JP2015125113A - 熱交換ユニットの検査方法及び検査装置 - Google Patents
熱交換ユニットの検査方法及び検査装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015125113A JP2015125113A JP2013271609A JP2013271609A JP2015125113A JP 2015125113 A JP2015125113 A JP 2015125113A JP 2013271609 A JP2013271609 A JP 2013271609A JP 2013271609 A JP2013271609 A JP 2013271609A JP 2015125113 A JP2015125113 A JP 2015125113A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchange
- refractory
- unit
- vibration
- natural frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
【課題】熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価可能な熱交換ユニットの検査方法及び検査装置の提供。【解決手段】熱交換ユニットの検査方法は、耐火部に衝撃を加える振動励起工程と、衝撃によって耐火部の検査対象領域で発生した振動を測定する振動測定工程と、振動測定工程の測定結果に基づいて、耐火部の検査対象領域の固有振動数を求める固有振動数解析工程と、振動測定工程の測定結果に基づいて、耐火部の検査対象領域で発生した振動の減衰に関するパラメータを求める減衰パラメータ解析工程と、固有振動数解析工程で求められた固有振動数及び減衰パラメータ解析工程で求められた減衰に関するパラメータに基づいて、耐火部の検査対象領域における熱交換部からの耐火部の剥離を判定する判定工程とを備える。【選択図】図3
Description
本開示は、ボイラに使用される熱交換ユニットの検査方法及び検査装置に関する。
例えばバイオマスを燃料とする流動床ボイラ等の産業用ボイラには、耐火物で覆われた熱交換ユニットを用いるものがある。
具体的には、熱交換ユニットは、少なくとも1つの管を含む熱交換部と、熱交換部の表面に溶接によりそれぞれ固定された複数の突起部と、突起部間に設けられ、熱交換部の表面を覆う耐火部とを有する。例えば突起部はY字アンカであり、突起部によって、耐火部が熱交換部に密着した状態で保持される。
具体的には、熱交換ユニットは、少なくとも1つの管を含む熱交換部と、熱交換部の表面に溶接によりそれぞれ固定された複数の突起部と、突起部間に設けられ、熱交換部の表面を覆う耐火部とを有する。例えば突起部はY字アンカであり、突起部によって、耐火部が熱交換部に密着した状態で保持される。
この種の熱交換ユニットでは、熱応力により耐火部に割れ目が発生し、割れ目に腐食性ガスが侵入することがある。腐食性ガスにより突起部と熱交換部との間の溶接部が腐蝕すると、熱交換部から突起部及び耐火部が剥離し、最終的に脱落することがある。このため、ハンマー等で耐火部を叩いて音を聞く打音検査によって、熱交換部からの耐火部の剥離(浮き上がり)が検査されている。
打音検査の場合、作業者によって検査結果がばらついてしまうことがある。そこで、特許文献1に開示されている構造物検査方法を用いることが考えられる。この構造物検査方法では、衝撃を加えた際に発生する音の振動波形を定量的に測定し、当該振動波形が一定の減衰を達成するまでの時間が、欠陥が発生していない場合の基準減衰時間よりも長い場合に、欠陥が発生していると判定される。
また、特許文献2に開示されている構造物の診断方法では、コンクリート構造物の表面に任意の波長を持つ弾性波を入力し、この波動がコンクリートの底面あるいは内部欠陥と測定表面との間で多重反射波することによって生じる特性周波数の発生時刻が周期的あるいは非周期的であることにより、コンクリートの厚さ及び内部欠陥を分離判別して測定する。
しかしながら、特許文献1に記載された構造物検査方法のように、振動波形が一定の減衰を達成するまでの時間が、欠陥が発生していない場合の基準減衰時間よりも長い場合に、欠陥が発生していると判定するのみでは、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価することは困難である。
また、特許文献2に記載された構造物の診断方法のように、コンクリートの厚さ及び内部欠陥を分離判別して測定したとしても、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価することは困難である。
また、特許文献2に記載された構造物の診断方法のように、コンクリートの厚さ及び内部欠陥を分離判別して測定したとしても、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価することは困難である。
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価可能な熱交換ユニットの検査方法を提供することにある。
