JP2010133585A - 漏洩箇所検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】天井ハウジング内等で蒸気管漏洩が発生したときに漏洩箇所を速やかに特定できる漏洩箇所検出装置を提供すること。
【解決手段】ボイラ１０を有するプラント１１の蒸気管１３が配設された天井ハウジング１２内に複数配設され、天井ハウジング１２内の音響データを検出する音響センサ１６と、プラント１１の正常運転時に音響センサ１６によって検出され所定の運転出力毎に記憶された正常運転時音響データと音響センサ１６によって任意の計測時に検出された任意計測時音響データとを運転出力に応じて比較することによって蒸気管１３から蒸気が漏洩しているか否かを判定すると共に漏洩箇所を特定する制御装置２０と、制御装置２０によって判定された内容を出力する判定内容出力装置２２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、火力発電所等の蒸気プラント（以下、プラントと称する。）において破損した蒸気管からの蒸気の漏洩（以下、適宜、リークと称する。）箇所を特定可能な漏洩箇所検出装置に関する。

図５は、従来のプラントの天井ハウジング内の様子を示す斜視図であり、説明の便宜上、天井ハウジング１２内を透視的に示してある。図５に示すように、プラント１１は、ボイラ１０を備え、ボイラ１０の上部の天井ハウジング１２には、ボイラ１０から延びる多数の蒸気管１３を有する。ボイラ１０の運転時には、蒸気管１３には高温高圧の蒸気が流れる。なお、図示例の天井ハウジング１２は、数十メートル（例えば、４０メートル）四方の面積を有している。

上記のようなプラント１１において、いずれかの蒸気管１３が金属疲労等によって破損し、高温高圧の蒸気が漏洩した場合、ボイラ１０の運転を停止すると共に、できるだけ速やかに漏洩箇所を特定して復旧計画を立てた上で、漏洩箇所に係る蒸気管１３を除去して新規なものに交換する等、復旧作業を迅速に開始する必要がある。復旧作業の開始が遅れると、設備の損傷の拡大を招くと共に、プラント１１の運転停止による経済的損失が莫大なもの（例えば、一日当たり数億円の損失等）となってしまうからである。

特に、ボイラ１０の天井ハウジング１２内で蒸気管１３の漏洩が発生した場合、天井ハウジング１２内は、漏洩した蒸気で高温になっている。したがって、天井ハウジング１２内に通ずる所定の出入口（図示しないマンホール等）を開放し、天井ハウジング１２内に作業員が入って漏洩箇所を特定する作業を行うためには、ボイラ１０が停止され、天井ハウジング１２内が十分に冷却されている必要がある。

このような事態に対処可能な従来技術として、天井ハウジング内を、常設の大容量かつ高温仕様の誘引通風機を用いて急速に冷却できるようにした冷却装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に係る従来技術は、ボイラの停止後に天井ハウジング内を冷却するために、冷空気を吸い込む開口部を当該天井ハウジングに備え、天井ハウジングと誘引通風機上流側ガスダクトとを結ぶ接続ダクトを設けると共に、この接続ダクトの出入口又はそのどちらか一方にダンパを設けたものである。

この従来技術によれば、接続ダクトのダンパを開き、誘引通風機を運転することによって、天井ハウジングの開口部から冷空気を吸い込んで天井ハウジング内を冷却した後、冷空気を接続ダクト、誘引通風機及び煙突を通して大気に放出することで、高温空気を冷空気で置換することができる、としている。
特開平６−１５９６５３号公報

しかしながら、上記従来技術によって天井ハウジング１２内を急速に冷却できるとしても、作業員が立ち入れる温度に冷却されるまでには、ある程度の時間（例えば、１日間）が必要である。

また、当該冷却が行われた後であっても、天井ハウジング１２内は多数の蒸気管１３が複雑に配設されており、足場が非常に悪く、更に漏洩箇所或いはその近傍においては、高温高圧の蒸気が噴き出していたため、蒸気管１３を被覆していた保温材等が散乱している等、漏洩箇所を特定する作業環境は劣悪な状態となっていることが多い。

このため、足場を確保するための別途の片付け作業が必要となる等、漏洩箇所が特定されるまでには更に多くの時間（例えば、１日間）を要する。また、漏洩箇所が特定されなければ、具体的な復旧作業計画も立てられないため、それだけ復旧作業の開始が遅れてしまう。

