JP2013228306A - 配管検査装置及びそれを用いた配管検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管における減肉の存在の検出に用いられ、配管の外部からの加熱が不要であり、配管の表面状態に影響され難い配管検査装置を提供する。
【解決手段】配管検査装置１は、管内に気温よりも高温の流体が流れており、その温度及び流量の少なくとも一方が時間変化する配管Ｐを検査するためのものである。この配管検査装置１は、配管表面ＰＳの温度Ｔを所定の時間間隔Δｔで測定し、測定した温度の値を画素ごとに有する温度画像２１を形成する赤外線カメラ２と、赤外線カメラ２が測定した温度画像２１を処理する処理部３とを備える。処理部３は、温度画像２１に基づいて、配管Ｐが加熱中であることを検出するとともに、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布を算出する。これにより、熱が管内から早く配管表面ＰＳに伝導する減肉の存在を検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管を検査するための配管検査装置及びそれを用いた配管検査方法に関する。

製油所等のプラントには、大量の配管が設けられており、例えば、配管の総延長が７００ｋｍ〜８００ｋｍに達する製油所がある。製油所の配管には高温の流体が管内に流れている。配管は、このような流体によって内壁が徐々に摩耗・腐食して薄くなる減肉という現象が生じる。減肉は、配管の内壁に不均一に生じる。減肉によって配管に孔が開いて流体が流出する事故を防止するため、配管は定期的に検査される。大部分の配管は高所に設けられているため、検査のための足場が仮設され、人が足場上で超音波測定器等の検査機材を配管に取り付け、配管の肉厚を測定する。しかし、足場の仮設に時間とコストが掛かるため、大量にある全ての配管をこのように検査することは容易ではない。

配管の検査において足場を不要にするため、遠隔で配管の肉厚を推定する配管検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この配管検査装置は、配管を外部からランプで遠隔加熱するとともに、遠隔加熱によって上昇する配管表面の温度を赤外線カメラで測定し、配管表面の温度の基準値からの差に基づいて配管の肉厚を推定する。配管の表面状態の不均一による誤差を補正するため、配管の検査に先立って、配管表面の赤外線放射率のマップが作成される。しかしながら、このような配管検査装置では、配管を遠隔加熱するので、加熱のエネルギー効率が低い。また、赤外線放射率のマップは、作成に時間とコストが掛かり、作成後も、錆びの進行等の配管の表面状態の経時変化に対応して更新する必要がある。また、プラントにおける配管は、プラントの運転条件等の変化によって、管内の流体の温度や流量が一定にならないため、流体が配管を内側から加熱する熱量が変化し、配管肉厚の推定値に誤差が生じる。

特開２００８−１３４２２１号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、配管における減肉の存在の検出に用いられ、配管の外部からの加熱が不要であり、配管の表面状態に影響され難い配管検査装置及びそれを用いた配管検査方法を提供することを目的とする。

本発明の配管検査装置は、管内に気温よりも高温の流体が流れており、その温度及び流量の少なくとも一方が時間変化する配管を検査するためのものであって、配管表面の温度を所定の時間間隔で測定し、測定した温度の値を画素ごとに有する温度画像を形成する赤外線カメラと、前記赤外線カメラが形成した温度画像を処理する処理部とを備え、前記処理部は、前記温度画像に基づいて、配管が加熱中であることを検出するとともに、配管表面の絶対温度の変化率の分布を算出することを特徴とする。

この配管検査装置において、前記処理部は、配管表面の所定領域において測定された温度が上昇中であるとき、その配管が加熱中であると判定することが好ましい。

この配管検査装置において、前記処理部は、時間的に連続する複数の前記温度画像を画素ごとに平均化し、平均化した温度画像に基づいて配管表面の絶対温度の変化率の分布を算出することが好ましい。

この配管検査装置において、前記処理部は、配管表面の絶対温度の前記変化率をその平均値で除算した後にその時間平均を算出することによって規格化することが好ましい。

この配管検査装置において、前記処理部が算出した配管表面の絶対温度の変化率の分布と、配管が加熱中であることの検出結果とを表示する表示部を備えることが好ましい。

本発明の配管検査方法は、前記配管検査装置を用いた配管検査方法であって、配管表面の絶対温度の変化率の分布において、その変化率のばらつきが、配管が加熱中でないときよりも加熱中に大きいとき、その配管に減肉が存在すると判定することを特徴とする。