また、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価可能な熱交換ユニットの検査装置を提供することにある。
また、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価可能な熱交換ユニットの検査装置を提供することにある。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、複数の管を含む熱交換部と、前記熱交換部の表面に溶接によりそれぞれ固定された複数の突起部と、前記複数の突起部間に設けられ、前記熱交換部の表面を覆う耐火部とを有する熱交換ユニットの検査方法において、前記耐火部に衝撃を加える振動励起工程と、前記衝撃によって前記耐火部の検査対象領域で発生した振動を測定する振動測定工程と、前記振動測定工程の測定結果に基づいて、前記耐火部の検査対象領域の固有振動数を求める固有振動数解析工程と、前記振動測定工程の測定結果に基づいて、前記耐火部の検査対象領域で発生した振動の減衰に関するパラメータを求める減衰パラメータ解析工程と、前記固有振動数解析工程で求められた固有振動数及び前記減衰パラメータ解析工程で求められた減衰に関するパラメータに基づいて、前記耐火部の検査対象領域における前記熱交換部からの前記耐火部の剥離を判定する判定工程とを備えることを特徴とする熱交換ユニットの検査方法が提供される。
この構成によれば、耐火部の検査対象領域ごとに、固有振動数及び減衰に関するパラメータに基づいて剥離を判定することで、各検査対象領域における剥離の発生を的確に判定することができる。この結果として、この構成によれば、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価することができる。
幾つかの実施形態では、前記減衰に関するパラメータは、前記振動の振幅が一定の比率まで減衰するまでにかかる減衰時間であり、前記判定工程において、前記固有振動数解析工程で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析工程で求められた前記減衰時間が減衰時間閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定される。
この構成によれば、固有振動数が振動数閾値以下であり且つ減衰時間が減衰時間閾値以上であるときに、検査対象領域で剥離が発生していると判定することで、剥離の判定を的確に行うことができる。
幾つかの実施形態では、前記減衰に関するパラメータは、一定時間での前記振動の振幅の減衰率であり、前記判定工程において、前記固有振動数解析工程で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析工程で求められた前記減衰率が減衰率閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定される。
この構成によれば、固有振動数が振動数閾値以下であり且つ減衰率が減衰率閾値以上であるときに、検査対象領域で剥離が発生していると判定することで、剥離の判定を的確に行うことができる。
幾つかの実施形態では、前記減衰に関するパラメータは、前記振動のうち最初の振動の振幅に対する一定時間経過後の振動の振幅のピークツーピーク値の比であり、前記判定工程において、前記固有振動数解析部で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析部で求められた比が減衰閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定される。
この構成によれば、固有振動数が振動数閾値以下であり且つ最初の振幅に対する一定時間経過後の振動の振幅のピークツーピーク値の比が減衰閾値以上であるときに、検査対象領域で剥離が発生していると判定することで、剥離の判定を的確に行うことができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、複数の管を含む熱交換部と、前記熱交換部の表面に溶接によりそれぞれ固定された複数の突起部と、前記複数の突起部間に設けられ、前記熱交換部の表面を覆う耐火部とを有する熱交換ユニットの検査装置において、前記耐火部に加えられた衝撃によって前記耐火部の検査対象領域で発生した振動を測定するように構成された振動測定部と、前記振動測定部の測定結果に基づいて、前記耐火部の検査対象領域の固有振動数を求めるように構成された固有振動数解析部と、前記振動測定部の測定結果に基づいて、前記耐火部の検査対象領域で発生した振動の減衰に関するパラメータを求めるように構成された減衰パラメータ解析部と、前記固有振動数解析部で求められた固有振動数及び前記減衰パラメータ解析部で求められた減衰に関するパラメータに基づいて、前記耐火部の検査対象領域における前記熱交換部からの前記耐火部の剥離を判定するように構成された判定部とを備えることを特徴とする熱交換ユニットの検査装置が提供される。
この構成によれば、耐火部の検査対象領域ごとに、固有振動数及び減衰に関するパラメータに基づいて剥離を判定することで、各検査対象領域における剥離の発生を的確に判定することができる。この結果として、この構成によれば、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価することができる。
