JP2019002807A - Scale thickness measurement device and scale thickness measurement method - Google Patents

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仙市 椿▲崎▼
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

To provide a scale thickness measurement device which can exactly measure a thickness of each layer even if having a shape-collapsible layer constitution.SOLUTION: A scale thickness measurement device 20 in which a magnetite layer and a hematite layer adhere on an inner surface of a heat transmission pipe 9 comprises a measurement part for measuring and calculating: a surface electric resistance value when a tip of a probe sequentially contacts by the arrival of the probe at an inner surface of the heat transmission pipe 9 while penetrating the hematite layer and the magnetite layer from the hematite layer side; an electric resistance value and/or a resistance rate when the tip of the probe is located at the hematite layer, and a distance between the tip of the probe and the inner surface of the heat transmission pipe 9; an electric resistance value and/or a resistance rate when the tip of the probe is located at the magnetite layer while penetrating the hematite layer, and the distance between the tip of the probe and the inner surface of the heat transmission pipe 9; and an electric resistance value and/or a resistance rate when the tip of the probe is located at the magnetite layer, and the distance between the tip of the probe and the inner surface of the heat transmission pipe 9.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、例えば伝熱管などの金属配管内表面に多層に付着したスケール厚みを計測するスケール厚さ計測装置及びスケール厚さ計測方法に関するものである。   The present invention relates to a scale thickness measuring apparatus and a scale thickness measuring method for measuring scale thicknesses deposited in multiple layers on an inner surface of a metal pipe such as a heat transfer tube.

ボイラと蒸気タービンを用いた発電プラントが知られている。ボイラの伝熱管に流通させるために用いられるボイラへの給水によって、ボイラの伝熱管、系統配管内や蒸気タービンへの蒸気供給系統内での腐食発生、スケール生成及び付着、蒸気タービンへのキャリオーバなどの障害を防止するために、給水への水処理が行われている。このような水処理として、例えば酸素処理が用いられている。酸素処理は、高純度の水中で難溶解性の酸化物を系統配管の鋼材の表面上に密着させて適切に保持することによって、その後の系統配管の鋼材の腐食及び腐食生成物の水中への溶出を抑制させることができるとの考え方に基づいたものである。この処理方式の一つとして、アンモニアの添加によって給水を弱アルカリ性として溶存酸素を共存させる複合水処理(CWT:Combined Water Treatment、又は酸素処理(OT:Oxygenated Feed-Water Treatment)と称される)がある。   A power plant using a boiler and a steam turbine is known. Corrosion, scale generation and adhesion in boiler heat transfer tubes, system piping and steam supply systems to steam turbines, carryover to steam turbines, etc., depending on the water supply to the boiler used to distribute to the boiler heat transfer tubes In order to prevent this problem, water treatment is performed on the water supply. As such water treatment, for example, oxygen treatment is used. Oxygen treatment is to maintain the corrosion resistance of the steel material of the system piping and the corrosion products into the water by keeping the poorly soluble oxide in the high purity water in close contact with the surface of the steel material of the system piping and appropriately holding it. This is based on the idea that elution can be suppressed. One of the treatment methods is a combined water treatment (called CWT: Combined Water Treatment or OT: Oxygenated Feed-Water Treatment) in which dissolved oxygen coexists with weakly alkaline feed water by adding ammonia. is there.

CWTを適用したプラントでは、系統配管内でスケール成長速度を抑制するとともに、生成されてスケールとなるヘマタイト(Fe23)は溶解度が小さいことから、系統配管からの鉄溶出の低減となる。一方、ボイラの長期運用により、系統配管からボイラへの鉄持ち込み量の増加と、ボイラ火炉壁管内面に形成された硬質スケールの上にヘマタイトスケールが付着する現象が認められる場合がある。へマタイトスケールは、熱伝導率の低い小粒径のポーラス状であることから、パウダースケールと称され、ボイラ火炉壁の伝熱管内に付着するとで、火炉壁蒸発管のメタル温度上昇の要因となっている。
パウダースケールの主成分はヘマタイトであり、例えば給水加熱器のドレン系統などから輸送されてくる給水中の鉄が付着したものである。一方、硬質スケールの主成分はマグネタイト(Fe34)であり、伝熱管など母材の自己酸化によるもので緻密な組織である。
In a plant to which CWT is applied, the scale growth rate is suppressed in the system pipe, and the hematite (Fe 2 O 3 ) that is generated and becomes the scale has a low solubility, thereby reducing iron elution from the system pipe. On the other hand, due to the long-term operation of the boiler, an increase in the amount of iron brought from the system piping to the boiler and a phenomenon that the hematite scale adheres to the hard scale formed on the inner surface of the boiler furnace wall pipe may be observed. The hematite scale is called a powder scale because it has a small particle size porous shape with low thermal conductivity, and it adheres to the heat transfer tube on the boiler furnace wall. It has become.
The main component of the powder scale is hematite, for example, to which iron in the feed water transported from the drain system of the feed water heater is attached. On the other hand, the main component of the hard scale is magnetite (Fe 3 O 4 ), which is a dense structure due to self-oxidation of the base material such as a heat transfer tube.

ボイラの火炉壁蒸発管などの伝熱管内面に付着したスケールの評価にあたっては、超音波を印加して除去できた物質の量をパウダースケール付着量として計量する場合があるが、正確な定量は困難である。また、ボイラの設置現場において、酸溶解によるパウダースケール付着量評価も場所、時間の制約から採用が困難である。   When evaluating the scale attached to the inner surface of a heat transfer tube such as a furnace wall evaporator tube of a boiler, the amount of substance removed by applying ultrasonic waves may be measured as the amount of powder scale attached, but accurate quantification is difficult. It is. In addition, it is difficult to adopt the amount of powder scale adhesion by acid dissolution at the installation site of the boiler due to space and time constraints.

また、別の手法として伝熱管の一部を抜管し、分析室に持ち込んで試験片として加工した後、スケールが付着したまま樹脂埋めして斜めに切断して観察用の切断面を作り出す。そして、切断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することで、多層付着スケールの厚さを評価する場合があるが、樹脂埋め時にパウダースケールが伝熱管表面から外れて浮いてしまっており、正確な厚さ測定が困難である。   As another method, a part of the heat transfer tube is extracted, brought into the analysis chamber and processed as a test piece, and then filled with resin with the scale attached, and cut obliquely to create a cut surface for observation. And by observing the cut surface with a scanning electron microscope (SEM), the thickness of the multi-layer adhesion scale may be evaluated, but the powder scale has floated off the heat transfer tube surface during resin filling, Accurate thickness measurement is difficult.

また、SEMでは観察範囲が狭く、付着物の観察代表点として適切でない可能性もあり、広範囲の付着状況を把握することが困難である。   Further, in the SEM, the observation range is narrow, and there is a possibility that it is not appropriate as an observation representative point of the deposit, and it is difficult to grasp a wide range of adhesion status.

以上の通り、従来の方法では、パウダースケール付着量評価に対して正確さが不足するとともに検査期間が長期化することで定検期間の長期化を招き、経済面でのデメリットが生じ易いという課題がある。   As described above, in the conventional method, the accuracy of the powder scale adhesion amount evaluation is insufficient, and the inspection period is prolonged, which leads to a prolonged period of regular inspection and is likely to cause economic disadvantages. There is.

例えば、付着層の厚さ評価にあたり、電極を可動させて電極間の電気抵抗値の変化から計測するものがある。下記特許文献1には、導電性耐火物の酸化部と非酸化部に対して可動電極を移動させ、酸化部の厚さを測定する発明が開示されている。   For example, in evaluating the thickness of the adhesion layer, there is a method in which the electrodes are moved and measured from a change in electric resistance value between the electrodes. Patent Document 1 below discloses an invention in which a movable electrode is moved with respect to an oxidized portion and a non-oxidized portion of a conductive refractory, and the thickness of the oxidized portion is measured.

特開平9−287910号公報JP-A-9-287910

しかし、特許文献1に記載された発明は、ヘマタイトスケールのような脆く形状崩壊を起こしやすいパウダースケールを計測対象としておらず、類似方法を用いて正確な計測を行うことは難しい。
また、仮に脆くない付着物であった場合は、付着物層の厚さを計測するには、可動電極の位置決め精度をμmオーダに管理しながら可動電極を膜厚方向に差し込む必要があり、この時にインピーダンスのオーダが大きなものであれば、付着物の厚さを推定することが可能となっている。すなわち、付着物層の正確な電気抵抗値を求めないままに、可動電極の空間位置とそのときの可動電極により付着物層の電気抵抗値を計測することで、可動電極の先端が層のどの位置に達しているかを求めることで、層の厚さを推定することができるものである。一般には層の境界部分を精度良く把握するためには、複数のデータを重ね合わせて判断する必要があるが、複数のデータを短時間で計測することは容易でないために、層の厚さは概略値を推定するに留まっていた。
更に、ボイラの伝熱管等のスケール厚さを求める場合には、伝熱管等の配管内の複数箇所や複数の伝熱管毎に多数の計測を行う必要があり、作業者の負荷を低減するためには、1回当たりの計測が短時間で終了することが望ましい。
またさらに、計測に当たっての計測電圧は誤差を少なくするためには、あるオーダの値(少なくともmV単位)があることが望ましく、
測定針診間の計測電圧=被測定抵抗×通過電流
という関係があるため、通過電流を計測電圧は誤差や精度を考慮したオーダの値(1ΩならmA単位)が必要となる。さらに、内部抵抗や計測系の抵抗損失を考慮すると、必要以上に大きな電流値は、発熱による計測系内部抵抗の変化につながり、誤差を拡大する危険性がある。また、通過電流を必要以上に大きくした際には印加電圧も高くなるため、作業者の感電への対策を講じる必要がある。
However, the invention described in Patent Document 1 does not target a powder scale that is fragile and easily undergoes shape collapse, such as a hematite scale, and it is difficult to perform accurate measurement using a similar method.
If the deposit is not brittle, it is necessary to insert the movable electrode in the film thickness direction while managing the positioning accuracy of the movable electrode on the order of μm in order to measure the thickness of the deposit layer. If the impedance order is sometimes large, the thickness of the deposit can be estimated. That is, by measuring the electrical resistance value of the deposit layer from the spatial position of the movable electrode and the movable electrode at that time without obtaining an accurate electrical resistance value of the deposit layer, the tip of the movable electrode is positioned on the layer. By determining whether the position has been reached, the thickness of the layer can be estimated. In general, in order to accurately grasp the boundary between layers, it is necessary to make a judgment by overlaying multiple data. However, since it is not easy to measure multiple data in a short time, the thickness of the layer is It was only to estimate rough values.
Furthermore, when calculating the scale thickness of a heat transfer tube of a boiler, it is necessary to perform a large number of measurements at multiple locations in a pipe such as a heat transfer tube or for each of the multiple heat transfer tubes, in order to reduce the load on the operator It is desirable that the measurement per time is completed in a short time.
Furthermore, it is desirable that the measurement voltage upon measurement has a certain order value (at least in mV units) in order to reduce errors.
Since there is a relationship of measurement voltage between measurement needles = resistance to be measured × passing current, the passing voltage requires an order value (in mA units if 1Ω) in consideration of error and accuracy. Furthermore, when the internal resistance and the resistance loss of the measurement system are taken into account, a current value larger than necessary may lead to a change in the measurement system internal resistance due to heat generation, which may increase the error. In addition, when the passing current is increased more than necessary, the applied voltage also increases, so it is necessary to take measures against the operator's electric shock.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ボイラの伝熱管内面などに付着した及び複数層からなるスケール層の厚さを簡便かつ正確に計測することができるスケール厚さ計測装置及びスケール厚さ計測方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is a scale thickness that can easily and accurately measure the thickness of a scale layer composed of a plurality of layers attached to the inner surface of a heat transfer tube of a boiler. It is an object of the present invention to provide a measuring device and a scale thickness measuring method.

