JP2023023970A - 堆積物検出システム及び堆積物検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に配管内の堆積物を検出することのできる堆積物検出システム及び堆積物検出方法を提供する。【解決手段】堆積物検出システム１０は、配管２１の外部から内部へ超音波を発信する発信部Ａと、発信された超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方を対象波として検出する検出部Ｂ１、Ｂ２と、超音波に対する対象波（反射波または透過波）の強度に応じて、配管内の洗浄残渣等の堆積物の有無を判定する処理装置２５と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、堆積物検出システム及び堆積物検出方法に関するものである。

汽力発電プラントの伝熱管内面に付着した鉄酸化物（Ｆｅ_２Ｏ_３やＦｅ_３Ｏ_４）等を除去する化学洗浄作業において、例えば難溶解性を示すヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）は、剥離またはマグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）を溶解させることで伝熱管内面より脱落する。その後、系統内を循環する洗浄液（または水）の搬送力によって系外へと排出される。

化学洗浄後、系統内における洗浄残渣の有無を確認するため、例えば開放点検が行われる。開放点検では、管や検査孔管台を切断等して実施される。このとき、洗浄残渣があることが確認された場合には、高圧洗浄機や吸引ポンプ等を用いて洗浄残渣の除去作業が行われる。

例えば、特許文献１では、配管外から超音波を入射させて反射波のタイミングにより配管内の状態を調べることが開示されている。特許文献２には、配管内の温度分布をサーモグラフィで計測して配管内の状態を調べることが開示されている。

実開昭６１－１４３０５６号公報 国際公開第２０２０／２４６０６５号

洗浄残渣の有無を確認するための開放点検では、管の切断や復旧（溶接等）を伴う場合があり、点検に手間と時間を要する。特に、点検に時間を要すれば、ボイラの停止期間が長くなることも考えられる。

特許文献１では、反射波が返ってくることを前提としているため、配管内面への付着物が検出対象となっていると考えられる。配管内面への付着物は、付着物の内部に、液体もしくは気体をほとんど含まずに固体粒子が密に集合して配管に付着しているものである。一方で、配管内に堆積している洗浄残渣（堆積物）は、堆積物の内部に、液体もしくは気体を多く含み固体粒子が疎に集合している場合がある。このような場合には、堆積物の内部の固体粒子、液体、気体の各界面において、入射波が散乱して反射波がほとんど発生しないことが想定される。このため、例えば特許文献１の方法では、堆積物の検出は困難である。特許文献２では、外気温と配管内の温度（流体の温度等）が近い場合には、配管内の状態を調べることが困難となる。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、効率的に配管内の堆積物を検出することのできる堆積物検出システム及び堆積物検出方法を提供することを目的とする。

本開示の第１態様は、配管の外部から内部へ超音波を発信する発信部と、発信された前記超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方を対象波として検出する検出部と、前記超音波に対する前記対象波の強度に応じて、前記配管内の堆積物の有無を判定する判定部と、を備える堆積物検出システムである。

本開示の第２態様は、配管の外部から内部へ超音波を発信する発信工程と、発信された前記超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方を対象波として検出する検出工程と、前記超音波に対する前記対象波の強度に応じて、前記配管内の堆積物の有無を判定する判定工程と、を有する堆積物検出方法である。

本開示によれば、効率的に配管内の堆積物を検出することができるという効果を奏する。

本開示の第１実施形態に係る堆積物検出システムの概略構成を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る図１に対応する反射波の検出結果を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る図１に対応する透過波の検出結果を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る配管内部に堆積物がある場合の例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る図４に対応する反射波の検出結果を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る図４に対応する透過波の検出結果を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る処理装置のハードウェア構成の一例を示した図である。 本開示の第１実施形態に係る堆積物検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。 本開示の第１実施形態に係るジグの構成例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係るジグを用いて配置した場合の例を示す図である。 本開示の第２実施形態に係る反射波を検出する場合の例を示した図である。 本開示の第２実施形態に係る図１１の各検出位置に対応した反射波の検出結果の一例を示す図である。 本開示の第２実施形態に係る透過波を検出する場合の例を示した図である。 本開示の第２実施形態に係る図１３の各検出位置に対応した反射波の検出結果の一例を示す図である。 本開示の第２実施形態に係る配管の一例を示す図である。

