JP2016095165A - 外径計測装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、前記配管の第１断面の第１方向に沿って第１幅の第１レーザ光を発光し、前記第１レーザ光の第１幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第１発光装置と、前記第１レーザ光の第１幅の一部を受光するように配置される第１受光装置と、前記配管の前記第１断面の前記第１方向に沿って第２幅の第２レーザ光を発光し、前記第１レーザ光の第１幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第２レーザ光の第２幅の一部が通過するように配置される第２発光装置と、前記第２レーザ光の第２幅の一部を受光するように配置される第２受光装置と、前記第１及び第２受光装置の受光結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１及び第２発光装置と前記第１及び第２受光装置とが保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着される保持装置と、を備える。【選択図】 図１０

Description

本発明は、外径計測装置に関する。

例えば、火力発電所においてタービンを回転させるために設けられる発電用ボイラは、ボイラ給水を予熱する節炭器、ボイラのハウジングを形成しボイラ給水を飽和蒸気にする水冷壁、飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器、タービンからの蒸気を再加熱してタービンに再度供給する再熱器等を含んで構成されている。また、上記の過熱器や再熱器は、耐熱鋼（例えば低合金鋼）を成分とするボイラチューブで構成されている。しかし、ボイラチューブが設計基準を超えた高温状態で使用され続けると、クリープ損傷の進行に伴って、ボイラチューブの外周面が膨出するか或いはボイラチューブの肉厚が減肉する等の変形を生じる虞がある。そこで、ボイラチューブの劣化に起因する事故を未然に防止するために、ボイラチューブの劣化状態を定期的に点検し、上記の膨出や減肉等の傾向管理を行っている。例えば、ボイラチューブの点検を行う場合、発電用ボイラの内部に足場を設置し、作業者は、足場を伝わりながら、ボイラチューブの外周面の劣化状態を目視で点検し、更に、ボイラチューブの外径のうち任意の位置の外径（代表点）のみをノギスやゲージを用いて計測し、これらの結果を基にボイラチューブの膨出や減肉等の傾向管理を行っている（例えば特許文献１）。

特開２０１３−１２２４１１号公報

しかし、ボイラチューブの点検を行う場合、足場が必要になるため、作業効率が低下する虞があった。また、ボイラチューブの外周面の劣化状態を目視で点検する場合、ボイラチューブに発生する膨出や減肉の僅かな変化を確認することが困難であるため、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。また、ボイラチューブの外径を計測する場合、ボイラチューブの外径のうち任意の位置の外径のみを計測するため、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。更に、ボイラチューブの外径を計測する場合、作業者が手作業で計測を行うため、ボイラチューブ１本あたりの作業時間が長くなることに伴って、発電用ボイラの缶右及び缶左の間に並設されている全てのボイラチューブの外径を計測することが困難になり、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。

そこで、本発明は、比較的短時間でボイラチューブの外径を正確に計測する外径計測装置を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、前記配管の第１断面の第１方向に沿って第１幅の第１レーザ光を発光し、前記第１レーザ光の第１幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第１発光装置と、前記第１レーザ光の第１幅の一部を受光するように配置される第１受光装置と、前記配管の前記第１断面の前記第１方向に沿って第２幅の第２レーザ光を発光し、前記第１レーザ光の第１幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第２レーザ光の第２幅の一部が通過するように配置される第２発光装置と、前記第２レーザ光の第２幅の一部を受光するように配置される第２受光装置と、前記第１及び第２受光装置の受光結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１及び第２発光装置と前記第１及び第２受光装置とが保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着される保持装置と、を備える。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、比較的短時間で配管の外径を正確に計測する外径計測装置を提供することが可能になる。

本実施形態に係る外径計測装置が用いられる火力発電所の全体構成を示す図である。 本実施形態に係る外径計測装置がボイラチューブに装着された様子を示す斜視図である。 本実施形態に係る外径計測装置がボイラチューブに装着された様子を示す平面図である。 本実施形態に係る外径計測装置をＸＹ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。 本実施形態に係る外径計測装置をＹ軸上のＡ位置においてＸＺ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。 本実施形態に係る外径計測装置をＹ軸上のＢ位置においてＸＺ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。 本実施形態に係る外径計測装置をＹ軸上のＣ位置においてＸＺ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。 本実施形態に係る外径計測装置をＹ軸上のＤ位置においてＸＺ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。 本実施形態に係る外径計測装置を構成するホルダの開いた様子を示す平面図である。 本実施形態に係る外径計測装置を構成するホルダの開いた様子を示す斜視図である。 本実施形態に係る外径計測装置を制御する制御装置を示すブロック図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝＝火力発電所の全体構成＝＝＝
図１は、本実施形態に係る外径計測装置が用いられる火力発電所の全体構成を示す図である。尚、図１に示す火力発電所の全体構成は、本実施形態に係る外径計測装置の説明を容易に理解するための一例である。本実施形態に係る外径計測装置を用いて、図１の火力発電所とは異なる構成の火力発電所内のボイラチューブの外径を計測することも可能である。但し、本実施形態に係る外径計測装置は、各火力発電所内に設置されるボイラチューブの外径に応じて予め設計されている必要がある。

