JP5281532B2 - 管内挿入式超音波探傷検査装置 - Google Patents
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Description
また、超音波探触子への電源供給や信号の送受のためのケーブルと、超音波探傷検査装置の管内移送のためのコイルバネ等を用いたケーブルが無くなることで、配管のベンド部(曲がり部)での接触抵抗が低減する。よって、管内に挿入した管内挿入式超音波探傷検査装置を水流圧だけでスムーズに移動させることができる。
そこで、上記管内挿入式超音波探傷検査装置は、水流を駆動力とするウォータータービンを備える。この場合、管内に供給される水流の流速が一定であるため、管内挿入式超音波探傷装置は回転数が一定のウォータータービンにより推進し、安定した速度で管内を走行することができる。また、安定した速度で管内を走行することができるので、検査結果にムラがなくなり、検査の精度を向上させることができる。
これにより、ウォータータービンの移動距離が得られるので、管内における超音波探触子の位置を特定することが可能である。よって、管内の傷等の位置を特定することができる。
これにより、超音波探触子の位置を算出することができるので、管内の傷等の位置を特定することができる。
管内挿入式超音波探傷検査装置の構成要素は、通常、水に沈降する傾向があり、重力方向に対して下側の管壁に接触し、装置の安定走行に影響を及ぼす恐れがある。しかし、超音波探触子の水流方向上流側に浮きを備えることにより、管内挿入式超音波探傷検査装置の構成要素の重量に起因する構成要素と管壁との接触を低減することができる。よって、構成要素が水流圧で管の内壁に押しつけられることを防ぐことができ、管内挿入式超音波探傷検査装置を安定した速度で走行させることができる。
これにより、水流圧を受けやすくなるとともに、管内挿入式超音波探傷検査装置の構成要素の重量に起因する構成要素と管壁との接触を低減することができる。よって、管内に挿入した管内挿入式超音波探傷検査装置を水流圧だけでスムーズに移動させることができる。
これにより、管内挿入式超音波探傷検査装置が管の内壁と接触することによって生じる接触摩擦を低減することができるので、水流圧だけでスムーズに管内を移動することができる。
また、超音波探触子への電源供給や信号の送受のためのケーブルと、超音波探傷検査装置の管内移送のためのコイルバネ等を用いたケーブルが無くなることで、配管のベンド部(曲がり部)での接触抵抗が低減する。よって、管内に挿入した管内挿入式超音波探傷検査装置を水流圧だけでスムーズに移動させることができる。
さらに、ウォータータービンを備えることで、管内挿入式超音波探傷装置は、安定した速度で管内を走行することができる。よって、検査結果にムラがなくなり、検査の精度を向上させることができる。
図1は、実施形態1に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の一例を示す概略構成図である。図2は、ウォータータービンの一例を示す斜視図である。
また、管内挿入式超音波探傷検査装置10は、管40の曲がり部で引っかからないよう頭を接触させて滑らせながら走行させるための先端ガイド15と、超音波送受信装置12を駆動する電源となる電池(バッテリ)13とを含む。これらの管内挿入式超音波探傷検査装置10の構成要素は、フレキシブルシャフト16で互いに接続される。
ウォータータービン114としては、例えば、図2に示すように、軸114Aの端部に一定の間隔で翼114Bが配置された構成の羽根車が挙げられる。
よって、上記の管内挿入式超音波探傷検査装置によれば、安定した速度で管内を走行することができるので、管内挿入式超音波探傷装置10を用いて一定周期で探傷測定を繰り返す場合、測定点数の粗密の発生を防止できる。これにより、管内挿入式超音波探傷検査装置10を用いた管内の探傷検査の検査結果にムラがなくなり、検査の精度を向上させることができる。
これにより、ウォータータービン114の移動距離が得られるので、管40内における超音波探触子11の位置を特定することが可能である。よって、管40内の傷等の位置を特定することができる。
また、超音波探触子11への電源供給や信号の送受のためのケーブルと、超音波探傷検査装置の管内移送のためのコイルバネ等を用いたケーブルが無くなることで、管40のベンド部での接触抵抗が低減する。よって、管40内に挿入した管内挿入式超音波探傷検査装置10を水流圧だけでスムーズに移動させることができる。
次に、実施形態2に係る管内挿入式超音波探傷検査装置について説明する。
図3は、実施形態2に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の一例を示す図である。図4は、実施形態2に係る管内挿入式超音波探傷検査装置を用いた探傷例を示す概略図である。図5は、音波送信器が、ボイラチューブの端部に設けられた挿入ノズルを介して装着されている状態を示している。図6は、音波情報と、受信信号情報の模式図である。図7は、受信結果と、測定位置を示す図である。図8は、位置情報を確認するグラフである。
また、実施形態1と同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
なお、図3では、記憶装置を2台設けて、水流方向下流側の記憶装置104−1と、水流方向上流側の記憶装置104−2とで独立してその時間データを記憶するようにしているが、これに限定されることなく、記憶装置を1台として共用するようにしてもよい。
音波送信器102−2は、図5に示すように、管40の出入り口部40bに設けられた挿入ノズル109を介して装着されていてもよい。また、図示しないが音波送信器102−2と同様に、音波送信器102−1は、管40の出入り口部40aに設けられた挿入ノズル109を介して装着されていてもよい。