〔第１実施形態〕
以下に、本開示に係る堆積物検出システム及び堆積物検出方法の第１実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本開示の第１実施形態に係る堆積物検出システム１０の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る堆積物検出システム１０は、発信部Ａと、検出部Ｂと、処理装置２５とを主な構成として備えている。本実施形態では、検査対象の配管２１の内部は、所定の流体（例えば水）で満たされた状態で検査を行うことが好ましい。

堆積物検出システム１０は、配管２１内における堆積物３０を検出する装置である。堆積物３０とは、数ミクロンから数ミリ程度の固体粒子が洗浄残渣として、配管２１の内部に沈下している状態を指す。この場合、配管２１と堆積物３０との間には、内部流体（例えば、水）や内部流体に混入した気体（例えば、空気）が存在する。また、固体粒子同士の間にも、水や空気が存在する。すなわち、堆積物３０の内部には、固相、液相、気相間の界面が多く存在する。このため、堆積物３０に入射された超音波は、堆積物３０の内部に多数存在する界面で散乱され、伝播することができない。すなわち、超音波が堆積物３０に入射しても、堆積物３０の内部で減衰してしまい、反射波や透過波がほとんど発生しない。後述するように、堆積物検出システム１０では、堆積物３０のこのような性質を利用して検出を行う。

例えば、汽力発電プラントでは、伝熱管等の配管２１の内面にヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）等を主成分とする鉄酸化物が付着する可能性がある。ヘマタイトはパウダースケールと呼ばれており、パウダースケールが伝熱管に付着すると伝熱管の熱伝達を阻害する場合がある。このため、配管２１に付着したパウダースケールを除去するために、化学薬品を用いた洗浄が行われる。化学洗浄によって、パウダースケールは配管２１の内面から脱落し、その後に系統内に洗浄液や水等の流体を流して脱落させたパウダースケールを系外へ排出する。しかしながら、系統内に流体を流すだけでは、すべてのパウダースケールを系外へ排出することは難しく、一部のパウダースケールは系外へ排出されずに配管２１内に残留する可能性がある。例えば、この残留したパウダースケール（洗浄残渣）が堆積したものが、堆積物３０である。堆積物検出システム１０ではこのような堆積物３０の有無を検査する。このため、配管２１に対する化学洗浄後に、堆積物検出システム１０による堆積物３０の検査が実行される。

発信部Ａは、超音波を発信する装置である。具体的には、発信部Ａは、配管２１の外表面に配置される。発信部Ａは、配管２１の外表面から内部へ超音波を発信する。検査を行う際には、配管２１の内部は水で満たされているため、超音波は水中を伝搬する際に減衰する。特に水中の浮遊成分が多い場合には減衰量が大きくなり、Ｓ／Ｎ比が低下する。このため、超音波の周波数は、１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下の範囲で設定されることが好ましい。１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下の範囲で設定された周波数の超音波を発信することで、後述する減衰量に基づく堆積物３０の有無判定を効果的に行うことができる。

また、発信部Ａに使用される探触子の振動子（探触子の構成部品）は、円形であれば直径が２０ｍｍ以上の振動子（円形振動子）、矩形であれば一辺が２０ｍｍ以上の振動子（矩形振動子）を用いることが好ましい。このような振動子を用いることで、検出に効果的な超音波の強度及び指向性を得ることができる。探触子は１つで発信及び受信が可能であり、２つ設けて発信と受信とを分けることもできる。なお、後述する検出部Ｂに使用される探触子（振動子）の大きさについても同様である。

発信部Ａは、図１に示されるように、配管２１の断面図における配管外周の頂点に配置される。すなわち、配管２１の中心軸に対して鉛直上方向を０°（以降、図１において反時計回りを正の角度とする）とすると、配管外周面における０°の位置が発信部Ａの配置位置となる。これによって、発信部Ａは、配管２１に対して鉛直下方向に超音波を発信する。図１で発信部Ａから鉛直下方向に延びる矢印は、発信部Ａから発信された超音波である入射波を示している。すなわち、発信部Ａから発信された入射波は鉛直下方向へ発信されるとともに、配管２１の中心軸を通過する。図１に示されるように、断面が円筒状の配管２１において堆積物３０は、重力によって鉛直下方向（１８０°方向）に存在するため、図１のように発信部Ａを配置することで、効果的に堆積物３０の検出を行うことができる。