火力発電所１は、ボイラ２、蒸気発生器３、水冷壁４、蒸気弁５、高圧タービン６、中圧タービン７、低圧タービン８、再熱器９、復水器１０、給水ポンプ１１、発電機１２を含んで構成されている。

ボイラ２は、外部から供給される燃料（例えば微粉炭の状態の石炭）と空気を混合して燃焼ガスを生成し、燃焼ガスの熱を用いて水を水蒸気に換える熱交換装置である。ボイラ２には、蒸気発生器３、水冷壁４、再熱器９が収容されている。蒸気発生器３は、復水器１０から供給される水を予熱する節炭器（不図示）と、水冷壁４から供給される飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器（不図示）と、を含んで構成されている。水冷壁４は、ボイラ２のハウジングを形成し、余熱された水を飽和蒸気にして過熱器に供給する。蒸気弁５は、蒸気発生器４で生成される過熱蒸気の流量を制御する調整弁である。

高圧タービン６、中圧タービン７、低圧タービン８の回転軸１３は同一であって、発電機１２の回転軸１４と結合されている。高圧タービン６には、蒸気発生器３で生成される過熱蒸気（第１蒸気）が蒸気弁５を介して供給される。高圧タービン６は、第１蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第２蒸気）をボイラ２内の再熱器９に供給する。再熱器９は、第２蒸気を再熱し、再熱蒸気（第３蒸気）として中圧タービン７に供給する。中圧タービン７は、第３蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第４蒸気）を低圧タービン８に供給する。低圧タービン８は、第４蒸気を膨張させる。

復水器１０は、低圧タービン８が第４蒸気を膨張させた後の排気を凝縮して復水に換える。給水ポンプ１１は、復水器１０で生成される復水を昇圧して給水としてボイラ２内の蒸気発生器３に戻している。

そして、発電機１２は、電力が発電されるように、第４蒸気が膨張した際に発生する動力で駆動される。

上記の蒸気発生器４や再熱器９は蒸気を循環させるボイラチューブ（配管）を含んで構成され、１００本程度のボイラチューブがボイラ２を形成するハウジングの缶右及び缶左の間に実質的に等間隔で配列されている。本実施形態に係る外径計測装置は、上記のボイラチューブの外径を計測するための装置であり、その詳細については後述する。

＝＝＝外径計測装置の構成＝＝＝
図２は、本実施形態に係る外径計測装置がボイラチューブに装着された様子を示す斜視図である。図２において、Ｘ軸は複数のボイラチューブの配列方向に沿う方向を示し、Ｙ軸は複数のボイラチューブの長手方向に沿う方向を示し、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸で形成されるＸＹ平面に直交する方向を示している。図３は、本実施形態に係る外径計測装置がボイラチューブに装着された様子を示す平面図である。図４は、本実施形態に係る外径計測装置をＸＹ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図５は、本実施形態に係る外径計測装置をＹ軸上のＡ位置においてＸＺ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図６は、本実施形態に係る外径計測装置をＹ軸上のＢ位置においてＸＺ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図７は、本実施形態に係る外径計測装置をＹ軸上のＣ位置においてＸＺ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図８は、本実施形態に係る外径計測装置をＹ軸上のＤ位置においてＸＺ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図９は、本実施形態に係る外径計測装置を構成するホルダの開いた様子を示す平面図である。図１０は、本実施形態に係る外径計測装置を構成するホルダの開いた様子を示す斜視図である。図１１は、本実施形態に係る外径計測装置を制御する制御装置を示すブロック図である。尚、ボイラチューブは、円筒形状を呈し、耐熱鋼として低合金綱を用いて形成されているものとする。

