JP2012068175A - 配管の振動検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水撃作用によるか地震によるかを問わず、配管のどこの位置で振動が生じたのかを手軽な機器のみを用いて簡単に検知できるようにすること。
【解決手段】建物１１の側に設置されて隙間を開けて配管３１を包囲する枠体１１１と、配管３１を接触状態で包囲する配管包囲体１３１とを、予め決められた引張力を超えると破断するセンサ１５１で緩みなく結合する。センサ１５１が破断した箇所は、配管３１がある程度の限度を越えて振動して枠体１１１から離反した箇所であるので、センサ１５１の破断状態を見ることで、水撃作用や地震という原因如何によらず、その箇所の配管３１に振動が発生したかどうかを一見して見極めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばプラントに這い回された配管に水撃作用や地震等によって発生した振動を検知する配管の振動検知装置に関する。

プラントには、各種の配管が張り巡らされている。水等の流体を流通させる配管では、水撃作用が発生することがある。水撃作用が生ずると、配管の振動や騒音の問題のみならず、配管に疲労や損傷を引き起こす。これに加えて、エロージョン（腐食）によるバルブや菅壁の損傷も水撃作用の発生が原因となっている。このため、配管のどこの位置で水撃作用が発生したのかを見極める必要がある。

配管のどこの位置で水撃作用が発生したのかを検知する技術としては、例えば特許文献１に記載された発明がある。特許文献１に記載された発明は、配管内を流れる流体の流量や圧力を検出する汎用の機械式トランスデューサに水撃圧を検知する検知機能を持たせるようにしたものである。

これに対して、配管の振動について考えると、配管は、水撃作用によってのみ振動を発生するわけではなく、地震によっても振動する。ある程度の限度を越えて配管が振動すると、水撃作用の場合と同様に、配管に与えられる疲労や損傷が心配である。このため、水撃作用の場合だけでなく、地震によって発生する配管の振動についても、その発生場所を見極めたい。ところが、特許文献１に記載されている発明は、専ら水撃作用の検知を旨とするものであり、地震により発生する配管の振動まで検知するものではない。

水撃作用によるか地震によるかを問わず、配管のどこの位置で振動が生じたのかを検知する技術としては、例えば特許文献２に記載された発明がある。特許文献２に記載された発明は、配管に振動計を設置し、正常時の振動と比較解析して配管の異常を検知するようにしたものである。

特開２００７−３２７８９５公報 特開平０５−１７２６２５号公報

特許文献２に記載された発明は、水撃作用によるか地震によるかを問わず、配管のどこの位置で振動が生じたのかを検知できる点で優れている。しかしながら、振動計の設置やその配線の引き回し、振動計の出力を電気的に取り込んで解析する回路等、その実現には大掛かりな設備が必要となる。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、水撃作用によるか地震によるかを問わず、配管のどこの位置で振動が生じたのかを手軽な機器のみを用いて簡単に検知できるようにすることを目的とする。

本発明の配管の振動検知装置は、固定構造物の側に設置されて隙間を開けて配管を包囲する枠体と、前記配管を接触状態で包囲する配管包囲体と、前記枠体と前記配管包囲体とを緩みなく結合し、予め決められた引張力を超えると破断するセンサと、を備えることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、配管がある程度の限度を越えて振動すると枠体からある程度の距離を越えて離反し、これによって、センサに予め決められた引張力を超えた力が加わってセンサが破断するので、水撃作用や地震という原因如何によらず、ある程度の限度を越えて振動した配管の位置を手軽な機器のみを用いて簡単に検知することができる。

（ａ）は天井面に固定されて建物内を這い回されている配管の斜視図、（ｂ）は配管に本実施の一形態である配管の振動検知装置を設置した状態を示す斜視図。 本実施の一形態である配管の振動検知装置を示す斜視図。 枠体を支持する支持部を伸縮機構と共に示す分解斜視図。 配管包囲体に設けられている径可変機構を示す分解斜視図。 配管包囲体に設けられているセンサの長さ可変機構を示す縦断側面図。