上記課題を解決するために、本発明のスケール厚さ計測装置及びスケール厚さ計測方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるスケール厚さ計測装置は、ボイラに設置可能とされ、内部にボイラ水が流れる伝熱管の内表面に付着した複数層からなるスケール層の厚さを計測するスケール厚さ測定装置であって、本体部と前記本体部に絶縁状態で支持された少なくとも1本の探針と、前記伝熱管と電気的に接続可能とされた参照用電極と前記探針を前記伝熱管の内表面に対して直交方向に進退させる進退手段と、前記探針の進退量から前記伝熱管の内表面との相対位置を算出する進退量計測部と、前記探針と前記参照用電極との電位差から電気抵抗値及び/又は抵抗率を算出する電気抵抗計測部と、前記進退量に対する前記電気抵抗値及び/又は抵抗率に基づいてデータ処理を行う制御部とを備えている。
In order to solve the above problems, the scale thickness measuring apparatus and the scale thickness measuring method of the present invention employ the following means.
That is, the scale thickness measuring apparatus according to the present invention is installable in a boiler, and measures the thickness of a scale layer composed of a plurality of layers attached to the inner surface of a heat transfer tube through which boiler water flows. An apparatus comprising: a main body part; at least one probe supported in an insulated state by the main body part; a reference electrode electrically connectable to the heat transfer pipe; and the probe; An advancing / retreating means for advancing / retreating in an orthogonal direction with respect to the inner surface; an advancing / retreating amount measuring unit for calculating a relative position with the inner surface of the heat transfer tube from the advancing / retreating amount of the probe; and the probe and the reference electrode An electrical resistance measurement unit that calculates an electrical resistance value and / or resistivity from a potential difference, and a control unit that performs data processing based on the electrical resistance value and / or resistivity with respect to the advance / retreat amount.

探針をスケール層に挿入し、探針の進退量を算出する。そして、探針と参照用電極との電位差から電気抵抗を算出する。このように、探針を突き刺して探針の進退量と電気抵抗値及び/又は抵抗率を算出することとしたので、正確に各層の厚さを計測することができる。   The probe is inserted into the scale layer, and the advance / retreat amount of the probe is calculated. Then, the electrical resistance is calculated from the potential difference between the probe and the reference electrode. As described above, the probe advancement / retraction amount and the electrical resistance value and / or the resistivity are calculated by piercing the probe, so that the thickness of each layer can be accurately measured.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記スケール層は、前記伝熱管の内面側から表面側に向かって第1層と第2層とを有し、前記第1層と前記第2層は抵抗率が一桁以上異なる。   Furthermore, in the scale thickness measuring device of the present invention, the scale layer has a first layer and a second layer from the inner surface side to the surface side of the heat transfer tube, and the first layer and the second layer. The resistivity differs by an order of magnitude or more.

第1層と第2層は抵抗率が一桁以上異なることはら、第1層と第2層の界面の位置を電気抵抗値及び/又は抵抗率から判断し易いので、正確に各層の厚さを計測することができる。   Although the first layer and the second layer have different resistivity by one digit or more, it is easy to determine the position of the interface between the first layer and the second layer from the electric resistance value and / or the resistivity. Can be measured.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記第1層は、マグネタイト層を含むとされ、前記第2層は、前記第1層よりも柔らかいヘマタイト層を含む。   Furthermore, in the scale thickness measuring apparatus of the present invention, the first layer includes a magnetite layer, and the second layer includes a hematite layer that is softer than the first layer.

ボイラの火炉に面して設置され、内部にボイラ水が流れる伝熱管は、ボイラ水が流れる内表面に、硬質のマグネタイト層が付着し、その上に軟質のヘマタイト層が付着する。上記のスケール厚さ計測装置によれば、電気抵抗値と金属表面からの距離とから電気抵抗値の変化及び/又は抵抗率の変化を算出して、マグネタイト層とヘマタイト層の厚さを正確に得ることができる。   The heat transfer tube installed facing the furnace of the boiler, through which boiler water flows, has a hard magnetite layer attached to the inner surface through which the boiler water flows, and a soft hematite layer attached thereto. According to the scale thickness measuring apparatus, the change in the electrical resistance value and / or the change in the resistivity is calculated from the electrical resistance value and the distance from the metal surface, and the thickness of the magnetite layer and the hematite layer is accurately determined. Can be obtained.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記本体部は、前記伝熱管の長手方向へスライドさせるスライド手段を備え、前記スライド手段は、前記長手方向に延在して前記伝熱管に固定したレールに沿って移動する。   Furthermore, in the scale thickness measuring apparatus of the present invention, the main body portion includes a slide means for sliding in the longitudinal direction of the heat transfer tube, and the slide means extends in the longitudinal direction and is fixed to the heat transfer tube. Move along the rail.

レールに沿って探針をスライドさせることで精度良く探針をスライドさせて伝熱管の長手方向に移動さることができる。また、レールを導電性材料で構成し、レールを金属表面と同電位の部材に取り付けることとすれば、計測時の参照電圧をレールから取得することができる。   By sliding the probe along the rail, the probe can be accurately slid and moved in the longitudinal direction of the heat transfer tube. Further, if the rail is made of a conductive material and the rail is attached to a member having the same potential as the metal surface, the reference voltage at the time of measurement can be obtained from the rail.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記制御部は、前記制御部で得られる前記探針の進退量に対する電気抵抗値の変化量及び/又は抵抗率の変化量から、前記スケール層の各複数層の厚さを算出する。   Furthermore, in the scale thickness measuring apparatus of the present invention, the control unit is configured to calculate the scale layer from the change amount of the electrical resistance value and / or the change amount of the resistivity with respect to the advance / retreat amount of the probe obtained by the control unit. The thickness of each multiple layer is calculated.

前記参照用電極の先端は、前記伝熱管の表面に対して前記探針の先端と同一距離にあり、前記探針とともに進退可能とされた参照用探針とされている。   The tip of the reference electrode is the same distance as the tip of the probe with respect to the surface of the heat transfer tube, and is a reference probe that can be advanced and retracted together with the probe.

参照用電極として、伝熱管の表面に対して先端が同一距離にある探針とともに進退可能とされた参照用探針を用いることできるので。参照電極の先端と探針の先端との距離を短くして精度よく電気抵抗値及び/又は抵抗率を計測することができる。   As the reference electrode, a reference probe which can be advanced and retracted together with a probe whose tip is at the same distance from the surface of the heat transfer tube can be used. The electrical resistance value and / or resistivity can be accurately measured by shortening the distance between the tip of the reference electrode and the tip of the probe.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記参照用探針と前記探針の間に、定電流を通電させる定電流源及び電圧計測回路を備え、前記制御部は、前記電圧計測回路にて得られた前記参照用探針と前記探針との間の電圧測定値から、前記探針の進退量に対する電気抵抗値及び/又は抵抗率を演算する。   Furthermore, in the scale thickness measuring apparatus of the present invention, a constant current source for energizing a constant current and a voltage measuring circuit are provided between the reference probe and the probe, and the control unit includes the voltage measuring circuit. From the measured voltage value between the reference probe and the probe obtained in this way, the electrical resistance value and / or resistivity with respect to the advance / retreat amount of the probe is calculated.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記探針に加わる接触圧力を計測する接触圧力計測部を備え、前記接触圧力計測部によって計測された接触圧力が閾値を超えた場合、及び/又は前記電気抵抗値がゼロに近い場合に、前記進退手段による前記探針の進出が停止される。   Furthermore, the scale thickness measuring device of the present invention includes a contact pressure measuring unit that measures the contact pressure applied to the probe, and / or when the contact pressure measured by the contact pressure measuring unit exceeds a threshold value, and / or When the electrical resistance value is close to zero, the advancement of the probe by the advance / retreat means is stopped.

さらに、本発明のスケール厚さ計測装置では、前記制御部は、前記探針の進退量に対する電気抵抗値の変化量及び/又は抵抗率の変化量に加えて、前記探針の進退量に対する前記接触圧力の変化量から前記スケール層の各複数層の厚さを演算する。   Furthermore, in the scale thickness measuring apparatus of the present invention, the control unit is configured to change the electrical resistance value change amount and / or resistivity change amount with respect to the probe advance / retreat amount, and the probe advance / retreat amount with respect to the probe advance / retreat amount. The thickness of each of the plurality of scale layers is calculated from the amount of change in contact pressure.

また、本発明のスケール厚さ計測方法は、ボイラに設置可能とされ、内部にボイラ水が流れる伝熱管の内表面に付着した複数層からなるスケール層の厚さを計測するスケール厚さ計測方法であって、探針を前記伝熱管の内表面に対して直交方向に進退させ、前記探針の進退量を算出し、前記伝熱管と電気的に接続された参照用探針と前記探針との電位差から電気抵抗値及び/又は抵抗率を算出し、前記進退量に対する前記電気抵抗に基づいてデータ処理を行う。   The scale thickness measurement method of the present invention is a scale thickness measurement method for measuring the thickness of a scale layer composed of a plurality of layers attached to the inner surface of a heat transfer tube through which boiler water flows and is installed in a boiler. The probe is advanced and retracted in a direction orthogonal to the inner surface of the heat transfer tube, the amount of advancement / retraction of the probe is calculated, and the reference probe electrically connected to the heat transfer tube and the probe The electrical resistance value and / or the resistivity is calculated from the potential difference between and the data processing based on the electrical resistance with respect to the advance / retreat amount.

さらに、本発明のスケール厚さ計測方法では、前記伝熱管の長手方向に延在して前記伝熱管に固定したレールに沿って前記探針を移動する。   Furthermore, in the scale thickness measuring method of the present invention, the probe is moved along a rail that extends in the longitudinal direction of the heat transfer tube and is fixed to the heat transfer tube.

ボイラの伝熱管内面などに付着した及び複数層からなるスケール層の厚さを簡便かつ正確に計測することができる。   The thickness of the scale layer attached to the inner surface of the heat transfer tube of the boiler or the like and composed of a plurality of layers can be measured easily and accurately.

本発明のスケール厚さ計測装置を適用するボイラ発電プラントを示した概略構成図である。It is the schematic block diagram which showed the boiler power plant to which the scale thickness measuring apparatus of this invention is applied. 図1の火炉を構成する水冷壁を示した部分拡大斜視図である。It is the elements on larger scale which showed the water cooling wall which comprises the furnace of FIG. 伝熱管を拡大して示した部分縦断面図である。It is the fragmentary longitudinal cross-section which expanded and showed the heat exchanger tube. 本発明の一実施形態に係るスケール厚さ計測装置の概略構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed schematic structure of the scale thickness measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図4の要部を示した側断面図である。It is the sectional side view which showed the principal part of FIG. スケール厚さ計測装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of a scale thickness measuring apparatus. 探針ガイドを示した側面図である。It is the side view which showed the probe guide. 2探針式を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed 2 probe types. 計測例を示し、探針の挿入深さに対する電気抵抗値と抵抗率を示したグラフである。It is the graph which showed the measurement example and showed the electrical resistance value and the resistivity with respect to the insertion depth of the probe. 第3実施形態に係るスケール厚さ計測装置の要部を示した側断面図である。It is the sectional side view which showed the principal part of the scale thickness measuring apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について説明する。
図1には、本実施形態に係るスケール厚さ計測装置及びスケール厚さ計測方法を適用するボイラ発電プラント1の概略構成が示されている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a boiler power plant 1 to which a scale thickness measuring device and a scale thickness measuring method according to the present embodiment are applied.