外径計測装置１００は、第１発光装置１０１、第１受光装置１０２、第２発光装置１０３、第２受光装置１０４、第３発光装置１０５、第３受光装置１０６、第４発光装置１０７、第４受光装置１０８、案内ローラ１０９〜１１６（案内装置）、ホルダ１１７（保持装置）を含んで構成される。尚、説明の便宜上、第１〜第４発光装置１０１，１０３，１０５，１０７及び第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８の形状は同一であって、例えば直方体の形状を呈していることとする。

第１発光装置１０１は、ボイラチューブ１１８の断面（ＸＺ平面に平行な面）の半径より短い幅Ｌ１の第１レーザ光を発光する。第１発光装置１０１は、第１レーザ光の幅方向がＸ軸に沿う方向になるとともに第１レーザ光の発光方向が−Ｚ方向になるように、ホルダ１１７に取り付けられ、更に、第１発光装置１０１は、第１レーザ光の幅Ｌ１の一部である幅Ｌ１’がボイラチューブ１１８の−Ｘ側の外側を通過するように、ホルダ１１７に取り付けられる。第１受光装置１０２は、第１レーザ光の幅Ｌ１’を受光する。第１受光装置１０２は、第１発光装置１０１に対向するように、Ｚ軸に沿ってホルダ１１７に取り付けられる。つまり、第１発光装置１０１及び第１受光装置１０２の夫々のＺ軸に沿う両側の位置は一致している。

第２発光装置１０３は、ボイラチューブ１１８の断面の半径より短い幅Ｌ２（＝Ｌ１）の第２レーザ光を発光する。第２発光装置１０３は、第２レーザ光の幅方向がＸ軸に沿う方向になるとともに第２レーザ光の発光方向が−Ｚ方向になるように、ホルダ１１７に取り付けられ、更に、第２発光装置１０３は、第２レーザ光の幅Ｌ２の一部である幅Ｌ２’（＝Ｌ１’）がボイラチューブ１１８の＋Ｘ側の外側を通過するように、ホルダ１１７に取り付けられる。第２受光装置１０４は、第２レーザ光の幅Ｌ２’を受光する。第２受光装置１０４は、第２発光装置１０３に対向するように、Ｚ軸に沿ってホルダ１１７に取り付けられる。つまり、第２発光装置１０３及び第２受光装置１０４の夫々のＺ軸に沿う両側の位置は一致している。また、第１発光装置１０１及び第２発光装置１０３の夫々のＸ軸に沿う両側の位置は一致している。また、第１受光装置１０２及び第２受光装置１０４の夫々のＸ軸に沿う両側の位置は一致している。また、第１発光装置１０１、第１受光装置１０２、第２発光装置１０３、第２受光装置１０４は、ホルダ１１７の同一のＸＺ平面Ｓ１上に取り付けられる。

第３発光装置１０５は、ボイラチューブ１１８の断面の半径より短い幅Ｌ３（＝Ｌ１）の第３レーザ光を発光する。第３発光装置１０５は、第３レーザ光の幅方向がＺ軸に沿う方向になるとともに第３レーザ光の発光方向が−Ｘ方向になるように、ホルダ１１７に取り付けられ、更に、第３発光装置１０５は、第３レーザ光の幅Ｌ３の一部である幅Ｌ３’（＝Ｌ１’）がボイラチューブ１１８の＋Ｚ側の外側を通過するように、ホルダ１１７に取り付けられる。第３受光装置１０６は、第３レーザ光の幅Ｌ３’を受光する。第３受光装置１０６は、第３発光装置１０５に対向するように、Ｘ軸に沿ってホルダ１１７に取り付けられる。つまり、第３発光装置１０５及び第３受光装置１０６の夫々のＸ軸に沿う両側の位置は一致している。

第４発光装置１０７は、ボイラチューブ１１８の断面の半径より短い幅Ｌ４（＝Ｌ１）の第４レーザ光を発光する。第４発光装置１０６は、第４レーザ光の幅方向がＺ軸に沿う方向になるとともに第４レーザ光の発光方向が−Ｘ方向になるように、ホルダ１１７に取り付けられ、更に、第４発光装置１０７は、第４レーザ光の幅Ｌ４の一部である幅Ｌ４’（＝Ｌ１’）がボイラチューブ１１８の−Ｚ側の外側を通過するように、ホルダ１１７に取り付けられる。第４受光装置１０８は、第４レーザ光の幅Ｌ４’を受光する。第４受光装置１０８は、第４発光装置１０７に対向するように、Ｘ軸に沿ってホルダ１１７に取り付けられる。つまり、第４発光装置１０７及び第４受光装置１０８の夫々のＸ軸に沿う両側の位置は一致している。また、第３発光装置１０５及び第４発光装置１０７の夫々のＺ軸に沿う両側の位置は一致している。また、第３受光装置１０６及び第４受光装置１０８の夫々のＺ軸に沿う両側の位置は一致している。また、第３発光装置１０５、第３受光装置１０６、第４発光装置１０７、第４受光装置１０８は、ホルダ１１７のＸＺ平面Ｓ１とは異なるＸＺ平面Ｓ２上に取り付けられる。また、第１及び第２発光装置１０１，１０３の発光方向と第３及び第４発光装置１０５，１０７の発光方向とは、例えば９０度異なっている。