幾つかの実施形態では、前記減衰に関するパラメータは、前記振動の振幅が一定の比率まで減衰するまでにかかる減衰時間であり、前記判定部は、前記固有振動数解析部で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析部で求められた前記減衰時間が減衰時間閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定するように構成されている。
この構成によれば、固有振動数が振動数閾値以下であり且つ減衰時間が減衰時間閾値以上であるときに、検査対象領域で剥離が発生していると判定することで、剥離の判定を的確に行うことができる。
幾つかの実施形態では、前記減衰に関するパラメータは、一定時間での前記振動の振幅の減衰率であり、前記判定部は、前記固有振動数解析部で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析部で求められた前記減衰率が減衰率閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定するように構成されている。
この構成によれば、固有振動数が振動数閾値以下であり且つ減衰率が減衰率閾値以上であるときに、検査対象領域で剥離が発生していると判定することで、剥離の判定を的確に行うことができる。
幾つかの実施形態では、前記減衰に関するパラメータは、前記振動のうち最初の振動の振幅に対する一定時間経過後の振動の振幅のピークツーピーク値の比であり、前記判定部は、前記固有振動数解析部で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析部で求められた比が減衰閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定するように構成されている。
この構成によれば、固有振動数が振動数閾値以下であり且つ最初の振幅に対する一定時間経過後の振動の振幅のピークツーピーク値の比が減衰閾値以上であるときに、検査対象領域で剥離が発生していると判定することで、剥離の判定を的確に行うことができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価可能な熱交換ユニットの検査方法が提供される。
また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価可能な熱交換ユニットの検査装置が提供される。
また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、熱交換部から剥離した耐火部の剥離部分の大きさを的確に評価可能な熱交換ユニットの検査装置が提供される。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図1は、本発明の少なくとも一つの実施形態に係る熱交換ユニットの検査方法が適用される熱交換ユニット10を概略的に示す断面図であり、図2は、図1の熱交換ユニット10を概略的に示す平面図である。
熱交換ユニット10は、循環型流動床ボイラやバブリング型流動床ボイラ等の産業用ボイラに適用される。具体的には、熱交換ユニット10は、少なくとも1つの管12を含む熱交換部14と、熱交換部14の表面に溶接によりそれぞれ固定された複数の突起部16と、複数の突起部16間に設けられ、熱交換部14の表面を覆う耐火部18とを有する。
熱交換ユニット10は、循環型流動床ボイラやバブリング型流動床ボイラ等の産業用ボイラに適用される。具体的には、熱交換ユニット10は、少なくとも1つの管12を含む熱交換部14と、熱交換部14の表面に溶接によりそれぞれ固定された複数の突起部16と、複数の突起部16間に設けられ、熱交換部14の表面を覆う耐火部18とを有する。
管12は金属からなり、水や蒸気等の流体を流すことができるように構成されている。幾つかの実施形態では、熱交換部14は、相互に平行に配列された複数の管12と、複数の管12を相互に連結する複数の金属製の板20とを有する。板20と管12は相互に溶接されている。幾つかの実施形態では、熱交換ユニット10は火炉壁を構成しており、管12は蒸発管であり、板20はフィン板である。
複数の突起部16の各々は金属からなり、例えばY字形状を有するY型アンカからなる。各突起部16は、熱交換部14の表面に対し略垂直に溶接されている。幾つかの実施形態では、複数の突起部16は、熱交換部14の一方の表面に千鳥状或いは格子状に配置されている。
耐火部18は耐火物からなり、例えば、熱交換部14の周囲に型枠を設けたうえで不定形耐火物を流し込んだり、不定形耐火物を吹き付けることによって形成される。幾つかの実施形態では、耐火部18は、突起部16及び熱交換部14の一方の表面を覆っており、耐火部18の平坦な外面によって、熱交換ユニット10の一方の外面が形成されている。従って、突起部16は耐火部18の内部に埋設されている。
図3は、本発明の少なくとも一実施形態に係る熱交換ユニットの検査方法の概略的な手順を示すフローチャートであり、図4は、検査方法に用いられる熱交換ユニットの検査装置を概略的に示す図である。
図3に示したように、検査方法は、振動励起工程S10と、振動測定工程S12と、固有振動数解析工程S14と、減衰パラメータ解析工程S16と、判定工程S18と、出力工程S20とを有する。