本発明の配管検査方法は、前記配管検査装置を用いた配管検査方法であって、配管が加熱中である時に配管表面の絶対温度の変化率の分布を算出し、その変化率のばらつきが所定の値よりも大きいとき、その配管に減肉が存在すると判定してもよい。

本発明の配管検査装置によれば、配管が加熱中であるときの配管表面の絶対温度の変化率の分布が分かるので、熱が管内から早く配管表面に伝導する減肉の存在を検出することができる。この配管検査装置は、管内の流体による配管の加熱を利用するので、配管の外部からの加熱が不要である。また、配管表面の絶対温度の変化率を算出するので、算出した値が配管の表面状態に影響され難い。

本発明の一実施形態に係る配管検査装置のブロック構成図。 同配管検査装置の試験における赤外線カメラの配置を示す斜視図。 同配管検査装置の別の試験における赤外線カメラの配置を示す斜視図。 同試験における減肉が多い配管の表面の絶対温度の規格化された変化率の分布を示すグラフ。 同試験における減肉が軽微な配管の表面の絶対温度の規格化された変化率の分布を示すグラフ。

本発明の一実施形態に係る配管検査装置を図１を参照して説明する。検査対象の配管Ｐは、例えば、製油所内の蒸留装置等における金属製の配管であり、原油等の流体が管内に流れている。管内の流体は、気温よりも高温であって、その温度や流量が時間変化する。流体の温度や流量の時間変化によって、配管Ｐは、管内から加熱されて温度が上昇する場合と、放熱して温度が上昇しない場合とがある。配管Ｐは、流体によって内壁が徐々に摩耗・腐食し、減肉が生じる。配管Ｐの内壁は、減肉によって凹部が生じる。配管検査装置１は、このような配管Ｐを検査するためのものである。

配管検査装置１は、赤外線カメラ２と、処理部３と、表示部４と、入力部５と、記憶部６とを備える。赤外線カメラ２は、配管表面ＰＳから放射される赤外線を受光して、配管表面ＰＳの温度Ｔ［Ｋ］を所定の時間間隔Δｔ［ｓ］で測定し、配管表面ＰＳの温度画像２１を形成する。温度画像２１は、赤外線カメラ２が測定した温度Ｔ［Ｋ］の値を画素ごとに有する。処理部３は、赤外線カメラ２が形成した温度画像２１を処理する。表示部４は、処理部３が出力したデータを表示する。入力部５は、処理部３へのユーザによる入力操作を受ける。記憶部６は、処理部３が出力したデータを記憶する。

処理部３は、温度画像２１に基づいて、配管表面ＰＳの所定領域において測定された温度Ｔが上昇中であるとき、配管Ｐが加熱中であると判定するとともに配管表面ＰＳの絶対温度の変化率を画素ごとに算出することによって、絶対温度の変化率の分布を算出する。表示部４は、処理部３が算出した配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布と、配管表面ＰＳが加熱中であることの検出結果とを表示する。

この配管検査装置１をさらに詳述する。赤外線カメラ２は、測定対象の物体が放射している赤外線を分析し、温度の値に変換することによって物体表面の温度を画素ごとに測定するサーモグラフィであり、測定した温度をディジタルの温度画像２１として出力する。赤外線カメラ２が出力する温度画像２１は、データとして処理部３に入力される。処理部３は、ＣＰＵ及び半導体メモリ等から成り、処理プログラムを実行することにより動作する。表示部４は、液晶ディスプレイ等の視覚表示装置である。入力部５は、キーボード等の文字入力装置及びマウス等のポインティングデバイスである。タッチパネルを表示部４及び入力部５として兼用してもよい。記憶部６は、ハードディスク又はフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体である。

上記のように構成された配管検査装置１において、赤外線カメラ２は、測定範囲に配管Ｐが含まれる温度画像２１を時間間隔Δｔ毎に処理部３に出力する。温度画像２１における配管表面ＰＳの範囲は、ユーザが入力部５を操作して指定する。配管表面ＰＳの範囲は、配管表面ＰＳと背景との温度差に基づいて、処理部３によって自動的に抽出してもよい。配管表面ＰＳの範囲における温度画像２１には、配管表面ＰＳの温度Ｔが画素ごとに表される。