図１では発信部Ａ等の配置の一例を示しているが、配置位置は図１に限定されない。他の好ましい形態については第２実施形態で説明する。

検出部Ｂは、発信された超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方を対象波として検出する。図１に示すように、反射波を検出する場合の検出部Ｂと透過波を検出する場合の検出部Ｂとを区別する場合には、反射波を検出する場合の検出部をＢ１と示し、透過波を検出する場合の検出部をＢ２と示す。なお、図１等において、わかりやすいように入射波と反射波と透過波とが重ならないように矢印で示す。

発信された超音波の反射波を検出対象波とする場合には、検出部Ｂ１は、配管２１の外表面において反射波が検出されると想定される位置に配置される。図１のように発信部Ａを配置する場合、反射波は図１のように鉛直下方向と反対方向である（入射波と進行方向が１８０°異なる）ことが想定されるため、検出部Ｂ１は、発信部Ａと同位置に設けられる。例えば、発信部Ａの機能を有するモジュールに検出部Ｂ１の機能も設けられる。これによって、発信部Ａより発信した超音波に対応する反射波が発信部Ａで検出可能となる。

発信された超音波の透過波を検出対象波とする場合には、検出部Ｂ２は、配管２１の外表面において透過波が検出されると想定される位置に配置される。図１のように発信部Ａを配置する場合、透過波は図１のように鉛直下方向と同じ方向である（入射波と進行方向が等しい）ことが想定されるため、検出部Ｂ２は、配管２１の外表面において発信部Ａと対向する位置に設けられる。これによって、発信部Ａより発信した超音波に対応する透過波が発信部Ａで検出可能となる。

検出部Ｂにおける検出結果は、処理装置２５へ出力される。

処理装置２５は、検出結果に基づき判定処理を行う。すなわち、処理装置２５は判定部としての機能を有する。処理装置２５は、検出対象波の強度（例えば減衰量）に応じて、配管２１内の堆積物３０の有無を判定する。具体的には、入射波に対応した対象波（反射波または透過波）が、対応する検出部Ｂの位置を通過するタイミングを検出タイミングとして予め設定される。検出タイミングは、例えば超音波の発射タイミングに対応して予め設定される。そして、処理装置２５は、検出タイミングにおいて検出された対象波に基づいて配管２１内の堆積物３０の有無を判定する。検出タイミングを設定することによって、発信部Ａが発信した超音波に対応する対象波を効果的に検出することが可能となる。なお、発信部Ａが発信した超音波に対応する対象波が検出することが可能であれば、検出タイミングを用いないこととしても良い。

処理装置２５は、検出された対象波の強度が所定値以下である場合に、配管２１内の堆積物３０が有と判定する。図１のように、配管２１内において堆積物３０が無い場合、超音波を入射させると超音波は配管内面から水中へ伝搬され、対面の配管内表面で反射され（反射波）、一部は対面の配管外表面へ透過する（透過波）。図２は図１に対応する反射波の検出結果を示す図であり、図３は、図１に対応する透過波の検出結果を示す図である。図２及び図３に示すように、堆積物３０がない場合には、反射波及び透過波が、検出部Ｂにおいて強い強度で検出される。

一方で、図４は、配管２１内に堆積物３０がある場合を例示している。図４のような場合において図１と同様に超音波を入射させると、水中を伝搬した超音波は堆積物３０により散乱する。すなわち、堆積物３０に超音波が入射すると、堆積物３０内部の界面で散乱する。このため、図１に示す反射波や透過波は、微弱となる。図５は図４に対応する反射波の検出結果を示す図であり、図６は、図４に対応する透過波の検出結果を示す図である。図５及び図６に示すように、堆積物３０がある場合には、検出部Ｂにおいて、反射波及び透過波を示す明瞭なピークは検出されない。

このように、堆積物３０における超音波の散乱に着目することによって、入射波に対する反射波や透過波の強度で、堆積物３０の有無を判定することが可能となる。このため、処理装置２５は、検出された対象波の強度が所定値以下である場合に、配管内の堆積物３０が有と判定する。すなわち、入射波の伝播経路において、配管２１内に堆積物３０が存在するか否かを判定することが可能となる。判定閾値である所定値については、堆積物３０が存在する場合と堆積物３０が存在しない場合とで、予め対象波の強度を試験等で得ておき、堆積物３０の有無が判定可能なように所定値を設定すればよい。