ボイラ発電プラント1は、火炉3及び過熱器(又は過熱器及び再熱器)4を有するボイラ2と、過熱器4から導かれた過熱蒸気によって回転駆動される蒸気タービン6と、蒸気タービン6にて膨張して仕事を終えた蒸気を凝縮液化する復水器7とを備えている。蒸気タービン6には、発電機8が接続されており、蒸気タービン6の回転駆動力を得て発電する。   The boiler power plant 1 includes a boiler 2 having a furnace 3 and a superheater (or a superheater and a reheater) 4, a steam turbine 6 that is rotationally driven by superheated steam guided from the superheater 4, and a steam turbine 6. And a condenser 7 for condensing and condensing the steam that has been expanded and finished its work. A generator 8 is connected to the steam turbine 6 to generate power by obtaining the rotational driving force of the steam turbine 6.

復水器7と火炉3との間には、火炉3の伝熱管9内に給水となるボイラ水を供給するための給水系統10が設けられている。給水系統10には、復水器7側から順に、復水ポンプ12、給水ヒータ13、給水ポンプ14、給水弁15などが設けられている。給水ヒータ13には、蒸気タービン6から図示しない抽気された蒸気によって給水が加熱されるようになっている。   Between the condenser 7 and the furnace 3, a water supply system 10 for supplying boiler water serving as water supply into the heat transfer pipe 9 of the furnace 3 is provided. The water supply system 10 is provided with a condensate pump 12, a water heater 13, a water supply pump 14, a water supply valve 15 and the like in order from the condenser 7 side. The feed water heater 13 is heated by feed steam (not shown) extracted from the steam turbine 6.

火炉3に設けられた伝熱管9は、例えば炭素鋼や低クロム合金鋼製やSUS304などのステンレス鋼製とされ、火炉3の水冷壁を構成する炉壁管とされており、一部は火炎Fに曝されるように配置されている。伝熱管9は、図2に示すように、例えばフィン11を介して鉛直方向に延在して並列に複数設けられている。給水系統10から伝熱管9内に供給されるボイラ水は、CWT(複合水処理、又は酸素処理(OT)と称される)運用されており、弱アルカリ性にて所定量の溶存酸素が共存している。   The heat transfer tube 9 provided in the furnace 3 is made of, for example, carbon steel, low-chromium alloy steel, or stainless steel such as SUS304, and is a furnace wall tube that constitutes a water-cooled wall of the furnace 3, part of which is flame Arranged to be exposed to F. As shown in FIG. 2, a plurality of heat transfer tubes 9 are provided in parallel extending in the vertical direction via fins 11, for example. The boiler water supplied from the water supply system 10 into the heat transfer pipe 9 is operated in CWT (referred to as composite water treatment or oxygen treatment (OT)), and a certain amount of dissolved oxygen coexists with weak alkalinity. ing.

図3に示すように、伝熱管9内には、鉄Feを含んだボイラ水Wが供給され、火炎Fに曝される火炉内側が厚くなるようにスケールScが付着する場合がある。このスケールScは、伝熱管9の内表面に形成されたマグネタイトを主成分とする硬質スケール層で、マグネタイトを含む層(第1層:以下「マグネタイト層」という。)の上に、へマタイトを主成分とした小粒径のポーラス状のパウダースケールで脆い付着層で、ヘマタイトを含む層(第2層:以下「ヘマタイト層」という。)から成るものである。なお、図中の矢印はボイラ水Wの流れ方向を示す。スケール厚さ計測装置20は、このスケールScの厚さを計測する。   As shown in FIG. 3, boiler water W containing iron Fe is supplied into the heat transfer tube 9, and the scale Sc may adhere so that the inside of the furnace exposed to the flame F becomes thick. The scale Sc is a hard scale layer mainly composed of magnetite formed on the inner surface of the heat transfer tube 9, and hematite is formed on the layer containing magnetite (first layer: hereinafter referred to as “magnetite layer”). It is a porous powder scale with a small particle size as a main component and a brittle adhesion layer, and is composed of a layer containing hematite (second layer: hereinafter referred to as “hematite layer”). In addition, the arrow in a figure shows the flow direction of the boiler water W. FIG. The scale thickness measuring device 20 measures the thickness of the scale Sc.

図4には、スケール厚さ計測装置20が示されている。
スケール厚さ計測装置20は、伝熱管9の外表面付近に設置され、本体部21と、レール23と、レール固定部25を備えている。
本体部21には、少なくとも1本の探針22と、探針22を計測対象となるスケールScに対してその探針22の長手方向に進退させる図示しないアクチュエータ(進退手段)と、本体部21をレール23に対してレール23の長手方向(図4、図5では紙面上下方向)にスライド移動させる図示しない走行部(スライド手段)とを備えている。探針22は、本体部21及びレール23に対して絶縁状態で支持されている。また、レール23の長手方向の両端部分にはレール固定部25が設けられていて、例えばマグネットやクランプ機構のあるネジ等により伝熱管9の外表面に一時的に固定することができる。このとき、探針22の長手方向は、伝熱管9の内表面に対して略垂直であり、レール23の長手方向と略直交する方向になる。
FIG. 4 shows a scale thickness measuring device 20.
The scale thickness measuring device 20 is installed near the outer surface of the heat transfer tube 9 and includes a main body portion 21, a rail 23, and a rail fixing portion 25.
The main body 21 includes at least one probe 22, an actuator (not shown) that moves the probe 22 forward and backward in the longitudinal direction of the probe 22 with respect to the scale Sc to be measured, and the main body 21. Is provided with a running portion (sliding means) (not shown) that slides in the longitudinal direction of the rail 23 with respect to the rail 23 (the vertical direction in FIG. 4 and FIG. 5). The probe 22 is supported in an insulated state with respect to the main body 21 and the rail 23. Moreover, the rail fixing | fixed part 25 is provided in the both ends of the longitudinal direction of the rail 23, for example, can be temporarily fixed to the outer surface of the heat exchanger tube 9 with the screw | thread with a magnet, a clamp mechanism, etc. At this time, the longitudinal direction of the probe 22 is substantially perpendicular to the inner surface of the heat transfer tube 9 and is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the rail 23.

図6に示すように、本体部21は、探針22を通過する電流の計測で算出された電気抵抗値を得る電気抵抗計測部49と、走行部によってレール23の長手方向に走行した走行量を計測する走行量計測部50と、アクチュエータによって探針22がスケールScに向かって進退された進退量を計測する進退量計測部51とを備えている。本体部21には、計測線55を介してコンピュータ(制御部)32が接続されている。コンピュータ32は、電気抵抗計測部49にて演算された電気抵抗値、走行量計測部50にて計測された走行量、進退量計測部51にて計測された進退量などを得て種々の演算を行うとともに、本体部21のレール23の走行や探針22の進退を制御する。
また、電気抵抗計測部49と、走行量計測部50と、進退量計測部51は、センサ部分が本体部21に収納され、各センサからの信号の演算処理をコンピュータ32で実施して、電気抵抗値、走行量、進退量を算出する演算処理をしても良い。
As shown in FIG. 6, the main body 21 has an electric resistance measurement unit 49 that obtains an electric resistance value calculated by measuring a current passing through the probe 22, and a travel amount traveled in the longitudinal direction of the rail 23 by the travel unit. And a travel amount measuring unit 51 that measures the amount of advance and retreat of the probe 22 that is advanced and retracted toward the scale Sc by the actuator. A computer (control unit) 32 is connected to the main body unit 21 via a measurement line 55. The computer 32 obtains the electrical resistance value calculated by the electrical resistance measurement unit 49, the travel amount measured by the travel amount measurement unit 50, the advance / retreat amount measured by the advance / retreat amount measurement unit 51, and the like. And the traveling of the rail 23 of the main body 21 and the advance / retreat of the probe 22 are controlled.
The electrical resistance measurement unit 49, the travel amount measurement unit 50, and the advance / retreat amount measurement unit 51 have sensor portions housed in the main body unit 21 and perform calculation processing of signals from each sensor by the computer 32. An arithmetic process for calculating the resistance value, the travel amount, and the advance / retreat amount may be performed.

探針22は、ステンレス材(SUS304など)、タングステン、タングステンカーバイド、モリブデン、カーボンナノチューブ、オスミウム合金、シリコン等の導電性材料で構成されており、少なくとも先端部分の直径は数μmと細くされている。探針22は、測定対象に応じて取り替え可能となっている。取り替える探針22としては、長さの異なるものや、先端が伝熱管9の内表面と同じ曲率を有するもの等が挙げられる。   The probe 22 is made of a conductive material such as stainless steel (SUS304, etc.), tungsten, tungsten carbide, molybdenum, carbon nanotube, osmium alloy, silicon, etc., and at least the tip portion has a diameter of a few μm. . The probe 22 can be replaced according to the measurement target. Examples of the probe 22 to be replaced include those having different lengths and those having a tip having the same curvature as the inner surface of the heat transfer tube 9.

探針22は、先端部分を除いて長さが長いものほど強度を確保するために径を太くしておくのが好ましい。
また、図7に示すように、探針22を内部にて支持する探針ガイド24を設けることとしても良い。探針ガイド24は支持にあたり絶縁物であることが好ましく、この直径φD1は例えば約10μm〜100μmとされ、探針22の直径φD2は例えば2μm〜10μmとされる。探針22の周囲が絶縁物の探針ガイド24で覆われるので、探針22と被計測層(本実施形態ではヘマタイト層及びマグネタイト層)との接触部分が探針22の先端に限定されるので、接触面積による電気抵抗値への影響を抑制することができる。
The probe 22 preferably has a larger diameter in order to ensure strength as the length is longer than the tip.
Further, as shown in FIG. 7, a probe guide 24 for supporting the probe 22 inside may be provided. The probe guide 24 is preferably an insulator for support, and the diameter φD1 is set to about 10 μm to 100 μm, for example, and the diameter φD2 of the probe 22 is set to 2 μm to 10 μm, for example. Since the periphery of the probe 22 is covered with an insulating probe guide 24, the contact portion between the probe 22 and the layer to be measured (the hematite layer and the magnetite layer in this embodiment) is limited to the tip of the probe 22. Therefore, the influence on the electrical resistance value by the contact area can be suppressed.

図4に示されているように、レール23は、伝熱管9に形成した切欠Cを跨ぐように伝熱管9の外表面付近で長手方向に延在して設けられている。レール23の長手方向の両端部分には、レール固定部25が設けられていて、伝熱管9に対して例えばマグネットやクランプ可能なネジ等により伝熱管9の外表面に着脱自在に固定されている。レール23は、金属等の導電性材料とされている。このため、レール23は伝熱管9と同電位となるので、電気抵抗値を算出するための電流値や電圧値を計測時の参照電圧をレール23から取得することができる。   As shown in FIG. 4, the rail 23 extends in the longitudinal direction near the outer surface of the heat transfer tube 9 so as to straddle the notch C formed in the heat transfer tube 9. Rail fixing portions 25 are provided at both end portions of the rail 23 in the longitudinal direction, and are detachably fixed to the outer surface of the heat transfer tube 9 by, for example, magnets or screws that can be clamped to the heat transfer tube 9. . The rail 23 is made of a conductive material such as metal. For this reason, since the rail 23 becomes the same potential as the heat transfer tube 9, the reference voltage at the time of measuring the current value or voltage value for calculating the electric resistance value can be acquired from the rail 23.

本体部21は、レール23に沿って走行するようになっており、コンピュータ32の指令に基づいて所定位置に停止される。本体部21の停止位置は、走行量計測部50によって計測された走行量に基づいて演算される。   The main body 21 travels along the rail 23 and is stopped at a predetermined position based on a command from the computer 32. The stop position of the main body unit 21 is calculated based on the travel amount measured by the travel amount measurement unit 50.