処理部３は、配管表面ＰＳの所定領域において測定された温度Ｔが上昇中であるとき、配管Ｐが加熱中であると判定する。その所定領域は、例えば、処理部３によって、温度画像２１における配管表面ＰＳの範囲の中央付近に設定される。所定領域をユーザが入力部５を用いて指定してもよい。

ここで、温度画像２１に基づく配管Ｐの減肉を検知する原理について説明する。配管Ｐの温度をＴｈ［Ｋ］、気温をＴａ［Ｋ］、管内の流体の温度をＴｗ［Ｋ］とする。配管Ｐに対する空気の熱伝達率をｈａ［Ｗ・ｍ^−２・Ｋ^−１］、配管Ｐに対する管内の流体の熱伝達率をｈｗ［Ｗ・ｍ^−２・Ｋ^−１］とする。配管Ｐの厚さをｄｈ［ｍ］、密度をρ［ｋｇ・ｍ^−３］、比熱容量をｃｈ［Ｊ・ｋｇ^−１・Ｋ^−１］とする。計算におけるモデル化として、流体の温度Ｔｗは気温Ｔａよりも高く、気温Ｔａと流体の温度Ｔｗは、それぞれ一定であるとする。また、配管Ｐは金属製であるので熱伝導率が高い。このため、配管Ｐの温度Ｔｈは厚み方向に対して均一であると仮定する。なお、配管Ｐは、熱伝導性が良ければ、必ずしも金属製に限定されない。熱伝導を計算すると、配管Ｐの温度Ｔｈは、時間ｔの関数Ｔｈ（ｔ）として、下記の数式１によって表される。

配管Ｐの温度Ｔｈは、初期値Ｔｈ（０）が気温Ｔａであり、時間ｔの経過とともに上昇し、流体の温度Ｔｗよりも低い一定値Ｔｈ（∞）＝Ｔａ＋ｈｗ・（Ｔｗ−Ｔａ）／（ｈｗ＋ｈａ）に漸近する。配管Ｐの厚さｄｈが薄いほど、配管Ｐの温度Ｔｈ（ｔ）の上昇の速さが大きい。配管Ｐの温度Ｔｈが厚み方向に対して均一であると仮定したので、配管Ｐの温度Ｔｈは、配管表面ＰＳの温度Ｔである。したがって、配管Ｐが管内の流体によって加熱されているとき、配管Ｐの減肉箇所は、それ以外の箇所よりも配管表面ＰＳの温度Ｔが速く上昇する。

配管表面ＰＳは、温度Ｔが気温Ｔａよりも高くなるので、熱放射が生じる。熱放射における単位面積当たりの仕事率をφ［Ｗ・ｍ^−２］、放射率をε、シュテファン＝ボルツマン定数をσ［Ｗ・ｍ^−２・Ｋ^−４］とすると、シュテファン＝ボルツマンの法則により、熱放射は、次の数式で表される。

φ＝εσＴ^４

放射率εは、配管表面ＰＳの状態（物性、形状、色）や、配管表面ＰＳに対する測定角度に依存する。また、放射率εは、配管表面ＰＳの温度Ｔにも依存し、温度Ｔが高いほど大きい。温度Ｔは時間変化するので、配管表面ＰＳ上の位置（ｘ，ｙ，ｚ）における、時刻ｔにおける放射率をε（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）、仕事率をφ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）とすると、温度Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）は、下記の数式２によって表される。

配管表面ＰＳの温度Ｔは、所定の時間間隔Δｔで測定される。ｔ_ｉ＋１＝ｔ_ｉ＋Δｔ、（ｉは整数）とすると、時間間隔Δｔにおける絶対温度の変化率は、下記の数式３によって表される。

十分に小さい時間間隔Δｔにおいて、配管表面ＰＳの温度Ｔの変化は小さく、配管表面ＰＳの状態（物性、形状、色）の変化も無視できるので、放射率εの変化も無視することができる。したがって、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率は、下記の数式４によって表すことができる。

このように、配管表面ＰＳについて絶対温度の変化率を見ると、放射率εの影響を除外することができる。

配管表面ＰＳの絶対温度の変化率をａとすると、ａは下記の数式５によって表される。

温度画像２１の画素の座標を（ｕ，ｖ）とすると、ａは下記の数式６によって表される。

配管Ｐが管内の流体によって加熱中のとき、配管Ｐに減肉が無い場合、配管Ｐの肉厚は均一であるので、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率ａの分布は、ばらつきがほとんど無い。配管Ｐに減肉がある場合、配管Ｐの管内には減肉による凹部があるので、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率ａの分布は、ばらつきが大きくなる。

