JP2010025812A - Hybrid measuring apparatus using electromagnetic ultrasonic probe and inspection method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に、原子力発電設備などの大型プラントの配管の減肉量および表面温度ならびに内部液体温度を計測することが可能な電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置およびこれを用いた検査方法に関するものである。 In particular, the present invention uses a hybrid measuring apparatus using an electromagnetic ultrasonic probe capable of measuring the thinning amount and surface temperature of a pipe of a large plant such as a nuclear power generation facility and the internal liquid temperature, and the same. It relates to the inspection method.
大型プラント設備には、一般的に各装置などを接続する配管が数多く設けられており、これらの配管は、その内壁面が永年の使用によって内部を流通する液体により削られる等して、内壁側から減肉し、その結果、孔や亀裂などが形成されると、上記液体の流出を原因とする事故などを引き起こす可能性がある。
このため、従前より、プラント設備では、作業員が超音波プローブを配管の外周に接触させるようにして配管の減肉などを検査することが行われている。
Large-scale plant facilities are generally provided with a lot of pipes that connect each device, etc., and these pipes are cut off by the liquid that circulates in the interior due to long-term use. As a result, if a hole or a crack is formed, an accident caused by the outflow of the liquid may be caused.
For this reason, in plant facilities, it has been practiced that an operator inspects pipe thinning by bringing an ultrasonic probe into contact with the outer periphery of the pipe.
しかしながら、上記液体が高温である場合には配管も加熱されて高温になっているため、この超音波プローブなどの人手による検査方法では、プラント稼働中の配管の減肉検査が困難である。
そこで、現在、プラント稼働中にも配管温度に関係なく、配管の減肉などを検査する減肉検査装置が必要とされている。
これに加えて、配管の検査としては、プラントに異常が発生した場合に配管温度や配管内の液体温度なども変化しうるため、これら配管温度や液体温度を計測することも必要とされている。
However, when the temperature of the liquid is high, the pipe is also heated to a high temperature. Therefore, it is difficult to perform a thinning inspection of the pipe while the plant is operating with this manual inspection method such as an ultrasonic probe.
Therefore, there is a need for a thinning inspection apparatus that inspects pipe thinning regardless of pipe temperature even during plant operation.
In addition to this, as pipe inspection, pipe temperature and liquid temperature in the pipe can change when an abnormality occurs in the plant, so it is also necessary to measure these pipe temperature and liquid temperature. .
これに対して、特許文献1に示す超音波探触子を用いて上記配管の内壁面の減肉量を検査する方法や、特許文献2に示す配管内を走行可能な電磁超音波探触子を用いて配管外周の減肉量を計測する検査装置が知られている。
また、配管温度を計測する装置としては、一般的に、熱電対などが用いられている。
On the other hand, a method for inspecting a thinning amount of the inner wall surface of the pipe using the ultrasonic probe shown in Patent Document 1, or an electromagnetic ultrasonic probe capable of traveling in the pipe shown in
In general, a thermocouple or the like is used as an apparatus for measuring the piping temperature.
ところが、上記特許文献1の検査方法に用いられる検査装置や上記特許文献2の検査装置に、上記熱電対を搭載した計測システムを用いることによって、配管の減肉量や配管温度が計測できたとしても、上記配管内の液体の温度を計測することができない。その上、この配管の減肉量を配管温度に基づく音速を利用してパルスエコー法および/または電磁超音波共鳴法によって求める場合には、熱電対による計測部と検査装置による計測部との計測位置が異なるため、温度に誤差が生じ、その誤差により用いる音速に誤差が生じることから、正確な減肉量を求めることができないという欠点がある。
However, the pipe thinning amount and pipe temperature can be measured by using the measurement system equipped with the thermocouple in the inspection apparatus used in the inspection method of Patent Document 1 and the inspection apparatus of
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、配管の温度とともに正確な配管の減肉量を計測でき、かつ内部液体の温度も計測することができる電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置およびこれを用いた検査方法を提供することを課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and uses an electromagnetic ultrasonic probe that can accurately measure the amount of pipe thinning along with the temperature of the pipe and can also measure the temperature of the internal liquid. It is an object of the present invention to provide a hybrid measuring apparatus and an inspection method using the same.