なお、堆積物３０の散乱によって反射波や透過波はほとんど発生しなくなるため、入射波に対する反射波や透過波の有無で堆積物３０の有無の判定を行うこととしても良い。

このように堆積物３０の有無の判定を行うことで、配管２１を開放することなく、配管２１内における洗浄残渣の有無を調べることができる。入射波に対する反射波や透過波の強度で判定を行うことで、従来の開放点検より短時間で洗浄残渣の有無の判定を行うことが期待できる。

図７は、本実施形態に係る処理装置２５のハードウェア構成の一例を示した図である。
図７に示すように、処理装置２５は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、例えば、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４と、ネットワーク等に接続するための通信部１５とを備えている。なお、大容量記憶装置としては、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）を用いることとしてもよい。これら各部は、バス１８を介して接続されている。

また、処理装置２５は、キーボードやマウス等からなる入力部や、データを表示する液晶表示装置等からなる表示部などを備えていてもよい。

なお、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ＲＯＭ１２に限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。

後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式でハードディスクドライブ１４等に記録されており、このプログラムをＣＰＵ１１がＲＡＭ１３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、後述の各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭ１２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。

次に、上述の堆積物検出処理の一例について図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る堆積物検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。配管２１における所定位置（堆積物３０の有無の検出をしたい箇所、洗浄残渣が溜まりやすい箇所等）に発信部Ａ及び検出部Ｂが取り付けられた後に開始される。発信部Ａと検出部Ｂについては、検査を行う際にそれぞれ取り付け作業が行われることとしても良いし、配管２１に対して備え付けられていてもよい。

例えば、配管２１が伝熱管である場合には、配管２１に対して化学洗浄が行われる。そして、化学洗浄で剥離したパウダースケール（洗浄残渣）は流体（洗浄液や水等）の搬送力によって系外に排出される。図８に示すフローは、このような洗浄が行われた後、発信部Ａ等の取り付けを行い、実行される。

まず、発信部Ａから入射波として超音波を発信する（Ｓ１０１）。

次に、検出部Ｂにおいて、対象波の検出を行う（Ｓ１０２）。対象波としては、反射波及び透過波の少なくともいずれか１つであり、予め設定される。

次に、検出部Ｂにおける検出結果を用いて、検出された対象波の強度が所定値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。検出された対象波の強度が所定値以下である場合（Ｓ１０３のＹＥＳ判定）には、配管２１内に堆積物３０が有と判定する（Ｓ１０４）。検出された対象波の強度が所定値以下でない場合（Ｓ１０３のＮＯ判定）には、配管２１内の堆積物３０が無と判定する（Ｓ１０５）。なお、Ｓ１０５の判定処理については、検出部Ｂの検出結果に基づいて検査員等が判断を行うこととしてもよい。

このように処理を行うことによって、配管２１における中心軸方向のある位置において堆積物３０の検査を行うことができる。このため、中心軸方向に位置を変えて（すなわち軸方向に走査して）同様に処理を行うことによって、配管２１における中心軸方向の複数の位置で堆積物３０の検査を行うことが可能となる。

配管２１において、洗浄残渣を系外に排出するための洗浄操作時に、配管２１内を流動すする流体（洗浄液や水等）の流速が低い（洗浄残渣を搬送可能な流速である所定値よりも流速が低い）と想定される箇所では、洗浄残渣が溜まりやすいため、このような箇所に対して優先的に検査が行われることが好ましい。例えば、伝熱管の管寄部などが想定される。

もし堆積物３０が検出された場合には、堆積物３０の除去作業が行われる。例えば配管２１を開放して、高圧洗浄や真空吸引等で除去作業が行われる。

次に、発信部Ａ及び検出部Ｂの具体例について説明する。
上述のように、反射波を対象波とするか、透過波を対象波とするかで発信部Ａに対する検出部Ｂの配置位置が異なる。反射波を対象波とする場合には、発信部Ａと検出部Ｂ１は配管２１の外表面において同一の位置に設けられる。１つの探触子で発信と受信を行うことも可能である。この場合には、発信位置に探触子を設けることで検査が可能である。