配管Ｐが管内の流体によって加熱されないとき、配管Ｐは放熱する。放熱は、熱放射と空気との対流とによって行われる。熱放射及び空気との対流は、いずれも配管表面ＰＳと関係があり、配管Ｐの内部の影響、すなわち減肉の影響はほとんど無い。したがって、配管Ｐが放熱中のとき、減肉の有無に関わらず、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率ａの分布は、ばらつきが小さい。

配管表面ＰＳの絶対温度の変化率ａの分布は、配管Ｐの厚さ等の特徴によって異なる。このため、下記の数式７に表されるように、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率ａ（ｕ，ｖ，ｔ_ｉ）をその平均値で除算することによって、配管Ｐの特徴の影響を抑えてもよい。

また、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率ａの分布は、時間変化する。このため、さらに時間平均によって規格化してもよい。規格化された配管表面ＰＳの絶対温度の変化率をＡ（ｕ，ｖ）とすると、Ａ（ｕ，ｖ）は、下記の数式８によって表される。規格化された変化率Ａの分布は、配管Ｐの特徴の影響が抑えられるとともに、時間に依存しなくなる。

本実施形態では、処理部３は、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率をその平均値で除算した後にその時間平均を算出することによって規格化する。

本実施形態では、処理部３は、時間的に連続する複数の温度画像２１を画素ごとに平均化し、平均化した温度画像２１に基づいて配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布を前述のように算出する。この平均化により温度Ｔの測定誤差が低減される。

処理部３は、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布と、配管Ｐが加熱中であることの検出結果とを表示部４に出力する。表示部４に出力される配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布は、例えば、横軸を規格化された絶対温度の変化率Ａ、縦軸を頻度とする分布曲線である。規格化されていない配管表面ＰＳの絶対温度の変化率ａ（ｕ，ｖ，ｔ_ｉ）の２次元分布を示す画像データを動画として表示部４に出力してもよい。

表示部４は、処理部３が出力した配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布と、配管Ｐが加熱中であることの検出結果とを表示する。処理部３は、表示部４に出力するデータを、検査データとして記憶部６に記憶する。

上記のように構成された配管検査装置１を用いて配管Ｐが検査される。配管Ｐの管内の流体の温度が上昇したとき、又は、流量が増えたとき、配管Ｐが流体によって加熱され、配管表面ＰＳの温度Ｔが上昇する。配管Ｐの減肉箇所は、配管の肉厚が薄く、熱が早く内部から表面に伝導するので、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率が大きくなる。配管検査装置１は、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布を算出するとともに、配管Ｐが加熱中であることを検出する。

本実施形態の配管検査装置１によれば、配管Ｐが加熱中であるときの配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布が分かるので、熱が管内から早く表面に伝導する減肉の存在を検出することができる。この配管検査装置１は、管内の流体による配管Ｐの加熱を利用するので、配管Ｐの外部からの加熱が不要である。また、加熱によって上昇する配管表面ＰＳの温度Ｔの基準値からの差ではなく、所定の時間間隔Δｔにおける配管表面ＰＳの絶対温度の変化率を算出するので、算出した値が配管の表面状態に影響され難い。

処理部３は、配管表面ＰＳの所定領域において測定された温度Ｔが上昇中であるとき、その配管が加熱中であると判定するので、加熱中であることを容易に検出することができる。

処理部３は、時間的に連続する複数の温度画像２１を画素ごとに平均化するので、温度Ｔの測定誤差が低減される。

処理部３は、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率をその平均値で除算した後にその時間平均を算出することによって規格化することにより、規格化された変化率の分布は、配管Ｐの特徴の影響が抑えられるとともに、時間に依存しなくなる。

処理部３が算出した配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布と、配管Ｐが加熱中であることの検出結果とが表示部４に表示されるので、その表示から配管Ｐの減肉の存在を検出することができる。

この配管検査装置１を用いた配管検査方法について説明する。プラント等における配管の検査計画は、予防保全として規定された検査周期を遵守するとともに、プラント等の運転条件等の予定に基づいて立案される。検査計画の立案時及び検査の着手前に、配管内の流体の温度又は流量の変化が検査時間帯において生じることが確認される。