すなわち、請求項1に記載の発明は、内部に液体が流通する配管の減肉量および表面温度ならびに上記液体の温度を計測可能な電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置であって、上記配管の外周に磁石およびコイルを有する2つの電磁超音波探触子が対向配置されており、上記電磁超音波探触子は、各々巻線からなる第1のコイルおよび第2のコイルが、電流の入口側を同一側に向けて互いに平行に配置され、かつ上記第1のコイルの上記電流の入口側または出口側を上記第2のコイルの巻線間に位置させるように積層されるとともに、上記磁石が、上記第2のコイルの巻線間ならびに、それを挟む当該コイルの電流の入口側および出口側の3箇所に等間隔に、当該コイル側にN極とS極とを交互に配して、着磁方向を当該コイルから接離する方向に向けて配設されることにより、上記第2のコイルと上記3箇所にそれぞれ配置された磁石とにより構成される縦波送受信器と、上記第1のコイルと当該第1のコイルに対応する上記第2のコイルの巻線間および電流の出口側または入口側の2箇所にそれぞれ配置された磁石とにより構成される横波送受信器とが備えられていることを特徴としている。 That is, the invention according to claim 1 is a hybrid measurement device using an electromagnetic ultrasonic probe capable of measuring the thickness reduction and surface temperature of a pipe through which liquid flows and the temperature of the liquid, Two electromagnetic ultrasonic probes having a magnet and a coil are arranged opposite to each other on the outer periphery of the pipe, and the electromagnetic ultrasonic probe includes a first coil and a second coil each comprising a winding, The current inlet sides are arranged in parallel with each other in the same direction, and the current inlet side or the outlet side of the first coil is laminated between the windings of the second coil. The magnet is alternately arranged with N poles and S poles on the coil side at equal intervals between the windings of the second coil and at three locations on the current entrance side and the exit side of the coil sandwiching the magnet. The magnetization direction of the coil By being arranged in the direction of contact and separation, a longitudinal wave transceiver configured by the second coil and the magnets respectively disposed at the three locations, the first coil, and the first coil There is provided a transverse wave transmitter / receiver configured by magnets arranged between the windings of the second coil corresponding to the coil and at two positions on the exit side or the entrance side of the current.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置において、上記2つの電磁超音波探触子は、上記液体の表面より下方に位置するように設置されるとともに、各々上記第1のコイルおよび第2のコイルに電流を供給する電流配線が接続され、かつ第1のコイルおよび第2のコイルの少なくとも一方が上記配管に接触して、当該コイルの抵抗値を測定する抵抗測定機器の配線に接続されていることを特徴としている。
The invention described in
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置において、上記電流配線は、上記抵抗測定配線が接続されている第1のコイルおよび第2のコイルの少なくとも一方に対しては上記抵抗測定配線とともに複合ケーブルとして上記電磁超音波探触子に接続されており、上記抵抗測定機器は、上記配管の表面温度を算出する計測演算装置の一部であり、上記計測演算装置は、上記コイルの抵抗から上記配管の温度を演算可能に設けられるとともに、一方の上記電磁超音波探触子の上記横波送受信器から送信された横波が上記配管の上記液体との界面で反射された反射波を、上記一方の電磁超音波探触子の横波送受信器にて受信することにより、上記一方の電磁超音波探触子が配置された位置の配管の減肉量が演算可能に設けられていることを特徴としている。
Furthermore, the invention described in claim 3 is the hybrid measurement apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置において、上記計測演算装置は、他方の上記電磁超音波探触子の上記横波送受信器から送信された横波が上記配管の上記液体との界面で反射された反射波を、上記他方の電磁超音波探触子の横波送受信器にて受信することにより、上記2つの電磁超音波探触子が配置された位置の上記配管の減肉量がそれぞれ演算可能に設けられているとともに、上記減肉量によって補正した上記配管の内径と、一方の上記電磁超音波探触子の上記縦波送信器から送信された縦波を上記他方の電磁超音波探触子の上記縦波送受信器が受信するまでの時間とから上記縦波の速度を求めて、予め求めておいた縦波の速度と液体温度との関係から上記液体の温度が算出可能に設けられていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the hybrid measurement apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to the third aspect, the measurement calculation device is configured to receive the transverse wave transmitter / receiver of the other electromagnetic ultrasonic probe. The two electromagnetic ultrasonic probes are received by receiving the reflected wave, which is the reflected transverse wave reflected at the interface of the pipe with the liquid, by the transverse wave transmitter / receiver of the other electromagnetic ultrasonic probe. The thickness reduction amount of the pipe at the position where the pipe is disposed is provided so that it can be calculated, the inner diameter of the pipe corrected by the thickness reduction amount, and the longitudinal wave transmission of one of the electromagnetic ultrasonic probes The longitudinal wave velocity is obtained from the time until the longitudinal wave transmitter / receiver of the other electromagnetic ultrasonic probe receives the longitudinal wave transmitted from the detector, and the velocity of the longitudinal wave obtained in advance is calculated. The temperature of the above liquid can be calculated from the relationship with the liquid temperature. It is characterized in that is provided.
請求項5に記載の発明は、請求項3または4に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置において、上記計測演算装置は、上記横波送受信器が横波を送信してから上記配管と上記液体との界面で反射される多重反射のn回目の反射波を受信するまでの時間Tnとn+1回目の反射波を受信するまでの時間Tn+1との時間差(Tn+1−Tn)を、上記配管温度に基づく上記横波の速度vの二倍の数値で割る下記式によるパルスエコー法によって、上記配管の厚さDが算出可能に設けられていることを特徴としている。
D=(Tn+1−Tn)/2v
According to a fifth aspect of the present invention, in the hybrid measurement device using the electromagnetic ultrasonic probe according to the third or fourth aspect of the invention, the measurement calculation device may be configured so that the pipe after the transverse wave transmitter transmits a transverse wave. a time difference between time T n + 1 to the reception time T n and n + 1 th reflected wave to the reception of the n-th reflected wave of the multiple reflections to be reflected at the interface between the liquid (T n + 1 -T n ) is divided by a value twice the transverse wave velocity v based on the pipe temperature, and the pipe thickness D is calculated so as to be calculated by a pulse echo method according to the following equation. .
D = (T n + 1 −T n ) / 2v
請求項6に記載の発明は、請求項3ないし5のいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置において、上記計測演算装置は、共鳴周波数fnとその周波数の次数nと上記配管温度に基づく上記横波の速度vによる下記式にしたがって演算する電磁超音波共鳴法によって上記配管の厚さDが算出可能に設けられていることを特徴としている。
D=n(v/2fn)
A sixth aspect of the present invention is the hybrid measurement apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to any one of the third to fifth aspects, wherein the measurement calculation device includes a resonance frequency f n and a frequency of the resonance frequency f n . It is characterized in that the pipe thickness D can be calculated by an electromagnetic ultrasonic resonance method which is calculated according to the following formula based on the order n and the velocity v of the transverse wave based on the pipe temperature.
D = n (v / 2f n )
請求項7に記載の発明は、請求項4ないし6のいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置において、上記他方の電磁超音波探触子の縦波送受信器を構成しているコイルは、上記他方の電磁超音波探触子の横波送受信器ならびに上記一方の電磁超音波探触子の縦波送受信器および上記横波送受信器を構成しているコイルよりも線径が小さいことを特徴としている。 A seventh aspect of the present invention is a hybrid measurement apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein the longitudinal wave transmitter / receiver of the other electromagnetic ultrasonic probe is used. The coils constituting the other electromagnetic ultrasonic probe are more wire than the transverse wave transmitter / receiver of the other electromagnetic ultrasonic probe, the longitudinal wave transmitter / receiver of the one electromagnetic ultrasonic probe, and the coil constituting the transverse wave transmitter / receiver. It is characterized by a small diameter.