振動励起工程S10では、耐火部18に衝撃が加えられる。例えば図4に示したように、ハンマーを用いて耐火部18の検査対象領域近傍に衝撃が加えられる。
図3に示したように、検査方法は、振動励起工程S10と、振動測定工程S12と、固有振動数解析工程S14と、減衰パラメータ解析工程S16と、判定工程S18と、出力工程S20とを有する。
振動励起工程S10では、耐火部18に衝撃が加えられる。例えば図4に示したように、ハンマーを用いて耐火部18の検査対象領域近傍に衝撃が加えられる。
振動測定工程S12では、衝撃によって耐火部18の検査対象領域で発生した振動が測定される。振動は、例えば、検査対象領域の表面に接触させられた振動センサを用いて測定される。検査対象領域の大きさは、例えば数10mm四方の大きさに設定されるが、振動センサは、検査対象領域の表面の一部に接触していればよい。
固有振動数解析工程S14では、振動測定工程S12の測定結果に基づいて、耐火部18の検査対象領域の固有振動数が求められる。例えば、振動測定工程S12で求められた振動スペクトルに対し、MEM(最大エントロピー法)によりスペクトル解析を行うことにより、固有振動数が求められる。図5は、スペクトル解析の結果の一例を示しており、衝撃により、特定の振動数、即ち固有振動数の振動が励起されていることがわかる。
減衰パラメータ解析工程S16では、振動測定工程S12の測定結果に基づいて、耐火部18の検査対象領域で発生した振動の減衰に関するパラメータ(減衰パラメータ)が求められる。減衰パラメータは、例えば、衝撃が加えられた直後の振動の振幅に対し、振動の振幅が一定の比率、例えば半分まで減少するのに要する時間(減衰時間)である。
ここで、図6は、検査対象領域において、熱交換部14から耐火部18が剥離していない場合の振動スペクトルの一例を示しており、図7は、熱交換部14から耐火部18が剥離している場合の振動スペクトルの一例を示している。振動パラメータとしての減衰時間は、例えば図6及び図7に示すように、振幅の頂点を通る包絡線を求め、包絡線の振幅が一定の比率まで減衰するのに要する時間として求めることができる。
判定工程S18では、固有振動数解析工程S14で求められた固有振動数及び減衰パラメータ解析工程S16で求められた減衰パラメータに基づいて、耐火部18の検査対象領域における熱交換部14からの耐火部18の剥離が判定される。
以上の振動励起工程S10、振動測定工程S12、固有振動数解析工程S14、減衰パラメータ解析工程S16及び判定工程S18を全ての検査対象領域について繰り返すことで、全ての検査対象領域について剥離の判定結果が得られる。
出力工程S20では、得られた判定結果が、検査担当者が認識できるような態様で出力される。
出力工程S20では、得られた判定結果が、検査担当者が認識できるような態様で出力される。
上述した検査方法に用いられる熱交換ユニットの検査装置は、図4に示したように、振動を検知可能な圧電素子等からなる振動センサ30と、例えばコンピュータ等によって構成される検査器32とを有する。
検査器32は、振動測定部34と、固有振動数解析部36と、減衰パラメータ解析部38と、判定部40と、出力部42とを有する。
検査器32は、振動測定部34と、固有振動数解析部36と、減衰パラメータ解析部38と、判定部40と、出力部42とを有する。
振動測定部34は、振動センサ30を介して、耐火部18に加えられた衝撃によって耐火部18の検査対象領域で発生した振動を測定するように構成されている。
固有振動数解析部36は、振動測定部34の測定結果に基づいて、耐火部18の検査対象領域の固有振動数を求めるように構成されている。
固有振動数解析部36は、振動測定部34の測定結果に基づいて、耐火部18の検査対象領域の固有振動数を求めるように構成されている。
減衰パラメータ解析部38は、振動測定部34の測定結果に基づいて、耐火部18の検査対象領域で発生した振動の減衰に関するパラメータを求めるように構成されている。
判定部40は、固有振動数解析部36で求められた固有振動数及び減衰パラメータ解析部38で求められた減衰に関するパラメータに基づいて、耐火部18の検査対象領域における熱交換部14からの耐火部18の剥離を判定するように構成されている。
出力部42は、例えばモニタによって構成されている。
判定部40は、固有振動数解析部36で求められた固有振動数及び減衰パラメータ解析部38で求められた減衰に関するパラメータに基づいて、耐火部18の検査対象領域における熱交換部14からの耐火部18の剥離を判定するように構成されている。
出力部42は、例えばモニタによって構成されている。
上述した熱交換ユニットの検査方法あるいは検査装置の構成によれば、耐火部18の検査対象領域ごとに、固有振動数及び減衰に関するパラメータに基づいて剥離を判定することで、各検査対象領域における剥離の発生を的確に判定することができる。この結果として、この構成によれば、熱交換部14から剥離した耐火部18の剥離部分の大きさを的確に評価することができる。