配管の検査では、検査対象の配管Ｐについて、配管検査装置１を用いて遠隔で、配管Ｐが加熱中であることの検出と、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布の算出が行われる。

配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布において、その変化率のばらつきが、配管Ｐが加熱中でないときよりも加熱中に大きいとき、配管Ｐに減肉が存在すると判定される。

また、配管Ｐが加熱中である時に配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布を算出し、その変化率のばらつきが所定の値よりも大きいとき、その配管Ｐに減肉が存在すると判定してもよい。ばらつきは、分散又は標準偏差として定量化してもよい。

配管Ｐに減肉が存在するとの判定は、処理部３が自動的に行ってもよいし、配管検査装置１の表示に基づいて検査員が行ってもよい。

減肉が存在すると判定された配管は、超音波測定器等の検査機材を直接取り付けて肉厚が測定される。測定された肉厚が管理値を下回っている場合、その部分の配管の取替が計画され、配管が取り替えられる。このように、配管検査装置１は、配管の検査における一次スクリーニングとして、検査機材を直接取り付ける箇所を抽出するために用いられる。配管検査装置１を用いた遠隔での配管の検査によって、検査機材を直接取り付ける箇所が限定されるので、大量にある全ての配管を検査することが容易になるとともに、検査機材を直接取り付けるための足場の仮設等の時間とコストが低減される。

配管Ｐの検査における配管表面ＰＳの温度Ｔと配管Ｐの減肉との関係について、試験を行って調べた。

試験における被検体として、製油所で使用済みの配管を２本使用した。被検体は、中心軸を通る面で２分割した一方の半円筒形の配管とした。半円筒形の配管の長さは８３０ｍｍ、外径は１６５ｍｍ、内径は１４６ｍｍ、質量は１２．５ｋｇである。いずれの配管も、内壁に減肉があり、外側表面に錆や疵の不均一なパターンが数多くある。一方の配管Ｐ１は、減肉が多い。その減肉は、内壁に形成された主に直径１ｃｍ〜２ｃｍの凹部であり、配管の軸方向に沿って連なるように多数形成されている。他方の配管Ｐ２は、減肉が軽微である。

流体による配管Ｐの加熱を模擬するため、配管Ｐの内壁にシリコンラバーヒーターを貼り付けた。シリコンラバーヒーターは、面状の電気ヒーターであり、柔軟性を有し、被加熱面に密着させることができる。シリコンラバーヒーターに温度調節器を接続した。温度調節器は、シリコンラバーヒーターに加熱用の電力を供給し、シリコンラバーヒーターの温度が設定温度になるように調節するものである。

配管検査装置１の赤外線カメラ２として、温度計測機能付の非冷却２次元サーモグラフィを用いた。赤外線カメラ２の主な仕様は、測定温度範囲が−２０℃〜５００℃、最小温度分解能が０．０５Ｋ以下、測定精度がプラス・マイナス２℃、測定波長が８〜１４μｍである。赤外線カメラ２が出力する温度画像２１は、１枚当たり、３２０×２４０画素、２５６階調の画像である。画像記録周期（測定周期）は、１５秒である。処理部３、表示部４、入力部５及び記憶部６としては、コンピュータを用いた。

図２に示されるように、配管Ｐ（配管Ｐ１又は配管Ｐ２）をブロック７１の上に立設した。ブロック７１は、配管Ｐを床面から断熱するものである。配管Ｐには、シリコンラバーヒーター（図示せず）が貼り付けられている。配管Ｐにマグネット式のＫ熱電対７２（ＪＩＳ規格の種類Ｋの熱電対）を直接取り付け、配管Ｐの温度を温度計７３で常時計測した。赤外線カメラ２は、配管Ｐの外側表面から赤外線カメラ２のレンズ面までの距離が６５ｃｍになるように設置し、レベルメーター（水平器）を用いて、赤外線カメラ２の視野中心方向（レンズの光軸）が水平になるように調整した。赤外線カメラ２の視野中心は、配管Ｐの外側表面の中心とほぼ一致させた。バックグラウンド・ノイズを低減するため、配管Ｐの背後の壁面に暗幕（図示せず）を貼り付け、赤外線カメラ２の視野の背景を黒くした。この試験では、赤外線カメラ２のレンズとして標準レンズを用いたが、プラントの配管の検査では、望遠レンズを用いてもよい。なお、図２において、コンピュータは図示を省略している。

