JP2010529414A - 水冷壁清掃及び検査用の自動システム - Google Patents

Abstract

自動清掃及び検査システム（１００）は、燃焼器に配置された水冷壁管（１５）に沿ってシステムを移動させるための移動構成装置（１１０）、水冷壁管を清掃するための清掃構成装置（１２０）、及び、水冷壁管を検査するための検査構成装置（１３０）を包含しており、 移動、清掃及び検査は自動実行のために調整されている。コンピュータプログラム製品及び方法が提供される。

Description

ここに開示された発明は、燃焼システム、特に、水冷壁システムの準備及び検査に関する。

燃焼システムは、蒸気の発生及びその蒸気を移動させるための様々な装置を使用する。そのような１つの燃焼システムはボイラである。幾つかのボイラの炉では、「水冷壁」がある。水冷壁は、典型的には、炉の壁に沿って並び、一緒に溶接された複数の管を含む。作動中、管は、燃焼が行われている炉へ水（すなわち冷却液）を運ぶ。燃焼熱は水冷壁に伝えられ、蒸気が管内で発生される。想像されるように、このような厳しい環境では、管は劣化を起こし易い。従って、システム作業者は、効率的な作動を確保するために管の定期点検を行う。

図１に関し、蒸気発生システム（ＳＧＳ）１０の実施例の概要が示されている。図示のように、ＳＧＳ１０は、燃焼器２及び様々な他の構成装置を含む。当業者には、この実例及び説明は単純化された燃焼システムの一部分だけを示し、この一例は燃焼システムを制限していないことが認識されるであろう。

作動において、粉砕された燃料（例えば石炭）及び吸着剤（例えば石灰石）は、流動媒体として燃焼器２の下方部分に供給される。一次空気が、空気分配器を介して燃焼器２の底部分に供給され、二次空気が、燃焼器２の下方部分における１つ以上の上昇空気ポートを介して供給される。

燃焼は、流動媒体で満たされた燃焼器２の全体にわたって起こる。煙道ガス及び運ばれた固体は、ガス出口７を介して燃焼器排気として燃焼器２を出る。

典型的な実施例では、燃焼器２は一般に、２つの領域、すなわち下方部分及び上方部分を含む。燃焼器２の下方部分は、燃料、一次空気分配器、二次空気ポート、燃料供給ポート及び固体リサイクルポートを含む。この領域の流動床の密度は、平均で比較的高く、典型的には空気分配器におる高さで最も高い。その後、密度は、燃焼器２における高さの増加に伴って減少する。物理的に、下方部分は通常長方形且つ先細で、フィン付き又は融接された水冷壁管１５から形成される。下方部分は、水冷壁管１５を保護するために、典型的に耐火材で裏打ちされている。

この単純化された説明において、水冷壁管１５は入口ヘッダ１７によってボイラ水（例えば水、ある化学薬品を含んだ水等）を供給される。入口ヘッダ１７は、燃焼器２の水冷壁管１５で蒸気を発生させるためのボイラ水を供給する。

燃焼器２の上方部分は通常、垂直壁を備えた長方形であり、この壁は、フィン付き又は融接された水冷壁管１５で形成される。上方部分は、典型的には、水冷壁管１５への熱伝達を最大限にするために裏打ちされていない。燃焼器２の壁は、水冷壁管１５内での循環によって冷却される。

さらに図１に関し、先行技術のＳＧＳ１０は、水冷壁管１５から（回収ヘッダのような様々な構成装置を介して）蒸気及び水分を受け取るボイラドラム８を含む。ボイラドラム８は、水（Ｗ）及び蒸気（Ｓ）の分離を行う。

推測されるように、効率的な燃焼システムを有することは、水冷壁管１５でできるだけ大きな表面積を含むことが要求される。いくつかの実施例では、水冷壁管１５の表面積は約７,０００平方メートル（ｍ^２）以内である。

典型的には、水冷壁管１５の検査は一年に一度行われる。そうするためには、広範囲な清掃が必要である。清掃及び検査は、足場の組立てを必要とし、完成のために少なくとも１０日をしばしば必要とする。

従って、水冷壁管の評価のために、改善された清掃及び検査技術が要求されている。できることなら、この技術は、労働力の軽減及び時間の節約を提供する。

自動清掃及び検査システムであって、燃焼器に配置された水冷壁管に沿ってこのシステムを移動させるための移動構成装置、水冷壁管を清掃するための清掃構成装置、及び、水冷壁管を検査するための検査構成装置を包含するシステムにおいて、移動、清掃及び検査が自動実行のために調整されている自動清掃及び検査システムが開示されている。