案内ローラ１０９〜１１２は、ボイラチューブ１１８の周面上を回転しながら、ボイラチューブ１１８の周面に装着された状態の外形計測装置１００をボイラチューブ１１８の長手方向に沿って案内する装置である。案内ローラ１０９〜１１２は、ホルダ１１７のＸＺ平面Ｓ１より上方（＋Ｙ側）のＸＺ平面Ｓ３上に取り付けられる。案内ローラ１０９〜１１２は、ボイラチューブ１１８の周面に対して例えば９０度間隔で配置され、弾性部材（例えばバネ）の弾性付勢力を利用してボイラチューブ１１８の周面を一定の力で押圧する。案内ローラ１０９〜１１２は、ボイラチューブ１１８の周面との接触面積が大きくなるように、ボイラチューブ１１８の周面に対向する面がボイラチューブ１１８の周面に沿う形状を呈している。図５に示されるように、ボイラチューブ１１８の周面に対向する案内ローラ１０９〜１１２の断面は、ボイラチューブ１１８の周面に実質的に接触する円弧形状を呈している。

案内ローラ１１３〜１１６は、ボイラチューブ１１８の周面上を回転しながら、ボイラチューブ１１８の周面に装着された状態の外形計測装置１００をボイラチューブ１１８の長手方向に沿って案内する装置である。案内ローラ１１３〜１１６は、ホルダ１１７のＸＺ平面Ｓ２より下方（−Ｙ側）のＸＺ平面Ｓ４上に取り付けられる。案内ローラ１１３〜１１６は、ボイラチューブ１１８の周面に対して例えば９０度間隔で配置され、弾性部材（例えばバネ）の弾性付勢力を利用してボイラチューブ１１８の周面を一定の力で押圧する。案内ローラ１１３〜１１６は、ボイラチューブ１１８の周面との接触面積が大きくなるように、ボイラチューブ１１８の周面に対向する面がボイラチューブ１１８の周面に沿う形状を呈している。図８に示されるように、ボイラチューブ１１８の周面に対向する案内ローラ１１３〜１１６の断面は、ボイラチューブ１１８の周面に実質的に接触する円弧形状を呈している。

ホルダ１１７は、ホルダ部１１７Ａ，１１７Ｂ、支軸１１７Ｃ、固定金具１１７Ｄを含んで構成される。ホルダ１１７の外形は、例えば、第１〜第４発光装置１０１，１０３，１０５，１０７及び第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８が取り付けられるＹ軸上のＥ位置とＦ位置の間では円柱形状を呈し、案内ローラ１０９〜１１２が取り付けられるＹ軸上のＥ位置より上側（＋Ｙ側）では上側に向かうにつれて径が小さくなる円錐形状を呈し、案内ローラ１１３〜１１６が取り付けられるＹ軸上のＦ位置より下側（−Ｙ側）では下側に向かうにつれて径が小さくなる円錐形状を呈している。

