JP5398351B2 - パイプラインの走行式配管検査装置及び配管検査方法 - Google Patents
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Description
パイプラインの検査では、外部から超音波検査による配管肉厚測定や、超音波探傷検査による内部欠陥検査が、主に行われている。これらは配管外部からの検査であるので、地上に設置しているパイプラインは比較的検査し易いが、埋設されているパイプラインは、道路掘り返しを伴い、非常に困難な作業となっている。
一方、パイプラインを内面から検査する検査装置は、ピグとよばれるカプセルタイプの容器に検査装置を搭載したものが提案されている(通常、これを検査ピグとよんでいる)。検査ピグは、配管内の流体や圧空により移動しながら、配管内部の検査を自動で行うものである。検査ピグについては、いろいろな技術が提案されている。
特許文献2には、検査ピグによる検査装置において、ピグが複数台連結され、それぞれに搭載されている外部機構間のデータ伝送を無線送信し、配線の断線やコネクタの故障を防止することが開示されている。
特許文献3には、検査ピグを使用した配管内撮像システムが提案されている。
また、検査ピグ以外の内面検査装置として、特許文献4に、マグネット車輪を有した台車に検査装置を搭載し、配管内を自走する検査装置が開示されている。しかし、配管全体の検査をする場合、台車が配管内を走行する距離が長くなり、能率が極端に悪化するため、実用的な段階ではない。
また、マグネット車輪式の自走式検査装置も、検査能率を向上させる技術開発と、プラグ位置が特定されないのでそれを回避する技術開発が課題である。
益々重要となるパイプラインの保守管理を強化し、配管検査の精度と検査速度を向上させるため、本発明は、プラグなどの突起物が存在する配管系(パイプライン)を内部から非破壊で連続検査できる走行式配管検査装置を提供することを目的とする。
(1)配管内を走行してパイプラインの検査を内面から行う走行式配管検査装置において、配管内面に沿うように配置した複数のセンサーが2以上のセンサーブロックに分割されていて、且つ該センサーブロックが該配管の半径方向に移動可能であり、さらに該センサーブロックの移動を制御する制御手段が備えられ、
前記センサーブロックの移動を制御する制御手段は、前記センサーの配管管軸方向片側又は両側に配置され配管内の障害物を検出する障害物検出手段と、該走行式配管検査装置の姿勢を制御する姿勢制御手段と、前記障害物検出手段からの信号と前記姿勢制御手段からの信号に基づき前記センサーブロックの移動を制御するセンサーブロック制御手段と、前記センサーを監視するセンサー監視手段を有し、
前記障害物検出手段、前記姿勢制御手段、前記センサーブロック制御手段、前記センサー監視手段、複数の前記センサーブロックが、互いに連結された2以上の台車に設置されていることを特徴とするパイプラインの走行式配管検査装置
1.センサー及びセンサーブロック
配管検査を実施するセンサーは、その目的により多種にわたる。例えば、配管の肉厚を測定するものとしては、超音波式による厚さセンサーや漏洩磁場式による厚さセンサーなどがある。また、内部疵や内部欠陥の探査には超音波式探傷センサーが、表面疵であれば漏洩磁場式探傷センサーや、CCDカメラ等などがある。本発明においては、センサーの種類は問わず、配管の内面からの検査に用いるものであれば適用可能である。
そこで、センサー群を2つ以上のブロック(センサーブロック2)に分割し、障害物部分を通過する際に、必要のあるセンサーブロックのみを移動し、通過後に元の位置に戻すことにより、障害物部分を除いて検査の連続性が維持される。また、障害物部分を含む断面内の障害物部分以外の部分は、移動していないセンサーで検査しているので、その検査データにより障害物部分を類推・補完することが可能である。従って、全面検査性もほぼ維持でき、検査精度を向上させることができる。図1は、センサーブロック分割の一例として、センサー群を4つのセンサーブロックに分割した例を示している。
障害物検出手段は、配管内を走行する検査装置の進行方向最前面に設置し、配管内の障害物(特にプラグ等の突起状障害物)を検知する機能を有している。障害物検知するために、超音波式レーダーやCCDカメラによる画像処理センサーなどのセンサーを備えている。例えば、CCDカメラによる画像センサーでは、同時に搭載される光源(例えば、LED光源)により前方を照射し、CCDカメラにより前方の状況を捉え、それを画像処理することにより障害物を認知することができる。