配管表面ＰＳの温度Ｔの分布の測定は、配管Ｐの加熱前、加熱中（温度上昇中）、安定時（加熱後に温度が一定になった状態）及び放熱中に行った。加熱中及び安定時におけるシリコンラバーヒーターの設定温度は、６５℃とした。測定の時間間隔Δｔは１５秒間とした。

外側表面に錆や疵の不均一なパターンがある配管Ｐ１及び配管Ｐ２について測定を行い、１５秒間（Δｔ）における配管表面の温度変化ΔＴを指数関数を用いて変換することにより、温度変化ΔＴを強調する画像処理を行った。この処理後の画像には、減肉が多い配管Ｐ１の加熱中に減肉の影響が見られた。減肉の箇所は、温度変化ΔＴが大きかった。一方、減肉が軽微な配管Ｐ２の同様の画像には、はっきりとした減肉の影響が見られなかった。

この結果から、配管Ｐの減肉箇所は、それ以外の箇所よりも配管表面の温度Ｔが速く上昇することが確認された。

次に、配管Ｐ１及び配管Ｐ２の外側表面を布ヤスリで磨いて錆や疵の不均一なパターンをほとんど消した後に、つや消し黒の塗料を塗布し、それぞれ配管Ｐ１’、配管Ｐ２’とした。このような表面状態が均一な配管Ｐ１’及び配管Ｐ２’について測定を行い、１５秒間（Δｔ）における配管表面の温度変化ΔＴを指数関数を用いて変換することにより、温度変化ΔＴを強調する画像処理を行った。この処理後の画像には、減肉が多い配管Ｐ１’の加熱中に減肉の影響が見られた。減肉の箇所は、温度変化ΔＴが大きかった。減肉が軽微な配管Ｐ２’について同様に処理した画像には、はっきりとした減肉の影響が見られなかった。

すなわち、配管の外側表面の錆や疵を除去した場合の処理結果は、前述の錆や疵がある場合の処理結果と同様であった。したがって、赤外線カメラ２によって測定される配管表面ＰＳの温度Ｔの上昇の速さは、配管Ｐの表面状態に影響され難いことが分かった。

配管検査装置１による減肉に検出について、別の試験を行って評価した。

試験における被検体として、前述の試験と同様の配管Ｐ（Ｐ１及びＰ２）を使用した。流体による配管Ｐの加熱を模擬するため、シリコンラバーヒーターに替えて温水を用いた。温水は、シリコンラバーヒーターよりも被加熱面との密着が確実である。図３に示されるように、半円筒形の配管Ｐの両端を各々１対の半円形のアクリル板８１、８２で仕切り、その間に発泡ウレタン８３を充填し、配管Ｐの両端を塞いだ。その配管Ｐを凹部を上に向け、支持部材８４によって水平に支持した。

配管Ｐの６２ｃｍ下方に赤外線カメラ２を配置した。本実施例の赤外線カメラ２は、測定温度範囲が−２０℃〜１２０℃、最小温度分解能が０．０３Ｋ以下、画像記録周期（測定周期）が０．２秒であること以外は、前述の試験で用いたものと同様である。処理部３、表示部４、入力部５及び記憶部６として、コンピュータを用いた（図示せず）。

この試験において、赤外線カメラ２によって配管Ｐの温度画像を撮像した。時間的に連続する１６枚の温度画像を画素ごとに平均化した（時間平均）。平均化した温度画像２１は、０．２秒×１６＝３．２秒ごとに得られる。平均化した温度画像２１に基づいて配管表面の絶対温度の変化率の分布を算出した。

先ず、減肉が多い配管Ｐ１を用いて試験を行った。試験時の気温は２７℃であった。試験開始前の配管Ｐ１の温度は気温とほぼ同じであった。配管Ｐ１に７３．２℃の温水を注いで加熱を開始した。加熱終了時の配管Ｐ１の温度は５０．８℃であった。加熱終了時の温水の温度は６６．４℃であった。加熱終了後に排水管８５を介して温水を排水した。配管Ｐ１から温水を排水した後、配管Ｐ１は放熱する。