したがって、作業員が天井ハウジング１２内に立ち入らなくても、蒸気管１３の漏洩が発生した時点で、漏洩箇所をある程度特定して具体的な復旧作業計画を立案できるようにする一方、天井ハウジング１２内が冷却した後には、作業員が天井ハウジング１２内に立ち入ることで漏洩箇所を詳細に特定（確定）できるようにし、復旧期間を短縮できるような手段の提供が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、天井ハウジング内等で蒸気管漏洩が発生したときに漏洩箇所を速やかに特定できる漏洩箇所検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、以下のような漏洩箇所検出装置を提供する。

（１） ボイラを有するプラントの蒸気管が配設されたハウジング内に複数配設され、当該ハウジング内の音響データを検出する音響センサと、前記プラントの正常運転時に前記音響センサによって検出され所定の運転出力毎に記憶された正常運転時音響データと前記音響センサによって任意の計測時に検出された任意計測時音響データとを運転出力に応じて比較することによって前記蒸気管から蒸気が漏洩しているか否かを判定すると共に当該漏洩の箇所を特定する漏洩箇所特定手段と、前記漏洩箇所特定手段によって判定された内容を出力する判定内容出力手段と、を備えることを特徴とする。

（１）の発明によれば、天井ハウジング内等で蒸気管漏洩が発生したときに漏洩箇所を速やかに特定できる漏洩箇所検出装置を提供することができる。

（２） （１）に記載の発明においては、複数の前記音響センサは、前記ハウジング内の前記蒸気管の上方に所定ピッチで規則的に配設されていることが好ましい。

（２）の発明によれば、音響センサによる計測点を所定ピッチで規則的に配置することで、音響（リーク音）の大きな計測点を把握し易くできると共に、音響センサの支持部材（例えば、音響センサを天井ハウジングの天井部から吊り下げて支持するための部材等）を一定ピッチで設置できるので、設置コストを低減することができる。

（３） （１）に記載の発明においては、複数の前記音響センサは、前記ハウジング内の前記蒸気管の上方に当該蒸気管が配設されている密度に応じて配設されていることが好ましい。

（３）の発明によれば、蒸気管が密に配設されている箇所には音響センサを密に配設し、蒸気管が密に配設されていない箇所には音響センサの配設数を少なくすることで、計測点の密度に軽重を付けて測定精度を向上させることができると共に、計測不要箇所への音響センサの配設数を減らすことで、コストを削減することができる。

（４） （１）から（３）のいずれかに記載の発明においては、前記漏洩箇所特定手段によって特定の前記蒸気管から蒸気が漏洩していると判定された場合に、前記ボイラの運転を停止するボイラ運転停止制御手段を更に備えることが好ましい。

（４）の発明によれば、蒸気が漏洩していると判定されると、ボイラ運転停止制御手段によって自動的にボイラの運転が停止され、復旧作業を迅速に開始できるので、復旧期間を更に短縮できる。

本発明によれば、天井ハウジング内等で蒸気管漏洩が発生したときに漏洩箇所を速やかに特定できる漏洩箇所検出装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る漏洩箇所検出装置を適用するプラントを示す模式図、図２は、音響センサ計測点の一例を示す平面図、図３は、漏洩箇所検出装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る漏洩箇所検出装置５が適用される火力発電所等のプラント１１は、ボイラ１０を有する。ボイラ１０が備える多数の蒸気管１３は、ハッチングで示す天井ハウジング１２内に配設されている。

天井ハウジング１２及び蒸気管１３は、例えば、上述の図５に示したものと同様の構成となっているが、図１では、詳細な図示を省略している。なお、ボイラ１０からの排気は、煙道１４にて所定の無害化処理等が施され、煙突１５から大気に放出されるようになっている。

図１及び図３に示すように、漏洩箇所検出装置５は、音響センサ１６と、制御装置２０と、記憶装置２１と、判定内容出力装置２２とを備える。

音響センサ１６は、天井ハウジング１２内の音響を検出し、音響データとして制御装置２０に出力するためのものである（図３参照）。音響データは、例えば、周波数であるが、これに限定されず、正常運転時とリーク時の音響の差異を検出できれば、どのような物理量であってもよい。

また、音響センサ１６は、蒸気漏洩時に高温・高圧の環境に曝されるため、その環境に耐え得る仕様のものが選定される。

制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）及び所定のメモリからなり、各構成要素の動作を制御し、各機能を実行する。例えば、不揮発性のメモリであるＲＯＭには、後述する図４に示す制御プログラム等が格納されている。

制御装置２０は、後述する正常運転時音響データと任意計測時音響データとを運転出力に応じて比較することによって蒸気管１３から蒸気が漏洩しているか否かを判定すると共に、当該漏洩箇所を特定する漏洩箇所特定手段として機能する。