CCDカメラによる画像情報などの検出データは、別途備える演算部にて画像処理され、障害物の有無を判定し、障害物を認識したときは、その大きさ、位置等の情報を演算部にて処理し、後述するセンサーブロック制御手段に伝達される。
姿勢制御手段は、検査装置が配管内でどのような姿勢(ねじれ等)となっているか常に把握し、その姿勢を制御する機能を有している。
検査装置は、断面円形であり、断面円形の配管内を移動するため、配管軸方向の位置だけでなく、ねじれも考慮する必要がある。例えば、前述したように、配管上方のみ存在するプラグ(突起物)対策として、図3に示すような上部1/4のセンサーを含むセンサーブロック2aのみ可動可能としたとき、検査装置がねじれて配管内に存在していると、配管上部のプラグを退避することができなくなる。
また、障害物検出手段で障害物の位置がわかっていても、障害物に近付くにつれ、検査装置がねじれて走行すると、障害物から退避すべきセンサーブロックが特定できず、結果的に障害物と衝突することもありうる。そこで、検査装置がどのような姿勢で配管内にいるか常に把握し、適正な姿勢になるよう制御することが重要となる。そのため、姿勢制御手段は、検査装置の姿勢把握のためのセンサーを備え、そのセンサーからの情報を基に姿勢を制御する装置も備えている。
また、検査装置を支持している車輪もしくはタイヤにブレーキを作用させてもよい。むしろ積極的に方向舵機能を持たせた方向制御車輪等を用いてもよい。
姿勢制御手段にて検出された検査装置の姿勢に関する情報は、後述するセンサーブロック制御手段に伝達される。
センサー監視手段は、センサーの状況を監視し、監視状況をセンサーブロック制御手段へのフィードバック機能を有する。監視するセンサーの状況とは、センサー(センサーブロック)の可動状況と、障害物の通過状況である。その監視手段は、例えば障害物検出手段と同様に、LED光源を有したCCDカメラによる画像解析を用いることができる。その監視手法は、特に限定されるものでなく、センサーブロックの動きが監視でき、また障害物通過状況が監視できるものであればよい。
センサーブロック制御手段は、障害物検出手段から伝達される障害物に関する情報と、姿勢制御手段から伝達される検査装置の姿勢に関する情報と、必要に応じてセンサー監視手段から伝達されるセンサー状況や障害物の通過状況に関する情報を基にして、センサー群を分割したブロック(センサーブロック)のうち、どのセンサーブロックを移動させるかを決定し、検査装置の位置情報等から、検査装置が障害物を通過するタイミングで、退避すべきセンサーブロックを移動させ、障害物との衝突を回避し、障害物部分を通過後は、移動したセンサーブロックを速やかに元の位置へ戻す機能を有している。
障害物検出手段と姿勢制御手段からの情報だけでなく、後述するセンサー監視手段からの情報も加味することができる。これらの情報を総合的に分析して、センサーブロックの動きを制御することになる。
さらに、演算部は検査装置内部にある必要もなく、無線やケーブルにより、検査装置の外部や、配管外部にて演算することも可能である。もちろん、判断部分や制御部分の一部または全部を人間が介在することにより実施してもよい。
本発明による走行式配管検査装置は、上記に説明した機能手段を搭載していれば、その態様を限定するものではない。一番コンパクトなのは、全ての手段を一体として組み込むことである。しかし、一般的に配管系(パイプライン)は、多くの曲がり部分や分岐部分がある。さらに都市部に埋設されているパイプラインは、狭隘な場所に敷設されていることから、急峻な曲がりが多く、検査装置の長手方向(配管軸方向)長さが短いほど有利となる。
そのため、互いに連結された2以上の台車に搭載することにより、急峻な曲がりへも適用できる自走式配管検査装置が実現できる。1つの台車には、複数の手段を搭載してもよいし、個々の手段を1つずつの台車に搭載してもよい。もちろん、1つの手段を分割して、複数の台車に搭載してもよい。例えば、センサー群を4つのセンサーブロックに分割した場合、1つの台車に1つのセンサーブロックを搭載し、合計4つの台車でセンサー群を構成してもよい。
以下に、各手段の構成を示す。
超小型CCDカメラ 1台
イメージセンサー :1/4インチCCD
画素数 :38万画素
使用レンズ :広角ミニレンズ
照明装置 1台
方式 :LEDリング照明
色 :赤
ブレーキ 2式
方式 :エアーシリンダー式ブレーキパッド
超小型CCDカメラ 1台
イメージセンサー :1/4インチCCD
画素数 :38万画素
使用レンズ :広角ミニレンズ
照明装置 1台
方式 :LEDリング照明
色 :赤
漏洩磁場検出式厚さセンサー 12式
センサー素子 :リニアホールIC
漏洩磁場検出式厚さセンサー 4式
センサー素子 :リニアホールIC