図5に示されているように、探針22は、コンピュータ32の指令に基づいて伝熱管9に対してμm単位で進退し、その進退量は進退量計測部51にて計測される。探針22が伝熱管9の内表面へと向かい接近するように進行させる。伝熱管9の内表面上にマグネタイト層34とヘマタイト層35が形成されている場合に、探針22の進退量応じて、マグネタイト層34又はヘマタイト層35内に先端を位置させることになる。これにより、伝熱管9表面からレール23を経由する参照電位と、探針22の間の電位差を計測し、通電した電流値より伝熱管9表面から探針22の先端位置における電気抵抗値を得ることができる。通電した電流値は後述するように定電流値としてもよい。
また、電気抵抗値に合せて抵抗率を算出しても良い。
抵抗率は、
(抵抗率)=(電気抵抗値)×(電流通過面積)/(電流通過距離)
により算出され、電流通過距離は探針22の進退量計測部51より計測される。電流通過面積は探針22の先端のサイズ(例えば図7の直径φD2など)により算出するが、先端形状で多少の変化があるため、抵抗率が既存の層を事前に仮計測して補正しておくと更に好ましい。
探針22の先端がヘマタイト層35やマグネタイト層34を通過して、伝熱管9の表面に接触すると、電気抵抗値はほぼゼロとなり、それ以上探針22を進行させると計測装置が損傷するため、直ちに探針22の進行を停止させることが望ましい。
As shown in FIG. 5, the probe 22 advances and retreats in units of μm with respect to the heat transfer tube 9 based on a command from the computer 32, and the advance / retreat amount is measured by the advance / retreat amount measuring unit 51. The probe 22 is advanced so as to approach the inner surface of the heat transfer tube 9. When the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 are formed on the inner surface of the heat transfer tube 9, the tip is positioned in the magnetite layer 34 or the hematite layer 35 according to the advancement / retraction amount of the probe 22. Thereby, the potential difference between the reference potential passing through the rail 23 from the surface of the heat transfer tube 9 and the probe 22 is measured, and the electric resistance value at the tip position of the probe 22 is obtained from the surface of the heat transfer tube 9 from the energized current value. be able to. The energized current value may be a constant current value as will be described later.
Further, the resistivity may be calculated according to the electric resistance value.
The resistivity is
(Resistivity) = (Electrical resistance value) × (Current passage area) / (Current passage distance)
The current passing distance is measured by the advance / retreat amount measuring unit 51 of the probe 22. The current passage area is calculated based on the size of the tip of the probe 22 (for example, the diameter φD2 in FIG. 7). However, since there is some change in the tip shape, the resistivity is corrected by temporarily measuring the existing layer in advance. More preferably.
If the tip of the probe 22 passes through the hematite layer 35 or the magnetite layer 34 and contacts the surface of the heat transfer tube 9, the electrical resistance value becomes almost zero, and if the probe 22 is further advanced, the measuring device is damaged. It is desirable to immediately stop the progress of the probe 22.

コンピュータ32は、探針22の先端の各位置(探針22の進退量)における電気抵抗値を電気抵抗計測部49から得て所定の処理を行い、伝熱管9の内表面に付着した付着層をマグネタイト層かヘマタイト層かを区別し、かつ各層の厚さを演算する。   The computer 32 obtains an electrical resistance value at each position of the tip of the probe 22 (advancing / retreating amount of the probe 22) from the electrical resistance measurement unit 49, performs a predetermined process, and adheres to the inner surface of the heat transfer tube 9. Is discriminated between a magnetite layer and a hematite layer, and the thickness of each layer is calculated.

コンピュータ32は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及び読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等である。   The computer 32 includes, for example, a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a readable storage medium. A series of processes for realizing various functions is stored in a storage medium or the like in the form of a program as an example, and the CPU reads the program into a RAM or the like to execute information processing / arithmetic processing. As a result, various functions are realized. The program is preinstalled in a ROM or other storage medium, provided in a state stored in a computer-readable storage medium, or distributed via wired or wireless communication means. Etc. may be applied. The computer-readable storage medium is a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like.

図8には、2探針式による計測例が示されている。同図に示すように、参照用探針22Rと探針22との間には定電流源と電圧測定回路とが接続される。本実施形態では、参照用探針22Rがレール23に直接に電気的接続してあり、伝熱管9表面からレール23を経由した参照電位を得る。図8のように参照用探針22Rを探針22に近接して設けることで、伝熱管9やレール23の電気抵抗(内部抵抗の一部となる)の影響を極力抑制することができる。
定電流源は例えば1mA〜100mAの電流が印加される様に事前に電圧を設定した定電圧源であっても良いが、以下に示すように定電流源とするとさらに好ましい。
定電流源からは、例えば1mA〜100mAの定電流が印加される。定電流値は計測対象の層の抵抗率や層厚さから、参照用探針22Rから伝熱管9の内表面と計測対象の層を経由して探針22と間の電圧差が例えば0.1mVから1mV以上となるように、また安全性を考慮して作業者に感電を発生させない低電圧印加となるよう選定される。また、定電流を印加して計測することで、参照用探針22Rと探針22とこれらの間の計測線などの計測系の内部抵抗の値や、探針22と計測対象の層との接触抵抗による電圧降下が、計測する電圧差よりも十分に小さくなるように定電流値を選定することができるとともに、この電圧降下の値が計測対象の層によらず一定値以内になるので、計測値の信頼性が向上する。また、本実施形態のように抵抗率の異なる複数の層の計測に当たって、例えば、抵抗率の小さい層を計測する際の電圧差が例えば0.1mVから1mV以上であり、抵抗率の大きな層を計測する際の電圧差が例えば1Vから10V以下となるように電圧計測系の精度から適切な電流値を設定することができるので更に好ましい。
FIG. 8 shows an example of measurement by a two-probe type. As shown in the figure, a constant current source and a voltage measuring circuit are connected between the reference probe 22R and the probe 22. In the present embodiment, the reference probe 22R is directly electrically connected to the rail 23, and a reference potential via the rail 23 is obtained from the surface of the heat transfer tube 9. By providing the reference probe 22R close to the probe 22 as shown in FIG. 8, the influence of the electrical resistance of the heat transfer tube 9 and the rail 23 (which becomes a part of the internal resistance) can be suppressed as much as possible.
The constant current source may be a constant voltage source in which a voltage is set in advance such that a current of 1 mA to 100 mA is applied, for example, but is more preferably a constant current source as described below.
For example, a constant current of 1 mA to 100 mA is applied from the constant current source. The constant current value depends on the resistivity and layer thickness of the measurement target layer, and the voltage difference between the reference probe 22R and the probe 22 via the inner surface of the heat transfer tube 9 and the measurement target layer is, for example, 0. The voltage is selected to be 1 mV to 1 mV or more, and in consideration of safety, a low voltage application that does not cause an electric shock to the operator is selected. Further, by applying a constant current and measuring, the value of the internal resistance of the measurement system such as the reference probe 22R, the probe 22 and the measurement line between them, and the probe 22 and the layer to be measured are measured. A constant current value can be selected so that the voltage drop due to contact resistance is sufficiently smaller than the voltage difference to be measured, and this voltage drop value is within a certain value regardless of the layer to be measured. The reliability of the measurement value is improved. Further, when measuring a plurality of layers having different resistivity as in this embodiment, for example, a voltage difference when measuring a layer having a low resistivity is 0.1 mV to 1 mV or more, and a layer having a high resistivity is selected. It is more preferable because an appropriate current value can be set from the accuracy of the voltage measurement system so that the voltage difference upon measurement is, for example, 1 V to 10 V or less.

次に、上述したスケール厚さ計測装置20の使用方法について説明する。図2及び図4に示したように、先ず、計測対象となる伝熱管9の一部に切欠Cを形成する。このとき、切欠Cの位置は、火炉3内側とは反対側の外側とする。これにより、火炉3内での作業を回避することができるとともに、スケールSc層が厚く形成され易い火炉3内側の計測が容易となる。切欠Cの大きさは、計測位置Mにアクセスできる大きさであって、スケール厚さ計測装置20の本体部21がレール23を走行しても探針22が挿入して伝熱管9のスケールScに接触し進行できる大きさであれば良い。したがって、従来のように数m単位の抜管は不要となる。   Next, the usage method of the scale thickness measuring apparatus 20 mentioned above is demonstrated. As shown in FIGS. 2 and 4, first, a notch C is formed in a part of the heat transfer tube 9 to be measured. At this time, the position of the notch C is the outer side opposite to the inner side of the furnace 3. As a result, work in the furnace 3 can be avoided, and measurement inside the furnace 3 where the scale Sc layer is easily formed thick is facilitated. The size of the notch C is such that the measurement position M can be accessed. Even if the main body 21 of the scale thickness measuring device 20 travels on the rail 23, the probe 22 is inserted and the scale Sc of the heat transfer tube 9 is inserted. Any size can be used as long as it can contact and advance. Therefore, it is not necessary to extrude several meters as in the prior art.

作業者は、切欠Cを跨ぐようにレール23を伝熱管9の外表面に対して設置する。このとき、レール23に設けた磁石などのレール固定部25によってレール23が伝熱管9に対して移動しないように仮固定される。   An operator installs the rail 23 with respect to the outer surface of the heat exchanger tube 9 so that the notch C may be straddled. At this time, the rail 23 is temporarily fixed so as not to move with respect to the heat transfer tube 9 by a rail fixing portion 25 such as a magnet provided on the rail 23.

次に、レール23をレール固定部25で伝熱管9に仮固定して、スケール厚さ計測装置20の本体部21をレール23上に設置する。このとき、伝熱管9に対するレール23の位置、及び、レール23に対する本体部21の位置が初期位置としてコンピュータ32に入力される。これにより、伝熱管9の計測位置Mに対する本体部21の長手方向(図4において紙面の上下方向)の初期位置が決定される。   Next, the rail 23 is temporarily fixed to the heat transfer tube 9 by the rail fixing portion 25, and the main body portion 21 of the scale thickness measuring device 20 is installed on the rail 23. At this time, the position of the rail 23 relative to the heat transfer tube 9 and the position of the main body 21 relative to the rail 23 are input to the computer 32 as initial positions. Thereby, the initial position in the longitudinal direction of the main body 21 with respect to the measurement position M of the heat transfer tube 9 (up and down direction in FIG. 4) is determined.

探針22の先端の本体部21に対する位置が初期位置としてコンピュータ32に入力される。伝熱管9と本体部21との位置関係、及び、本体部21とレール23との位置関係が決まっているので、伝熱管9の計測位置Mにおける表面に対する探針22の先端の初期位置が決定される。   The position of the tip of the probe 22 with respect to the main body 21 is input to the computer 32 as an initial position. Since the positional relationship between the heat transfer tube 9 and the main body portion 21 and the positional relationship between the main body portion 21 and the rail 23 are determined, the initial position of the tip of the probe 22 with respect to the surface at the measurement position M of the heat transfer tube 9 is determined. Is done.

そして、コンピュータ32の指令により、探針22の先端を水平方向(図5の矢印A2で示した方向)に伝熱管9の内表面に対してμm単位で管理しながらゆっくりと接近するように進行させる。探針22の先端の進行速度は、スケールScに徐々に入り込むよう、数μm〜1μm/s以下の遅い速度が好ましい。   Then, in accordance with a command from the computer 32, the tip of the probe 22 proceeds in a horizontal direction (direction indicated by an arrow A2 in FIG. 5) while slowly approaching the inner surface of the heat transfer tube 9 in units of μm. Let The traveling speed of the tip of the probe 22 is preferably a slow speed of several μm to 1 μm / s or less so as to gradually enter the scale Sc.