請求項8に記載の発明は、請求項4ないし6のいずれか一方に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置において、上記一方の電磁超音波探触子および上記他方の電磁超音波探触子の電流配線は、超音波発生器に送信切替器を介して接続されていることを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the hybrid measurement apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to any one of the fourth to sixth aspects, the one electromagnetic ultrasonic probe and the other electromagnetic ultrasonic wave are used. The current wiring of the acoustic probe is connected to the ultrasonic generator via a transmission switch.
請求項9に記載の発明に係る配管の検査方法は、請求項4〜8のいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置を用いて、上記配管に接触しているコイルの直流抵抗を計測して配管温度を求めるとともに、上記一方の電磁超音波探触子および上記他方の電磁超音波探触子の上記横波送受信器が送信した横波の反射波を受信することにより上記配管の減肉量を求め、かつ上記一方の上記電磁超音波探触子の上記縦波送信器から送信された縦波を上記他方の電磁超音波探触子の上記縦波送受信器が受信するまでの時間と、上記減肉量から求まる上記配管の内径とから上記縦波の速度を演算して、当該速度と液体温度との関係から上記液体の温度を求めることを特徴としている。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting a pipe in contact with the pipe using the hybrid measuring apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to any one of the fourth to eighth aspects. Measuring the direct current resistance of the coil that is being used to determine the pipe temperature, and receiving the reflected wave of the transverse wave transmitted by the transverse wave transceiver of the one electromagnetic ultrasonic probe and the other electromagnetic ultrasonic probe. And the longitudinal wave transmitter / receiver of the other electromagnetic ultrasonic probe transmits the longitudinal wave transmitted from the longitudinal wave transmitter of the one electromagnetic ultrasonic probe. The speed of the longitudinal wave is calculated from the time until reception and the inner diameter of the pipe obtained from the thinning amount, and the temperature of the liquid is obtained from the relationship between the speed and the liquid temperature.
請求項1〜8に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置によれば、配管の外周に2つの電磁超音波探触子が対向配置されるとともに、各電磁超音波探触子が縦波送受信器と横波送受信器と有し、かつ縦波送受信器と横波送受信器とがそれぞれコイルおよび磁石を有しているため、予め、配管の温度と抵抗値との関係を求めておくことによって、コイルの抵抗値を計測することにより配管温度の算出を可能にすることができる。
さらには、この配管温度により各電磁超音波探触子の横波送信器が送信する横波の速度が一義的に定まることから、この横波の多重反射波を受信することにより、各電磁超音波探触子の設置位置の配管の肉厚をそれぞれ計測することができる。従って、配管温度を測定して横波の速度を求めた位置の配管の肉厚を計測でき、計測位置の差による配管の肉厚の計測誤差が生じることなく、正確な配管の減肉量を求めることができる。
According to the hybrid measuring apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to claim 1, two electromagnetic ultrasonic probes are arranged opposite to each other on the outer periphery of the pipe, and each electromagnetic ultrasonic probe is arranged. Has a longitudinal wave transceiver and a transverse wave transceiver, and the longitudinal wave transceiver and the transverse wave transceiver each have a coil and a magnet, so the relationship between the temperature of the pipe and the resistance value is obtained in advance. Thus, the pipe temperature can be calculated by measuring the resistance value of the coil.
Furthermore, since the speed of the transverse wave transmitted by the transverse wave transmitter of each electromagnetic ultrasonic probe is uniquely determined by this pipe temperature, each electromagnetic ultrasonic probe is received by receiving the multiple reflected waves of this transverse wave. The thickness of the pipe at the child installation position can be measured. Therefore, it is possible to measure the thickness of the pipe at the position where the velocity of the transverse wave was obtained by measuring the pipe temperature, and to obtain an accurate pipe thickness reduction without causing a pipe thickness measurement error due to the difference in measurement position. be able to.
これに加えて、上記正確な配管の減肉量から配管の内径を求めるとともに、一方の電磁超音波探触子の縦波送受信器によって縦波が送信されてから他方の電磁超音波探触子の縦波送受信器によって上記縦波を受信するまでの時間を計測することにより、縦波の速度を演算して、予め求めておいた縦波の速度と液体温度との関係から液体の温度を算出することができる。
従って、正確な配管の減肉量から正確な配管の内径が求められている位置の縦波の通過時間を計測することにより、計測位置の差による誤差が生じることを防止して正確な液体の温度を計測することができる。
In addition to this, the inner diameter of the pipe is obtained from the above accurate pipe thinning amount, and after the longitudinal wave is transmitted by the longitudinal wave transmitter / receiver of one electromagnetic ultrasonic probe, the other electromagnetic ultrasonic probe The longitudinal wave velocity is calculated by measuring the time until the longitudinal wave is received by the longitudinal wave transmitter / receiver, and the liquid temperature is calculated from the relationship between the longitudinal wave velocity and the liquid temperature obtained in advance. Can be calculated.
Therefore, by measuring the passage time of the longitudinal wave at the position where the accurate pipe inner diameter is required from the accurate pipe thinning amount, it is possible to prevent an error due to the difference in the measurement position and to prevent the accurate liquid flow. Temperature can be measured.
特に、請求項2に記載のハイブリット計測装置によれば、電磁超音波探触子を液面より下方に位置するように設置することによって、上記液体の温度を計測する際に、一方の電磁超音波探触子の縦波送受信器から送信された縦波が液面上の気体を通過することによる計測誤差が生じることを防止できる。
さらに、抵抗測定機器によって配線を通じて上記配管に接触しているコイルの抵抗を計測することにより、簡易的に上記配管温度を算出することができる。
In particular, according to the hybrid measurement apparatus of the second aspect, when the temperature of the liquid is measured by installing the electromagnetic ultrasonic probe so as to be positioned below the liquid surface, It is possible to prevent a measurement error caused by the longitudinal wave transmitted from the longitudinal wave transmitter / receiver of the acoustic probe passing through the gas on the liquid surface.
