JP5110591B2 - 電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置およびこれを用いた検査方法 - Google Patents
電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置およびこれを用いた検査方法 Download PDFInfo
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Description
このため、従前より、プラント設備では、作業員が超音波プローブを配管の外周に接触させるようにして配管の減肉などを検査することが行われている。
そこで、現在、プラント稼働中にも配管温度に関係なく、配管の減肉などを検査する減肉検査装置が必要とされている。
これに加えて、配管の検査としては、プラントに異常が発生した場合に配管温度や配管内の液体温度なども変化しうるため、これら配管温度や液体温度を計測することも必要とされている。
また、配管温度を計測する装置としては、一般的に、熱電対などが用いられている。
D=(Tn+1−Tn)/2v
D=n(v/2fn)
さらには、この配管温度により各電磁超音波探触子の横波送信器が送信する横波の速度が一義的に定まることから、この横波の多重反射波を受信することにより、各電磁超音波探触子の設置位置の配管の肉厚をそれぞれ計測することができる。従って、配管温度を測定して横波の速度を求めた位置の配管の肉厚を計測でき、計測位置の差による配管の肉厚の計測誤差が生じることなく、正確な配管の減肉量を求めることができる。
従って、正確な配管の減肉量から正確な配管の内径が求められている位置の縦波の通過時間を計測することにより、計測位置の差による誤差が生じることを防止して正確な液体の温度を計測することができる。
さらに、抵抗測定機器によって配線を通じて上記配管に接触しているコイルの抵抗を計測することにより、簡易的に上記配管温度を算出することができる。
従って、配管温度、配管肉厚および液体温度の計測結果に異常がある場合には、簡易に検出することができる。
まず、本実施形態のハイブリット計測装置は、図1〜図5に示すように、配管wの外周の対向する2箇所にそれぞれ電磁超音波探触子(以下、EMATセンサという。)11、12が配置されており、これら第1のEMATセンサ(一方の電磁超音波探触子)11および第2のEMATセンサ(他方の電磁超音波探触子)12の2つは、それぞれ内部に流通する液体の表面よりも下方に位置するように設置されている。そして、ハイブリット計測装置は、各EMATセンサ11、12によって横波を送受信することによりセンサ11、12の設置箇所の配管wの減肉が計測可能に設けられるとともに、第1のEMATセンサ11から送信した縦波を第2のEMATセンサ12によって受信することにより液体温度が計測可能に設けられている。
そして、このパーソナルコンピュータ5は、直流抵抗測定器40の出力部にも接続されて、直流抵抗測定器40によって測定された抵抗値から配管wの温度が算出可能に設けられている。
まず、予め、検査を行う前に、直流抵抗値と配管w温度との関係を求めるとともに、縦波の音速と液体温度との関係を求めておく。
それとともに、第1のEMATセンサ11の横波送受信器19から送信された横波が配管と液体との界面で反射された反射波を、同横波送受信器19にて受信することにより、配管wの肉厚D1の減肉量a1を求める。
D=(Tn+1−Tn)/2VTh・・・(1)
また、共鳴周波数fnとその周波数の次数nと上記配管wの温度に基づく横波の音速VThに基づく下記式(2)による電磁超音波共鳴法によっても配管の厚さDが求められる。
D=n(VTh/2fn)・・・(2)
その際、このパーソナルコンピュータ5によって、配管wの肉厚D1が2mm以上6mm以下の範囲内のパルスエコーの精度により定まる所定の厚さ以上の場合には、上記(1)式によるパルスエコー法にしたがって減肉量a1が算出され、かつ肉厚D1が上記所定の厚さ未満の場合には、上記(2)式による電磁超音波共鳴法にしたがって配管wの減肉量a1が算出される。
これにより、第2のEMATセンサ12の第1のコイル13および配管wに接触している第2のコイル14に直流電流を供給して、この第2のコイル14の直流抵抗値を直流抵抗測定器40で測定することにより、パーソナルコンピュータ5によって上記直流抵抗と配管wとの温度との関係から配管wの温度が求められる。
この配管wの肉厚D2の減肉量a2は、第1のEMATセンサ11と同様に、パーソナルコンピュータ5によって、肉厚D2が上記パルスエコーの精度により定まる所定の厚さ以上の場合には、上記式(1)によるパルスエコー法によって求められた肉厚D2を基に初期値からの減肉量a2が算出されるとともに、肉厚D2が上記所定の厚さ未満の場合には、上記式(2)による電磁超音波共鳴法によって求められた肉厚D2を基に初期値からの減肉量a2が算出される。
これにより、パーソナルコンピュータ5によって第1のEMATセンサ11および第2のEMATセンサ12が設置された箇所の配管wの温度と肉厚D1、D2、さらに配管w内の液体の温度が求められることから、大型プラントで異常が発生した場合にも瞬時に検出することが可能となる。
さらに、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものでなく、例えば、第1のコイル13の上に第2のコイル14が積層されてもよく、この場合には、第1のコイル13に抵抗測定配線が接続される。また、配管wの肉厚D1、D2が上記所定の厚さ以上の場合および上記所定の厚さ未満の場合ともに、パルスエコー法と電磁超音波共鳴法との両方によって配管wの肉厚D1、D2を求めてもよいものである。
従って、正確な配管wの減肉量a1、a2から正確な配管wの内径Lが求められている位置の縦波の送受信時間を計測することにより、計測位置の差による誤差が生じることを防止して正確な液体の温度を計測することができる。
12 第2のEMATセンサ(他方の電磁超音波探触子)
13 第1のコイル