幾つかの実施形態では、減衰に関するパラメータは、振動の振幅が一定の比率まで減衰するまでにかかる減衰時間であり、判定工程S18において、固有振動数解析工程S14で求められた耐火部18の検査対象領域の固有振動数が所定の振動数閾値以下であり、且つ、減衰パラメータ解析工程S16で求められた減衰時間が所定の減衰時間閾値以上であるときに、耐火部18の検査対象領域において熱交換部14から耐火部18が剥離していると判定される。例えば、振動数閾値は、耐火部18の材質や厚さにもよるが、2.3kHz以上2.7kHz以下の範囲に設定される。また例えば、減衰時間閾値は、耐火部18の材質や厚さにもよるが、1ms以上2ms以下の範囲に設定される。
この構成によれば、固有振動数が振動数閾値以下であり且つ減衰時間が減衰時間閾値以上であるときに、検査対象領域で剥離が発生していると判定することで、剥離の判定を的確に行うことができる。以下、その理由について説明する。
図8は、熱交換部14から耐火部18が剥離している面積(剥離面積)の大きさと固有振動数との関係を示すグラフであり、プロットは後述の試験体の実験値を示し、曲線は理論値を示している。
理論値は、剥離している部分が円板形状であって、且つ、剥離している部分の周囲が拘束されているとの仮定のもとで、次式(1)及び(2)により求められる。
理論値は、剥離している部分が円板形状であって、且つ、剥離している部分の周囲が拘束されているとの仮定のもとで、次式(1)及び(2)により求められる。
ただし、fは固有振動数、Parは所定のパラメータ(例えば10.21)、Rは円板(剥離している部分)の半径、Dは円板の曲げ剛性、ρaは円板の単位面積当たりの質量、tは円板の厚さ、Eは縦弾性係数を表している。
図8及び式(1)から、固有振動数は、剥離している部分の面積に反比例する傾向があることがわかる。例えば、固有振動数が2.5kHzの場合、剥離部分の面積は約0.11m2であると推定される。従って、振動数閾値を例えば2.5kHzに設定すれば、0.11m2以上の大きさで剥離していると推定される検査対象領域を抽出することができる。
一方、減衰時間については、図6及び図7からわかるように、剥離している部分での振動の減衰時間は、剥離していない部分での振動の減衰時間よりも長くなる傾向がある。そこで、適当な減衰時間閾値を設定すれば、検査対象領域において剥離が発生しているか否かを判断することができる。
かくして、固有振動数が振動数閾値以下であるという抽出条件にて、剥離が発生していると推定される検査対象領域を抽出し、そこから更に、抽出された検査対象領域から、減衰時間が減衰時間閾値以上であるという別の抽出条件にて、剥離が発生していると推定される検査対象領域を抽出することで、剥離の判定を的確に行うことができる。
以下、実施例について説明する。
図9は、上述の熱交換ユニットの検査方法により検査した試験体50の構成を概略的に示す平面図であり、図10は、図9中のX−X線に沿う概略的な断面図であり、図11は、XI−XI線に沿う概略的な断面図である。
図9は、上述の熱交換ユニットの検査方法により検査した試験体50の構成を概略的に示す平面図であり、図10は、図9中のX−X線に沿う概略的な断面図であり、図11は、XI−XI線に沿う概略的な断面図である。
図9、図10及び図11に示したように、試験体50は、鉄板52と、鉄板52の一方の面に溶接により固定された複数の突起54と、鉄板52の一方の面を覆う耐火部56とからなる。複数の突起54は、それぞれY型アンカからなり、千鳥状に配置されている。複数の突起54は、耐火部56の内部に埋設されている。
ただし、試験体50において、図9中の円58で囲まれた領域では、図10に示したように鉄板52から突起54及び耐火部56が剥がれている。
ただし、試験体50において、図9中の円58で囲まれた領域では、図10に示したように鉄板52から突起54及び耐火部56が剥がれている。
図12は、検査対象領域を説明するための図である。図12中の黒丸60は、振動センサ30を当接させる振動測定箇所を示しており、衝撃を加える箇所は、各振動測定箇所から例えば20mmの位置である。従って、複数の検査対象領域の各々は、直線状の1点鎖線で囲まれた領域である。
図13は、固有振動数解析工程S14の解析結果を示している。図13では、各検査対象領域に、求められた固有振動数が示されている。なお、図8中の実験値は、剥離面積の異なる複数の試験体50で求められた固有振動数である。
図14は、判定工程S18の判定結果を示す図である。図14では、剥離が発生していると判定された検査対象領域が白抜きで示され、剥離が発生していないと判定された領域がハッチングで示されている。また、図14の判定に用いられた振動数閾値は2.5kHzであり、減衰時間閾値は2msである。
図14によれば、剥離が発生していると判定された検査対象領域は、円58内に多く分布している一方、円58の外側にはほとんど分布しておらず、検査方法の精度が高いことがわかる。
図14によれば、剥離が発生していると判定された検査対象領域は、円58内に多く分布している一方、円58の外側にはほとんど分布しておらず、検査方法の精度が高いことがわかる。
なお、図13及び図14には、目視にて見つかった耐火部56の割れ目62も概略的に示されている。割れ目62が近傍に存在する検査対象領域では、剥離が発生していても、固有振動数が高くなる傾向がある。この傾向を考慮して、図14の判定結果では、割れ目62が近傍に存在する検査対象領域では、固有振動数が振動数閾値を超えていても、減衰時間が減衰時間閾値以上であれば、剥離が発生していると判定されている。
