JP3791889B2 - 管内検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管内を走行し、配管に発生している傷や孔食を検出したり、管内の状況を撮影したりする管内検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば地中に埋設されるガス管、石油輸送配管等に発生する欠陥を検出するために、通称検査ピグと呼ばれる管内検査装置が使用されている。検査ピグは欠陥検出装置を内部に搭載し、管内を走行して検査を行うもので、その大規模なものとしては、欠陥検出装置の他にデーター記録装置、電源を内部に搭載し、ガスや石油等の輸送媒体に押されて管内を走行し、数百Ｋｍもの長距離に亘って検査を行うものも実用化されている。検査ピグとしては、カメラやビデオカメラを搭載し、管内の状況を撮像する形式のものも開発されている。このような検査ピグの１例が、特開昭６３−２２１２４０号公報に記載されている。
【０００３】
管内検査装置によって重大な欠陥が発見された場合、当該場所の補修を行わなければならない。地中埋設管の場合には、補修を行うためには当該場所を掘り返す必要があるので、欠陥の存在する場所の特定を正確に行うことが特に重要である。そのために、管内検査装置には距離測定装置が設けられているのが普通である。距離測定装置には、慣性方式を利用したものもあるが、一般的に用いられているのは、管内壁に接触して回転するローラーの回転を測定することにより走行距離を測定する、いわゆるオドメーターといわれているものである。
【０００４】
オドメーターを使用して走行距離を測定しようとする場合、ローラーと管壁とのスリップによる誤差が避けられない。この誤差は、管内検査装置の走行距離が長くなるにしたがって累積され、出口付近ではかなり大きな量となる可能性がある。これを防ぐために、配管の特定の場所において、配管の外壁に磁石（マーカー）を貼り付け、それが発する磁界を管内検査装置で検出して記録し、それを基準としてスリップを補正する方法や、配管の円周溶接部を検出する装置を管内検査装置に搭載しておき、円周溶接部を検出して記録し、予め分かっている円周溶接部管の距離を基にスリップを補正する方法が開発されている。
【０００５】
このうち、円周溶接部を検出して記録し、予め分かっている円周溶接部管の距離を基に、スリップを補正する方法は、円周溶接部管の距離が短い（５ｍ〜１０ｍ程度）ため、かなり正確に管内検査装置の位置を検出することができるが、あくまで、各円周溶接武官の距離（すなわち、単位パイプの長さ）が予め正確に分かっていることが前提であり、そうでない場合は使用することができない。
【０００６】
前記、磁石（マーカー）を配管の外壁に取り付ける方法では、埋設配管の場合、電気防食等のために所々に設けられている点検口を使用して取り付けることになるが、その間の距離はかなり長いものとなる。よって、管内検査装置の位置を正確に測定するためには、オドメーター自身の精度をできるだけ高める必要がある。その代表的な方法として、オドメーターを複数設け、その中でローラーの回転数が最も多いもの、すなわちスリップが一番少ないと思われるものを選択して使用する方法も開発されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、管内の状況によっては、ローラーの回転数が最も多いものが、最も正確に走行距離を測定しているとは限らない場合がある。すなわち、配管内には、その下部に異物が凹凸上に堆積している場合があり、その凹凸に沿ってローラーが回転する場合には、実際の配管の長さより長い距離であると誤検出してしまう。
また、実際の配管には、分岐管が設けられている場合があり、オドメーターのローラーがこの分岐管部にかかると回転せず、距離の誤検出の原因となる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その位置（走行距離）を正確に測定できる管内検査装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、配管内を走行して、配管の状態を検査する管内検査装置であって、配管内壁に接触して回転するローラーの回転を検出することにより移動距離を測定する距離測定装置を複数有し、それらのうち、ローラーが配管の最上部に接触しているものを選択して使用する機能を有することを特徴とする管内検査装置（請求項１）である。
【００１０】
本発明者らが配管内の調査を行った結果、とくにガス配管等の気体配管の場合、配管の下部にスラッジや異物が堆積しやすいことを見出した。よって、前記距離測定装置のローラーが配管の下部に接触している場合には、スリップや、過回転を起こしやすい。そこで、これら、距離測定装置を複数設け、それらのうち、ローラーが配管の最上部に接触しているものを選択して使用することにより、配管の下部にローラーが接触している距離検出器の出力が採用されるのを避けることができる。従って、正確な距離測定が可能となる。
【００１１】