実施の一形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）に示すように、固定構造物である建物１１内には、その天井面１２に配管３１が吊り下げられて這い回されている。配管３１は、天井面１２に固定された配管サポート５１に支持されている。配管サポート５１は、配管３１を包囲して保持するリング形状の保持体５２に保持棒５３が連結され、この保持棒５３の図示しない基部が天井面１２にねじ止めされることで配管３１を支持している。このような配管サポート５１は、一例として金属材によって強固に形成されている。

配管３１は、配管サポート５１に支持されているとはいえ、振動の発生によって、図１（ａ）中に矢印で示す方向に揺動することがある。この場合の振動は、配管３１内で発生する水撃作用や、建物１１全体を揺らす地震等を原因として発生する。本実施の形態の配管の振動検知装置１０１は、ある程度の限度を越えた振動が配管３１に発生した場合、その事実を検知して知らせるものである。

図１（ｂ）に示すように、建物１１は、配管の振動検知装置１０１を設置している。振動検知装置１０１は、建物１１の側に設置されている枠体１１１で隙間を開けて配管３１を包囲し、配管３１を接触状態で包囲する配管包囲体１３１と枠体１１１とを、四個のセンサ１５１で緩みなく結合している。センサ１５１は、予め決められた引張力を超えると破断する構造のもので、配管３１が振動することによって枠体１１１からある程度離反すると破断する。つまり、配管３１は、ある程度の限度を越えて振動すると枠体１１１からある程度の距離を越えて離反し、これによってセンサ１５１に予め決められた引張力を超えた力が加わる。したがって、センサ１５１は、ある程度の限度を越えた振動が配管３１に発生した場合に、自らの破断という形態でその事実を報知する。以下、配管の振動検知装置１０１について詳細に説明する。

図２に示すように、配管の振動検知装置１０１は、一対の支持部１７１を備えている。支持部１７１は、建物１１の天井面１２に捩子止めするための取付孔１７２が開けられた平板状の基部１７３に、枠体１１１を支持する支持棒１７４を固定したもので、例えば金属材によって形成されている。これらの一対の支持部１７１は、枠体１１１の上面両側部に支持棒１７４を連結させており、枠体１１１を強固に支持している。

枠体１１１は、例えば樹脂によって形成された矩形枠形状のもので、その上部を支持部１７１の支持棒１７４に捩子止め等の手法で固定されている。枠体１１１は、図２中で右側となる右側片が上側片に対して接離自在となっている。つまり、枠体１１１は、右側片と上側片との間の部分ＳＦに接離構造（図示せず）を備え、右側片を上側片から離反させると、樹脂によって形成されてある程度の柔軟性を有しているので、下側片との連結部分を回転中心Ａとして回転可能である。このような枠体１１１の構造は、右側片を上側片から離反させことによって生ずる開口から配管３１を通し、配管３１を枠体１１１で包囲させるために設けられている。

配管包囲体１３１は、例えば樹脂によって形成された輪形状のもので、一端側から他端側を離反させ、内部に配管３１を入れ込むことができるようにしている。つまり、配管包囲体１３１は、一端側を固定端１３２として他端側を可動端１３３とし、固定端１３２に対して可動端１３３を連結固定することで輪形状を形成し、この輪形状によって配管３１を隙間なく包囲する。そして、固定端１３２に対して可動端１３３の連結位置は、小刻みに可変自在となっているので、その連結位置を変えることで輪の大きさ、換言すると、配管３１を包囲する包囲径を可変することができる。この可変機構は、配管３１を包囲する配管包囲体１３１の包囲径を可変する径可変機構１３４である。