探針22の先端がヘマタイト層35、マグネタイト層34の順に突き刺さり、その後、探針22の先端が伝熱管9の内表面に向かって進行する。探針22の先端の進行中の各位置は、進退量計測部51によって逐次計測されている。これと同時に、探針22で計測された電気抵抗値も電気抵抗計測部49によって逐次計測と算出がされている。
そして、探針22の先端がスケールScに突き刺さり、探針22の先端が伝熱管9の内表面に接触する。そうすると、探針22の先端における電気抵抗値はほぼゼロ(電気抵抗値から算出された抵抗率が例えば数10〜数100nΩm(炭素鋼や低クロム合金鋼の場合)程度となる。このとき、探針22が伝熱管9の内表面に接触していることになり、探針22の進行が停止され、この位置で電気抵抗値の算出のための計測が終了する。
The tip of the probe 22 pierces the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 in this order, and then the tip of the probe 22 advances toward the inner surface of the heat transfer tube 9. Each position in progress of the tip of the probe 22 is sequentially measured by the advance / retreat amount measuring unit 51. At the same time, the electrical resistance value measured by the probe 22 is also sequentially measured and calculated by the electrical resistance measuring unit 49.
Then, the tip of the probe 22 pierces the scale Sc, and the tip of the probe 22 contacts the inner surface of the heat transfer tube 9. Then, the electrical resistance value at the tip of the probe 22 is almost zero (the resistivity calculated from the electrical resistance value is about several tens to several hundreds nΩm (in the case of carbon steel or low chromium alloy steel), for example. The needle 22 is in contact with the inner surface of the heat transfer tube 9, and the advancement of the probe 22 is stopped. At this position, the measurement for calculating the electric resistance value is completed.

ここで、切欠Cから計測する被計測層であるヘマタイト層35及びマグネタイト層34の、探針22の先端と伝熱管9の内表面との間の電圧値や電流値について、ヘマタイト層35及びマグネタイト層34の中に水分が侵入していると、算出される電気抵抗値が変化する可能性がある。計測にあたり、伝熱管9内部の被計測層を乾燥させることが望ましいが、計測までの待機時間が必要になったり、乾燥用の送風機が追加で必要になる。しかしながら、本実施形態では、不十分な乾燥状態でも、短時間で探針22の先端と伝熱管9の内表面との間の電圧値や電流値を計測して、電気抵抗値や抵抗率の相対比較を行うので、被計測層の乾燥状態の影響を受けずに、正確に各層の厚さを計測することができる。   Here, regarding the voltage value and the current value between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 of the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 which are measurement layers measured from the notch C, the hematite layer 35 and the magnetite layer 35 If moisture penetrates into the layer 34, the calculated electrical resistance value may change. In measurement, it is desirable to dry the layer to be measured inside the heat transfer tube 9, but a waiting time until measurement is required, or an additional blower for drying is required. However, in this embodiment, even in an insufficiently dried state, the voltage value or current value between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 is measured in a short time, and the electric resistance value or resistivity is measured. Since the relative comparison is performed, the thickness of each layer can be accurately measured without being affected by the dry state of the layer to be measured.

探針22で計測された電気抵抗値が、伝熱管9の電気抵抗値となりほぼゼロとなる位置では、伝熱管9の内表面に探針22の先端が接触した状態であり、探針22の先端の進行が直ちに停止されて、探針22の先端を含めたスケール厚さ計測装置20の損傷を防止する。
その後、探針22の先端が伝熱管9の内表面から離間するように後退され、初期位置へと戻される。
次に、本体部21がレール23上を走行し、本体部21を所定位置で停止させた後に、上述したように探針22の先端を進退させて伝熱管9の長手方向での別位置においての電気抵抗の計測を行う。これを繰り返すことにより、伝熱管9の長手方向における複数箇所の電気抵抗計測が行われる。
At the position where the electrical resistance value measured by the probe 22 becomes the electrical resistance value of the heat transfer tube 9 and becomes substantially zero, the tip of the probe 22 is in contact with the inner surface of the heat transfer tube 9. The advance of the tip is immediately stopped to prevent damage to the scale thickness measuring device 20 including the tip of the probe 22.
Thereafter, the tip of the probe 22 is retracted so as to be separated from the inner surface of the heat transfer tube 9 and returned to the initial position.
Next, after the main body portion 21 travels on the rail 23 and stops the main body portion 21 at a predetermined position, the tip end of the probe 22 is advanced and retracted as described above at another position in the longitudinal direction of the heat transfer tube 9. Measure the electrical resistance. By repeating this, electric resistance measurement at a plurality of locations in the longitudinal direction of the heat transfer tube 9 is performed.

図9には、所定の走行位置における計測結果が示されている。同図において横軸は探針22の先端の進退量である挿入深さを示し、縦軸は電気抵抗値を示すものと、抵抗率を示すものがあり、本図では縦軸を対数スケールで示している。   FIG. 9 shows a measurement result at a predetermined travel position. In the figure, the horizontal axis indicates the insertion depth, which is the amount of advancement / retraction of the tip of the probe 22, the vertical axis indicates the electrical resistance value, and the resistivity indicates. In this figure, the vertical axis indicates the logarithmic scale. Show.

探針22の先端が初期位置とされている場合は、探針22の先端はヘマタイト層35にも接触しておらず、ヘマタイト層35の外側(空気)に位置しているので、電気抵抗値及び抵抗率(ρ1)は計測レンジを超えた値を示す。   When the tip of the probe 22 is in the initial position, the tip of the probe 22 is not in contact with the hematite layer 35 and is located outside (the air) of the hematite layer 35. The resistivity (ρ1) indicates a value exceeding the measurement range.

探針22の先端を伝熱管9の内表面に向かって進行していくとともに電流値と電圧値の計測から電気抵抗値が算出され、さらに探針22の先端と伝熱管9の内表面の相対位置から抵抗率が算出されてもよい。第1深さt1にて電気抵抗値が急激に第1電気抵抗値R1まで減少する。このとき、ヘマタイト層35の電気抵抗値(例えば抵抗率:ρ2:1kΩm〜100kΩm)を計測し始めたとされる。第1深さt1はヘマタイト層35の表面にあたる。このときヘマタイト層35の層厚により探針22の先端と伝熱管9の内表面の相対位置が異なることで、電気抵抗値は絶対値が変わるが、抵抗率ρ2はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。   The tip of the probe 22 advances toward the inner surface of the heat transfer tube 9 and the electrical resistance value is calculated from the measurement of the current value and the voltage value. Furthermore, the relative relationship between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 is calculated. The resistivity may be calculated from the position. At the first depth t1, the electrical resistance value suddenly decreases to the first electrical resistance value R1. At this time, it is assumed that the electrical resistance value of the hematite layer 35 (for example, resistivity: ρ2: 1 kΩm to 100 kΩm) has started to be measured. The first depth t1 corresponds to the surface of the hematite layer 35. At this time, the relative position of the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 differs depending on the thickness of the hematite layer 35, so that the absolute value of the electrical resistance value changes, but the resistivity ρ2 is stable and the order does not change greatly. You will get a value.

そして、探針22の先端の挿入深さが第1深さt1から僅かに深くなると、探針22が示す電気抵抗値が徐々に小さくなり、第2深さt2で第2電気抵抗値R2を示す。第1電気抵抗値R1から第2電気抵抗値R2まで漸次減少した電気抵抗値は、ヘマタイト層35の厚さに起因する電気抵抗の減少である。このとき探針22の先端と伝熱管9の内表面の相対位置が近くなることで、ヘマタイト層35の電気抵抗値は徐々に小さくなるが、ヘマタイト層35の抵抗率ρ2はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。したがって、第1深さt1と第2深さt2との差分がヘマタイト層35の厚さとなる。   When the insertion depth of the tip of the probe 22 becomes slightly deeper than the first depth t1, the electrical resistance value indicated by the probe 22 gradually decreases, and the second electrical resistance value R2 is reduced at the second depth t2. Show. The electrical resistance value that gradually decreases from the first electrical resistance value R1 to the second electrical resistance value R2 is a decrease in electrical resistance due to the thickness of the hematite layer 35. At this time, since the relative position between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 becomes closer, the electrical resistance value of the hematite layer 35 gradually decreases, but the resistivity ρ2 of the hematite layer 35 does not change greatly in the order. A stable value will be obtained. Therefore, the difference between the first depth t1 and the second depth t2 is the thickness of the hematite layer 35.

第2深さt2から僅かに深さが深くなると、急激に電気抵抗値が第3電気抵抗値R3まで減少する。これは、マグネタイト層34の電気抵抗値(例えば抵抗率:ρ3:0.001mΩm〜0.1mΩm)を計測しているものと考えられる。この計測結果から、第2深さt2は、ヘマタイト層35とマグネタイト層34との界面の位置と考えられる。このときマグネタイト層34の層厚により探針22の先端と伝熱管9の内表面の相対位置が異なることで、電気抵抗値は絶対値が変わるが、抵抗率ρ3はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。
ヘマタイト層35とマグネタイト層34は抵抗率が一桁以上異なるので、ヘマタイト層35とマグネタイト層34との界面の位置で電気抵抗値の変化も大きくなり、また抵抗率は一桁以上の急激な変化を判断することになり、界面の位置を判断し易い。
When the depth becomes slightly deeper from the second depth t2, the electric resistance value rapidly decreases to the third electric resistance value R3. This is considered that the electrical resistance value (for example, resistivity: ρ3: 0.001 mΩm to 0.1 mΩm) of the magnetite layer 34 is measured. From this measurement result, the second depth t2 is considered to be the position of the interface between the hematite layer 35 and the magnetite layer 34. At this time, the relative position of the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 differs depending on the thickness of the magnetite layer 34, so that the absolute value of the electrical resistance value changes, but the resistivity ρ3 is stable and the order does not change greatly. You will get a value.
Since the resistivity of the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 differ by one digit or more, the change of the electric resistance value becomes large at the position of the interface between the hematite layer 35 and the magnetite layer 34, and the resistivity changes rapidly by one digit or more. It is easy to determine the position of the interface.

第2深さt2から深さが順次深くなっていくと、探針22の先端が示す電気抵抗値が徐々に小さくなり、第1深さt1で第1電気抵抗値R1を示す。第2電気抵抗値R2から第1電気抵抗値R1まで漸次減少した電気抵抗値は、マグネタイト層34の厚さに起因する電気抵抗の減少である。このとき探針22の先端と伝熱管9の内表面の相対位置が近くなることで、マグネタイト層34の電気抵抗値は徐々に小さくなるが、マグネタイト層34の抵抗率ρ3はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。したがって、第2深さt2と第3深さt3との差分がマグネタイト層34の厚さとなる。   As the depth gradually increases from the second depth t2, the electrical resistance value indicated by the tip of the probe 22 gradually decreases, and the first electrical resistance value R1 is indicated at the first depth t1. The electrical resistance value that gradually decreases from the second electrical resistance value R2 to the first electrical resistance value R1 is a decrease in electrical resistance due to the thickness of the magnetite layer 34. At this time, since the relative position between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 becomes closer, the electric resistance value of the magnetite layer 34 gradually decreases, but the resistivity ρ3 of the magnetite layer 34 does not change greatly in the order. A stable value will be obtained. Therefore, the difference between the second depth t2 and the third depth t3 is the thickness of the magnetite layer 34.

第2深さt2から僅かに深さが深くなり第3深さt3になると、急激に電気抵抗値が例えば0.1Ω程度以下(例えば抵抗率:ρ4:10nΩm〜1000nΩm(炭素鋼や低クロム合金鋼の場合)程度となり、ほぼゼロの電気抵抗値を示す。これにより、探針22の先端が伝熱管9の内表面に到達したと判断する。
この電気抵抗値はほぼゼロとなった時点で、それ以上探針22を進行させるとスケール厚さ計測装置20が損傷するおそれがあるため、直ちに探針22の進行を停止させることが望ましい。
When the depth is slightly increased from the second depth t2 to the third depth t3, the electric resistance value suddenly becomes about 0.1Ω or less (for example, resistivity: ρ4: 10 nΩm to 1000 nΩm (carbon steel or low chromium alloy). In the case of steel), the electric resistance value is almost zero, and it is determined that the tip of the probe 22 has reached the inner surface of the heat transfer tube 9.
Since the scale thickness measuring device 20 may be damaged if the probe 22 is further advanced when the electrical resistance value becomes substantially zero, it is desirable to immediately stop the advancement of the probe 22.