ホルダ部１１７Ａは、ボイラチューブ１１８の−Ｘ側の半周面を覆うように、ＹＺ平面に沿って半割された形状を呈している。ホルダ部１１７Ａは、ボイラチューブ１１８に対向する内壁から突出する２段の棚１１７Ｅ，１１７Ｆを有している。上段（＋Ｙ側）の棚１１７Ｅには第１発光装置１０１及び第１受光装置１０２が取り付けられ、下段（−Ｙ側）の棚１１７Ｆには第３受光装置１０６及び第４受光装置１０８が取り付けられている。また、ホルダ部１１７Ｂは、ボイラチューブ１１８の＋Ｘ側の半周面を覆うように、ＹＺ平面に沿って半割された形状を呈している。ホルダ部１１７Ｂは、ボイラチューブ１１８に対向する内壁から突出する２段の棚１１７Ｇ，１１７Ｈを有している。上段（＋Ｙ側）の棚１１７Ｇには第２発光装置１０３及び第２受光装置１０４が取り付けられ、下段（−Ｙ側）の棚１１７Ｈには第３発光装置１０５及び第４発光装置１０７が取り付けられている。棚１１７Ｅ，１１７ＧはＸＺ平面Ｓ１上に形成され、棚１１７Ｆ，１１７ＨはＸＺ平面Ｓ２上に形成される。ホルダ部１１７Ａ，１１７Ｂは、支軸１１７Ｃを中心に回動する。ホルダ部１１７ＡがＡ２方向に回動し、ホルダ部１１７ＢがＢ２方向に回動すると、ホルダ１１７は開く。一方、ホルダ部１１７ＡがＡ１方向に回動し、ホルダ部１１７ＢがＢ１方向に回動すると、ホルダ１１７は閉じる。ホルダ１１７が閉じると、ホルダ部１１７Ａ，１１７Ｂの支軸１１７Ｃとは反対側の端部同士は、ホルダ１１７が開かないように固定金具１１７Ｄで固定される。

尚、作業者がボイラチューブ１１８の周囲に装着された状態の外形計測装置１００を手に取りながらボイラチューブ１１８の長手方向に沿って一定の力を加えたとき、外形計測装置１００がボイラチューブ１１８の長手方向に沿って移動するように、ボイラチューブ１１８の周面を押圧する案内ローラ１０９〜１１６の弾性力が予め設定されている。

＝＝＝制御装置の構成＝＝＝
制御装置２００は、第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８の受光結果に基づいて、ボイラチューブ１１８の外径を演算で算出する装置である。

制御装置２００は、入力部２０１，２０２、記憶部２０３、演算部２０４、出力部２０５を含んで構成される。制御装置２００の機能は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有するマイクロコンピュータがプログラムを実行することによって実行される。制御装置２００は、作業者からの指示信号と第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８の受光結果が入力されるように、ホルダ１１７の内部の所定位置に取り付けられている。

入力部２０１は、ボイラチューブ１１８の外径の計測の開始を指示する指示信号が入力される作業者と制御装置２００との間のインターフェイスである。入力部２０１は、第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８の受光結果が入力される第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８と制御装置２００との間のインターフェイスである。

記憶部２０３には、ボイラチューブ１１８の外径を計測するためのプログラムデータが予め記憶され、第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８の受光結果に基づいて算出されるボイラチューブ１１８の外径を示す情報が記憶される。

演算部２０４は、第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８の受光結果に基づいてボイラチューブ１１８の外径を演算で算出し、ボイラチューブ１１８の外径の計測結果として記憶部２０３に記憶する。尚、演算部２０４は、外径計測装置１００がボイラチューブ１１８の長手方向に沿って移動しているとき、ボイラチューブ１１８の外径を連続的に算出してもよいし、外径計測装置１００を停止したとき、ボイラチューブ１１８の外径を算出してもよい。

第１発光装置１０１と第２発光装置１０３との間、第１受光装置１０２と第２受光装置１０４との間、第３発光装置１０５と第４発光装置１０７との間、第３受光装置１０６と第４受光装置１０８との間は、夫々、距離Ｌ５離れている。第１発光装置１０１が幅Ｌ１の第１レーザ光をＺ軸に沿って発光すると、第１レーザ光の幅Ｌ１の一部はボイラチューブ１１８で遮断されるため、第１受光装置１０２は第１レーザ光の幅Ｌ１’を受光する。第２発光装置１０３が幅Ｌ２の第２レーザ光をＺ軸に沿って発光すると、第２レーザ光の幅Ｌ２の一部はボイラチューブ１１８で遮断されるため、第２受光装置１０４は第２レーザ光の幅Ｌ２’を受光する。入力部２０２には、第１及び第２受光装置１０２，１０４の受光結果が入力される。演算部２０４は、第１及び第２受光装置１０２，１０４の受光結果に基づいて、（Ｌ１−Ｌ１’）＋（Ｌ２−Ｌ２’）＋Ｌ５を算出し、ボイラチューブ１１８の外径の計測結果として記憶部２０３に記憶する。同様に、第３発光装置１０５が幅Ｌ３の第３レーザ光をＸ軸に沿って発光すると、第３レーザ光の幅Ｌ３の一部はボイラチューブ１１８で遮断されるため、第３受光装置１０６は第３レーザ光の幅Ｌ３’を受光する。第４発光装置１０７が幅Ｌ４の第４レーザ光をＸ軸に沿って発光すると、第４レーザ光の幅Ｌ４の一部はボイラチューブ１１８で遮断されるため、第４受光装置１０８は第４レーザ光の幅Ｌ４’を受光する。入力部２０２には、第３及び第４受光装置１０６，１０８の受光結果が入力される。演算部２０４は、第３及び第４受光装置１０６，１０８の受光結果に基づいて、（Ｌ３−Ｌ３’）＋（Ｌ４−Ｌ４’）＋Ｌ５を算出し、ボイラチューブ１１８の外径の計測結果として記憶部２０３に記憶する。ボイラチューブ１１８がクリープ損傷に伴って膨出や減肉を生じると、Ｌ１’，Ｌ２’、Ｌ３’，Ｌ４’が変化するため、ボイラチューブ１１８の外径の変化を確実に把握することが可能になる。