Furthermore, the pipe temperature can be simply calculated by measuring the resistance of the coil that is in contact with the pipe through the wiring by a resistance measuring device.
これに加えて、請求項3に記載のハイブリット計測装置によれば、電流配線を抵抗測定配線とともに複合配線とすることにより、電磁超音波探触子を配管の外周に簡便に設置することができる。また、計測演算装置によって、上記配管温度に加えて配管の減肉量を計測することができ、配管の管理体制を簡便なものとすることができる。 In addition to this, according to the hybrid measurement device of the third aspect, the electromagnetic ultrasonic probe can be easily installed on the outer periphery of the pipe by using the current wiring as the composite wiring together with the resistance measurement wiring. . In addition to the pipe temperature, the measurement calculation device can measure the amount of pipe thinning, and the pipe management system can be simplified.
さらに、請求項4に記載のハイブリット計測装置によれば、計測演算装置によって、配管の電磁超音波探触子が設置された2箇所両方の配管減肉量を計測することができる上に、上述の液体の温度を計測する際に、より正確な液体温度を求めることができる。 Furthermore, according to the hybrid measurement device of the fourth aspect, it is possible to measure the pipe thinning amount in both two places where the electromagnetic ultrasonic probe of the pipe is installed by the measurement arithmetic device. When measuring the temperature of the liquid, a more accurate liquid temperature can be obtained.
また、請求項5に記載のハイブリット計測装置によれば、パルスエコー法により、特に、肉厚5mm以上の配管の厚さを正確に求めて、上記減肉量を計測することができ、他方、請求項6に記載のハイブリット計測装置によれば、電磁波超音波共鳴法により、特に、肉厚5mm以下の配管の厚さを正確に求めて、上記減肉量を計測することができる。 Further, according to the hybrid measurement device of claim 5, by the pulse echo method, in particular, the thickness of the pipe having a thickness of 5 mm or more can be accurately obtained, and the thickness reduction can be measured, According to the hybrid measuring apparatus of the sixth aspect, the thickness reduction can be measured by accurately obtaining the thickness of a pipe having a thickness of 5 mm or less by the electromagnetic wave ultrasonic resonance method.
さらに、請求項7に記載のハイブリット計測装置によれば、上記他方の電磁超音波探触子の縦波送受信器のコイルをその他のコイルよりも線径を小さくすることによって、受信表面積を大きくして、縦波の受信感度を良好なものとすることができる。 Furthermore, according to the hybrid measuring apparatus of claim 7, the reception surface area is increased by making the coil of the longitudinal wave transmitter / receiver of the other electromagnetic ultrasonic probe smaller than the other coils. Thus, the longitudinal wave reception sensitivity can be improved.
また、請求項8に記載のハイブリット計測装置によれば、例えば、超音波発生器を一方の電磁超音波探触子に接続して、この一方の電磁超音波探触子のコイルの抵抗値から配管温度の計測、そして横波送受信器の反射波計測による配管の肉厚計測とともに、縦波送受信器からの縦波の送信を行った後に、送信切替器によって超音発生器を他方の電磁超音波探触子に接続して、この他方の電磁超音波探触子のコイルの抵抗値から配管温度の計測、そして横波送受信器の反射波計測による配管の肉厚計測を行うことができる。さらに、上記縦波発信器から送信されてから上記縦波を上記他方の電磁超音波探触子が受信するまでの時間を計測して、電磁超音波探触子が設置された2箇所両方の配管肉厚から求めた配管内径と上記時間とから縦波の速度を導出して液体の温度を算出することができる。 Further, according to the hybrid measurement device of the eighth aspect, for example, an ultrasonic generator is connected to one electromagnetic ultrasonic probe, and the resistance value of the coil of the one electromagnetic ultrasonic probe is determined. Along with pipe temperature measurement and pipe thickness measurement by reflected wave measurement of the transverse wave transmitter / receiver, after transmitting the longitudinal wave from the longitudinal wave transmitter / receiver, the transmission generator switches the ultrasonic generator to the other electromagnetic ultrasonic wave. By connecting to the probe, the pipe temperature can be measured from the resistance value of the coil of the other electromagnetic ultrasonic probe, and the pipe thickness can be measured by the reflected wave measurement of the transverse wave transceiver. Further, the time from when the longitudinal ultrasonic wave is transmitted until the other electromagnetic ultrasonic probe receives the longitudinal wave is measured, and both of the two places where the electromagnetic ultrasonic probe is installed are measured. The temperature of the liquid can be calculated by deriving the velocity of the longitudinal wave from the pipe inner diameter obtained from the pipe thickness and the above time.
従って、送信切替器を設けることによって、一台の超音波発生器でも一方および他方の電磁超音波探触子に順に接続して、配管温度、配管肉厚、および液体温度を検査でき、その結果、超音波発生器を2台設ける必要もなく、装置全体を小型化できる。 Therefore, by providing a transmission switching device, one ultrasonic generator can be connected to one and the other electromagnetic ultrasonic probe in order, and the pipe temperature, pipe thickness, and liquid temperature can be inspected. It is not necessary to provide two ultrasonic generators, and the entire apparatus can be reduced in size.