また、機械読取り可能媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品であって、この製品が燃焼器内に配置された水冷壁管の自動清掃及び検査を行うための命令を含み、この命令が、水冷壁管に対するシステムの移動を調整するための命令、水冷壁管の清掃のための命令、及び、水冷壁管を検査するための命令を備えるコンピュータプログラム製品が開示されている。

さらに、燃焼器の内部表面に配置された水冷壁管を清掃し検査する方法において、水冷壁管を清掃及び検査するために自動システムを選択すること、自動システムを水冷壁管に関連して配置すること、及び、自動システムの作動を開始することを包含する方法が開示されている。

水冷壁管を有する先行技術の燃焼器の概要を示す図である。 水冷壁管を清掃及び検査するための自動システムの概要を示す図である。 自動システムの実施例を作動態様で示す図である。

本発明に関する主題は、明細書の結びで特許請求の範囲において特に指摘され明確に請求されている。本発明の上記及び他の特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の詳細な説明から明白となるであろう。

蒸気発生システム（ＳＧＳ）１０の水冷壁管１５の自動清掃及び検査を行う方法及び装置が開示されている。当業者には、様々なシステム及び設計が水冷壁管１５に利用し得ることが認識されるであろう。従って、これらのシステム及び設計は、ここに記載されるようなＳＧＳ１０の範囲内にある。

ここで説明されているように、用語「自動」は、作業者による連続的な監視あるいは介在なしで、清掃又は検査のようなタスクの実行に言及する。従って、用語「手動」は、一般に、作業者あるいは労働者によって着実にあるいは直接に実行されるタスクに言及する。周期的な監視あるいは介在を伴うタスクの実行のような半自動の実行は、用語「自動」の範囲及び意味の内にあると考えられる。

ここで用いられるように、自動システム１００は、燃焼器２や燃焼室の大部分の実施例において実施される水冷壁技術の清掃及び検査の少なくとも１つで役立つことと考えられる。

一般に、水冷壁管１５は、水（すなわち、水と冷却液腐食防止剤や侵食防止剤のような他の化学薬品とを含む冷却水）を運ぶための複数の管を含む。水冷壁管１５は、燃焼室の内側部分に沿って配置される。

水冷壁管１５の清掃及び検査用の自動システム１００の概要を例示する図２を参照する。この典型的な実施例において、自動システム１００は、移動、清掃及び検査の１つに役立つように一般に機能的に分類された構成装置を含む。処理資源１５０は、典型的には、構成装置の３つの分類の間で調整を行うために含まれている。単に説明及び便宜のため、各機能的な分類のための構成装置は、「モジュール」に属すると見なされる。

図２において、自動システム１００は、共通のシャシ１０１に装着される移動モジュール１１０、清掃モジュール１２０及び検査モジュール１３０を含む。移動モジュール１１０は、水冷壁管の露出した表面に沿って自動システム１００を移動させる。移動モジュール１１０は、この動きを達成するために、モータ、サーボ、軌道、歯車、プーリ、チェーン、ロープ、ケーブル、伝動装置、電源、距離測定機器、位置センサ、インタフェース及び他のそのような部品等の構成装置を含んでいてよい。清掃モジュール１２０は、水冷壁管の非破壊検査を可能にするために、水冷壁管の表面からスラグや他の付着物を取り除く。清掃モジュール１２０は、固定ブラシや可動ブラシ、固定研摩材や可動研摩材、摩耗性のジェット（すなわちサンドブラスタ）、液体のジェット（すなわちハイドロレーザーや圧力洗浄機）、化学薬品のジェット（典型的に清掃化学薬品の低圧ディスペンサ）、電源、インタフェース及び他のそのような部品等の構成装置を含んでいてよい。検査モジュール１３０は、カメラ、照明、超音波探傷試験、Ｘ線検査、放射線検査、磁気探傷試験、渦流探傷試験のような水冷壁管の非破壊検査に使用される機器に加えて、電源、インタフェース及び他のタイプの試験用の他の部品等の構成装置を含んでいてよい。また、ユーザーインタフェース１６０と共に処理資源１５０も含まれている。

処理資源１５０は、プロセッサ、メモリ、記憶装置、インタフェース、電源、バス、入力、出力、結線及び他のそのような部品等の構成装置を含んでいてよい。この実施例では、処理資源１５０は、ユーザーにユーザーインタフェース１６０を提供する。ユーザーインタフェース１６０は、自動システム１００のプログラミング、モニタリング、指令、校正、位置決め、起動及びシャットダウンの少なくとも１つを含む様々なタスクに役立つ。いくつかの実施例では、これらのタスクは、少なくとも一部分を、コンピュータで実行される命令によって行われる。