以上のように、探針22の先端の位置の計測と、電気抵抗値及び/又は抵抗率を探針22の挿入深さ方向に逐次算出することで、伝熱管9の内表面に付着したマグネタイト層34やヘマタイト層35の厚さを得ることができる。   As described above, the magnetite attached to the inner surface of the heat transfer tube 9 is obtained by measuring the position of the tip of the probe 22 and sequentially calculating the electrical resistance value and / or resistivity in the insertion depth direction of the probe 22. The thickness of the layer 34 or the hematite layer 35 can be obtained.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
探針22がヘマタイト層35及びマグネタイト層34を順次に貫通して伝熱管9の内表面に到達したときまでの、探針22の先端と伝熱管9の内表面の装置位置と、電流値と、電圧値の計測から電気抵抗値もしくは抵抗率を順次に算出する。ここで、探針22から得た電気抵抗値の急速な変化もしくは抵抗率の大きな変化から探針22の先端がヘマタイト層35の表面に接触したことを判断できる。さらに、探針22がヘマタイト層35を貫通してマグネタイト層34に探針22の先端が位置したときの電気抵抗値もしくは抵抗率を算出し、ヘマタイト層に探針22の先端が位置したときの電気抵抗値もしくは抵抗率を算出して比較することで、電気抵抗値の急な変化及び/又は抵抗率が大きな変化から伝熱管9の内表面とマグネタイト層34とヘマタイト層35とを区別することができる。探針22の電気抵抗値がほぼゼロへと急に変化すること、及び/又は抵抗率が低い値へと大きく低減することから、探針22の先端が伝熱管9の内表面に接触したと判断できる。そして、マグネタイト層34における電気抵抗値を計測して急な変化をしたときもしくは抵抗率が大きな変化をしたときの探針22の先端と伝熱管9の内表面との距離と、ヘマタイト層35の電気抵抗値を算出して急な変化をしたとき及び/又は抵抗率が大きな変化をしたときの探針22の先端と伝熱管9の内表面との距離とから、マグネタイト層34及びヘマタイト層35の厚さを得ることができる。このように、探針22を突き刺して進退量を変化させながら電気抵抗値及び/又は抵抗率及び距離を得ることとしたので、マグネタイト層34よりも柔らかいヘマタイト層35が形状崩壊を抑制して、正確に各層の厚さを計測することができる。
またヘマタイト層35やマグネタイト層34の層厚により、探針22の先端と伝熱管9の内表面の相対位置が異なることで、電気抵抗値の絶対値が変わるが、抵抗率はオーダが大きく変わらない安定した値を得ることになる。ヘマタイト層35とマグネタイト層34は抵抗率が一桁以上異なる。このため、電気抵抗値の急な変化をしたときに比べて抵抗率が大きな変化をしたときを判断し易い場合があり、このときの探針22の先端と伝熱管9の内表面との距離から、より正確に各層の厚さを計測することができる場合がある。電気抵抗値と抵抗率の両方を判断するとさらに好ましい。
さらに被計測層であるヘマタイト層35及びマグネタイト層34の乾燥状態が不十分でも、短時間で探針22の先端と伝熱管9の内表面との間の電圧値や電流値を計測して、電気抵抗値や抵抗率の相対比較を行うので、乾燥のための時間を追加することなく短時間で各層の厚さを計測することができる。
According to this embodiment, there exist the following effects.
The probe position of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 and the current value until the probe 22 reaches the inner surface of the heat transfer tube 9 through the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 sequentially. From the measurement of the voltage value, the electric resistance value or the resistivity is calculated sequentially. Here, it can be determined that the tip of the probe 22 is in contact with the surface of the hematite layer 35 from a rapid change in electrical resistance value obtained from the probe 22 or a large change in resistivity. Furthermore, the electrical resistance value or resistivity when the probe 22 penetrates the hematite layer 35 and the tip of the probe 22 is located in the magnetite layer 34 is calculated, and when the tip of the probe 22 is located in the hematite layer. Distinguishing the inner surface of the heat transfer tube 9, the magnetite layer 34, and the hematite layer 35 from a sudden change in electrical resistance value and / or a large change in resistivity by calculating and comparing the electrical resistance value or resistivity. Can do. Since the electrical resistance value of the probe 22 suddenly changes to almost zero and / or the resistivity is greatly reduced to a low value, the tip of the probe 22 is in contact with the inner surface of the heat transfer tube 9. I can judge. The distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 when the electrical resistance value in the magnetite layer 34 is measured and changes suddenly or when the resistivity changes greatly, and the hematite layer 35 The magnetite layer 34 and the hematite layer 35 are calculated from the distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 when the electrical resistance value is calculated and changes suddenly and / or when the resistivity changes greatly. Can be obtained. Thus, since the electrical resistance value and / or the resistivity and the distance are obtained while piercing the probe 22 and changing the advance / retreat amount, the hematite layer 35 softer than the magnetite layer 34 suppresses the shape collapse, The thickness of each layer can be measured accurately.
The absolute value of the electrical resistance value changes depending on the thickness of the hematite layer 35 and the magnetite layer 34, and the relative position between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 changes. However, the resistivity greatly changes in order. You will get no stable value. The hematite layer 35 and the magnetite layer 34 differ in resistivity by one digit or more. For this reason, it may be easier to determine when the resistivity has changed significantly than when the electrical resistance value has changed suddenly. The distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 at this time may be easier. From this, it may be possible to measure the thickness of each layer more accurately. More preferably, both the electrical resistance value and the resistivity are judged.
Furthermore, even if the dried state of the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 as the measurement target layers is insufficient, the voltage value and current value between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 are measured in a short time, Since the relative comparison of the electric resistance value and the resistivity is performed, the thickness of each layer can be measured in a short time without adding time for drying.

探針22の先端を伝熱管9の内表面に対して進退させることによって、探針22の先端を内表面に接触する位置やマグネタイト層34、ヘマタイト層35に位置させて、短時間に各層の厚さを計測することができる。また、本体部21をレール23に沿って走行させることで、伝熱管9の内表面に対する計測位置を変えて多くの計測位置での各位置の電気抵抗値及び/又は抵抗率の算出を行うことができ、電気抵抗値の変化量及び/又は抵抗率の変化量で伝熱管9の内表面や、マグネタイト層34、ヘマタイト層35の区別をして、短時間で各計測位置での各層の厚さを計測することができる。このときの探針22の先端の伝熱管9の内表面に対する位置(探針22の進退量)により、マグネタイト層34とヘマタイト層35の厚さの分布状態を計測したり、多数の各層の厚さデータを平均化することで、信頼性の高い判断をすることができる。   By moving the tip of the probe 22 forward and backward with respect to the inner surface of the heat transfer tube 9, the tip of the probe 22 is positioned at a position where it contacts the inner surface, the magnetite layer 34, and the hematite layer 35. Thickness can be measured. Further, by moving the main body portion 21 along the rail 23, the measurement position with respect to the inner surface of the heat transfer tube 9 is changed to calculate the electrical resistance value and / or the resistivity at each position at many measurement positions. The inner surface of the heat transfer tube 9, the magnetite layer 34, and the hematite layer 35 are distinguished by the amount of change in electric resistance and / or the amount of change in resistivity, and the thickness of each layer at each measurement position in a short time. Can be measured. At this time, the thickness distribution state of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 is measured by the position of the tip of the probe 22 with respect to the inner surface of the heat transfer tube 9 (advancing / retreating amount of the probe 22), and the thickness of each of the layers It is possible to make a highly reliable judgment by averaging the data.

探針22で計測される電気抵抗値がほぼゼロもしくは抵抗率が低い値になると探針22の進行を停止するようにした。これにより、探針22の先端をはじめスケール厚さ計測装置20に過剰な荷重や負荷が加わり破損することを防止できる。例えば、伝熱管9がライフル管とされた場合には、内表面に凹凸が形成されているため探針22の進退量を好適に調整することができる。   When the electrical resistance value measured by the probe 22 is almost zero or the resistivity is low, the progress of the probe 22 is stopped. Thereby, it is possible to prevent an excessive load or load from being applied to the scale thickness measuring device 20 including the tip of the probe 22 from being damaged. For example, when the heat transfer tube 9 is a rifle tube, since the inner surface is uneven, the advance / retreat amount of the probe 22 can be suitably adjusted.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
上述した第1実施形態では、探針22の電気抵抗値により計測されるスケール厚さ計測装置20について説明したが、本実施形態では探針22に加わる接触圧力により計測されるスケール厚さ計測装置20について説明する。なお、本実施形態は、探針を突き刺してセンサの値を計測する点で第1実施形態と同様である。したがって、以下の実施形態では、第1実施形態との相違点についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment described above, the scale thickness measuring device 20 measured by the electric resistance value of the probe 22 has been described. However, in this embodiment, the scale thickness measuring device measured by the contact pressure applied to the probe 22. 20 will be described. In addition, this embodiment is the same as that of 1st Embodiment by the point which stabs a probe and measures the value of a sensor. Therefore, in the following embodiments, only differences from the first embodiment will be described, and the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

探針22を本体部21で絶縁状態で支持する部分には、探針22と支持部分の間に探針22加わる接触圧力を計測する歪ゲージや圧電素子やロードセル等の接触圧力計測器(図示せず)が設けられている。また図7のような探針ガイド24がある構成では、探針ガイド24の根元部分で探針22との間に接触圧力計測器(図示せず)を設けても良い。
接触圧力計測器(図示せず)からの信号は接触圧力計測部52へ送信される。コンピュータ32は、電気抵抗計測部49にて演算された電気抵抗値、走行量計測部50にて計測された走行量、進退量計測部51にて計測された進退量に加えて、接触圧力計測部52にて計測された接触圧力値を得て種々の演算を行うとともに、本体部21のレール23の走行や探針22の進退を制御する。
図5に示されているように、探針22は、コンピュータ32の指令に基づいて伝熱管9に対して進退し、その進退量は進退量計測部51にて計測される。計測を開始すると、探針22の先端がヘマタイト層35、マグネタイト層34の順に突き刺さり、探針22の先端の進行中の各位置(探針22の進退量)は、進退量計測部51によって逐次計測され、同時に接触圧力計測部52によって探針22に加わる接触圧力が逐次計測される。
接触圧力計測部52によって計測された探針22の先端における接触圧力が閾値を超えると、コンピュータ32は伝熱管9の内表面に探針22の先端が接触したと判断し、探針22の先端の進行が停止され、それ以上探針22を進行させることによるスケール厚さ計測装置20の損傷を防止する。その後、探針22の先端が伝熱管9の内表面から離間するように後退され、初期位置へと戻される。
In a portion where the probe 22 is supported by the main body 21 in an insulated state, a contact pressure measuring device such as a strain gauge, a piezoelectric element, or a load cell that measures the contact pressure applied to the probe 22 between the probe 22 and the support portion (see FIG. Not shown). In the configuration having the probe guide 24 as shown in FIG. 7, a contact pressure measuring device (not shown) may be provided between the probe guide 24 and the probe 22 at the base portion of the probe guide 24.
A signal from a contact pressure measuring device (not shown) is transmitted to the contact pressure measuring unit 52. The computer 32 measures the contact pressure in addition to the electrical resistance value calculated by the electrical resistance measurement unit 49, the travel amount measured by the travel amount measurement unit 50, and the advance / retreat amount measured by the advance / retreat amount measurement unit 51. The contact pressure value measured by the section 52 is obtained and various calculations are performed, and the traveling of the rail 23 of the main body section 21 and the advance / retreat of the probe 22 are controlled.
As shown in FIG. 5, the probe 22 advances and retreats with respect to the heat transfer tube 9 based on a command from the computer 32, and the advance / retreat amount is measured by the advance / retreat amount measuring unit 51. When the measurement is started, the tip of the probe 22 is pierced in the order of the hematite layer 35 and the magnetite layer 34, and each position of the tip of the probe 22 in progress (advancing / retreating amount of the probe 22) is sequentially measured by the advance / retreat amount measuring unit 51. At the same time, the contact pressure applied to the probe 22 is sequentially measured by the contact pressure measuring unit 52.
When the contact pressure at the tip of the probe 22 measured by the contact pressure measuring unit 52 exceeds a threshold value, the computer 32 determines that the tip of the probe 22 is in contact with the inner surface of the heat transfer tube 9, and the tip of the probe 22. Is stopped, and the scale thickness measuring device 20 is prevented from being damaged by further moving the probe 22 forward. Thereafter, the tip of the probe 22 is retracted so as to be separated from the inner surface of the heat transfer tube 9 and returned to the initial position.

