２に現れる最初のピークとしており、底面エコーＷ１から取得する第二ピークＰ２は、底面エコーＷ１に現れる最大のピークとしている。

最初の準備段階（準備時）で検定線を準備した後には、付着物Ｓの厚さΔｄを計測する計測段階（計測時）に移行する。

計測段階（計測時）では、配管２に対して探触子４から超音波を発振することにより、境界面エコーＷ２から特徴的な第一ピークＰ１を取得すると共に、境界面エコーＷ２より時間遅れを生じる底面エコーＷ１から特徴的な第二ピークＰ２を取得し、第一ピークＰ１及び第二ピークＰ２とのピーク間隔ΔＴ（時間差）を計測し、ピーク間隔ΔＴを検定線に当てはめて付着物Ｓの厚さΔｄを算出する。

この時、制御部７は、境界面エコーＷ２から第一ピークＰ１を判別すると共に、底面エコーＷ１から第二ピークＰ２を判別し、検定線を介して付着物Ｓの厚さΔｄの算出までを一連に処理し、表示部８に表示する。

又、境界面エコーＷ２から取得する第一ピークＰ１は、図４〜図６に示す如く、境界面エコーＷ２に現れる最初のピークとしており、最初のピークは、境界面エコーＷ２の波形と底面エコーＷ１の波形が重畳した場合であっても特徴的に現れるものである。なお、図５では付着物Ｓ（スケール）の厚さΔｄは３５０μｍであって境界面エコーＷ２と底面エコーＷ１が重畳しており、図６では付着物Ｓ（スケール）の厚さΔｄは２５０μｍであって境界面エコーＷ２と底面エコーＷ１が一層重畳している。

更に、底面エコーＷ１から取得する第二ピークＰ２は、図４〜図６に示す如く、底面エコーＷ１に現れる最大のピーク、若しくは、境界面エコーＷ２の谷ｂ１により大きくなって底面エコーＷ１で最初に現れる谷ｂ２を基準とし、底面エコーＷ１の谷ｂ２の次に隣接して現れるピークとしており、最大のピークは、境界面エコーＷ２の波形と底面エコーＷ１の波形とが分離した場合に極めて特徴的に現れるものであり、底面エコーＷ１の谷ｂ２の次に隣接して現れるピークは、境界面エコーＷ２の波形と底面エコーＷ１の波形とが重畳した場合であっても特徴的に認識できるものである。

ここで、付着物Ｓの厚さΔｄが厚く、第一ピークＰ１と第二ピークＰ２が分離している場合には第一ピークＰ１及び第二ピークＰ２の判別は容易であり、誤差等の問題を生じないが、付着物Ｓの厚さΔｄが薄く、第一ピークＰ１及び第二ピークＰ２の判別が確実でない場合には、発振する超音波の周波数を変更する処理を行っても良いし、ピーク位置、ピーク間隔ΔＴ、厚さΔｄの計測値等を複数回求めて平均化し、誤差を低減しても良い。

このように、本発明の実施の形態例によれば、境界面エコーＷ２から取得した第一ピークＰ１と、底面エコーＷ１から取得した第二ピークＰ２とによりピーク間隔ΔＴを計測し、予めピーク間隔ΔＴと付着物Ｓの厚さΔｄとの相関関係を求めた検定線により付着物Ｓの厚さΔｄを算出するので、付着物Ｓの厚さΔｄが薄く、境界面エコーＷ２の波形と底面エコーＷ１の波形とが重畳した場合であっても（図３では付着物Ｓの厚さΔｄが５５０μｍ以下とする。）、特徴のある第一ピークＰ１と第二ピークＰ２を利用して読み取りを容易にし、検定線を介して付着物Ｓの厚さΔｄを計測することができる。又、検定線を予め内臓した場合には、付着物計測装置１を携帯式にすることもできる。

本発明の実施の形態例において、検定線は、境界面エコーＷ２と底面エコーＷ１を別々に認識し得る既知の厚さΔｄの付着物Ｓを用いて、境界面エコーＷ２から取得した第一ピークＰ１と、底面エコーＷ１から取得した第二ピークＰ２とによりピーク間隔ΔＴを計測し、ピーク間隔ΔＴと付着物Ｓの厚さΔｄとの相関関係を求めて作成されると、ピーク間隔ΔＴと付着物Ｓの厚さΔｄとの相関関係を示す検定線を好適に作成するので、付着物Ｓの厚さΔｄが薄く、境界面エコーＷ２の波形と底面エコーＷ１の波形とが重畳した場合であっても、検定線を介して付着物Ｓの厚さΔｄを適切に計測することができる。