このため、請求項9に記載の配管の検査方法のように、コイルの抵抗値から配管温度を求めるとともに、一方の電磁超音波探触子および他方の電磁超音波探触子の横波送受信器が送信した横波の反射波を受信することにより配管の減肉量を求め、かつ上記一方の上記電磁超音波探触子の上記縦波送信器から送信された縦波を上記他方の電磁超音波探触子の上記縦波送受信器が受信するまでの時間を計測することにより、上記減肉量から求まる上記配管の内径を基に上記縦波の速度から上記液体の温度を求めて、正確かつ効率的に配管温度、肉厚および液体温度を計測することができる。
従って、配管温度、配管肉厚および液体温度の計測結果に異常がある場合には、簡易に検出することができる。
Therefore, as in the pipe inspection method according to claim 9, the pipe temperature is obtained from the coil resistance value, and the transverse wave transmitter / receiver of one electromagnetic ultrasonic probe and the other electromagnetic ultrasonic probe is provided. The thickness of the pipe is obtained by receiving the reflected wave of the transmitted transverse wave, and the longitudinal wave transmitted from the longitudinal wave transmitter of the one electromagnetic ultrasonic probe is the other electromagnetic ultrasonic probe. By measuring the time until the longitudinal wave transmitter / receiver of the tactile receives, the temperature of the liquid is obtained from the velocity of the longitudinal wave based on the inner diameter of the pipe obtained from the thinning amount, and it is accurate and efficient. In addition, the piping temperature, wall thickness and liquid temperature can be measured.
Therefore, when there is an abnormality in the measurement results of the pipe temperature, the pipe thickness, and the liquid temperature, it can be easily detected.
次いで、本発明に係るハイブリット計測装置およびそれを用いた検査方法について説明する。
まず、本実施形態のハイブリット計測装置は、図1〜図5に示すように、配管wの外周の対向する2箇所にそれぞれ電磁超音波探触子(以下、EMATセンサという。)11、12が配置されており、これら第1のEMATセンサ(一方の電磁超音波探触子)11および第2のEMATセンサ(他方の電磁超音波探触子)12の2つは、それぞれ内部に流通する液体の表面よりも下方に位置するように設置されている。そして、ハイブリット計測装置は、各EMATセンサ11、12によって横波を送受信することによりセンサ11、12の設置箇所の配管wの減肉が計測可能に設けられるとともに、第1のEMATセンサ11から送信した縦波を第2のEMATセンサ12によって受信することにより液体温度が計測可能に設けられている。
Next, the hybrid measuring apparatus according to the present invention and the inspection method using the same will be described.
First, as shown in FIGS. 1 to 5, in the hybrid measurement apparatus of this embodiment, electromagnetic ultrasonic probes (hereinafter referred to as EMAT sensors) 11 and 12 are respectively provided at two opposing positions on the outer periphery of the pipe w. Two of these first EMAT sensor (one electromagnetic ultrasonic probe) 11 and second EMAT sensor (the other electromagnetic ultrasonic probe) 12 are respectively disposed in the liquid. It is installed so that it may be located below the surface. Then, the hybrid measurement device is provided so that the thinning of the pipe w at the installation location of the
各EMATセンサ11、12は、各々巻線からなる平面視略長方形状の2つのコイル13、14が、短手方向一端側となる巻線の電流の入口側13a、14aを同一側(図3中左手側)に向けて互いに平行に配置され、かつ第1のコイル(一方のコイル)13の上記短手方向他端側となる巻き線の電流の出口側13bを第2のコイル(他方のコイル)14の巻線間140の空洞部上に位置させるように積層されている。そして、第1のEMATセンサ11の第1のコイル13および第2のコイル14ならびに第2のEMATセンサ12の第1のコイル13は、線形φ0.2mm、巻数44であって、短手方向が23mm、長手方向が30mm、空洞の短手方向の幅が3mmとなるように構成されており、第2のEMATセンサ12の第2のコイル14は、線形φ0.1mm、巻数79であるほかは他のコイルと同様に構成されている。
In each
さらに、各EMATセンサ11、12は、上記第2のコイル14の巻線間140ならびに、それを挟む当該第2のコイル14の電流の入口側14aおよび出口側14bの3箇所に等間隔に、コイル側にN極とS極とを交互に配して着磁方向をコイル13、14から接離する方向に向けて永久磁石15、16、17が配設され、かつコイル13、14を配管w側にして第2のコイル14を配管wの外周に接触させて設置されている。また、上記永久磁石15として、複数(本実施形態においては3本)の永久磁石15a〜15cがコイル13、14の長手方向に向けて一列に並べられるとともに、同様に、上記永久磁石16、17として、各々複数(本実施形態においては3本)の永久磁石16a〜16c、17a〜17cがコイル13、14の長手方向に向けて一列に並べられている。これにより、各EMATセンサ11、12には、9本の永久磁石15a〜15c、16a〜16c、17a〜17cが備えられている。
Further, each
また、各EMATセンサ11、12には、第2のコイル14および上記3箇所にそれぞれ配置された9本の永久磁石15a〜15c、16a〜16c、17a〜17cにより構成される縦波送受信器18と、第1のコイル13および第1のコイル13に対応する2箇所、すなわち、第2のコイル14の巻線間140および第2のコイルの電流の入り口側14aにそれぞれ配設された6本の永久磁石15a〜15c、16a〜16cにより構成される横波送受信器19とが備えられている。各EMATセンサ11、12には、各コイル13、14に電流を供給する電流供給配線と配管wに接触する第2のコイル14の抵抗を計測する抵抗測定配線とを有する複合ケーブル2が接続されている。
Each
他方、上記配管wは、炭素鋼やステンレス鋼からなり、その外周に断熱材w1が設けられている。この断熱材w1には、第1のEMATセンサ11および第2のEMATセンサ12の取付口w10がそれぞれ形成されており、これらの取付口w10を形成するために切り取られた断熱材w1は、それぞれ厚さを薄くするように加工されて、蓋部材w2として第1のEMATセンサ11や第2のEMATセンサ12の取付口w10を閉塞可能に設けられている。これら蓋部材w2は、その中央部に複合ケーブル2が貫通可能に設けられている。これにより、第1のEMATセンサ11および第2のEMATセンサ12は、取付口w10に設置されて、複合ケーブル2が蓋部材w2を貫通して断熱材w1の外方に延出している。
On the other hand, the said piping w consists of carbon steel or stainless steel, and the heat insulating material w1 is provided in the outer periphery. Mounting holes w10 of the
各複合ケーブル2は、各電流供給配線が送信切替器31を介してバースト波超音波発生器30の出力側に接続されるとともに、各抵抗測定配線が切替器41を介して直流抵抗測定器40に接続されている。さらに、第2のEMATセンサ12の第2のコイル14に接続された電流配線がプリアンプ51を介してバースト波超音波発生器30にも接続されており、このバースト波超音波発生器30は、オシロスコープ52を介してパーソナルコンピュータ(計測演算装置)5に接続されている。
そして、このパーソナルコンピュータ5は、直流抵抗測定器40の出力部にも接続されて、直流抵抗測定器40によって測定された抵抗値から配管wの温度が算出可能に設けられている。
In each
The personal computer 5 is also connected to the output section of the DC
次いで、上述のハイブリット計測装置を用いた検査方法について、図6を用いて説明する。
まず、予め、検査を行う前に、直流抵抗値と配管w温度との関係を求めるとともに、縦波の音速と液体温度との関係を求めておく。
Next, an inspection method using the above-described hybrid measurement apparatus will be described with reference to FIG.