一方で、透過波を対象波とする場合には、発信部Ａと検出部Ｂ２とを配管２１の外表面における対極位置（すなわち互いに中心軸を挟んで対向する位置）に配置ける。具体的には、互いに対極位置に設けた２つの探触子のそれぞれで発信及び受信を行う。この場合には、２つの探触子は、配管２１の中心軸を通る直線上（すなわち超音波の通過経路上）に設ける必要があり、ずれた場合には透過波の検出精度が低下する可能性がある。このため、図９に示すように、発信部Ａと検出部Ｂ２とをジグ（接続部材）２６で接続することとしても良い。ジグ２６は発信部Ａと検出部Ｂ２の間の距離が調節可能で、可撓性を有する。ジグ２６は例えば可撓性のあるレールである。ジグ２６は、配管２１に固定するためのマグネットや探触子間の距離を示す目盛りを有していてもよい。発信部Ａや検出部Ｂ２は、このレール上をスライド及び固定可能である。このため、ジグ２６により長さを調節して、発信部Ａと検出部Ｂ２との距離を調節できる。例えば、発信部Ａと検出部Ｂ２との距離Ｌは、対象配管の外周（外径（直径）×π）の半分に設定される。図１０に示すように配管２１の外表面に沿うように配置することで、発信部Ａと検出部Ｂ２の配置を、簡便且つ正確に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る堆積物検出システム及び堆積物検出方法によれば、超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方（対象波）の強度に応じて配管２１内の堆積物３０の有無を判定するため、簡便な処理で堆積物の有無の判定を行うことができる。特に、対象波の強度に基づくことで、配管２１内に堆積した（水や空気との多くの界面を含む）洗浄残渣等の堆積物３０の有無について判定することが可能となる。検出された対象波の強度が所定値以下である場合には、超音波が堆積物３０内において散乱して減衰したと推定できるため、配管２１内に堆積物３０が有と判定できる。

入射波（超音波）に対応した対象波が検出部Ｂの位置を通過するタイミングを検出タイミングとすることで、ノイズと区別して対象波を検出することができる。

配管２１に対して鉛直下方向に超音波を発信することで、配管２１内に沈積した堆積物３０に対して効果的に超音波を発信することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係る堆積物検出システム及び堆積物検出方法について説明する。
本実施形態では、より詳細に配管２１内の堆積物３０の有無を検査する場合について説明する。以下、本実施形態に係る堆積物検出システム及び堆積物検出方法について、第１実施形態と異なる点について主に説明する。

本実施形態における堆積物検出システム１０では、発信部Ａは、配管２１において周方向に設定された複数の発信位置のそれぞれから超音波を発信する。すなわち、配管２１の周方向に走査して堆積物３０の検査を行う。発信位置は、配管２１の中心軸に対して鉛直方向（鉛直上方向）を０°として、中心軸周りに所定角度ずれた範囲内に複数設定されることが好ましい。複数の発信位置のそれぞれに対応して検査を行う際、例えば、一つの発信部Ａを発信位置に合わせて都度配置を変更してもよいし、複数の発信部Ａをそれぞれ発信位置に配置してもよい。

これに伴って、検出部Ｂは、各発信位置のそれぞれから発信された超音波に対応する対象波を検出する。すなわち、検出部Ｂは、反射波を検出する場合には発信部Ａと同位置に配置され、透過波を検出する場合には発信部Ａと対向する位置に配置さる。対向する位置とは、入射波は発信位置から発信されて中心軸を通り進むため、中心軸回りに発信部Ａの位置に対して１８０°ずれた位置である。そして、処理装置２５は、各発信位置のそれぞれに対応して、配管２１内の堆積物３０の有無を判定する。すなわち、各発信位置のそれぞれに対応して、第１実施形態と同様に検査が行われる。

図１１は、反射波を検出する場合の例を示している。図１１の例では、０°、３０°、６０°、９０°のそれぞれの位置に発信位置が設定された場合の例を示している。反射波を検出するため、検出部Ｂ１は発信部Ａと同位置に設けられている。それぞれの発信位置において、発信部Ａから超音波が発信され、反射波が検出部Ｂ１で検出される。