本発明の実施の形態例において、境界面エコーＷ２の第一ピークＰ１を、境界面エコーＷ２の最初のピークとすること、底面エコーＷ１の第二ピークＰ２を、底面エコーＷ１の最大のピークとすること、底面エコーＷ１の第二ピークＰ２を、境界面エコーＷ２の谷ｂ１により大きくなって底面エコーＷ１で最初に現れる谷ｂ２を基準とし、底面エコーＷ１の谷ｂ２の次に隣接して現れるピークとすることを適用すると、第一ピークＰ１及び第二ピークＰ２は更に特徴のあるものとなるので、付着物Ｓの厚さΔｄが薄く、境界面エコーＷ２の波形と底面エコーＷ１の波形とが重畳した場合であっても、付着物Ｓの厚さΔｄを適切に計測することができる。

本発明の実施の形態例において、準備時に、ピーク間隔ΔＴと付着物Ｓの厚さΔｄとの相関関係を示す検定線が入力されると、迅速に測定準備を為し得るので、付着物Ｓの厚さΔｄを短時間で容易に計測することができる。

本発明の実施の形態例において、準備時に、ピーク間隔ΔＴと付着物Ｓの厚さΔｄとの相関関係を示す検定線を作成すると、波長や材質が変化する場合であっても最適な検定線を作成し得るので、付着物Ｓの厚さΔｄを最適に計測することができる。

尚、本発明の付着物計測方法及び付着物計測装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、探触子を配管の周方向及び延在方向に移動させて配管を連続的に計測しても良いこと、境界面エコー及び底面エコーに特徴的なピーク若しくは谷が生じるならば他のピークや谷を利用しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の付着物計測装置を実施する形態例を示す概略図である。 本発明の付着物計測方法及び付着物計測装置により付着物を測定する状態を示す概念図である。 本発明の付着物計測方法及び付着物計測装置においてピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線を示すグラフである。 本発明の付着物計測方法及び付着物計測装置において境界面エコーの波形と底面エコーの波形とが分離した状態を示す波形例である。 本発明の付着物計測方法及び付着物計測装置において、境界面エコーの波形と底面エコーの波形とが重畳した状態を示す波形の一例である。 本発明の付着物計測方法及び付着物計測装置において、境界面エコーの波形と底面エコーの波形とが一層重畳した状態を示す波形の他例である。 本発明の付着物計測装置を実施する形態の他例を示す概念図である。

符号の説明

１ 付着物計測装置
２ 配管（管）
４ 探触子
４ａ 探触子
４ｂ 探触子
７ 制御部
Ｐ１ 第一ピーク
Ｐ２ 第二ピーク
Ｓ 付着物
Ｗ１ 底面エコー
Ｗ２ 境界面エコー
ａ１ 内側面
ａ２ 境界面
ｂ１ 谷
ｂ２ 谷

Claims (8)

1. 付着物が付着した管に対し探触子を配置して超音波を発振し、管と付着物の境界面から境界面エコーを受信すると共に管の内側面から底面エコーを受信する付着物計測方法であって、準備時には、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線を準備し、計測時には、境界面エコーから取得した第一ピークと、底面エコーから取得した第二ピークとによりピーク間隔を計測し、前記検定線により付着物の厚さを算出することを特徴とする付着物計測方法。
2. 検定線は、境界面エコーと底面エコーを別々に認識し得る既知の厚さの付着物を用いて、境界面エコーから取得した第一ピークと、底面エコーから取得した第二ピークとによりピーク間隔を計測し、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を求めて作成される請求項１記載の付着物計測方法。
3. 境界面エコーの第一ピークを、境界面エコーの最初のピークとする請求項１又は２記載の付着物計測方法。
4. 底面エコーの第二ピークを、底面エコーの最大のピークとする請求項１又は２記載の付着物計測方法。
5. 底面エコーの第二ピークを、境界面エコーの谷により大きくなって底面エコーで最初に現れる谷を基準とし、前記底面エコーの谷に隣接して現れるピークとする請求項１又は２記載の付着物計測方法。
6. 付着物が付着した管に配置されて超音波を発振する探触子と、管と付着物の境界面から受信した境界面エコー及び管の内側面から受信した底面エコーを処理する制御部とを備える付着物計測装置であって、前記制御部は、準備時に、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線を準備し、計測時に、境界面エコーから取得した第一ピークと、底面エコーから取得した第二ピークとによりピーク間隔を計測し、前記検定線により付着物の厚さを算出するように構成されたことを特徴とする付着物計測装置。
7. 制御部は、準備時に、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線が入力される請求項６記載の付着物計測装置。
8. 制御部は、準備時に、ピーク間隔と付着物の厚さとの相関関係を示す検定線を作成する請求項６記載の付着物計測装置。

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