いくつかの実施例では、移動、清掃及び検査の自動作動は、処理資源１５０において達成されるコンピュータ実行命令に従って行われる。他の実施例では、処理資源１５０はそのようには存在しない。いくつかの実施例において、別の方法を述べるように、自動システム１００は、一度自動システム１００が始動されると、規定されたルーチンに従う「データ処理能力のない」システムである。例えば、自動システムは、一度オンにされると、（例えばセンサの起動によって）再指令されるまで、清掃又は検査を実行する１つの方向に進む。

もちろん、各モジュールの様々な構成装置は、他のモジュールに現われるか、あるいは多数の用途に役立ち得る。従って、図２の実施例は、自動システム１００の概要を単に例示しているに過ぎない。

典型的な実施例において、外部装置は、自動システム１００の移動あるいは作動を援助する。図３の典型的な実施例を参照する。図３において、レールシステムが図示されている。レールシステムは、水平レール３１及び垂直レール３２を含む。いくつかの実施例では、水平レール３１は、燃焼器２の壁に確実に固定することによって燃焼器２内に配置される。他の実施例では、水平レール３１は検査の開始時に設置される。また、恒久的あるいは一時的に設置される垂直レール３２が示されている。この実施例では、当技術分野で知られているように、垂直レール３２は、プーリとホイールを使用して、水平レール３１から吊り下げられ、これに沿って移動する。プーリとホイールの作動は、典型的には、自動システム１００によって行われる。自動システム１００は、遠隔操作のような他の作動モードを備えていてよい。当業者には、レールシステムの実行に使用される多数のイテレーション及び構成装置を容易に想像し理解されるであろう。

自動システム１００は、典型的には、水冷壁技術を実行する様々なシステムでの使用に適応される。すなわち、自動システム１００は、平らな水冷壁、水冷壁の水平での実施あるいは垂直での実施に制限されることはない。

典型的には、少なくとも図３の実施例のために、校正ルーチンが使用される。すなわち、自動システム１００は、基準として起点を使用してよい。この方法において、検査ポイントの位置情報は、すべて明白に関連づけられ、定義される。水冷壁管１５のその後の保守は、位置情報の判断及び使用によって容易に達成され得る。

位置情報は、機械装置（例えばレールに沿ったホイールの回転の追跡による）によって、あるいは様々な電子装置（例えば無線システムを備えた三角測量、あるいは光学距離計による）によって導き出すことができる。当技術分野で知られているようなこれら及び他のタイプの距離測定機器が、使用されてよい。

配備用の様々な他の技術が使用されてよい。例えば、燃焼器の床に配備した「シーサースリフト」によって、上方のクレーンによって、あるいは当業者に知られている他の技術によって、配備は行われる。

いくつかの実施例では、自動システム１００は、清掃又は検査のプロトコルを決定し従うことの１つを行うためにプログラムされる。例えば、自動システム１００は、水冷壁管１５の１００パーセントの適用範囲のためにプログラムされ得る。他の実施例では、自動システム１００は、統計的検査法に従って清掃及び検査の少なくとも１つを行う。更なる実施例では、自動システム１００は、保守情報及び履歴データをロードされる。自動システム１００は、多分故障ポイントを決定し、故障ポイントでの検査あるいは追加の検査を行い得る。自動システム１００は、典型的には、保持ポイントあるいは他の予め決められた条件に応答するように装備される。例えば、自動システム１００は、ある条件の下で少なくとも一時的に作動を終了するか、アラームを出すか、ＳＭＳメッセージ（例えば検査結果コードを出す）を送信することによって通信するか、他のそのようなタスクを行うことができる。

もちろん、１つ以上の自動システム１００が一度に使用されてもよい。これは、清掃及び検査時間を縮小するのに使用され得る複合ユニットである。いくつかの実施例では、１つのユニットは清掃を行う一方、第２のユニットは続いて検査を行う。典型的な実施例では、自動システム１００の使用は、停電時間を大幅に短縮（例えば約９０パーセント）させる。

典型的には、自動システム１００は、高温での作動のために装備される。すなわち、自動システムは、手動の検査が通常に行われるような温度に先立って、燃焼器２におけるクールダウンサイクル中での使用に適応される。

当業者には、多数の機械式、電気機械式、電気式、光学式及び他のそのような装置は、水冷壁管１５の清掃及び検査の少なくとも１つを支持して、自動システム１００と一緒に有益的に使用されてよいことが認識されるであろう。