出力部２０５は、記憶部２０３に記憶されているボイラチューブ１１８の外径に関する情報を、例えば、通信回線を介して火力発電所内の制御室に設置されている管理端末に出力する。

＝＝＝外径計測装置の計測動作＝＝＝
先ず、作業者は、ホルダ１１７を開き、ボイラチューブ１１８の周囲を取り囲むようにホルダ１１７を配置し、ホルダ１１７を閉じてホルダ部１１７Ａ，１１７Ｂの端部を固定金具１１７Ｄで固定する。これにより、外径計測装置１００は、ボイラチューブ１１８の長手方向に沿って移動することが可能になる。

次に、作業者は、ボイラチューブ１１８の外径の計測を開始するための指示信号を入力部２０１に入力する。指示信号が入力部２０１に入力されると、第１〜第４発光装置１０１，１０３，１０５，１０７は夫々第１〜第４レーザ光の発光を開始し、第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８は夫々第１〜第４レーザ光の受光を開始する。第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８の受光結果は、入力部２０２に入力される。演算部２０４は、第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８の受光結果に基づいてボイラチューブ１１８の外径を算出し、記憶部２０３に記憶する。

次に、出力部２０５は、記憶部２０３に記憶されているボイラチューブ１１８の外径に関する情報を、例えば、火力発電所内の制御室に設置されている管理端末からの要求に応じて当該管理端末に出力する。

以上説明したように、低合金鋼で形成される円筒形のボイラチューブ１１８の外径を計測する外径計測装置１００であって、ボイラチューブ１１８のＸＺ平面Ｓ１上をＺ軸に沿って幅Ｌ１の第１レーザ光を発光し、第１レーザ光の幅Ｌ１の一部である幅Ｌ１’がボイラチューブ１１８の外側（−Ｘ側）を通過するように配置される第１発光装置１０１と、第１レーザ光の幅Ｌ１’を受光するように配置される第１受光装置１０２と、ボイラチューブ１１８のＸＺ平面上をＺ軸に沿って幅Ｌ２の第２レーザ光を発光し、第２レーザ光の幅Ｌ２の一部である幅Ｌ２’がボイラチューブ１１８の反対側の外側（＋Ｘ側）を通過するように配置される第２発光装置１０３と、第２レーザ光の幅Ｌ２’を受光するように配置される第２受光装置１０４と、第１及び第２受光装置１０２，１０４の受光結果に基づいてボイラチューブ１１８の外径を計測できるように、第１及び第２発光装置１０１，１０３と第１及び第２受光装置１０２，１０４とが保持されるとともにボイラチューブ１１８の周囲に着脱自在に装着されるホルダ１１７と、を備えている。

本実施形態によれば、ボイラチューブ１１８の外径を計測する際に第１及び第２受光装置１０２，１０４で受光されるレーザ光の幅の変化を考慮しているため、ボイラチューブ１１８の外径を計測する時間を短縮することが可能になり、効率的な傾向管理を行うことが可能になる。

また、ボイラチューブ１１８のＸＺ平面Ｓ２上をＸ軸に沿って幅Ｌ３の第３レーザ光を発光し、第３レーザ光の幅Ｌ３の一部である幅Ｌ３’がボイラチューブ１１８の外側（＋Ｚ側）を通過するように配置される第３発光装置１０５と、第３レーザ光の幅Ｌ３’を受光するように配置される第３受光装置１０６と、ボイラチューブ１１８のＸＺ平面Ｓ２上をＸ軸に沿って幅Ｌ４の第４レーザ光を発光し、第４レーザ光の幅Ｌ４の一部である幅Ｌ４’がボイラチューブ１１８の反対側の外側（−Ｚ側）を通過するように配置される第４発光装置１０７と、第４レーザ光の幅Ｌ２’を受光するように配置される第４受光装置１０８と、を備え、ホルダ１１７は、第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８の受光結果に基づいてボイラチューブ１１８の外径を計測できるように、第１〜第４発光装置１０１，１０３，１０５，１０７と第１〜第４受光装置１０２，１０４，１０６，１０８とが保持されるとともにボイラチューブ１１８の周囲に着脱自在に装着されている。