なお、ボイラ１０への補給通水量も別途モニタされているので、上記漏洩判定の際には、この補給通水量が増加したか否かも考慮されることが好ましい。

また、制御装置２０は、蒸気管１３から蒸気が漏洩していると判定された場合に、ボイラ１０の運転を停止するボイラ運転停止制御手段としても機能する（後述する図４のステップＳ１６参照）。

プラント１１が運転をしているときには、常時、任意のタイミングで音響センサ１６によって運転音が検出される。そして、検出された運転音は、図３に示すように、音響データ（任意計測時音響データ）として制御装置２０に出力される。

検出される音響データは、プラント１１の運転出力毎に異なるので、所定の正常運転出力毎に予め正常運転時音響データ（所定のテーブル）として記憶装置２１に記憶されている。

一方、蒸気管１３が金属疲労等によって破損した場合には、この音響データは、当該破損箇所から高温高圧の蒸気が噴き出すときに生ずる、いわゆるリーク音を含んだものとなる。すなわち、リーク時の音響データは、上記運転音に加え、リーク音を含んだものとなる。

なお、上記音響データは、例えば、アナログ信号として検出され、所定のフィルタによってノイズ成分が除去されてから、デジタル信号に変換されることが好ましい。デジタル信号に変換されたデータは、制御装置２０を介して記憶装置２１に記憶される。

また、図１及び図２に示すように、音響センサ１６による音響センサ計測点１７は、等しいピッチＬで平面視碁盤格子状に規則的に配置されている。音響センサ１６は、例えば、所定の支持部材を介して天井ハウジング１２の天井部から吊り下げられている。

音響センサ１６をこのように規則的に配置したのは、例えば、漏洩箇所Ｐの近傍に配設された音響センサ計測点１７が、音響（リーク音）の大きな計測点１８ａ，１８ｂとして把握されるので、漏洩箇所が特定し易くなるからである。

図３に示す判定内容出力装置（判定内容出力手段）２２は、制御装置２０によって判定された内容を出力するためのものであり、例えば、モニタ画面やプリンタ等から構成されている。

次に、漏洩箇所検出装置５による制御について図３を参照して説明する。ここで、図３は、漏洩箇所検出装置による制御例を示すフローチャートである。なお、下記の制御は、制御装置２０により所定時間に所定回数繰り返すことによって、プラント１１の蒸気漏洩発生による変化を迅速に検出することができる。

先ず、ステップＳ１０では、現時点でのプラント１１の運転出力の検出を行う。次に、ステップＳ１１では、ステップＳ１０で検出された該当運転出力において正常運転時の音響データとして予め検出され、記憶装置２１（図３参照）に記憶されている正常運転時音響データを読み出し、ステップＳ１２に移る。これらの正常運転時音響データは、上述した全ての音響センサ１６によって検出されたものである。

ステップＳ１２では、現時点（現在の運転出力）での天井ハウジング１２内の音響データを、上述した全ての音響センサ１６によって検出し、任意計測時音響データとして取得してから、ステップＳ１３に移る。

ステップＳ１３では、上記ステップＳ１１で読み出された正常運転時音響データと、上記ステップＳ１２で取得された任意計測時音響データとを比較する。すなわち、現時点の音響データが、略同一出力での正常運転時音響データと差異があるか否かを比較する。差異があった場合には、その差異があった音響データを検出した音響センサ１６の位置を記憶装置２１が記憶し、ステップＳ１４に移る。

ステップＳ１４では、上記ステップＳ１３での比較結果に基づいて特定の蒸気管１３でのリーク（漏洩）の有無を判断する。すなわち、現時点の音響データが、略同一出力での正常運転時音響データと差異があり、リークがあると判断されたら（ステップＳ１４のＹＥＳ）、ステップＳ１５に移る。

ステップＳ１５では、プラント１１の運転制御室等に設置されている判定内容出力装置２２によってリークの発生を報知する。より具体的には、判定内容出力装置２２は、モニタ画面やプリンタ等からなるので、異常データを検出した音響センサ１６の位置情報、すなわち、リークしている蒸気管１３の位置情報をモニタ画面に表示したり、プリンタから出力する。これらの出力結果を見ることによって、運転制御室等の作業員がリークの発生を知ることができる。ステップＳ１５でリーク発生を報知した後に、ステップＳ１６に移る。

ステップＳ１６では、制御装置２０がプラント１１の運転を停止し、制御を終える。これにより、リークが発生した時点でプラント１１（ボイラ１０）の運転を速やかに停止できるので、天井ハウジング１２内の冷却に必要な時間を短縮できる。したがって、その後、復旧作業を迅速に開始できるので、復旧期間を更に短縮できる。