ここでの教示を支持して、様々な分析用構成装置が、システム制御を提供するようなディジタル及び／又はアナログ装置を含めて、使用されてよい。構成装置は、当技術分野でよく認識された幾つかの方式のいずれかでここに開示された方法及び装置の作動及び分析を行うために、プロセッサ、記憶媒体、メモリ、入力、出力、通信リンク、ユーザーインタフェース、ソフトウェアプログラム、信号プロセッサ（ディジタル又はアナログ）及び他のそのような部品（例えばレジスタ、コンデンサ、誘導子及び他のもの）のようなサブ構成装置を有していてよい。これらの教示は、必要はないが、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、光学式（ＣＤ−ＲＯＭ）、磁気式（ディスク、ハードドライブ）、あるいは、実行された時にコンピュータに本発明の方法を遂行させる他のタイプを含むコンピュータ読取り可能媒体に記憶された１セットのコンピュータ実行可能命令に関連して実行され得ることが考えられる。これらの命令は、機器の作動、制御、データ収集及び分析、及び、この開示で説明した機能に加え、システム設計者、所有者、ユーザー又は他のそのような人員により適切と認められた他の機能を提供し得る。

本発明は典型的な実施例に関して記載されているが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなしに、様々な変更をなし、また、構成要素を同等物に置換し得ることが理解されるであろう。さらに、当業者には、本発明の本質的な範囲を逸脱することなしに、本発明の教示に特別の器具、状況あるいは材料を適応させるように、幾多の修正をなし得ることが認識されるであろう。従って、本発明は、この発明を実施するために考えられた最良の形態として開示された特定の実施例に限定されるものではなく、本発明は特許請求の範囲内に入るすべての実施例を含むものである。

Claims (16)

1. 自動清掃及び検査システムであって、燃焼器に配置された水冷壁管に沿ってこのシステムを移動させるための移動構成装置、水冷壁管を清掃するための清掃構成装置、及び、水冷壁管を検査するための検査構成装置を包含するシステムにおいて、
   移動、清掃及び検査が自動実行のために調整されている、自動清掃及び検査システム。
2. 移動構成装置が、レールシステム、シーサースリフト及びクレーンの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
3. 移動構成装置が、モータ、サーボ、軌道、歯車、プーリ、チェーン、ロープ、ケーブル、伝動装置、電源、距離測定機器、位置センサ及びインタフェースの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
4. 清掃構成装置が、ブラシ、研摩材、摩耗性のジェット、液体のジェット、化学薬品のジェット、電源及びインタフェースの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
5. 検査構成装置が、非破壊検査用機器を含む、請求項１記載のシステム。
6. 検査構成装置が、カメラ、光源、超音波探傷試験用機器、Ｘ線検査用機器、放射線検査用機器、磁気探傷試験用機器、渦流探傷試験用機器、電源及びインタフェースの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
7. 自動実行を調整するための処理資源さらに包含する、請求項１記載のシステム。
8. 処理資源が、プロセッサ、記憶媒体、メモリ、入力、出力、通信リンク、電源、結線、インタフェース、ソフトウェアプログラム、ディジタル信号プロセッサ及びアナログ信号プロセッサの少なくとも１つを含む、請求項７記載のシステム。
9. 構成装置が高温環境での使用に適応されている、請求項１記載のシステム。
10. 構成装置が、水冷壁管の表面に沿って移動するために共通のシャシに装着される、請求項１記載のシステム。
11. 機械読取り可能媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品であって、この製品が燃焼器内に配置された水冷壁管の自動清掃及び検査を行うための命令を含み、この命令が、 水冷壁管に対するシステムの移動を調整するための命令、
    水冷壁管の清掃のための命令、及び、
    水冷壁管を検査するための命令、
    を備える、コンピュータプログラム製品。
12. 清掃及び検査の少なくとも１つのために機器におけるプログラミング、モニタリング、指令、校正、位置決め、起動及びシャットダウンの少なくとも１つを行う命令をさらに含む、請求項１１記載のコンピュータプログラム製品。
13. 清掃及び検査の少なくとも１つのためのプロトコルを決定し従うことの少なくとも１つを行う命令をさらに含む、請求項１１記載のコンピュータプログラム製品。
14. 検査データを記録するための命令をさらに含む、請求項１１記載のコンピュータプログラム製品。
    
15. 位置情報を決定し提供することの少なくとも１つを行う命令をさらに含む、請求項１１記載のコンピュータプログラム製品。
16. 燃焼器の内部表面に配置された水冷壁管を清掃し検査する方法において、
    水冷壁管を清掃及び検査するために自動システムを選択すること、
    自動システムを水冷壁管に関連して配置すること、及び、
    自動システムの作動を開始すること、
    を包含する、方法。

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