なお、本明細書において、「距離測定装置を複数有し、それらを選択して使用する」とは、必ずしも完全な距離測定装置を複数有することを意味せず、距離測定装置の距離測定センサー部（例えばローラーとパルス発信器）のみを複数セット有し、１個の距離測定装置が、複数のセンサー部からの信号を選択して使用するようなものをも含む概念である。
【００１２】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、検査装置の姿勢を検出するための重錘式姿勢検出器を有し、当該重錘式姿勢検出器の出力に応じて、選択して使用する距離測定装置を決定するものにおいて、重錘式姿勢検出器の出力に応じた距離測定装置の選択特性にヒステリシス特性を持たせたことを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１３】
重錘式姿勢検出器の出力に基づいて使用する距離測定装置を切り替える場合、管内検査装置の振動等により、重錘式姿勢検出器の出力が細かい振幅の振動出力を出し、重錘式姿勢検出器の出力が距離測定装置の切替の閾値付近にある場合には、切替が頻繁に行って、そのために距離測定誤差が発生する場合がある。本手段においては、重錘式姿勢検出器の出力に応じた距離測定装置の選択特性にヒステリシス特性を持たせているので、このようなチャタリング的な距離測定器の切替が発生することが防止できる。
【００１４】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、検査装置の姿勢を検出するための重錘式姿勢検出器を有し、当該重錘式姿勢検出器の出力に応じて、選択して使用する距離測定装置を決定するものにおいて、重錘式姿勢検出器の出力をローパスフィルターに通し、当該ローパスフィルターの出力に応じて、使用する距離測定装置を決定することを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１５】
距離測定装置のローラーが上方にあるか下方にあるかは、管内検査装置に設けられた姿勢検出器によって検出される。姿勢検出器は、傷や孔食が管内円周方向のどの部分にあるかを検出することを主目的とするものであって、ジャイロを用いたものもあるが、多くは重錘式のものであり、管内検査装置内に重錘を設け、重錘が少なくとも管内探査装置の長さ方向と垂直な平面内で自由に回転可能なようにし、その回転角度を測定することにより、管内検査装置のどの部分が真上を向いているかを検出するものである。
【００１６】
このような重錘方式の姿勢検出器の出力は、管内検査装置が配管のベンド部を通過するときに、その遠心力により大きく変化し、実際の管内検査装置の姿勢とは異なる出力を出力することがある。そのような場合には、距離検出装置の切替が頻繁に起こり、その結果として誤差が発生する場合がある。
【００１７】
本手段においては、重錘式姿勢検出器の出力を直接距離検出装置の切替に利用せず、ローパスフィルターを通し、ローパスフィルターの出力を切替に利用している。通常、走行中の管内検査装置の回転は非常に緩やかに発生するので、このローパスフィルターのカットオフ周波数は十分に低いものすることができ、その結果、管内検査装置が配管のベンド部を通過するときに発生する重錘式姿勢検出器の出力の変化を、ほとんど打ち消すことができる。従って、距離測定装置の切替が頻繁に発生することを防止でき、正確な距離測定が可能となる。なお、本手段は、前記第２の手段と組み合わせて使用することができる。
【００１８】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、配管に分岐管が設けられている場所までの距離を予め記憶しておく機能を有し、前記距離測定装置を使用して測定した距離と、前記記憶されている距離の差が所定範囲内である間は、距離測定装置のうち分岐管が設けられていない部分に接触しているローラーに対応するものを使用する機能を有することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１９】
配管の分岐管が設けられている場所を管内検査装置が通過するとき、その距離測定装置のローラーが分岐配管部に当たると、ローラーが回転しなくなり、その分だけ走行距離の誤差となる。分岐配管の位置（管内検査装置の出発点からの距離）とその方向は予め分かっているので、本手段においては、配管に分岐管が設けられている場所までの距離を予め管内検査装置の記憶装置に記憶させておく。管内記憶装置は、前記距離測定装置を使用して自己の走行距離を測定し、その測定距離と記憶されている距離の差が所定値以内となったときには、配管の分岐管が設けられていない部分に接触しているローラーに対応する距離測定装置を使用する。よって、管内検査装置が分岐管部を通過するときに発生する距離測定の誤差を無くすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である管内検査装置の概要を示す図であり、(a)は縦断面の概要図、(b)は後方から見た概要図である。図１において、１はパイプライン、２は管内検査装置、３は外郭体、４はスクレーパーカップ、５は欠陥検査装置、６は記憶装置、７は重錘式位置検出装置、８は距離測定装置、９はサポート、１０はローラーである。
【００２１】