幾つかの実施形態では、減衰に関連するパラメータは、振動の最初の振幅に対する一定時間経過後の振動の振幅のピークツーピーク値の比(以下、ピークツーピーク比ともいう)である。
図15は、ピークツーピーク比を説明するための図である。図15の場合、最初の下向きの振動の振幅(ピーク値)はaであり、一定時間経過後の振動のピークツーピーク値はbである。従って、ピークツーピーク比は、b/aである。なお、本実施形態では、最初の下向きの振動が開始する時間を基準時として、基準時から1.2ms(ミリ秒)以上1.7ms以下の範囲でのピークツーピーク値bが測定されている。
図15は、ピークツーピーク比を説明するための図である。図15の場合、最初の下向きの振動の振幅(ピーク値)はaであり、一定時間経過後の振動のピークツーピーク値はbである。従って、ピークツーピーク比は、b/aである。なお、本実施形態では、最初の下向きの振動が開始する時間を基準時として、基準時から1.2ms(ミリ秒)以上1.7ms以下の範囲でのピークツーピーク値bが測定されている。
図16は、減衰に関するパラメータとして、ピークツーピーク比b/aを用いた場合の実施例を説明するための図である。図16では、ピークツーピーク比b/aが減衰閾値未満である検査対象領域にハッチングが付されている。減衰閾値は、例えば0.35に設定されている。
図17は、図13及び図16に基づいた剥離の判定結果を示す図である。すなわち、図17では、図13において固有周波数が振動閾値以下であり、且つ、図16においてピークツーピーク比が減衰閾値以上である検査対象領域が、剥離が発生している領域であると判定されている。
図15に示すように、剥離が発生している領域では、剥離が発生していない領域に比べ、一定時間経過後であっても、周期的な波(余韻)が残っている傾向にある。このため、上述した構成によれば、固有振動数が振動数閾値以下であり且つピークツーピーク比が減衰閾値以上であるときに、検査対象領域で剥離が発生していると判定することで、剥離の判定を的確に行うことができる。
本発明は上述した幾つかの実施形態に限定されることはなく、上述した幾つかの実施形態に変形を加えた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、減衰に関するパラメータとして減衰時間が用いられていたが、減衰率を用いてもよい。減衰率は、振動の振幅が、衝撃を加えた直後の振動の振幅に対する、一定時間経過後の振幅の比率である。この場合、固有振動数が振動数閾値以下であり且つ減衰率が所定の減衰率閾値以上であるときに、検査対象領域で剥離が発生していると判定することで、剥離の判定を的確に行うことができる。
また、上述した幾つかの実施形態では、検査対象の熱交換ユニット10において、突起部16はY型アンカであったが、突起部16の形状は特に限定されることはなく、V字形状のV型アンカであってもよい。
ここで、図18は、幾つかの実施形態に係る熱交換ユニットの検査方法を適用可能な熱交換ユニット10の断面を概略的に示し、図19は、図18の熱交換ユニットを概略的に示す平面図である。上述した幾つかの実施形態では、突起部16が耐火部18の内部に埋設されていたが、図18及び図19に示したように、円柱形状の突起部16の外端面が耐火部18の表面と面一をなし、露出していてもよい。また、耐火部18の外表面は波形に湾曲していてもよい。図18及び図19の熱交換ユニット10の場合、突起部16を介して管12に熱を効率的に伝えることができる。
また、幾つかの実施形態に係る熱交換ユニットの検査方法は、振動励起工程S10の前に、熱交換ユニット10の表面から付着物等を除去する前処理工程を更に有していてもよい。或いは、幾つかの実施形態に係る熱交換ユニットの検査方法は、振動励起工程S10の前に、打音検査等により剥離が発生していそうな領域を発見する予備検査工程を更に有していてもよい。
更に、幾つかの実施形態に係る熱交換ユニットの検査方法は、固有振動数及び減衰パラメータの外に、更に他のパラメータを用いて、剥離を判定してもよい。
更に、幾つかの実施形態に係る熱交換ユニットの検査方法は、固有振動数及び減衰パラメータの外に、更に他のパラメータを用いて、剥離を判定してもよい。
10 熱交換ユニット
12 管
14 熱交換部
16 突起部
18 耐火部
20 板
30 振動センサ
32 検査器
34 振動測定部
36 固有振動数解析部
38 減衰パラメータ解析部
40 判定部
42 出力部
12 管
14 熱交換部
16 突起部
18 耐火部
20 板
30 振動センサ
32 検査器
34 振動測定部
36 固有振動数解析部
38 減衰パラメータ解析部
40 判定部
42 出力部
Claims (8)
- 複数の管を含む熱交換部と、
前記熱交換部の表面に溶接によりそれぞれ固定された複数の突起部と、
前記複数の突起部間に設けられ、前記熱交換部の表面を覆う耐火部とを有する熱交換ユニットの検査方法において、
前記耐火部に衝撃を加える振動励起工程と、
前記衝撃によって前記耐火部の検査対象領域で発生した振動を測定する振動測定工程と、
前記振動測定工程の測定結果に基づいて、前記耐火部の検査対象領域の固有振動数を求める固有振動数解析工程と、
前記振動測定工程の測定結果に基づいて、前記耐火部の検査対象領域で発生した振動の減衰に関するパラメータを求める減衰パラメータ解析工程と、