本実施形態によれば、ボイラチューブ１１８の異なる２カ所の外径を同時に計測するため、ボイラチューブ１１８の外径を計測する時間を更に短縮することが可能になり、正確な傾向管理を行うことが可能になる。

また、幅Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、ボイラチューブの断面の半径以下の幅である。

本実施形態によれば、外径計測装置１００を小型化することが可能になる。

また、ホルダ１１７は、ボイラチューブ１１８の一方の半周面（−Ｘ側）を取り囲むホルダ部１１７Ａと、ボイラチューブ１１８の他方の半周面（＋Ｘ側）を取り囲み、ホルダ部１１７Ａに対して結合又は分離されるホルダ部１１７Ｂと、を有し、ホルダ部１１７Ａには、第１発光装置１０１と、第１受光装置１０２と、第３発光装置１０５及び第３受光装置１０６の一方と、第４発光装置１０７及び第４受光装置１０８の一方と、が保持され、ホルダ部１１７Ｂには、第２発光装置１０３と、第２受光装置１０４と、第３発光装置１０５及び第３受光装置１０６の他方と、第４発光装置１０７及び第４受光装置１０８の他方と、が保持される。

本実施形態によれば、ボイラチューブ１１８に対して外径計測装置１００を容易に装着することが可能になる。

また、ホルダ１１７は、ホルダ１１７をボイラチューブ１１８の長手方向に沿って案内する案内装置として、ボイラチューブ１１８の周面の方向に弾性付勢されてボイラチューブ１１８の周面上を回転する複数の案内ローラ１０９〜１１６を有する。

本実施形態によれば、ボイラチューブ１１８の外径を連続的に且つ広範囲に計測することが可能になる。また、ボイラチューブ１１８の外径を連続的に且つ広範囲に計測することにより、ボイラチューブ１１８全体の膨出や減肉の傾向を把握することが可能になる。また、ボイラチューブ１１８全体の膨出や減肉の傾向を把握することにより、ボイラチューブ１１８の余寿命を診断することが可能になる。また、ボイラチューブ１１８の余寿命を診断することにより、ボイラチューブ１１８を時間管理で交換せずに、ボイラチューブ１１８を無駄なく最適な時期に交換することが可能になり、コストの低減にも繋がる。また、ボイラチューブ１１８を時間管理で交換する前にボイラチューブ１１８がチューブリークを生じている場合、ボイラチューブ１１８の余寿命を診断することにより、ボイラチューブ１１８を事前に交換することが可能になる。

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、外径計測装置１００は、ホルダ１１７の内側にモータを内蔵し、モータの駆動力でボイラチューブ１１８の長手方向に沿って移動するようにしてもよい。また、外径計測装置１００の測定対象配管には、ボイラチューブ１１８のみならず、外的要因に起因して外径が変化する円筒形状の配管であれば含まれる。

１００ 外径駆動装置
１０１ 第１発光装置
１０２ 第１受光装置
１０３ 第２発光装置
１０４ 第２受光装置
１０５ 第３発光装置
１０６ 第３受光装置
１０７ 第４発光装置
１０８ 第４受光装置
１０９〜１１６ 案内ローラ
１１７ ホルダ
１１７Ａ，１１７Ｂ ホルダ部
１１７Ｃ 支軸
１１７Ｄ 固定金具
１１７Ｅ，１１７Ｆ，１１７Ｇ，１１７Ｈ 棚
１１８ ボイラチューブ
２００ 制御装置

