JP5791279B2 - 付着物計測装置及び付着物計測方法並びに付着物計測プログラム - Google Patents
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Description
しかしながら、ボビンコイル型プローブは、渦電流が周方向全周に流れるため、例えば、支持板隙間部(伝熱管外面と支持板内面とが離れている箇所)のスケールに起因する信号と支持板に起因する信号とを分離することができない。このため、スケールの付着位置の違いなどにより同じ閉塞率でも渦電流探傷信号の波形が異なってしまい、閉塞率の推定精度が低いという問題があった。
本発明は、伝熱管と、該伝熱管を通すための挿通孔が形成された管支持板とを備え、該挿通孔が前記伝熱管の周方向にN個の突起部を有する熱交換器に適用され、挿通孔壁面と伝熱管外面との間に存在する隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する付着物計測装置であって、前記伝熱管の内部に設置された1または複数のセンサを走査することにより、前記伝熱管の周方向に略等間隔で設定されたM個の測定点を該伝熱管の軸方向に走査させたときの複数の探傷信号を取得する信号取得手段と、複数の前記探傷信号のうち、前記突起部に対応する位置以外の前記探傷信号を用いて隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する処理手段とを具備し、前記処理手段は、前記信号取得手段によって取得された複数の探傷信号のうち、M/N個おきに配置された測定点の探傷信号同士を同じグループとしてグループ化し、各前記グループの代表信号を求めるグループ代表信号算出手段と、前記代表信号に基づいて、前記挿通孔の支持板突起部に位置するとみなせる突起部グループを特定し、前記突起部グループ以外のグループである評価グループの信号を評価用センサ信号として選定する評価用グループ選定手段と、前記評価用センサ信号を用いて閉塞率または付着物の厚さを推定する推定手段とを具備する付着物計測装置を提供する。
また、特許文献1に開示されているように、一般的に、管支持板の影響を低減するためには、付着物が全く付着していない基準信号を事前に用意し、閉塞率推定の際には、検出信号から基準信号を減算することにより、管支持板の影響を除去するという方法がとられるが、本態様では、評価信号の他に基準信号を用意する必要がない。
上記閉塞率とは、挿通孔を伝熱管の軸方向から見たときの支持板と伝熱管外面の隙間のうち、付着物がついている面積と隙間全体の面積の面積比であり、以下の式で求められる。
閉塞率[%]=付着物の面積/隙間全体の面積*100
また、特許文献1に開示されているように、一般的に、管支持板の影響を低減するためには、付着物が全く付着していない基準信号を事前に用意し、閉塞率推定の際には、検出信号から基準信号を減算することにより、管支持板の影響を除去するという方法がとられるが、本態様では、評価信号の他に基準信号を用意する必要がない。
そして、この中点を評価グループの各探傷信号に反映させ、この中点を中心として信号を折り返し、折り返された信号と折り返されなかった信号との差分信号を得ることで、支持板中点を中心とした非対称成分をそれぞれ求める。そして、この差分信号を用いて閉塞率または付着物の厚さを推定するので、管支持板による検出信号への影響が低減でき、閉塞率の推定精度を更に向上させることができる。
そして、この中点を評価グループの各探傷信号から求めた評価用信号に反映させ、この中点を中心として信号を折り返し、折り返された信号と折り返されなかった信号との差分信号を得ることで、支持板中点を中心とした非対称成分をそれぞれ求める。そして、この差分信号を用いて閉塞率または付着物の厚さを推定するので、管支持板による検出信号への影響が低減でき、閉塞率の推定精度を更に向上させることができる。
上記評価用信号としては、例えば、探傷信号を平均した平均探傷信号が挙げられる。
以下、本発明の第1実施形態に係る付着物計測装置及び付着物計測方法並びに付着物計測プログラムについて説明する。ここでは、伝熱管を通すための複数の挿通孔が形成された管支持板と、管支持板の挿通孔に挿入された複数の伝熱管を有する熱交換器に適用する場合について説明する。また、以下の説明では、挿通孔の壁面と伝熱管の外面との間に存在する隙間部におけるスケール付着による閉塞率を推定する場合について説明するが、閉塞率に代えて付着物の厚さを測定することとしてもよい。閉塞率は、付着物の面積を隙間全体の面積で除算したものであるので、閉塞率を求めることと付着物の厚さを求めることについては、効果も同様である。
本実施形態では、24個の測定点を設定しており、この測定点と同位置に24個のセンサを配置し、これらセンサを伝熱管13の軸方向に走査させて探傷信号を得ている。すなわち、24個のセンサを伝熱管13の周方向に略等間隔(周方向に約15°の間隔)で並んで配置させたマルチセンサ型の過電流探傷プローブを伝熱管13の軸方向に走査させて探傷信号を得ている。