First, before performing the inspection, the relationship between the direct current resistance value and the pipe w temperature is obtained, and the relationship between the acoustic velocity of the longitudinal wave and the liquid temperature is obtained.
そして、バースト波超音波発生器を作動させて、第1のEMATセンサ11の第1のコイル13および配管wに接触している第2のコイル14に直流電流を供給して、この第2のコイル14の直流抵抗値を直流抵抗測定器40で測定することにより、パーソナルコンピュータ5によって上記直流抵抗と配管wとの温度との関係から配管wの温度が求められる。
それとともに、第1のEMATセンサ11の横波送受信器19から送信された横波が配管と液体との界面で反射された反射波を、同横波送受信器19にて受信することにより、配管wの肉厚D1の減肉量a1を求める。
Then, the burst wave ultrasonic generator is operated to supply a direct current to the
At the same time, the transverse wave transmitted from the transverse wave transmitter /
この配管wの肉厚D1は、横波送受信器19が横波を送信してから配管wの上記界面、すなわち配管wの内壁面で反射される多重反射のn回目の反射波を受信するまでの時間Tnとn+1回目の反射波を受信するまでの時間Tn+1との時間差(Tn+1−Tn)を、上記配管wの温度に基づく横波の音速VThの二倍の数値で割る下記式(1)によるパルスエコー法によって求められる。
D=(Tn+1−Tn)/2VTh・・・(1)
また、共鳴周波数fnとその周波数の次数nと上記配管wの温度に基づく横波の音速VThに基づく下記式(2)による電磁超音波共鳴法によっても配管の厚さDが求められる。
D=n(VTh/2fn)・・・(2)
The thickness D1 of the pipe w is the time from when the transverse wave transmitter /
D = (T n + 1 −T n ) / 2V Th (1)
Further, the pipe thickness D can also be obtained by an electromagnetic ultrasonic resonance method based on the following equation (2) based on the sound velocity V Th of the transverse wave based on the resonance frequency f n , the order n of the frequency, and the temperature of the pipe w.
D = n (V Th / 2f n ) (2)
従って、これらの時間Tnなどのデータが計測されて、バースト波超音波発生器30およびオシロスコープ52を介してパーソナルコンピュータ5に送信されることにより、このパーソナルコンピュータ5によって、配管wの肉厚D1の初期値からの減肉量a1が求められる。
その際、このパーソナルコンピュータ5によって、配管wの肉厚D1が2mm以上6mm以下の範囲内のパルスエコーの精度により定まる所定の厚さ以上の場合には、上記(1)式によるパルスエコー法にしたがって減肉量a1が算出され、かつ肉厚D1が上記所定の厚さ未満の場合には、上記(2)式による電磁超音波共鳴法にしたがって配管wの減肉量a1が算出される。
Accordingly, the data such as the time T n is measured and transmitted to the personal computer 5 via the burst wave
At this time, when the wall thickness D1 of the pipe w is equal to or greater than a predetermined thickness determined by the accuracy of the pulse echo within the range of 2 mm or more and 6 mm or less by the personal computer 5, the pulse echo method according to the above equation (1) is used. Therefore, when the thickness reduction amount a1 is calculated and the thickness D1 is less than the predetermined thickness, the thickness reduction amount a1 of the pipe w is calculated according to the electromagnetic ultrasonic resonance method according to the above equation (2).