前述した課題を解決する主たる本発明は、合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、前記配管の第１断面の第１方向に沿って第１幅の第１レーザ光を発光し、前記第１レーザ光の第１幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第１発光装置と、前記第１レーザ光の第１幅の一部を受光するように配置される第１受光装置と、前記配管の前記第１断面の前記第１方向に沿って第２幅の第２レーザ光を発光し、前記第１レーザ光の第１幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第２レーザ光の第２幅の一部が通過するように配置される第２発光装置と、前記第２レーザ光の第２幅の一部を受光するように配置される第２受光装置と、前記配管の前記第１断面とは異なる第２断面の前記第１方向とは異なる第２方向に沿って第３幅の第３レーザ光を発光し、前記第３レーザ光の第３幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第３発光装置と、前記第３レーザ光の第３幅の一部を受光するように配置される第３受光装置と、前記配管の前記第２断面の前記第２方向に沿って第４幅の第４レーザ光を発光し、前記第３レーザ光の第３幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第４レーザ光の第４幅の一部が通過するように配置される第４発光装置と、前記第４レーザ光の第４幅の一部を受光するように配置される第４受光装置と、前記第１乃至第４受光装置の受光結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１発光装置、前記第１受光装置、前記第３発光装置及び前記第３受光装置の一方、前記第４発光装置及び前記第４受光装置の一方を保持し、前記配管の一方の半周面を取り囲む第１ホルダと、前記第２発光装置、前記第２受光装置、前記第３発光装置及び前記第３受光装置の他方、前記第４発光装置及び前記第４受光装置の他方を保持し、前記配管の他方の半周面を取り囲み、前記第１ホルダに対して結合又は分離される第２ホルダと、を有し、前記配管の周囲に着脱自在に装着される保持装置と、前記第１ホルダに保持され、前記保持装置を前記配管の長手方向に沿って案内する第１案内装置と、前記第２ホルダに保持され、前記保持装置を前記配管の長手方向に沿って案内する第２案内装置と、を備える。

Claims (7)

1. 合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、
   前記配管の第１断面の第１方向に沿って第１幅の第１レーザ光を発光し、前記第１レーザ光の第１幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第１発光装置と、
   前記第１レーザ光の第１幅の一部を受光するように配置される第１受光装置と、
   前記配管の前記第１断面の前記第１方向に沿って第２幅の第２レーザ光を発光し、前記第１レーザ光の第１幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第２レーザ光の第２幅の一部が通過するように配置される第２発光装置と、
   前記第２レーザ光の第２幅の一部を受光するように配置される第２受光装置と、
   前記第１及び第２受光装置の受光結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１及び第２発光装置と前記第１及び第２受光装置とが保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着される保持装置と、
   を備えたことを特徴とする外径計測装置。
2. 前記配管の前記第１断面とは異なる第２断面の前記第１方向とは異なる第２方向に沿って第３幅の第３レーザ光を発光し、前記第３レーザ光の第３幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第３発光装置と、
   前記第３レーザ光の第３幅の一部を受光するように配置される第３受光装置と、
   前記配管の前記第２断面の前記第２方向に沿って第４幅の第４レーザ光を発光し、前記第３レーザ光の第３幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第４レーザ光の第４幅の一部が通過するように配置される第４発光装置と、
   前記第４レーザ光の第４幅の一部を受光するように配置される第４受光装置と、
   を備え、
   前記保持装置は、前記第１乃至第４受光装置の受光結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第１乃至第４発光装置と前記第１乃至第４受光装置とが保持されるとともに前記配管の周囲に着脱自在に装着される
   ことを特徴とする請求項１に記載の外径計測装置。
3. 前記第１幅及び前記第２幅は、前記配管の断面の半径以下の幅である
   ことを特徴とする請求項１に記載の外径計測装置。
4. 前記第３幅及び前記第４幅は、前記配管の断面の半径以下の幅である
   ことを特徴とする請求項３に記載の外径計測装置。
5. 前記保持装置は、前記配管の一方の半周面を取り囲む第１ホルダと、前記配管の他方の半周面を取り囲み、前記第１ホルダに対して結合又は分離される第２ホルダと、を有し、
   前記第１ホルダには、前記第１発光装置と、前記第１受光装置と、前記第３発光装置及び前記第３受光装置の一方と、前記第４発光装置及び前記第４受光装置の一方と、が保持され、
   前記第２ホルダには、前記第２発光装置と、前記第２受光装置と、前記第３発光装置及び前記第３受光装置の他方と、前記第４発光装置及び前記第４受光装置の他方と、が保持される
   ことを特徴とする請求項４に記載の外径計測装置。
6. 前記保持装置は、前記保持装置を前記配管の長手方向に沿って案内する案内装置を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の外径計測装置。
7. 前記案内装置は、前記配管の周面の方向に弾性付勢されて前記配管の周面上を回転する複数の案内ローラを有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の外径計測装置。

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