センサ１５１は、枠体１１１の四辺と配管包囲体１３１とを緩みなく結合し、予め決められた引張力を超えると破断する。枠体１１１と配管包囲体１３１とを緩みなく結合するために、センサ１５１は、枠体１１１の内側四箇所にセンサ固定片１５２を形成し、配管包囲体１３１の外側四箇所にセンサ可動片１５３を形成する。これらのセンサ固定片１５２とセンサ可動片１５３とは、それぞれの位置で相対面する位置に形成されている。そして、センサ１５１は、その四箇所の設置位置それぞれで、センサ固定片１５２とセンサ可動片１５３とをセンサ部材１５４でつなぐ。センサ部材１５４は、一端がセンサ固定片１５２に固定され、他端が自由な長さでセンサ可動片１５３に連結固定可能な部材である。

図３は、枠体１１１を支持する支持部１７１を伸縮機構１７５と共に示す分解斜視図である。支持部１７１の支持棒１７４は、基部１７３に設けられている第１の支持棒１７４ａと、枠体１１１に固定されている第２の支持棒１７４ｂと、これらの第１の支持棒１７４ａと第２の支持棒１７４ｂとをつなぐ第３の支持棒１７４ｃとの三部材に分割されている。第１の支持棒１７４ａおよび第２の支持棒１７４ｂは、共に端部に雄捩子ＭＳを有している。第３の支持棒１７４ｃは、その両端に、雄捩子ＭＳに適合する雌捩子ＦＳを有している。そこで、第２の支持棒１７４ｂに第３の支持棒１７４ｃを捩子止めし、この第３の支持棒１７４ｃに第１の支持棒１７４ａを捩子止めすれば、枠体１１１に基部１７３を連結することができる。そして、このような構造上、第３の支持棒１７４ｃの長さに応じて、支持棒１７４の全長を適宜設定することができる。そこで、各種長さの第３の支持棒１７４ｃを用意しておくことで、所望の長さの支持棒１７４を得ることができ、固定構造物である建物１１の天井面１２と枠体１１１との間の距離を制御することができる。この機構は、天井面１２と枠体１１１との間の距離を可変自在に設定する伸縮機構１７５である。

図４は、配管包囲体１３１に設けられている径可変機構１３４を示す分解斜視図である。径可変機構１３４として、配管包囲体１３１の固定端１３２には、頭部が大径に形成されたフック１３２ａが形成されており、可動端１３３には、そのフック１３２ａに止められる複数個の長さ調節孔１３３ａが形成されている。複数個の長さ調節孔１３３ａは、フック１３２ａの径よりも小径に形成されて、配管包囲体１３１の長手方向に沿って個配列されている。配管包囲体１３１は、樹脂によって形成されているので、フック１３２ａを所望の長さ調節孔１３３ａに強く押し当てることによって、長さ調節孔１３３ａの径が広がり、長さ調節孔１３３ａにフック１３２ａを嵌め込むことができる。そして、フック１３２ａを嵌め込む長さ調節孔１３３ａを適宜選択することで、配管３１を包囲する配管包囲体１３１の包囲径を可変することができる。

図５は、配管包囲体１３１に設けられているセンサ１５１の長さ可変機構１５７を示す縦断側面図である。前述したように、センサ１５１のセンサ部材１５４は、センサ可動片１５３に対して自由な長さで連結固定可能である。これを実現するのが、センサ可動片１５３に設けられた弾性フック１５５である。弾性フック１５５は、弾性復元力を有する金属製の平板状部材であり、直角に屈曲された基端がセンサ可動片１５３に形成された固定取付孔１５６に圧入されてセンサ可動片１５３に固定されている。弾性フック１５５は、センサ可動片１５３の表面に当接しており、弾性力を有するのでセンサ可動片１５３から離反させることができ、復元力を有するのでその離反させる力を抜けば元の位置に復帰する。そこで、弾性フック１５５は、この弾性フック１５５とセンサ可動片１５３との間へのセンサ部材１５４の差し込みを許容し、差し込まれたセンサ部材１５４を強固に位置保持する。弾性フック１５５によるセンサ部材１５４の保持力は、センサ部材１５４が破断する引張力よりも強く設定されている。このような弾性フック１５５は、センサ部材１５４の差し込みを容易にするため、自由端側がセンサ可動片１５３の表面から離反する方向に僅かに反らされている。