センサーブロック可動方式 :エアーシリンダー
(7)7番目台車:演算部
演算用制御基板、伝送基板搭載
全手段の演算部分は、ここに集約している。
(8)8番目台車:姿勢制御手段姿勢制御手段(2番目台車と同じ構成)
(9)最後尾台車:障害物検出手段(先頭台車と同じ構成)
(10)検査装置内信号伝達手段:光ファイバー伝送
(11)電源供給:牽引ワイヤーに添わせた電源供給ケーブルにより外部給電
(12)圧空供給:牽引ワイヤーに添わせたフレキシブル配管により外部から供給
(13)走行駆動方式:外部からワイヤー牽引駆動(走行速度:60cm/min)
(14)全体統括制御:地上からの集中制御(図7に全体統括制御装置システムの構成を示す)
地上からの集中制御により、走行式配管検査装置の駆動速度制御やセンサーからのデータ保存と解析、障害物監視手段やセンサー監視手段からの映像モニターリング、各機器の手動操作等を行う。
2 センサーブロック
2a 上方部センサーブロック(可動)
2b センサーブロック(可動)
2c センサーブロック(固定)
3 センサーブロック駆動用エアーシリンダー
10 配管内面
11 ブレーキパッド
12 ブレーキ用エアーシリンダー
13 ゴムタイヤ
14 タイヤサスペンション
15 タイヤ押し付け力
16 ブレーキ押し付け力
17 索引ワイヤー
20 台車
21 先頭台車(障害物検出手段)
22 2番目台車(姿勢制御手段)
23 3番目台車(センサー監視手段)
24 4番目台車(センサーブロック)
25 5番目台車(センサーブロック)
26 6番目台車(センサー監視手段)
27 7番目台車(演算部)
28 8番目台車(姿勢制御手段)
29 最後尾台車(障害物検出手段)
30 連結器
31 CCDカメラ(障害物検出手段)
32 CCDカメラ(センサー監視手段)
40 模擬パイプライン
41 突起状障害物
51 光ファイバー
52 光ファイバーリール
Claims (8)
- 配管内を走行してパイプラインの検査を内面から行う走行式配管検査装置において、配管内面に沿うように配置した複数のセンサーが2以上のセンサーブロックに分割されていて、且つ該センサーブロックが該配管の半径方向に移動可能であり、さらに該センサーブロックの移動を制御する制御手段が備えられ、
前記センサーブロックの移動を制御する制御手段は、前記センサーの配管管軸方向片側又は両側に配置され配管内の障害物を検出する障害物検出手段と、該走行式配管検査装置の姿勢を制御する姿勢制御手段と、前記障害物検出手段からの信号と前記姿勢制御手段からの信号に基づき前記センサーブロックの移動を制御するセンサーブロック制御手段と、前記センサーを監視するセンサー監視手段を有し、
前記障害物検出手段、前記姿勢制御手段、前記センサーブロック制御手段、前記センサー監視手段、複数の前記センサーブロックが、互いに連結された2以上の台車に設置されていることを特徴とするパイプラインの走行式配管検査装置。 - 前記障害物検出手段、前記姿勢制御手段、前記センサーブロック制御手段、前記センサー監視手段、複数の前記センサーブロックが、それぞれ個別の台車に設置されていることを特徴とする請求項1に記載のパイプラインの走行式配管検査装置。
- 前記姿勢制御手段が配管内面に押圧するブレーキパッドを有することを特徴とする請求項1または2に記載のパイプラインの走行式配管検査装置。
- 前記センサーが漏洩磁束センサーであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のパイプラインの走行式配管検査装置。
- 前記センサーが超音波センサーであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のパイプラインの走行式配管検査装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の走行式配管検査装置を用いることを特徴とするパイプラインの走行式配管検査方法。
- 前記障害物検出手段で検出した障害物に関する情報と、前記姿勢制御手段からの検査装置の姿勢に関する情報を基に、前記センサーブロック制御手段にて、移動すべきセンサーブロックを決定し、当該移動すべきと決定したセンサーブロックを配管半径方向に移動させ、障害物が通過後に、該センサーブロックを元の位置まで移動することを特徴とする請求項6に記載のパイプラインの走行式配管検査方法。
- さらに前記センサー監視手段からの情報も基にすることを特徴とする請求項7に記載のパイプラインの走行式配管検査方法。
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