なお、上記ステップＳ１４での判定がＮＯの場合には、ステップＳ１７に移って正常運転中である旨を判定内容出力装置２２によって表示し、制御を終える。この出力結果を見ることによって、運転制御室等の作業員は、天井ハウジング１２内で蒸気管１３のリークが発生しておらず、正常運転中であることを知ることができる。

以上のように、この実施形態に係る漏洩箇所検出装置５によれば、蒸気管１３の漏洩が発生した時点で、漏洩箇所をある程度特定することができる。これにより、作業員が天井ハウジング１２内に立ち入らなくても、早い段階で具体的な復旧作業計画を立案できる。

そして、天井ハウジング１２内が冷却した後には、作業員が天井ハウジング１２内に立ち入り現地調査することで漏洩箇所を詳細に特定（確定）できるので、復旧期間を短縮できる。

また、音響センサ１６による音響センサ計測点１７を、等しいピッチＬで平面視碁盤格子状に規則的に配置することで（図２参照）、音響（リーク音）の大きな計測点１８ａ，１８ｂを把握し易くできる。

更に、音響センサ１６の支持部材（例えば、音響センサ１６を天井ハウジング１２の天井部から吊り下げて支持するための部材等）を一定ピッチで設置できるので、設置コストを低減することができる。

なお、上記実施形態においては、音響センサ１６による音響センサ計測点１７を、等しいピッチＬで平面視碁盤格子状に規則的に配置するものとして説明したが（図２参照）、これに限定されず、例えば、隣接する音響センサ１６同士が互いに等間隔となるように配設してもよい。この場合も、上記実施形態と同様の効果を期待できる。

また、複数の音響センサ１６を、天井ハウジング１２内の蒸気管１３の上方に当該蒸気管１３が配設されている密度に対応するように配設してもよい。すなわち、蒸気管１３が密に配設されている箇所には音響センサ１６を密に配設し、蒸気管１３が密に配設されていない箇所には音響センサ１６の配設数を少なくするようにしてもよい。

これにより、計測点の密度に軽重を付けて測定精度を向上させることができると共に、計測不要箇所への音響センサ１６の配設数を減らすことで、コストを削減することができる。

なお、上記実施形態においては、本発明を天井ハウジング１２に適用するものとして説明したが、蒸気管が配設された場所であって、音響センサ１６が設置できる箇所であれば、天井ハウジング１２に限定されない。

本発明の一実施形態に係る漏洩箇所検出装置を適用するプラントを示す模式図である。 音響センサ計測点の一例を示す平面図である。 漏洩箇所検出装置の構成を示すブロック図である。 漏洩箇所検出装置による制御例を示すフローチャートである。 従来のプラントの天井ハウジング内の様子を示す斜視図である。

符号の説明

Ｐ 漏洩箇所
Ｌ ピッチ
５ 漏洩箇所検出装置
１０ ボイラ
１１ プラント
１２ 天井ハウジング（ハウジング）
１３ 蒸気管
１６ 音響センサ
１７ 音響センサ計測点
１８ａ、１８ｂ 音響の大きな計測点
２０ 制御装置（漏洩箇所特定手段、ボイラ運転停止制御手段）
２１ 記憶装置
２２ 判定内容出力装置（判定内容出力手段）

Claims (4)

1. ボイラを有するプラントの蒸気管が配設されたハウジング内に複数配設され、当該ハウジング内の音響データを検出する音響センサと、
   前記プラントの正常運転時に前記音響センサによって検出され所定の運転出力毎に記憶された正常運転時音響データと前記音響センサによって任意の計測時に検出された任意計測時音響データとを運転出力に応じて比較することによって前記蒸気管から蒸気が漏洩しているか否かを判定すると共に当該漏洩の箇所を特定する漏洩箇所特定手段と、
   前記漏洩箇所特定手段によって判定された内容を出力する判定内容出力手段と、
   を備えることを特徴とする漏洩箇所検出装置。
2. 複数の前記音響センサは、前記ハウジング内の前記蒸気管の上方に所定ピッチで規則的に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の漏洩箇所検出装置。
3. 複数の前記音響センサは、前記ハウジング内の前記蒸気管の上方に当該蒸気管が配設されている密度に応じて配設されていることを特徴とする請求項１に記載の漏洩箇所検出装置。
4. 前記漏洩箇所特定手段によって特定の前記蒸気管から蒸気が漏洩していると判定された場合に、前記ボイラの運転を停止するボイラ運転停止制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の漏洩箇所検出装置。

Images