また、第1のEMATセンサ11の縦波送受信器18によって縦波を送信してから、この縦波を第2のEMATセンサ12の縦波送受信器18が受信するまでの時間を、プリアンプ51、バースト波超音波発生器30およびオシロスコープ52を介してパーソナルコンピュータ5が計測している。
Also, the time from when the longitudinal wave is transmitted by the
次いで、送信切替器31によって、第1のEMATセンサ11から第2のEMATセンサ12に電流の流れを切替えるとともに、切替器41によって、直流抵抗測定器40の測定対象を第1のEMATセンサ11から第2のEMATセンサ12に切替える。
これにより、第2のEMATセンサ12の第1のコイル13および配管wに接触している第2のコイル14に直流電流を供給して、この第2のコイル14の直流抵抗値を直流抵抗測定器40で測定することにより、パーソナルコンピュータ5によって上記直流抵抗と配管wとの温度との関係から配管wの温度が求められる。
Next, the
As a result, a direct current is supplied to the
それとともに、第2のEMATセンサ12の横波送受信器19から送信された横波が配管と液体との界面で反射された反射波を、同横波送受信器19にて受信することにより、配管wの肉厚D2の減肉量a2を求める。
この配管wの肉厚D2の減肉量a2は、第1のEMATセンサ11と同様に、パーソナルコンピュータ5によって、肉厚D2が上記パルスエコーの精度により定まる所定の厚さ以上の場合には、上記式(1)によるパルスエコー法によって求められた肉厚D2を基に初期値からの減肉量a2が算出されるとともに、肉厚D2が上記所定の厚さ未満の場合には、上記式(2)による電磁超音波共鳴法によって求められた肉厚D2を基に初期値からの減肉量a2が算出される。
At the same time, the transverse wave transmitted from the transverse wave transmitter /
The thickness a2 of the thickness D2 of the pipe w is equal to or less than the predetermined thickness determined by the accuracy of the pulse echo by the personal computer 5 as in the
そして、第1のEMATセンサ11および第2のEMATセンサ12から求めた配管wの肉厚D1、D2の減肉量a1およびa2を配管wの内径の初期値Loに加算することにより、配管wの内径Lが求められる。なお、上記減肉量a1、a2は、肉厚を意味する。次いで、この配管wの内径Lと上記パーソナルコンピュータ5が計測している縦波の送受信時間とから縦波の音速が求められて、上記予め求めた音速と液体温度との関係から液体温度が求められる。
これにより、パーソナルコンピュータ5によって第1のEMATセンサ11および第2のEMATセンサ12が設置された箇所の配管wの温度と肉厚D1、D2、さらに配管w内の液体の温度が求められることから、大型プラントで異常が発生した場合にも瞬時に検出することが可能となる。
Then, by adding the thicknesses a1 and a2 of the thicknesses D1 and D2 of the pipe w obtained from the
As a result, the temperature of the pipe w and the thicknesses D1 and D2 of the place where the
なお、上述の実施形態において、永久磁石15、16、17としてそれぞれ複数の永久磁石15a〜15c、16a〜16c、17a〜17cが用いられているものの、本発明は、これに何ら限定されるものでなく、永久磁石15、16、17がそれぞれ一本状に形成されて、第2のコイル14の巻線間140およびそれを挟むコイル14の電流の入口側および出口側に等間隔に設けられることにより、コイル13、14の長手方向に向けて配設されてもよく、横波および縦波を送受信できるものであれば足りる。また、永久磁石15、16、17に代えて電磁石を用いてもよい。
さらに、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものでなく、例えば、第1のコイル13の上に第2のコイル14が積層されてもよく、この場合には、第1のコイル13に抵抗測定配線が接続される。また、配管wの肉厚D1、D2が上記所定の厚さ以上の場合および上記所定の厚さ未満の場合ともに、パルスエコー法と電磁超音波共鳴法との両方によって配管wの肉厚D1、D2を求めてもよいものである。
In the above-described embodiment, a plurality of
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the
本実施形態のハイブリット計測装置およびそれを用いた検査方法によれば、配管wの外周に第1EMATセンサ11および第2のEMATセンサ12が対向配置されるとともに、各EMATセンサ11、12の第2のコイル14に接続された抵抗測定器40によって測定した配管wの直流抵抗などのデータをパーソナルコンピュータ5に送信すると、予め、パーソナルコンピュータ5に配管wの直流抵抗と配管温度との関係を求めて入力しておくことにより、同コンピュータ5によって配管wの温度を算出することができる
According to the hybrid measurement device and the inspection method using the same according to the present embodiment, the
さらには、この配管温度により横波の音速が一義的に定まることから、各EMATセンサ11、12の横波送受信器19が送信した横波の多重反射波を受信して、同受信データをパーソナルコンピュータ5に送信することにより、同コンピュータ5によってEMATセンサ11、12の設置位置の配管wの肉厚D1、D2をパルスエコー法または磁超音波共鳴法にしたがって演算することができる。従って、配管wの温度を測定して上記横波の音速を求めた位置の配管wの肉厚D1、D2を計測でき、計測位置の差による配管wの肉厚D1、D2の計測誤差が生じることなく、正確な配管wの減肉量a1、a2を求めることができる。
Furthermore, since the sound velocity of the transverse wave is uniquely determined by this pipe temperature, the multiple reflected waves of the transverse wave transmitted by the transverse wave transmitter /
これに加えて、上記正確な配管wの減肉量a1、a2から配管wの内径Lを求めるとともに、第1のEMATセンサ11の縦波送受信器18によって縦波が送信されてから第2のEMATセンサ12の縦波送受信器18によって上記縦波を受信するまでの時間を、パーソナルコンピュータ5で計測することにより、縦波の音速を求めて、予め、音速と液体温度との関係を求めておくことによって、液体の温度を算出するすることができる。
従って、正確な配管wの減肉量a1、a2から正確な配管wの内径Lが求められている位置の縦波の送受信時間を計測することにより、計測位置の差による誤差が生じることを防止して正確な液体の温度を計測することができる。
In addition to this, the inner diameter L of the pipe w is obtained from the accurate thickness reductions a1 and a2 of the pipe w, and the second wave is transmitted after the longitudinal wave is transmitted by the
Therefore, by measuring the longitudinal wave transmission / reception time at the position where the accurate inner diameter L of the pipe w is determined from the accurate thickness reductions a1 and a2 of the pipe w, it is possible to prevent an error due to the difference in the measurement position. Thus, an accurate liquid temperature can be measured.