13a 第1のコイルの電流の入口側
13b 第1のコイルの電流の出口側
14 第2のコイル
14a 第2のコイルの電流の入口側
14b 第2のコイルの電流の出口側
15〜17 永久磁石
18 縦波送受信器
19 横波送受信器
30 バースト波超音波発生器
31 送信切替器
40 直流抵抗測定器
41 切替器
D 肉厚
w 配管
Claims (8)
- 内部に液体が流通する配管の減肉量および表面温度ならびに上記液体の温度を計測可能な電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置であって、
上記配管の外周に磁石およびコイルを有する2つの電磁超音波探触子が対向配置されており、
上記電磁超音波探触子は、各々巻線からなる第1のコイルおよび第2のコイルが、電流の入口側を同一側に向けて互いに平行に配置され、かつ上記第1のコイルの上記電流の入口側または出口側を上記第2のコイルの巻線間に位置させるように積層されるとともに、
上記磁石が、上記第2のコイルの巻線間ならびに、それを挟む当該コイルの電流の入口側および出口側の3箇所に等間隔に、当該コイル側にN極とS極とを交互に配して、着磁方向を当該コイルから接離する方向に向けて配設されることにより、
上記第2のコイルと上記3箇所にそれぞれ配置された磁石とにより構成される縦波送受信器と、
上記第1のコイルと当該第1のコイルに対応する上記第2のコイルの巻線間および電流の出口側または入口側の2箇所にそれぞれ配置された磁石とにより構成される横波送受信器とが備えられ、
かつ上記2つの電磁超音波探触子は、上記液体の表面より下方に位置するように設置されるとともに、各々上記第1のコイルおよび第2のコイルに電流を供給する電流配線が接続され、かつ第1のコイルおよび第2のコイルの少なくとも一方が上記配管に接触して、当該コイルの抵抗値を測定する抵抗測定機器の配線に接続されていることを特徴とする電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。 - 上記電流配線は、上記抵抗測定配線が接続されている第1のコイルおよび第2のコイルの少なくとも一方に対しては上記抵抗測定配線とともに複合ケーブルとして上記電磁超音波探触子に接続されており、
上記抵抗測定機器は、上記配管の表面温度を算出する計測演算装置の一部であり、
上記計測演算装置は、上記コイルの抵抗から上記配管の温度を演算可能に設けられるとともに、一方の上記電磁超音波探触子の上記横波送受信器から送信された横波が上記配管の上記液体との界面で反射された反射波を、上記一方の電磁超音波探触子の横波送受信器にて受信することにより、上記一方の電磁超音波探触子が配置された位置の配管の減肉量が演算可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。 - 上記計測演算装置は、他方の上記電磁超音波探触子の上記横波送受信器から送信された横波が上記配管の上記液体との界面で反射された反射波を、上記他方の電磁超音波探触子の横波送受信器にて受信することにより、上記2つの電磁超音波探触子が配置された位置の配管の減肉量がそれぞれ演算可能に設けられているとともに、
上記減肉量によって補正した上記配管の内径と、一方の上記電磁超音波探触子の上記縦波送信器から送信された縦波を上記他方の電磁超音波探触子の上記縦波送受信器が受信するまでの時間とから上記縦波の速度を求めて、予め求めておいた縦波の速度と液体温度との関係から上記液体の温度が算出可能に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。 - 上記計測演算装置は、上記横波送受信器が横波を送信してから上記配管と上記液体との界面で反射される多重反射のn回目の反射波を受信するまでの時間T n とn+1回目の反射波を受信するまでの時間T n+1 との時間差(T n+1 −T n )を、上記配管温度に基づく上記横波の速度vの二倍の数値で割る下記式によるパルスエコー法によって、上記配管の厚さDが算出可能に設けられていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。
D=(T n+1 −T n )/2v - 上記計測演算装置は、共鳴周波数f n とその周波数の次数nと上記配管温度に基づく上記横波の速度vによる下記式にしたがって演算する電磁超音波共鳴法によって上記配管の厚さDが算出可能に設けられていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。
D=n(v/2f n ) - 上記他方の電磁超音波探触子の縦波送受信器を構成しているコイルは、上記他方の電磁超音波探触子の横波送受信器ならびに上記一方の電磁超音波探触子の縦波送受信器および上記横波送受信器を構成しているコイルよりも線径が小さいことを特徴とする請求項3ないし5のいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置
- 上記一方の電磁超音波探触子および上記他方の電磁超音波探触子の電流配線は、超音波発生器に送信切替器を介して接続されていることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置。
- 請求項3〜7のいずれか一項に記載の電磁超音波探触子を用いたハイブリット計測装置を用いて、上記配管に接触しているコイルの直流抵抗を計測して配管温度を求めるとともに、上記一方の電磁超音波探触子および上記他方の電磁超音波探触子の上記横波送受信器が送信した横波の反射波を受信することにより上記配管の減肉量を求め、かつ上記一方の上記電磁超音波探触子の上記縦波送信器から送信された縦波を上記他方の電磁超音波探触子の上記縦波送受信器が受信するまでの時間と、上記減肉量から求まる上記配管の内径とから上記縦波の速度を演算して、当該速度と液体温度との関係から上記液体の温度を求めることを特徴とする配管の検査方法。
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