配管表面ＰＳの絶対温度の変化率ａ（ｕ，ｖ，ｔ_ｉ）をその平均値で除算した後にその時間平均を算出することによって規格化した変化率Ａの分布を図４に示す。この図において、横軸はＡ、縦軸は頻度であり、実線は配管Ｐの加熱中、破線は配管Ｐの放熱中を示す。

減肉が多い配管Ｐ１では、加熱中は、配管表面の絶対温度の変化率ａの分布にばらつきが大きいため、規格化された変化率Ａの分布がなだらかになった（実線）。放熱中は、配管表面の絶対温度の変化率ａの分布に減肉の影響がほとんど無いため、規格化された変化率Ａの分布が鋭くなった（破線）。

次に、配管Ｐを減肉が軽微な配管Ｐ２を用いて試験を行った。試験時の気温は２７℃であった。試験開始前の配管Ｐ２の温度は気温とほぼ同じであった。配管Ｐ２に６８．５℃の温水を注いで加熱を開始した。加熱終了時の温水の温度は６２．７℃であった。加熱終了後に排水管８５を介して温水を排水した。配管Ｐ２から温水を排水した後、配管Ｐ２は放熱する。

配管表面ＰＳの絶対温度の変化率ａ（ｕ，ｖ，ｔ_ｉ）をその平均値で除算した後にその時間平均を算出することによって規格化した変化率Ａの分布を図５に示す。この図において、横軸はＡ、縦軸は頻度であり、実線は配管Ｐの加熱中、破線は配管Ｐの放熱中を示す。

減肉が軽微な配管Ｐ２では、加熱中、配管表面の絶対温度の変化率ａの分布にばらつきが小さいため、規格化された変化率Ａの分布が鋭くなった（実線）。放熱中、配管表面の絶対温度の変化率ａの分布に減肉の影響がほとんど無いため、規格化された変化率Ａの分布は、加熱中と同様に鋭くなった（破線）。

この試験の結果、配管Ｐが加熱中であることを検出するとともに、配管表面ＰＳの絶対温度の変化率の分布を算出することによって、配管Ｐの減肉の存在を検出できることが確認された。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、赤外線カメラ２が出力するデータは、ケーブルを介して処理部３に入力してもよいし、フラッシュメモリ型メモリカード等を介して処理部３に入力してもよい。また、検査対象の配管は、製油所の配管に限られず、例えば、火力発電所等の配管であってもよい。

１ 配管検査装置
２ 赤外線カメラ（サーモグラフィ）
２１ 温度画像
３ 処理部
４ 表示部

Claims (7)

1. 管内に気温よりも高温の流体が流れており、その温度及び流量の少なくとも一方が時間変化する配管を検査するための配管検査装置であって、
   配管表面の温度を所定の時間間隔で測定し、測定した温度の値を画素ごとに有する温度画像を形成する赤外線カメラと、
   前記赤外線カメラが形成した温度画像を処理する処理部とを備え、
   前記処理部は、前記温度画像に基づいて、配管が加熱中であることを検出するとともに、配管表面の絶対温度の変化率の分布を算出することを特徴とする配管検査装置。
2. 前記処理部は、配管表面の所定領域において測定された温度が上昇中であるとき、その配管が加熱中であると判定することを特徴とする請求項１に記載の配管検査装置。
3. 前記処理部は、時間的に連続する複数の前記温度画像を画素ごとに平均化し、平均化した温度画像に基づいて配管表面の絶対温度の変化率の分布を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配管検査装置。
4. 前記処理部は、配管表面の絶対温度の前記変化率をその平均値で除算した後にその時間平均を算出することによって規格化することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の配管検査装置。
5. 前記処理部が算出した配管表面の絶対温度の変化率の分布と、配管が加熱中であることの検出結果とを表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の配管検査装置。
6. 請求項５に記載の配管検査装置を用いた配管検査方法であって、
   配管表面の絶対温度の変化率の分布において、その変化率のばらつきが、配管が加熱中でないときよりも加熱中に大きいとき、その配管に減肉が存在すると判定することを特徴とする配管検査方法。
7. 請求項５に記載の配管検査装置を用いた配管検査方法であって、
   配管が加熱中である時に配管表面の絶対温度の変化率の分布を算出し、その変化率のばらつきが所定の値よりも大きいとき、その配管に減肉が存在すると判定することを特徴とする配管検査方法。
   

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