図１２は、図１１の各検出位置に対応した反射波の検出結果の一例を示す。０°を発信位置とした場合には、図１１に示すように入射波は堆積物３０に入射する。このため、対応する反射波はほとんど検出されない。３０°を発信位置とした場合には、図１１に示すように入射波は堆積物３０に入射する。このため、対応する反射波はほとんど検出されない。６０°を発信位置とした場合には、図１１に示すように入射波は堆積物３０（堆積部の端部である境界）に入射する。このため、対応する反射波はほとんど検出されない。なお、境界では低い強度でわずかに反射波が検出される場合もある。９０°を発信位置とした場合には、図１１に示すように入射波は堆積物３０に入射しない。このため、反射が発生して対応する反射波が検出される。境界から少し動かすと、高い強度が検出されるようになる。

図１３は、透過波を検出する場合の例を示している。図１３の例では、０°、３０°、６０°、９０°のそれぞれの位置に発信位置が設定された場合の例を示している。透過波を検出するため、検出部Ｂ２は発信部Ａと対向するように設けられている。すなわち、検出部Ｂ２は、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°のそれぞれの位置に設けられている。それぞれの発信位置において、発信部Ａから超音波が発信され、透過波が検出部Ｂ２で検出される。

図１４は、図１３の各検出位置に対応した透過波の検出結果の一例を示す。０°を発信位置とした場合には、図１３に示すように入射波は堆積物３０に入射する。このため、対応する透過波はほとんど検出されない。３０°を発信位置とした場合には、図１３に示すように入射波は堆積物３０に入射する。このため、対応する透過波はほとんど検出されない。６０°を発信位置とした場合には、図１３に示すように入射波は堆積物３０（堆積部の端部である境界）に入射する。このため、対応する透過波はほとんど検出されない。なお、境界では低い強度でわずかに透過波が検出される場合もある。透過波の場合は、他の位置からの反射や散乱の信号を拾わないため、反射波と比較してＳ／Ｎ比は大きくなる。９０°を発信位置とした場合には、図１３に示すように入射波は堆積物３０に入射しない。このため、透過が発生して対応する透過波が検出される。境界から少し動かすと、高い強度が検出されるようになる。

このように、周方向に設定された複数の発信位置のそれぞれから超音波を発信して堆積物３０の有無を検査することによって、図１１や図１３に示すように配管２１内の堆積物３０の堆積状態（堆積分布）を推定することが可能となる。堆積状態は、例えば、堆積物３０が堆積している範囲である。すなわち、堆積物３０の定量的な検査を行うことができる。

図１１や図１３は、配管２１内部の堆積物３０の堆積状況を模式的に示したものである。配管２１を汽力発電プラントの伝熱管の管寄部とした場合の詳細な寸法を考慮した堆積物３０の状況の一例を図１５に示す。図１５では、配管２１は、外径（直径）が２１６ｍｍ、配管厚みが４０ｍｍである。このようなボイラ伝熱管の管寄部である配管２１では、堆積物３０は配管２１の内面の最下部（配管２１の中心軸に対して鉛直上方向を０°とすると１８０°の位置）付近に少量（例えば、数ｍｍ）堆積することが多い。例えば、図１５に示すように、堆積物３０の堆積厚さが最大で９ｍｍとすれば、境界部分を検出する発信位置は０°から３０°の範囲内となる。

このように、発信位置は、配管２１の中心軸に対して鉛直方向を０°として、中心軸周りに３０°ずれた範囲内に設定されることが好ましい。すなわち、０°から３０°の範囲内で複数の発信位置に設定される。例えば、＋３０°の位置、＋２０°の位置、＋１０°の位置、０°の位置の計４つの位置が発信位置として設定される。

以上説明したように、本実施形態に係る堆積物検出システム及び堆積物検出方法によれば、配管２１において周方向に設定された複数の発信位置のから超音波を発信し、各入射波に対する反射波もしくは透過波の少なくともいずれか一つを検出及び判定することで、配管２１内の堆積物３０の堆積状態（例えば堆積高さ）を検出することが可能となる。配管２１の中心軸に対して鉛直方向を０°として中心軸周りに３０°ずれた範囲内に発信位置が設定されることで、配管２１内に沈積した堆積物３０を効率的に検出することができる。

本開示は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。なお、各実施形態を組み合わせることも可能である。