管内検査装置２の外郭体は、ポリウレタン等の弾性体からなるスクレーパーカップ４により支えられ、流体に押されてパイプライン１中を走行する。外郭体３の中には、欠陥検査装置５、記憶装置６、重錘式位置検出装置７、距離測定装置８等が収納されている。この他にも電源装置や、円周溶接部検出器、マーカー検出器等が収納されているが、その図示を省略する。
【００２２】
欠陥検査装置５は、超音波探傷法、漏洩磁束探傷法、渦流探傷法等を使用して、パイプライン１に存在する欠陥を検出する。重錘式位置検出装置７は、管内検査装置２の姿勢、すなわち、円周方向でどの位置が真上にあるかを検出する。距離測定装置８は、管内検査装置２の走行距離を測定する。欠陥検査装置５、重錘式位置検出装置７、距離測定装置８等の出力は記憶装置６に記録され、管内検査装置２が検査を終えてパイプライン１から取り出された後で、記憶装置６内の記憶を再生してデータ処理することにより、欠陥の発生位置、欠陥の円周方向位置、欠陥の大きさ等が解析される。
【００２３】
欠陥検査装置５、記憶装置６、重錘式位置検出装置７は周知のものであり、多くの文献が発表されているのでその説明を省略する。外郭体３の後方には、サポート９に支えられたローラー１０が設けられている。サポート９は図示しない弾性体によりパイプライン１の管壁に向かって付勢されており、ローラー１０はこの付勢力によりパイプライン１の内壁に押し付けられている。
【００２４】
管内検査装置２が走行すると、ローラー１０が回転し、その回転は、距離測定装置８によって測定される。より具体的には、距離測定装置８は、ローラー１０に取り付けられているパルス発信器（図示せず）からのパルスを計数することにより、走行距離を測定する。
【００２５】
本実施の形態においては、サポート９とローラー１０は、円周方向９０°おきに、合計４組が設けられており、それぞれのパルス発信器からの出力が距離測定装置８に入力されている。距離測定装置８は、これら４つのパルス発信器からのパルスを切り替えて使用する。すなわち、この実施の形態においては、パルスの係数部は４つのパルス発信器に共有されている。それゆえ、この実施の形態においては、特許請求の範囲にいう「距離測定装置を複数有し」とは、ローラーとパルス発信器を複数有することに対応し、「使用する距離測定装置を決定する」とは、使用するパルス発信器を決定することに対応する。
【００２６】
この実施の形態においては、重錘式位置検出器７の出力が距離測定装置８に入力され、それにより、４つのローラーのうち一番上方にあるものに対応するパルス発信器からのパルスが選択されて距離測定装置８で積算されるようになっている。
【００２７】
この様子を図２に示す。図２において横軸は管内検査装置２の円周方向角度、すなわち、円周方向の所定の基準点が、鉛直上方方向を０°とした場合に何度の位置にあるかを示すものであり、縦軸はそれに応じて選択される距離測定器（パルス発信器）の番号を示す。この場合、ピグ角度が０〜９０°の間にある場合は、No.１のローラーが一番上方にあるので、それが選択される。ピグ角度が９０〜180°の間にある場合は、No.２のローラーが一番上方にあるので、それが選択される。以下、図に示すように、ピグ角度に応じて使用されるローラーが選択される。
【００２８】
このようにすることにより、管内検査装置２の下方に位置するローラー１０が選択されることが無くなり、距離測定装置がスラッジや異物の影響を受けることが無くなる。
【００２９】
図３は、ピグ角度と使用される距離測定器No.の関係の他の例を示す図である。この例は、ピグ角度と使用される距離測定器No.の関係にヒステリシス特性を持たせたものである。すなわち、ピグ角度が増加する方向に変化するときには、実線の矢印に従って距離測定器の切替が行われるが、ピグ角度が減少する方向に変化するときには、破線の矢印に従って距離測定器の切替が行われる。
【００３０】
これにより、距離測定器切替角度（０°、９０°、180°、270°）付近で、重錘式位置検出装置７の出力が細かく振動した場合でも、それに対応して距離測定器が頻繁に切り替わってかえって誤差を大きくすることを防止することができる。本発明の目的は、管内検査装置２の下方に位置する距離測定装置の検出器が使用されることを防止するものであるので、このヒステリシスの幅は十分大きくとることができる。
【００３１】
図４は、重錘式位置検出装置を使用して管内監査装置の姿勢を測定する場合において、管内検査装置がベンド部を通過する場合の重錘式位置検出装置の出力と選択された距離測定器No.の関係を示す図である。管内検査装置がベンド部を通過するときは、その加速度により重錘が振れ、実際に管内検査装置の姿勢変化が小さいのに、図に示すような大きな振動出力が重錘式位置検出装置の出力として現れるので、それに応じて選択される距離測定装置（パルス発信器）が図に示すように激しく切り替わって、これが走行距離測定の誤差の原因となることがある。
【００３２】