図9の横軸に示した探針22の挿入深さに対応して、探針22の先端を伝熱管9の内表面に向かって進行していくと、第1深さt1にて接触圧力計測部52における計測値が急激に増加する。この第1深さt1は、予め得ている接触圧力値とからヘマタイト層35とヘマタイト層35の外側(空気)との界面と判断される。
探針22の先端が第1深さt1を越えると探針22の先端に印加される接触圧力のみならず、探針22の長手周囲面とヘマタイト層35との接触による力が加わることで、探針22の挿入深さとともに接触圧力が微増することになる。
また、探針22の挿入深さが順次深くなっていくと、第2深さt2から僅かに深さが深くなると、接触圧力計測部52における計測値も急激に増加する。これらの計測結果から、第2深さt2は、ヘマタイト層35とマグネタイト層34との界面と考えられる。
探針22の挿入深さが第2深さt2からさらに順次深くなっていくと、第3深さt3に深さが深くなると、接触圧力計測部52における計測値も急激に増加し、所定値を超える。これにより、探針22の先端が伝熱管9の内表面に到達したと判断する。
この接触圧力計測部52における計測値が所定値を超えた時点で、それ以上探針22を進行させるとスケール厚さ計測装置20が損傷するおそれがあるため、直ちに探針22の進行を停止させることが望ましい。
Corresponding to the insertion depth of the probe 22 shown on the horizontal axis of FIG. 9, when the tip of the probe 22 advances toward the inner surface of the heat transfer tube 9, the contact pressure is reached at the first depth t1. The measurement value in the measurement part 52 increases rapidly. The first depth t1 is determined to be an interface between the hematite layer 35 and the outside (air) of the hematite layer 35 from a contact pressure value obtained in advance.
When the tip of the probe 22 exceeds the first depth t1, not only the contact pressure applied to the tip of the probe 22 but also the force due to the contact between the longitudinal peripheral surface of the probe 22 and the hematite layer 35 is applied. The contact pressure slightly increases with the insertion depth of the probe 22.
Further, when the insertion depth of the probe 22 is gradually increased, the measurement value in the contact pressure measurement unit 52 is rapidly increased when the depth is slightly increased from the second depth t2. From these measurement results, the second depth t2 is considered to be an interface between the hematite layer 35 and the magnetite layer 34.
When the insertion depth of the probe 22 is further increased gradually from the second depth t2, the measured value in the contact pressure measuring unit 52 is rapidly increased as the depth is increased to the third depth t3. Over. Thereby, it is determined that the tip of the probe 22 has reached the inner surface of the heat transfer tube 9.
When the measured value in the contact pressure measuring unit 52 exceeds a predetermined value, if the probe 22 is further advanced, the scale thickness measuring device 20 may be damaged. Therefore, the advancement of the probe 22 is immediately stopped. It is desirable.

以上のように、探針22の先端の位置により第1実施形態で示した電気抵抗値と探針22の挿入深さ方向の関係に対応して、接触圧力も大きく変化する。接触圧力の変化量の判断により、伝熱管9の内表面に付着したマグネタイト層34やヘマタイト層35の厚さを計測することができる。また、電気抵抗値の変化の判断に合せて接触圧力の変化量の判断を加えることで、伝熱管9の内表面に付着したマグネタイト層34やヘマタイト層35の厚さをより精度の高い計測値を得ることができる。   As described above, the contact pressure varies greatly depending on the position of the tip of the probe 22 according to the relationship between the electrical resistance value shown in the first embodiment and the insertion depth direction of the probe 22. By determining the amount of change in the contact pressure, the thickness of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 attached to the inner surface of the heat transfer tube 9 can be measured. Further, the thickness of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 adhering to the inner surface of the heat transfer tube 9 is measured with higher accuracy by determining the amount of change in the contact pressure in accordance with the determination of the change in the electric resistance value. Can be obtained.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
探針22がヘマタイト層35及びマグネタイト層34を貫通して伝熱管9の内表面に到達したときの接触圧力値を順次に計測し、接触圧力値の急な変化から伝熱管9の内表面とマグネタイト層34とヘマタイト層35とを区別し、探針22の先端と伝熱管9の内表面との距離とを合わせることで、マグネタイト層34及びヘマタイト層35の各層の厚さを計測することができる。また、第1実施形態に記載した電気抵抗値の急な変化に加えて、第2実施形態による接触圧力値の急な変化と探針22の先端と伝熱管9の内表面との距離とを合わせることで、マグネタイト層34及びヘマタイト層35の各層の厚さをより精度高く、正確に計測することができる。
According to this embodiment, there exist the following effects.
When the probe 22 passes through the hematite layer 35 and the magnetite layer 34 and reaches the inner surface of the heat transfer tube 9, the contact pressure value is sequentially measured, and from the sudden change in the contact pressure value, the inner surface of the heat transfer tube 9 The thickness of each of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 can be measured by distinguishing the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 and matching the distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9. it can. In addition to the sudden change in the electrical resistance value described in the first embodiment, the sudden change in the contact pressure value according to the second embodiment and the distance between the tip of the probe 22 and the inner surface of the heat transfer tube 9 are as follows. By combining them, the thicknesses of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 can be measured with higher accuracy and accuracy.

探針22に加わる接触圧力値が閾値となる所定値を超えると探針22の進行を停止するようにした。これにより、伝熱管9がライフル管など内表面に凹凸が形成されている場合においても、探針22やスケール厚さ計測装置20に過剰な荷重や負荷が加わり破損することを好適に防止することができる。   When the contact pressure value applied to the probe 22 exceeds a predetermined value that is a threshold value, the advancement of the probe 22 is stopped. Thereby, even when the heat transfer tube 9 has irregularities formed on the inner surface such as a rifle tube, it is preferable to prevent the probe 22 and the scale thickness measuring device 20 from being damaged due to an excessive load or load. Can do.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
第3実施形態では、参照用探針22Rは探針22と共に進退して、電気抵抗値及び/又は抵抗率や、接触圧力を計測するものである。なお、本実施形態は、参照用探針22Rが追加されるが、その他は第1実施形態、第2実施形態と同様である。したがって、以下の実施形態では、相違点についてのみ説明し、同様の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, the reference probe 22R advances and retreats together with the probe 22, and measures the electrical resistance value and / or the resistivity and the contact pressure. In this embodiment, a reference probe 22R is added, but the rest is the same as the first embodiment and the second embodiment. Therefore, in the following embodiments, only differences will be described, and the same reference numerals are given to the same configurations, and the description thereof is omitted.

図10に示すように、本体部21に支持された探針22に隣接して、参照用探針22Rが並列して配置されている。参照用探針22Rと探針22は少なくとも1本ずつ設けられて、参照用探針22Rとして同じものが隣接して並列に配置されている。探針22の先端と参照用探針22Rの先端の位置は伝熱管9の内表面、もしくは本体部21やレール23の基準位置に対して同じ距離になるように設定されている。このとき、本体部21には、探針22と参照用探針22Rのそれぞれに対して、探針22の長手方向に進退させる図示しないアクチュエータ(進退手段)が設けられていて、探針22と参照用探針22Rのそれぞれに対して、コンピュータ32の指令に基づいて伝熱管9に対して進退し、その進退量は進退量計測部51に測定される。   As shown in FIG. 10, adjacent to the probe 22 supported by the main body 21, a reference probe 22R is arranged in parallel. At least one reference probe 22R and one probe 22 are provided, and the same reference probe 22R is adjacently arranged in parallel. The positions of the tip of the probe 22 and the tip of the reference probe 22R are set to be the same distance with respect to the inner surface of the heat transfer tube 9, or the reference position of the main body portion 21 and the rail 23. At this time, the main body portion 21 is provided with an actuator (advance / retreat means) (not shown) that advances and retracts in the longitudinal direction of the probe 22 with respect to each of the probe 22 and the reference probe 22R. The reference probe 22R advances / retreats with respect to the heat transfer tube 9 based on a command from the computer 32, and the advance / retreat amount is measured by the advance / retreat amount measuring unit 51.

探針22と参照用探針22Rは、コンピュータ32の指令に基づいて伝熱管9に対して進退し、その進退量は進退量計測部51にて計測される。計測を開始すると、探針22と参照用探針22Rの先端がヘマタイト層35、マグネタイト層34の順に突き刺り移動する。探針22と参照用探針22Rの先端の進行中の各位置は、進退量計測部51によって逐次計測され、探針22と参照用探針22Rの間の電気抵抗値及び/又は抵抗率が算出される。また第2実施形態のように探針22と参照用探針22Rの接触圧力値を合せて計測すると更に好ましい。探針22と参照用探針22Rの間の電気抵抗値がほぼゼロになるとき、及び/又は探針22もしくは参照用探針22Rの先端における接触圧力が閾値である所定値を超えると、伝熱管9の内表面に参照用探針22Rの先端が接触したと判断し、探針22及び参照用探針22Rの先端の進行が停止される。これにより、探針22及び参照用探針22Rを伝熱管9に接触する深さt3まで、電気抵抗値及び/又は抵抗率の算出や、接触圧力値を計測することができる。
以降は、第1実施形態と同様に、探針22の電気抵抗値によりスケール厚さを計測することができる
The probe 22 and the reference probe 22R advance / retreat with respect to the heat transfer tube 9 based on a command from the computer 32, and the advance / retreat amount is measured by the advance / retreat amount measuring unit 51. When the measurement is started, the tips of the probe 22 and the reference probe 22R are pierced and moved in the order of the hematite layer 35 and the magnetite layer 34. The respective positions of the tips of the probe 22 and the reference probe 22R in progress are sequentially measured by the advance / retreat amount measuring unit 51, and the electrical resistance value and / or the resistivity between the probe 22 and the reference probe 22R are determined. Calculated. It is more preferable to measure the contact pressure values of the probe 22 and the reference probe 22R together as in the second embodiment. When the electrical resistance value between the probe 22 and the reference probe 22R becomes almost zero and / or when the contact pressure at the tip of the probe 22 or the reference probe 22R exceeds a predetermined value which is a threshold value, transmission is performed. It is determined that the tip of the reference probe 22R is in contact with the inner surface of the heat tube 9, and the advance of the tip of the probe 22 and the reference probe 22R is stopped. Thereby, the electrical resistance value and / or resistivity can be calculated and the contact pressure value can be measured up to a depth t3 at which the probe 22 and the reference probe 22R are in contact with the heat transfer tube 9.
Thereafter, the scale thickness can be measured by the electrical resistance value of the probe 22 as in the first embodiment.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
探針22に比較的近い位置に隣接して設けられた参照用探針22Rとの間の電気抵抗値及び/もしくは抵抗率を算出しているので、参照用探針22Rと探針22の先端との間に存在するヘマタイト層35及びマグネタイト層34は極めて短い距離になる。このため参照用探針22Rから探針22までの電気的導通距離が短くなり、電気抵抗計測系統の内部抵抗が小さくなり信頼性が向上する。伝熱管9の内表面とマグネタイト層34とヘマタイト層35とを区別し、電気抵抗値の急な変化及び/又は抵抗率の急な変化と、探針22の先端又は参照用探針22Rと伝熱管9の内表面との距離から、マグネタイト層34及びヘマタイト層35の各層の厚さをより精度高く、正確に計測することができる。探針22又は参照用探針22Rの接触圧力値と伝熱管9の内表面との距離から、マグネタイト層34及びヘマタイト層35の各層の厚さを計測しても良い。さらに、電気抵抗値の急な変化及び/又は抵抗率の急な変化に加えて、接触圧力値の急な変化とを合わせることで、マグネタイト層34及びヘマタイト層35の各層の厚さをより精度高く、正確に計測することができる。
According to this embodiment, there exist the following effects.
Since the electrical resistance value and / or resistivity between the reference probe 22R provided adjacent to a position relatively close to the probe 22 is calculated, the reference probe 22R and the tip of the probe 22 are calculated. The hematite layer 35 and the magnetite layer 34 existing between the two are extremely short distances. For this reason, the electrical conduction distance from the reference probe 22R to the probe 22 is shortened, the internal resistance of the electrical resistance measurement system is reduced, and the reliability is improved. The inner surface of the heat transfer tube 9, the magnetite layer 34, and the hematite layer 35 are distinguished from each other, and a sudden change in electrical resistance value and / or a sudden change in resistivity, and the tip of the probe 22 or the reference probe 22R are transmitted. From the distance from the inner surface of the heat tube 9, the thicknesses of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 can be measured with higher accuracy and accuracy. The thicknesses of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 may be measured from the distance between the contact pressure value of the probe 22 or the reference probe 22R and the inner surface of the heat transfer tube 9. Furthermore, the thickness of each of the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 can be more accurately adjusted by combining a sudden change in electrical resistance value and / or a sudden change in resistivity with a sudden change in contact pressure value. High and accurate measurement.