11 第1のEMATセンサ(一方の電磁超音波探触子)
12 第2のEMATセンサ(他方の電磁超音波探触子)
13 第1のコイル
13a 第1のコイルの電流の入口側
13b 第1のコイルの電流の出口側
14 第2のコイル
14a 第2のコイルの電流の入口側
14b 第2のコイルの電流の出口側
15〜17 永久磁石
18 縦波送受信器
19 横波送受信器
30 バースト波超音波発生器
31 送信切替器
40 直流抵抗測定器
41 切替器
D 肉厚
w 配管
11 First EMAT sensor (one electromagnetic ultrasonic probe)
12 Second EMAT sensor (the other electromagnetic ultrasonic probe)
13 First Coil 13a First Coil
Claims (9)
上記配管の外周に磁石およびコイルを有する2つの電磁超音波探触子が対向配置されており、
上記電磁超音波探触子は、各々巻線からなる第1のコイルおよび第2のコイルが、電流の入口側を同一側に向けて互いに平行に配置され、かつ上記第1のコイルの上記電流の入口側または出口側を上記第2のコイルの巻線間に位置させるように積層されるとともに、
上記磁石が、上記第2のコイルの巻線間ならびに、それを挟む当該コイルの電流の入口側および出口側の3箇所に等間隔に、当該コイル側にN極とS極とを交互に配して、着磁方向を当該コイルから接離する方向に向けて配設されることにより、
上記第2のコイルと上記3箇所にそれぞれ配置された磁石とにより構成される縦波送受信器と、
上記第1のコイルと当該第1のコイルに対応する上記第2のコイルの巻線間および電流の出口側または入口側の2箇所にそれぞれ配置された磁石とにより構成される横波送受信器とが備えられていることを特徴とする電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。 A hybrid measuring device using an electromagnetic ultrasonic probe capable of measuring the amount of thinning and surface temperature of a pipe through which liquid flows and the temperature of the liquid,
Two electromagnetic ultrasonic probes having a magnet and a coil are arranged opposite to each other on the outer periphery of the pipe,
In the electromagnetic ultrasonic probe, the first coil and the second coil, each of which is a winding, are arranged in parallel with each other with the current inlet side facing the same side, and the current of the first coil Are laminated so that the inlet side or the outlet side of the second coil is positioned between the windings of the second coil,
The magnet is arranged with N poles and S poles alternately on the coil side at equal intervals between the windings of the second coil and at three locations on the current inlet side and outlet side of the coil sandwiching the magnet. Then, by arranging the magnetizing direction toward the direction of contacting and separating from the coil,
A longitudinal wave transceiver configured by the second coil and the magnets disposed at the three locations;
A transverse wave transmitter / receiver constituted by the first coil and magnets disposed between the windings of the second coil corresponding to the first coil and at two locations on the current exit side or the entrance side, respectively. A hybrid measurement apparatus using an electromagnetic ultrasonic probe, comprising:
上記抵抗測定機器は、上記配管の表面温度を算出する計測演算装置の一部であり、
上記計測演算装置は、上記コイルの抵抗から上記配管の温度を演算可能に設けられるとともに、一方の上記電磁超音波探触子の上記横波送受信器から送信された横波が上記配管の上記液体との界面で反射された反射波を、上記一方の電磁超音波探触子の横波送受信器にて受信することにより、上記一方の電磁超音波探触子が配置された位置の配管の減肉量が演算可能に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。 The current wiring is connected to the electromagnetic ultrasonic probe as a composite cable together with the resistance measurement wiring for at least one of the first coil and the second coil to which the resistance measurement wiring is connected. ,
The resistance measuring device is a part of a measurement arithmetic device that calculates the surface temperature of the pipe,
The measurement operation device is provided so as to be able to calculate the temperature of the pipe from the resistance of the coil, and a transverse wave transmitted from the transverse wave transmitter / receiver of one of the electromagnetic ultrasonic probes is connected to the liquid of the pipe. By receiving the reflected wave reflected at the interface by the transverse wave transmitter / receiver of the one electromagnetic ultrasonic probe, the amount of thinning of the pipe at the position where the one electromagnetic ultrasonic probe is disposed can be reduced. The hybrid measurement apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to claim 2, wherein the hybrid measurement apparatus is provided so as to be capable of calculation.
上記減肉量によって補正した上記配管の内径と、一方の上記電磁超音波探触子の上記縦波送信器から送信された縦波を上記他方の電磁超音波探触子の上記縦波送受信器が受信するまでの時間とから上記縦波の速度を求めて、予め求めておいた縦波の速度と液体温度との関係から上記液体の温度が算出可能に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。 The measurement calculation device is configured to convert a reflected wave, which is transmitted from the transverse wave transmitter / receiver of the other electromagnetic ultrasonic probe, at the interface with the liquid of the pipe to the other electromagnetic ultrasonic probe. By receiving at the transverse wave transmitter / receiver of the child, the thinning amount of the pipe at the position where the two electromagnetic ultrasonic probes are arranged is provided so as to be respectively calculated,
The longitudinal wave transmitter / receiver of the other electromagnetic ultrasonic probe is converted into the inner diameter of the pipe corrected by the thinning amount and the longitudinal wave transmitted from the longitudinal wave transmitter of one of the electromagnetic ultrasonic probes. The velocity of the longitudinal wave is obtained from the time until the signal is received, and the temperature of the liquid can be calculated from the relationship between the velocity of the longitudinal wave obtained in advance and the liquid temperature. A hybrid measurement apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to claim 3.
D=(Tn+1−Tn)/2v The measurement calculation device includes a time T n and an (n + 1) th reflection from when the transverse wave transmitter / receiver transmits a transverse wave until the nth reflected wave of the multiple reflection reflected at the interface between the pipe and the liquid is received. By the pulse echo method according to the following equation, which divides the time difference (T n + 1 −T n ) from the time T n + 1 until the wave is received by a value twice the velocity v of the transverse wave based on the pipe temperature, The hybrid measurement apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to claim 3 or 4, wherein a thickness D of the pipe is calculated.
D = (T n + 1 −T n ) / 2v
D=n(v/2fn) The measurement calculation device can calculate the thickness D of the pipe by an electromagnetic ultrasonic resonance method which is calculated according to the following equation using the resonance frequency f n , the order n of the frequency and the velocity v of the transverse wave based on the pipe temperature. A hybrid measurement apparatus using the electromagnetic ultrasonic probe according to any one of claims 3 to 5, wherein D = n (v / 2f n )
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