以上説明した各実施形態に記載の堆積物検出システム及び堆積物検出方法は例えば以下のように把握される。
本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、配管（２１）の外部から内部へ超音波を発信する発信部（Ａ）と、発信された前記超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方を対象波として検出する検出部（Ｂ）と、前記超音波に対する前記対象波の強度に応じて、前記配管（２１）内の堆積物（３０）の有無を判定する判定部（２５）と、を備える。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方（対象波）の強度に応じて配管（２１）内の堆積物（３０）の有無を判定するため、簡便な処理で堆積物判定を行うことができる。特に、対象波の強度に基づくことで、配管（２１）に堆積した（水や空気との界面を多く含む）洗浄残渣等の堆積物（３０）の有無について判定することが可能となる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記判定部（２５）は、検出された前記対象波の強度が所定値以下である場合に、前記配管（２１）内の堆積物（３０）が有と判定することとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、検出された対象波の強度が所定値以下である場合には、超音波が堆積物（３０）において散乱して減衰したと推定できるため、配管（２１）内の堆積物（３０）が有と判定できる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記判定部（２５）は、前記超音波に対応した前記対象波が前記検出部（Ｂ）の位置を通過するタイミングを検出タイミングとして、前記検出タイミングにおいて検出された前記対象波に基づいて前記配管（２１）内の堆積物（３０）の有無を判定することとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、超音波に対応した対象波が検出部（Ｂ）の位置を通過するタイミングを検出タイミングとすることで、ノイズと区別して対象波を検出することができる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記発信部（Ａ）は、前記配管（２１）に対して鉛直下方向に前記超音波を発信することとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、配管（２１）に対して鉛直下方向に超音波を発信することで、配管（２１）内部にて沈積した堆積物（３０）に対して効果的に超音波を発信することができる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記発信部（Ａ）は、前記配管（２１）において周方向に設定された複数の発信位置のそれぞれから前記超音波を発信し、前記検出部（Ｂ）は、各前記発信位置のそれぞれから発信された前記超音波に対応する前記対象波を検出し、前記判定部（２５）は、各前記発信位置のそれぞれに対応して、前記配管（２１）内の堆積物（３０）の有無を判定することとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、配管（２１）において周方向に設定された複数の発信位置のそれぞれから超音波を発信し、それぞれの対象波に対して検出及び判定することで、配管（２１）内の堆積物（３０）の堆積状態（例えば堆積高さ）を検出することが可能となる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記発信位置は、前記配管（２１）の中心軸に対して鉛直方向を０°として前記中心軸周りに３０°ずれた範囲内に設定されることとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、配管（２１）の中心軸に対して鉛直方向を０°として中心軸周りに３０°ずれた範囲内に発信位置が設定されることで、配管（２１）内に沈殿した堆積物（３０）を効率的に検出することができる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記発信部（Ａ）は、１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下の範囲で設定された周波数の前記超音波を発信することとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下の範囲で設定された周波数の超音波を発信することで、対象波の強度に基づく堆積物（３０）の有無判定を効果的に行うことができる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記発信部（Ａ）は、直径が２０ｍｍ以上の円形振動子により構成されていることとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、検出に効果的な超音波の強度及び指向性を得ることができる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記発信部（Ａ）は、一辺が２０ｍｍ以上の矩形振動子により構成されていることとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、検出に効果的な超音波の強度及び指向性を得ることができる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記検出部（Ｂ）は、直径が２０ｍｍ以上の円形振動子により構成されていることとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、検出に効果的な超音波の強度及び指向性を得ることができる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記検出部（Ｂ）は、一辺が２０ｍｍ以上の矩形振動子により構成されていることとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、検出に効果的な超音波の強度及び指向性を得ることができる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記検出部（Ｂ）において透過波を検出する場合に、前記発信部（Ａ）及び前記検出部（Ｂ）は、前記発信部（Ａ）と前記検出部（Ｂ）の間の距離が調節可能で可撓性を有する接続部材（２６）に接続されていることとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、検出部（Ｂ）において透過波を検出する場合に、簡便且つ正確に発信部（Ａ）及び検出部（Ｂ）を配置することができる。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）は、前記配管（２１）はボイラ伝熱管であり、前記配管（２１）に対する化学洗浄の後に、前記発信部（Ａ）から前記超音波を発信して堆積物（３０）の有無を判定することとしてもよい。