前記固有振動数解析工程で求められた固有振動数及び前記減衰パラメータ解析工程で求められた減衰に関するパラメータに基づいて、前記耐火部の検査対象領域における前記熱交換部からの前記耐火部の剥離を判定する判定工程と
を備えることを特徴とする熱交換ユニットの検査方法。 - 前記減衰に関するパラメータは、前記振動の振幅が一定の比率まで減衰するまでにかかる減衰時間であり、
前記判定工程において、前記固有振動数解析工程で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析工程で求められた前記減衰時間が減衰時間閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定される
ことを特徴とする請求項1に記載の熱交換ユニットの検査方法。 - 前記減衰に関するパラメータは、一定時間での前記振動の振幅の減衰率であり、
前記判定工程において、前記固有振動数解析工程で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析工程で求められた前記減衰率が減衰率閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定される
ことを特徴とする請求項1に記載の熱交換ユニットの検査方法。 - 前記減衰に関するパラメータは、前記振動のうち最初の振動の振幅に対する一定時間経過後の振動の振幅のピークツーピーク値の比であり、
前記判定工程において、前記固有振動数解析部で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析部で求められた比が減衰閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定される
ことを特徴とする請求項1に記載の熱交換ユニットの検査方法。 - 複数の管を含む熱交換部と、
前記熱交換部の表面に溶接によりそれぞれ固定された複数の突起部と、
前記複数の突起部間に設けられ、前記熱交換部の表面を覆う耐火部とを有する熱交換ユニットの検査装置において、
前記耐火部に加えられた衝撃によって前記耐火部の検査対象領域で発生した振動を測定するように構成された振動測定部と、
前記振動測定部の測定結果に基づいて、前記耐火部の検査対象領域の固有振動数を求めるように構成された固有振動数解析部と、
前記振動測定部の測定結果に基づいて、前記耐火部の検査対象領域で発生した振動の減衰に関するパラメータを求めるように構成された減衰パラメータ解析部と、
前記固有振動数解析部で求められた固有振動数及び前記減衰パラメータ解析部で求められた減衰に関するパラメータに基づいて、前記耐火部の検査対象領域における前記熱交換部からの前記耐火部の剥離を判定するように構成された判定部と
を備えることを特徴とする熱交換ユニットの検査装置。 - 前記減衰に関するパラメータは、前記振動の振幅が一定の比率まで減衰するまでにかかる減衰時間であり、
前記判定部は、前記固有振動数解析部で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析部で求められた前記減衰時間が減衰時間閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項5に記載の熱交換ユニットの検査装置。 - 前記減衰に関するパラメータは、一定時間での前記振動の振幅の減衰率であり、
前記判定部は、前記固有振動数解析部で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析部で求められた前記減衰率が減衰率閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項5に記載の熱交換ユニットの検査装置。 - 前記減衰に関するパラメータは、前記振動のうち最初の振動の振幅に対する一定時間経過後の振動の振幅のピークツーピーク値の比であり、
前記判定部は、前記固有振動数解析部で求められた前記耐火部の検査対象領域の固有振動数が振動数閾値以下であり、且つ、前記減衰パラメータ解析部で求められた比が減衰閾値以上であるときに、前記耐火部の検査対象領域において前記熱交換部から前記耐火部が剥離していると判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項5に記載の熱交換ユニットの検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013271609A JP2015125113A (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 熱交換ユニットの検査方法及び検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013271609A JP2015125113A (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 熱交換ユニットの検査方法及び検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015125113A true JP2015125113A (ja) | 2015-07-06 |