図５は、このようなことを防ぐために、重錘式位置検出装置の出力をローパスフィルターに通し、そのローパスフィルターの出力によって、距離測定装置（パルス発信器）を切り替えるようにした例における、重錘式位置検出装置の出力と選択された距離測定器No.の関係を示す図（図４に対応）である。実線は、図４に示したものと同じ重錘式位置検出装置の出力、破線はローパスフィルターの出力を示すものである。ローパスフィルターにより重錘式位置検出装置の出力の変動が小さく抑えられるので、図に示すように、距離測定装置の切替が頻繁に発生することを防止できる。
【００３３】
なお、極めて稀に存在する特殊な方式のひねりベンドを通過するようなときを除いて、ピグの姿勢（円周方向角度）が急変するようなことはほとんどありえない。よって、前記ローパスフィルターのカットオフ周波数は極めて低くすることができるので、実際には、ベンド通過時の振動出力をほとんどカットすることができる。
【００３４】
なお、以上の実施の形態においては、距離測定値のうちローラーが配管の最上部に接触しているものを選択して使用するようにしている。しかし、パイプラインの中には、途中に分岐配管が設けられているものがあり、その部分では、分岐配管部に当たったローラーは回転しないので、距離測定の誤差となる。よって、分岐配管が設けられている場合は、当該分岐配管部を通過するときには、ローラーが分岐管が設けられている部分に接触している距離測定器は使用しないようにすることが望ましい。
【００３５】
その対策として、記憶装置６内に、これら分岐配管部が存在する位置までの距離を記憶させておき、管内検査装置内の距離測定器で測定した走行距離と記憶された距離との差が所定範囲内にある間は、分岐管が設けられていない部分に接触しているローラーに対応する距離測定装置を使用するようにする。これにより、前記分岐管を通過するときの距離測定誤差の発生を防止することができる。この場合、どの程度の範囲を所定範囲とするかは、予想される距離測定装置の誤差を考慮して決定すればよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る発明においては、配管の下部にローラーが接触している距離検出器の出力が採用されるのを避けることができるので、正確な距離測定が可能となる。
【００３７】
請求項２に係る発明においては、重錘式姿勢検出器の出力に応じた距離測定装置の選択特性にヒステリシス特性を持たせているので、チャタリング的な距離測定器の切替が発生することが防止できる。
【００３８】
請求項３に係る発明においては、重錘式姿勢検出器の出力をローパスフィルターを通して距離測定装置の切替に利用しているので、管内検査装置が配管のベンド部を通過するときに発生する距離測定装置の切替が頻繁に発生することを防止できる。
【００３９】
請求項４に係る発明においては、管内検査装置が分岐管部を通過するときに発生する距離測定の誤差を無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である管内検査装置の概要を示す図である。
【図２】ピグ角度と選択される距離測定器No.の関係の例を示す図である。
【図３】ピグ角度と選択される距離測定器No.の関係の他の例を示す図である。
【図４】管内検査装置がベンド部を通過する場合の重錘式位置検出装置の出力と選択された距離測定器No.の関係を示す図である。
【図５】重錘式位置検出装置の出力をローパスフィルターに通した場合の、図４に対応する図である。
【符号の説明】
１…パイプライン
２…管内検査装置
３…外郭体
４…スクレーパーカップ
５…欠陥検査装置
６…記憶装置
７…重錘式位置検出装置
８…距離測定装置
９…サポート
１０…ローラー

Claims (4)

1. 配管内を走行して、配管の状態を検査する管内検査装置であって、配管内壁に接触して回転するローラーの回転を検出することにより移動距離を測定する距離測定装置を複数有し、それらのうち、ローラーが配管の最上部に接触しているものを選択して使用する機能を有することを特徴とする管内検査装置。
2. 請求項１に記載の管内検査装置であって、検査装置の姿勢を検出するための重錘式姿勢検出器を有し、当該重錘式姿勢検出器の出力に応じて、選択して使用する距離測定装置を決定するものにおいて、重錘式姿勢検出器の出力に応じた距離測定装置の選択特性にヒステリシス特性を持たせたことを特徴とする管内検査装置。
3. 請求項１に記載の管内検査装置であって、検査装置の姿勢を検出するための重錘式姿勢検出器を有し、当該重錘式姿勢検出器の出力に応じて、選択して使用する距離測定装置を決定するものにおいて、重錘式姿勢検出器の出力をローパスフィルターに通し、当該ローパスフィルターの出力に応じて、使用する距離測定装置を決定することを特徴とする管内検査装置。
4. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の管内検査装置であって、配管の分岐管が設けられている場所までの距離を予め記憶しておく機能を有し、前記距離測定装置を使用して測定した距離と、前記記憶されている距離の差が所定範囲内である間は、距離測定装置のうち分岐管が設けられていない部分に接触しているローラーに対応するものを使用する機能を有することを特徴とする管内検査装置。

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