本開示に係る堆積物検出システム（１０）によれば、化学洗浄後に残留した堆積物（３０）に対して検査を行うことができる。

本開示に係る堆積物検出方法は、配管（２１）の外部から内部へ超音波を発信する発信工程と、発信された前記超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方を対象波として検出する検出工程と、前記超音波に対する前記対象波の強度に応じて、前記配管（２１）内の堆積物（３０）の有無を判定する判定工程と、を有する。

本開示に係る堆積物検出方法は、前記配管（２１）はボイラ伝熱管であり、前記発信工程は、前記配管（２１）に対する化学洗浄の後に実行されることとしてもよい。

１０ ：堆積物検出システム
１１ ：ＣＰＵ
１２ ：ＲＯＭ
１３ ：ＲＡＭ
１４ ：ハードディスクドライブ
１５ ：通信部
１８ ：バス
２１ ：配管
２５ ：処理装置（判定部）
２６ ：ジグ（接続部材）
３０ ：堆積物
Ａ ：発信部
Ｂ ：検出部
Ｂ１ ：検出部
Ｂ２ ：検出部

Claims (15)

1. 配管の外部から内部へ超音波を発信する発信部と、
   発信された前記超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方を対象波として検出する検出部と、
   前記超音波に対する前記対象波の強度に応じて、前記配管内の堆積物の有無を判定する判定部と、
   を備える堆積物検出システム。
2. 前記判定部は、検出された前記対象波の強度が所定値以下である場合に、前記配管内の堆積物が有と判定する請求項１に記載の堆積物検出システム。
3. 前記判定部は、前記超音波に対応した前記対象波が前記検出部の位置を通過するタイミングを検出タイミングとして、前記検出タイミングにおいて検出された前記対象波に基づいて前記配管内の堆積物の有無を判定する請求項１または２に記載の堆積物検出システム。
4. 前記発信部は、前記配管に対して鉛直下方向に前記超音波を発信する請求項１から３のいずれか１項に記載の堆積物検出システム。
5. 前記発信部は、前記配管において周方向に設定された複数の発信位置のそれぞれから前記超音波を発信し、
   前記検出部は、各前記発信位置のそれぞれから発信された前記超音波に対応する前記対象波を検出し、
   前記判定部は、各前記発信位置のそれぞれに対応して、前記配管内の堆積物の有無を判定する請求項１から４のいずれか１項に記載の堆積物検出システム。
6. 前記発信位置は、前記配管の中心軸に対して鉛直方向を０°として前記中心軸周りに３０°ずれた範囲内に設定される請求項５に記載の堆積物検出システム。
7. 前記発信部は、１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下の範囲で設定された周波数の前記超音波を発信する請求項１から６のいずれか１項に記載の堆積物検出システム。
8. 前記発信部は、直径が２０ｍｍ以上の円形振動子により構成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の堆積物検出システム。
9. 前記発信部は、一辺が２０ｍｍ以上の矩形振動子により構成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の堆積物検出システム。
10. 前記検出部は、直径が２０ｍｍ以上の円形振動子により構成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の堆積物検出システム。
11. 前記検出部は、一辺が２０ｍｍ以上の矩形振動子により構成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の堆積物検出システム。
12. 前記検出部において透過波を検出する場合に、前記発信部及び前記検出部は、前記発信部と前記検出部の間の距離が調節可能で可撓性を有する接続部材に接続されている請求項１から１１のいずれか１項に記載の堆積物検出システム。
13. 前記配管はボイラ伝熱管であり、
    前記配管に対する化学洗浄の後に、前記発信部から前記超音波を発信して堆積物の有無を判定する請求項１から１２のいずれか１項に記載の堆積物検出システム。
14. 配管の外部から内部へ超音波を発信する発信工程と、
    発信された前記超音波の反射波及び透過波の少なくともいずれか一方を対象波として検出する検出工程と、
    前記超音波に対する前記対象波の強度に応じて、前記配管内の堆積物の有無を判定する判定工程と、
    を有する堆積物検出方法。
15. 前記配管はボイラ伝熱管であり、
    前記発信工程は、前記配管に対する化学洗浄の後に実行される請求項１４に記載の堆積物検出方法。
    

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