Family
ID=53535899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013271609A Pending JP2015125113A (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 熱交換ユニットの検査方法及び検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015125113A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019095244A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 耐火部の検査方法、耐火部の補修方法及び耐火部の検査装置 |
US10539380B2 (en) | 2016-05-19 | 2020-01-21 | Hs Marston Aerospace Limited | Method and system for thermographic analysis |
-
2013
- 2013-12-27 JP JP2013271609A patent/JP2015125113A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10539380B2 (en) | 2016-05-19 | 2020-01-21 | Hs Marston Aerospace Limited | Method and system for thermographic analysis |
JP2019095244A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 耐火部の検査方法、耐火部の補修方法及び耐火部の検査装置 |
JP7040924B2 (ja) | 2017-11-20 | 2022-03-23 | 三菱重工業株式会社 | 耐火部の検査方法、耐火部の補修方法及び耐火部の検査装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4980245B2 (ja) | プロセス容器のライニングの非破壊試験 | |
US20120125108A1 (en) | Quantitative acoustic emission non-destructive inspection for revealing, typifying and assessing fracture hazards | |
Rezaei et al. | Health monitoring of pipeline girth weld using empirical mode decomposition | |
JP7125712B2 (ja) | 構造物における非破壊試験装置及びその非破壊試験方法 | |
JP2013088262A5 (ja) | ||
JP2009174859A (ja) | 機械部品の余寿命評価方法 | |
JP2013130588A (ja) | 原子力発電プラントの健全性評価システム | |
JP2015188928A (ja) | 寿命評価方法及び寿命評価装置 | |
JP2013140185A (ja) | 極低温超音波疲労非破壊試験評価装置 | |
JP2015125113A (ja) | 熱交換ユニットの検査方法及び検査装置 | |
JP2010060286A (ja) | 構造物の品質種別の判別方法 | |
JP2007205692A (ja) | ボイラ伝熱管の熱疲労亀裂損傷診断法 | |
JPH1114782A (ja) | 配管劣化評価方法及び装置 | |
JP7249145B2 (ja) | 導管の健全性診断方法 | |
JP6061767B2 (ja) | コンクリート内部の剥離探査方法およびその装置 | |
JP4464548B2 (ja) | 金属部材の表面き裂深さ解析方法 | |
Shannon et al. | Optimizing reformer tube life through advanced inspection and remaining life assessment | |
JP2008032480A (ja) | 耐熱鋼の損傷評価方法及びその装置 | |
JP2005351660A (ja) | 超音波探傷方法および超音波探傷装置 | |
JP7040924B2 (ja) | 耐火部の検査方法、耐火部の補修方法及び耐火部の検査装置 | |
JP2013228119A (ja) | ボイラ伝熱管の亀裂損傷の診断方法および診断装置 | |
JPH11281631A (ja) | 核燃料棒の超音波検査のための方法及び装置 | |
JP2007263668A (ja) | 埋設管の検査方法 | |
Bolu et al. | Monitoring crack propagation in turbine blades caused by thermosonics | |
Mandeliya et al. | A review on boiler tube assessment in power plant using ultrasonic testing |