このような構成において、水撃作用や地震によって配管３１が振動した場合、その振動が限度を超えたものであると、センサ１５１のセンサ部材１５４が破断する。つまり、配管３１がある程度の限度を越えて振動すると枠体１１１からある程度の距離を越えて離反する。すると、センサ部材１５４に予め決められた引張力を超えた力が加わり、センサ部材１５４が破断する。こうして、水撃作用や地震という原因如何によらず、ある程度の限度を越えて振動した配管３１の位置を、手軽な機器のみを用いて簡単に検知することができる。

ここで、検知すべき配管３１に生ずる振動の限度は、予め分かっているはずである。そこで、そのような限度を規定する振動が配管３１に生じた場合、配管３１がどの程度移動するのかを求める。こうして求めた配管３１の移動距離に従い、センサ部材１５４の破断強度を決定する。つまり、センサ部材１５４の破断強度は、センサ部材１５４がどの程度引っ張られると破断するのかということと等価であるため、前記求めた配管３１の移動距離だけ引っ張られると破断するよう、センサ部材１５４を選定する。これによって、配管３１が振動した場合、その振動が限度を超えたものであるとセンサ部材１５４が破断するよう、設定することができる。

また、センサ１５１の主体をなすセンサ部材１５４として適用可能な材料は、例えば、金属、繊維、樹脂、紙等であり、適用可能な形状は、例えば、線状、帯状等である。本実施の形態でいう「破断」というのは、センサ部材１５４が全体的に切断される場合のみならず、一部が破られたり断ぜられたりして破壊されるようなものも含まれる。例えば、予め決められた引張力を超えると表面部材が破断し、内部に収納されている目立つ色の部材が露出したり、内部に折り畳まれて収納されている複数の糸状部材や帯状部材が飛び出したり、内部に収納されている粉状物が飛び出して落下したり、内部に充填されている人間に感知可能な特定臭気が飛散したりするようなものも、センサ部材１５４として用いることができる。

本実施の形態では、支持部１７１に、固定構造物である建物１１の天井面１２と枠体１１１との間の距離を可変自在に設定する伸縮機構１７５を設けたので、天井面１２からの設置距離が区々異なる配管３１の設置位置に適合する位置に、振動検知装置１０１を設置することができる。

本実施の形態によれば、配管包囲体１３１の配管３１を包囲する包囲径を可変する径可変機構１３４を設けたので、区々異なる配管３１の太さに適合させて、配管３１に配管包囲体１３１を取り付けることができる。

本実施の形態によれば、センサ１５１に、枠体１１１と配管包囲体１３１との間の距離に応じて長さを可変する長さ可変機構１５７を設けたので、区々異なる配管３１と枠体１１１との間の距離に応じて、予め決められた引張力を超えると破断するように、枠体１１１と配管包囲体１３１とをセンサ部材１５４で緩みなく結合することができる。

１１ 建物（固定構造物）
１１１ 枠体
１３１ 配管包囲体
１３４ 径可変機構
１５１ センサ
１５７ 長さ可変機構
１７１ 支持部
１７５ 伸縮機構

Claims (5)

1. 固定構造物の側に設置されて隙間を開けて配管を包囲する枠体と、
   前記配管を接触状態で包囲する配管包囲体と、
   前記枠体と前記配管包囲体とを緩みなく結合し、予め決められた引張力を超えると破断するセンサと、
   を備えることを特徴とする配管の振動検知装置。
2. 前記固定構造物に固定されて前記枠体を支持し、隙間を開けて前記配管を包囲する位置に前記枠体を位置付ける支持部を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の配管の振動検知装置。
3. 前記支持部は、前記固定構造物と前記枠体との間の距離を可変自在に設定する伸縮機構を備えている、ことを特徴とする請求項２に記載の配管の振動検知装置。
4. 前記配管包囲体は、前記配管を包囲する包囲径を可変する径可変機構を備えている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の配管の振動検知装置。
5. 前記センサは、前記枠体と前記配管包囲体との間の距離に応じて長さを可変する長さ可変機構を備えている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の配管の振動検知装置。

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