その発射された音波は、図6に示すように、前方側受信器103−1の受信信号の情報(T1、T3・・・Tm)として記憶されるとともに、後方側受信器103−2の受信信号の情報(T2、T4・・・Tn)として記憶される。
その結果、前方側受信器103−1と後方側受信器103−2においては、図7に示すような時間信号が記憶される。
そして、図8に示すように、Δtが0になるときには、管40の長さは全長の1/2となり、Δtが最小又は最大となるときには、管40の長さの全長となることとなる。このようにして、算出部では、時間情報から管40内における音波探触子11の位置が算出される。
図9は、実施形態3に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の一例を示す図である。図10は、実施形態3に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の他の構成例を示す図である。
これにより、車輪状部材111の回転速度より距離を算出し、上述の記憶装置に記憶させることで、管40内における超音波探触子11の位置を特定することが可能である。よって、管40内の傷等の位置を特定することができる。
図9と同様に、管40内における超音波探触子11の位置を特定することが可能である。
図11は、実施形態4に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の一例を示す概略構成図である。
管内挿入式超音波探傷検査装置10は、図11に示すように、収納容器(防水構造体)20に収納してもよい。なお、管内挿入式超音波探傷検査装置10は、図1と同様に、超音波探触子(センサ)11と、パルス発生受信部(Pulser/Receiver)12と、電池13などを含む。
図12は、実施形態5に係る管内挿入式超音波探傷検査装置を構成する超音波探触子に用いる帯型可塑性振動子の配置状態を説明するための図である。
なお、図12(B−1)および図12(B−2)は、説明を分かり易くするために4つの帯型振動子30を2つに分けて示しているが、実際には中心部33の周囲に90度ずつ角度を異ならせて4つ配するようにする。上述の例では超音波振動子を4つ配した場合を示したが、振動子の対応角度に応じ、6つまたは8つ配するようにしてもよい。
次に、管内挿入式超音波探傷検査装置10における水流圧による管内移動を容易化させる機構について説明する。
図13は、実施形態6に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の管内における移動を容易にするための構成例で、浮きを付加した場合の構成図である。
浮き41を超音波探触子11の下流側に付加した場合、超音波探触子11が水流圧で管40の内壁に押しつけられ、摩擦が増大する可能性があるのに対し、超音波探触子11の上流側に浮き41を付加すると、超音波探触子11が水流圧で管40の壁に押しつけられることがないので、管40の中を水流圧でスムーズに移動させることができる。
管内挿入式超音波探傷検査装置10の構成要素は、通常、水に沈降する傾向があり、重力方向に対して下側の管壁に接触し、装置の安定走行に影響を及ぼす恐れがある。しかし、超音波探触子11の水流方向上流側に浮き41を備えることにより、管内挿入式超音波探傷検査装置10の構成要素の重量に起因する構成要素と管壁との接触を低減することができる。よって、構成要素が水流圧で管40の内壁に押しつけられることを防ぐことができ、管内挿入式超音波探傷検査装置10を安定した速度で走行させることができる。
図14は、実施形態7に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の管内における移動を容易にするための構成例で、ひげを付加した場合の構成図である。
図14に示す管内挿入式超音波探傷検査装置は、説明を簡単にするために、パルス発生受信部12と、ウォータータービン114と、電池13と、調芯治具14と、先端ガイド15とを省略し、超音波探触子11およびフレキシブルシャフト16を示した。
なお、図14では、ひげ状物43を超音波探触子11に付加する例について説明したが、ひげ状物43を付加する対象は、管内挿入式超音波探傷検査装置の構成要素であれば特に限定されない。
図15は、実施形態8に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の管内における移動力を大きくするための構成例で、超音波探触子を調芯するための治具の数を増やした場合の構成図である。
図15に示す管内挿入式超音波探傷検査装置は、説明を簡単にするために、パルス発生受信部12と、ウォータータービン114と、電池13と、先端ガイド15とを省略し、超音波探触子11、調芯治具14と、フレキシブルシャフト16を示した。
よって、水流42から受ける水流圧が増加するために、管内挿入式超音波探傷検査装置の管40内における移動がスムーズになる。また、超音波探触子11を管40の略中心に位置させる力も大きくなるので、精度が向上する。
図16は、実施形態9に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の管内における移動力を大きくするための構成例で、管内挿入式超音波探傷検査装置を構成する要素の間を繋ぐ部材に円盤を取り付けた場合の構成図である。
図16に示す管内挿入式超音波探傷検査装置は、説明を簡単にするために、パルス発生受信部12と、ウォータータービン114と、電池13と、調芯治具14と、先端ガイド15とを省略し、超音波探触子11およびフレキシブルシャフト16を示した。