なお、上述した実施形態では、ボイラ2を用いた発電プラントについて説明したが、ガスタービン複合発電(GTCC:Gas Turbine Combined Cycle)の排熱回収ボイラに対してCWT(複合水処理、又は酸素処理(OT)と称される)が運用されている場合にも適用することができる。
また、上述した実施形態では、マグネタイト層34とヘマタイト層35とが付着したスケールについて説明したが、付着層はこれに限定されるものではなく、例えば、マグネタイト層の表面側が酸化してヘマタイト化しているスケールに対しても適用することができる。また付着層は2層でなくてもよく、3層以上であっても同様に対応して適用が可能である。
In the above-described embodiment, the power plant using the boiler 2 has been described. However, a CWT (combined water treatment or oxygen treatment) is performed on an exhaust heat recovery boiler of a gas turbine combined power cycle (GTCC). It can also be applied to a case where OT) is operated.
In the above-described embodiment, the scale on which the magnetite layer 34 and the hematite layer 35 are attached has been described. However, the adhesion layer is not limited to this, and for example, the surface side of the magnetite layer is oxidized to become hematite. It can also be applied to existing scales. Further, the adhesion layer may not be two layers, and three or more adhesion layers can be similarly applied.

1 ボイラ発電プラント
2 ボイラ
3 火炉
4 過熱器
6 蒸気タービン
7 復水器
8 発電機
9 伝熱管
10 給水系統
12 復水ポンプ
13 給水ヒータ
14 給水ポンプ
15 給水弁
20 スケール厚さ計測装置
21 本体部
22 探針
22R 参照用探針
23 レール
32 コンピュータ(制御部)
34 マグネタイト層(第1層)
35 ヘマタイト層(第2層)
49 電気抵抗計測部
50 走行量計測部
51 進退量計測部
52 接触圧力計測部
55 計測線
C 切欠
F 火炎
Fe 鉄
M 計測位置
Sc スケール
W ボイラ水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Boiler power plant 2 Boiler 3 Furnace 4 Superheater 6 Steam turbine 7 Condenser 8 Generator 9 Heat transfer pipe 10 Water supply system 12 Condensate pump 13 Feed water heater 14 Feed water pump 15 Feed water valve 20 Scale thickness measuring device 21 Main part 22 Probe 22R Reference probe 23 Rail 32 Computer (control unit)
34 Magnetite layer (first layer)
35 Hematite layer (second layer)
49 Electrical Resistance Measurement Unit 50 Travel Amount Measurement Unit 51 Advance / Retreat Amount Measurement Unit 52 Contact Pressure Measurement Unit 55 Measurement Line C Notch F Flame Fe Iron M Measurement Position Sc Scale W Boiler Water

Claims (11)

ボイラに設置可能とされ、内部にボイラ水が流れる伝熱管の内表面に付着した複数層からなるスケール層の厚さを計測するスケール厚さ計測装置であって、
本体部と、
前記本体部に絶縁状態で支持された少なくとも1本の探針と、
前記伝熱管と電気的に接続可能とされた参照用電極と、
前記探針を前記伝熱管の内表面に対して直交方向に進退させる進退手段と、
前記探針の進退量から前記伝熱管の内表面との相対位置を算出する進退量計測部と、
前記探針と前記参照用電極との電位差から電気抵抗値及び/又は抵抗率を算出する電気抵抗計測部と、
前記進退量に対する前記電気抵抗値及び/又は抵抗率に基づいてデータ処理を行う制御部と、
を備えたスケール厚さ計測装置。
A scale thickness measuring device that can be installed in a boiler and measures the thickness of a scale layer composed of a plurality of layers attached to the inner surface of a heat transfer tube through which boiler water flows.
The main body,
At least one probe supported in an insulated state on the main body, and
A reference electrode electrically connectable to the heat transfer tube;
Advancing and retracting means for advancing and retracting the probe in a direction orthogonal to the inner surface of the heat transfer tube;
An advance / retreat amount measurement unit for calculating a relative position with the inner surface of the heat transfer tube from the advance / retreat amount of the probe;
An electrical resistance measurement unit for calculating an electrical resistance value and / or resistivity from a potential difference between the probe and the reference electrode;
A control unit that performs data processing based on the electrical resistance value and / or resistivity with respect to the advance / retreat amount;
Scale thickness measuring device with
前記スケール層は、前記伝熱管の内面側から表面側に向かって第1層と第2層とを有し、
前記第1層と前記第2層は抵抗率が一桁以上異なる請求項1に記載のスケール厚さ計測装置。
The scale layer has a first layer and a second layer from the inner surface side to the surface side of the heat transfer tube,
The scale thickness measurement apparatus according to claim 1, wherein the first layer and the second layer have different resistivity by one digit or more.
前記第1層は、マグネタイト層を含み、
前記第2層は、前記第1層よりも柔らかいヘマタイト層を含む請求項2に記載のスケール厚さ計測装置。
The first layer includes a magnetite layer;
The scale thickness measurement apparatus according to claim 2, wherein the second layer includes a hematite layer that is softer than the first layer.
前記本体部は、前記伝熱管の長手方向へスライドさせるスライド手段を備え、
前記スライド手段は、前記長手方向に延在して前記伝熱管に固定したレールに沿って移動する請求項1から3のいずれかに記載のスケール厚さ計測装置。
The main body includes slide means for sliding in the longitudinal direction of the heat transfer tube,
The scale thickness measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the sliding means moves along a rail extending in the longitudinal direction and fixed to the heat transfer tube.
前記制御部は、前記制御部で得られる前記探針の進退量に対する電気抵抗値の変化量及び/又は抵抗率の変化量から、前記スケール層の各複数層の厚さを算出する請求項1から4のいずれかに記載のスケール厚さ計測装置。   The control unit calculates the thickness of each of the plurality of layers of the scale layer from the amount of change in electrical resistance value and / or the amount of change in resistivity with respect to the amount of advance and retreat of the probe obtained by the control unit. To 4. The scale thickness measuring device according to any one of 4 to 4. 前記参照用電極の先端は、前記伝熱管の表面に対して前記探針の先端と同一距離にあり、前記探針とともに進退可能とされた参照用探針とされている請求項1から5のいずれかに記載のスケール厚さ計測装置。   The tip of the reference electrode is the same distance as the tip of the probe with respect to the surface of the heat transfer tube, and is a reference probe that can be advanced and retracted together with the probe. The scale thickness measuring device according to any one of the above. 前記参照用探針と前記探針の間に、定電流を通電させる定電流源及び電圧計測回路を備え、
前記制御部は、前記電圧計測回路にて得られた前記参照用探針と前記探針との間の電圧測定値から、前記探針の進退量に対する電気抵抗値及び/又は抵抗率を演算する請求項6に記載のスケール厚さ計測装置。
Between the reference probe and the probe, a constant current source for passing a constant current and a voltage measurement circuit,
The control unit calculates an electrical resistance value and / or a resistivity with respect to an advance / retreat amount of the probe from a voltage measurement value between the reference probe and the probe obtained by the voltage measurement circuit. The scale thickness measuring apparatus according to claim 6.
前記探針に加わる接触圧力を計測する接触圧力計測部を備え、
前記接触圧力計測部によって計測された接触圧力が閾値を超えた場合、及び/又は前記電気抵抗値がゼロに近い場合に、
前記進退手段による前記探針の進出が停止される請求項1から7のいずれかに記載のスケール厚さ計測装置。
A contact pressure measuring unit for measuring the contact pressure applied to the probe;
When the contact pressure measured by the contact pressure measurement unit exceeds a threshold, and / or when the electrical resistance value is close to zero,
The scale thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein advancement of the probe by the advance / retreat means is stopped.
前記制御部は、前記探針の進退量に対する電気抵抗値の変化量及び/又は抵抗率の変化量に加えて、前記探針の進退量に対する前記接触圧力の変化量から前記スケール層の各複数層の厚さを演算する請求項8に記載のスケール厚さ計測装置。   In addition to the amount of change in electrical resistance value and / or the amount of change in resistivity with respect to the amount of advancement / retraction of the probe, the control unit determines a plurality of scale layers from the amount of change in the contact pressure with respect to the amount of advancement / retraction of the probe The scale thickness measuring device according to claim 8 which calculates the thickness of a layer. ボイラに設置可能とされ、内部にボイラ水が流れる伝熱管の内表面に付着した複数層からなるスケール層の厚さを計測するスケール厚さ計測方法であって、
探針を前記伝熱管の内表面に対して直交方向に進退させ、
前記探針の進退量から前記伝熱管の内表面との相対位置を算出し、
前記伝熱管と電気的に接続された参照用探針と前記探針との電位差から電気抵抗値及び/又は抵抗率を算出し、
前記進退量に対する前記電気抵抗値及び/又は抵抗率に基づいてデータ処理を行うスケール厚さ計測方法。
A scale thickness measurement method for measuring the thickness of a scale layer composed of a plurality of layers attached to the inner surface of a heat transfer tube through which boiler water flows and which can be installed in a boiler,
Advancing and retracting the probe in a direction perpendicular to the inner surface of the heat transfer tube,
Calculate the relative position with the inner surface of the heat transfer tube from the amount of advance and retreat of the probe,
Calculate the electrical resistance value and / or resistivity from the potential difference between the probe and the probe electrically connected to the heat transfer tube,
A scale thickness measurement method for performing data processing based on the electrical resistance value and / or resistivity with respect to the advance / retreat amount.
前記伝熱管の長手方向に延在して前記伝熱管に固定したレールに沿って前記探針を移動する請求項10に記載のスケール厚さ計測方法。   The scale thickness measurement method according to claim 10, wherein the probe is moved along a rail that extends in a longitudinal direction of the heat transfer tube and is fixed to the heat transfer tube.
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