具体的には、磁性体を校正試験片に付加し、これを基準に校正する。例えば、丸孔模擬管支持板、磁性体材のリング、磁性体箔を付着させるなどである。通常、渦電流探傷プローブの校正試験片には、多重周波数演算用に丸孔管支持板を取り付けるのが一般的であるから、これを流用することにより、特別な校正試験体を用いることなく、閉塞率推定用の校正を行うことが可能となる。
なお、渦電流探傷の場合、複素数値だが、図5では概念を説明するために、実数成分、虚数成分のいずれかを代表で示している。また、センサ番号は、24個のセンサのうち、基準となるセンサを任意に定め、このセンサをセンサ番号「1」として、時計回りに順番に番号をふったものである。
評価用センサ選定部63における、グループ代表信号算出部67は、測定点50の個数Mを挿通孔26に設けられた突起部26aの個数Nで除算した数(M/N個)おきに配置された測定点同士を同じグループとしてグループ化する。本実施形態において、測定点50は24個であり、突起部26aの個数は4個であるので、24/4=6個おきに配置された測定点同士を同じグループとしてグループ化する。これにより、図5に示した24個の渦電流探傷信号は、以下の6つのグループに分けられる。
グループ2:センサ2、センサ8、センサ14、センサ20
グループ3:センサ3、センサ9、センサ15、センサ21
グループ4:センサ4、センサ10、センサ16、センサ22
グループ5:センサ5、センサ11、センサ17、センサ23
グループ6:センサ6、センサ12、センサ18、センサ24
次に、突起部グループ以外のグループである評価グループの渦電流探傷信号を、隙間部のグループとして選定し、隙間部グループに属するセンサを評価用センサとして選定する。すなわち、図7の例では、グループ1と2に属するセンサを評価用センサとして選定する。
グループB:センサ7、センサ8
グループC:センサ13、センサ14
グループD:センサ19、センサ20
渦電流探傷信号の振幅の求め方としては、例えば、図8(a)に示すように、リサージュ波形(計測信号の実数成分を横軸、虚数成分を縦軸として計測信号を表示した波形)の最も遠い2点間の距離を振幅とする方法、図8(b)に示すように、計測したくない要因(例えば、管支持板)の信号の方向を求め、その方向に直交する方向の振幅を採用する方法、また、特許文献1に開示されているように、基本信号を減算した信号における振幅を採用する方法などが挙げられる。
なお、ここではグループ化を用いて挿通孔の支持板突起部及び隙間部に相当する信号を選定する方法を説明したが、隙間部を選定する方法はこれに限らない。例えば、補足的なセンサにより信号と挿通孔の突起部または隙間部の対応付けができる場合はこれを用いて隙間部に相当する信号を選定してもよい。
なお、閉塞率に代えて付着物の厚さを推定する場合には、閉塞率推定部に代えて付着物厚さ推定部を設け、上記と同様の手法を用いて振幅と付着物厚さとを対応付けた検量線を用意しておき、これを用いて付着物厚さを求める。もちろん、特徴量は複数種類としてもよく、つまり、特徴量として複数種類の振幅を採用してもよいし、信号の軸方向分布長さなど付着物厚さ以外に振幅に影響を与える可能性のある特徴を特徴量に加えるなどしてもよい。
次に、本発明の第2実施形態に係る付着物計測装置及び付着物計測方法並びに付着物計測プログラムについて説明する。
第2実施形態では、本発明の付着物計測装置及び付着物計測方法並びに付着物計測プログラムを、管支持板の伝熱管挿通孔が管支持板における管軸方向の中点を挟んで対称な形状である熱交換器に適用した場合について説明する。
図11に示すように、支持板位置特定部70は、グループ代表信号算出部67と、支持板中心位置特定部72を備えている。グループ代表信号算出部67は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。支持板中心位置特定部72では、グループ代表信号算出部67により求められたグループ代表信号のうち、振幅が最大のグループを挿通孔の支持板突起部の影響が最も大きいグループとして支持板範囲調査用信号に選定する。
上記のように、支持範囲調査用信号として、支持板突起部の影響が最も大きいグループを用いることで、軸方向の位置が支持板範囲よりはみ出して付着したスケールの影響をうけず、正確に支持板の中心位置を特定することができる。
グループB:センサ7、センサ8
グループC:センサ13、センサ14
グループD:センサ19、センサ20
続いて、図13(c)に示すように、支持板中心位置位特定部72で求めた支持板の伝熱管軸方向中点を軸中心として信号のそれぞれを折り返し、折り返された信号と折り返されなかった信号との差分信号を得て、評価用信号とする(図13(c)、(d)参照)。すなわち、管支持板の中心を挟んで両側の信号の非対称成分を評価用信号とする。
そして、この評価用信号を用いて、上述した第1実施形態と同様に、閉塞率が推定される。