円盤48は調芯治具14とは異なり、管40におけるベンド部を通過可能な径以下の直径とする必要があり、必然的に水流圧を受ける面積は小さくなるが、この円盤を複数設けることで水流42に対する抗力を増やすことができる。よって、管内挿入式超音波探傷検査装置の管40内における移動がスムーズになる。
図17は、実施形態10に係る本発明になる管内挿入式超音波探傷検査装置の管内における移動力を大きくするための構成例で、管内挿入式超音波探傷検査装置の進行方向先頭の構成要素にパラシュート状や円盤状の受水部を取り付けた場合の構成図である。
パラシュート状物50または円盤51は、例えば、アルミやプラスチックなど、軽比重の材料で型持ちするようにして形成される。
よって、管内挿入式超音波探傷検査装置の管40内における移動がスムーズになる。
図18は、実施形態11に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の管内における移動力を大きくするための構成例で、管内挿入式超音波探傷検査装置を構成する超音波探触子表面に毛布のように水に剪断力を生じる部材を設けた場合の構成図である。
なお、図18では、複数の凸部55を超音波探触子11に形成する例について説明したが、複数の凸部55を形成する対象は、管内挿入式超音波探傷検査装置の構成要素であれば特に限定されない。
図19は、実施形態12に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の管内における移動力を大きくするための構成例で、管内挿入式超音波探傷検査装置を構成する要素の水流が当たる側に窪みを設け、水流圧を上昇させた場合の構成図である。
このような窪み61を設けることにより、水流42の巻き込みが多くなり、圧力差が大きくなって水流圧を増やすことができる。よって、管内挿入式超音波探傷検査装置10の管40内における移動がスムーズになる。
図20は、実施形態13に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の管内における移動力を大きくするための構成例で、管内挿入式超音波探傷検査装置を構成する要素に凸凹を設けて水流力を利用する場合の構成図である。
凹凸63は、水流42を巻き込み、流体力を発生させるものであれば特に限定されず、図20に示すような円盤状のものであってもよいし、構成要素自体に設けた凹凸であってもよい。
図21は、実施形態14に係る管内挿入式超音波探傷検査装置の管内における移動力を大きくするための構成例で、管内挿入式超音波探傷検査装置を構成する要素に管壁との摩擦係数を低減する例えば車輪状物を設けた場合の構成図である。
ここでは、管40の内壁との接触摩擦を低減するものとして、車輪状部材もしくはベアリングが用いられているが、超音波探触子11が管壁に当接したときに生じる摩擦を小さくするものであれば特に限定されず、フッ素樹脂などの摩擦係数の小さい部材を用いてもよい。
これにより、管内挿入式超音波探傷検査装置が管40の内壁と接触することによって生じる接触摩擦を低減することができる。よって、管内挿入式超音波探傷検査装置は、水流圧だけでスムーズに管内を移動することができる。
例えば、実施形態1、実施形態2と、実施形態3〜14とを適宜組み合わせてもよい。
11 超音波探触子(センサ)
12 パルス発生受信部(Pulser/Receiver)
13 電池(バッテリ)
14 調芯治具
15 先端ガイド
16 フレキシブルシャフト
20 収納容器(防水構造体)
40 管
114 ウォータータービン
116 換算装置
Claims (5)
- 水ポンプにより加圧された水が送り込まれる管に挿入される管内挿入式超音波探傷検査装置であって、
前記管の内壁に超音波を照射するとともに、前記超音波の反射波を受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子にパルス電圧を印加して超音波を発生させるとともに、前記超音波探触子で受信される前記超音波の反射波のパルス信号を受信するパルス発生受信部と、
前記管の径方向に対して中央に位置するように前記超音波探触子を保持する調芯治具と、
前記超音波探触子の水流方向上流側に設けられ、前記水ポンプにより加圧された水を駆動源として回転するウォータータービンと、
前記ウォータータービンの回転数を前記ウォータータービンの移動距離に換算する換算手段と
を備えることを特徴とする管内挿入式超音波探傷検査装置。 - 前記超音波探触子の水流方向下流側および上流側にそれぞれ設けられ、前記管の両端から発信される音波を受信する受信器と、
前記受信器でそれぞれ受信される音波の受信時間の時間差から前記超音波探触子の位置を算出する算出手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の管内挿入式超音波探傷検査装置。 - 前記超音波探触子の水流方向上流側に浮きを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の管内挿入式超音波探傷検査装置。
- 前記水ポンプにより加圧された水の水流方向に沿って形成され、前記水よりも小さい比重を有するひげ状物を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の管内挿入式超音波探傷検査装置。
- 前記管の内壁との間に、前記管の内壁との接触摩擦を低減する車輪状部材もしくはベアリングを備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の管内挿入式超音波探傷検査装置。
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