すなわち、管支持板に起因する信号が、支持板の厚さ方向中心に対して対称であるのに対し、スケールの付着形状は非対称であるという特性を利用して、支持板の軸方向範囲の中点を支持板中心位置として、この位置を挟んで両側の信号の差分を求めて非対称成分を求め、この非対称成分を用いて閉塞率を推定する。これにより、管支持板の影響による誤差を低減することができる。この結果、付着物形成に軸方向の非対称性がある場合に、特別な参照信号(例えば、付着物が全く付着していないときの渦電流探傷信号)を事前に用意することなく、管支持板による検出信号への影響を低減することができ、閉塞率の推定精度を向上させることができる。
また、本実施形態において、算出した評価用信号を用いて評価用特徴量を計算し、閉塞率推定する方法については、第1実施形態と同様であるが、閉塞率推定のための検量線または計算式は、第2実施形態に係る閉塞率推定方法に沿って評価用信号を生成して算出する。
26 挿通孔
26a 突起部
26b 隙間部
60 付着物計測装置
61 渦電流探傷プローブ
62,62´ 処理装置
63 評価用センサ選定部
64,71 評価用信号生成部
65 評価用特徴量算出部
66 閉塞率推定部
67 グループ代表信号算出部
68 評価用グループ選定部
70 支持板位置特定部
72 支持板中心位置特定部
Claims (12)
- 伝熱管と、該伝熱管を通すための挿通孔が形成された管支持板とを備え、該挿通孔が前記伝熱管の周方向にN個の突起部を有する熱交換器に適用され、挿通孔壁面と伝熱管外面との間に存在する隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する付着物計測装置であって、
前記伝熱管の内部に設置された1または複数のセンサを走査することにより、前記伝熱管の周方向に略等間隔で設定されたM個の測定点を該伝熱管の軸方向に走査させたときの複数の探傷信号を取得する信号取得手段と、
複数の前記探傷信号のうち、前記突起部に対応する位置以外の前記探傷信号を用いて隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する処理手段と
を具備し、
前記処理手段は、
前記信号取得手段によって取得された複数の探傷信号のうち、M/N個おきに配置された測定点の探傷信号同士を同じグループとしてグループ化し、各前記グループの代表信号を求めるグループ代表信号算出手段と、
前記代表信号に基づいて、前記挿通孔の支持板突起部に位置するとみなせる突起部グループを特定し、前記突起部グループ以外のグループである評価グループの信号を評価用センサ信号として選定する評価用グループ選定手段と、
前記評価用センサ信号を用いて閉塞率または付着物の厚さを推定する推定手段と
を具備する付着物計測装置。 - 伝熱管と、該伝熱管を通すための挿通孔が形成された管支持板とを備え、前記挿通孔が、伝熱管軸方向の支持板中点を通り該伝熱管軸方向と垂直に交わる平面を挟んで略対称な形状である熱交換器に適用され、挿通孔壁面と伝熱管外面との間に存在する隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する付着物計測装置であって、
1または複数のセンサを前記伝熱管の内側を走査させて探傷信号を取得する信号取得手段と、
前記管支持板の軸方向中心位置を挟んで両側の探傷信号の非対称成分を用いて隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する処理手段と
を具備する付着物計測装置。 - 前記信号取得手段は、前記センサを走査することにより、前記伝熱管の周方向に略等間隔で配置されたM個の測定点を該伝熱管の軸方向に走査させたときの探傷信号を取得し、
前記処理手段は、
M/N個おきに配置された測定点の探傷信号同士を同じグループとしてグループ化し、各前記グループの代表信号を求めるグループ代表信号算出手段と、
前記代表信号に基づいて前記挿通孔の支持板突起部に位置するとみなせる突起部グループを特定し、前記突起部グループ以外のグループである評価グループの信号を評価用センサ信号として選定する評価用グループ選定手段と、
前記評価用センサ信号を用いて閉塞率または付着物の厚さを推定する推定手段と
を具備する請求項2に記載の付着物計測装置。 - 前記評価用グループ選定手段は、前記突起部の影響が及ぶ角度範囲内に位置するセンサの数を除外個数として有しており、前記代表信号を除外個数特定し、特定した代表信号が属するグループを前記突起部グループとして特定する請求項1または請求項3に記載の付着物計測装置。
- 前記処理手段は、
前記代表信号のうち、前記突起部の影響が及ぶ角度範囲内に位置すると判断した代表信号において管支持板範囲の中点を特定し、
前記評価グループの各探傷信号に前記中点と同じ位置を特定し、特定した位置を軸中心として前記探傷信号のそれぞれを折り返し、折り返された信号と折り返されなかった信号との差分信号を得ることで、探傷信号の前記中点を中心とする非対称成分をそれぞれ求め、複数の前記非対称成分に基づいて隙間部の閉塞率または付着物の厚さを推定する請求項1または請求項3または請求項4に記載の付着物計測装置。 - 前記処理手段は、
前記代表信号のうち、前記突起部の影響が及ぶ角度範囲内に位置すると判断した代表信号において管支持板範囲の中点を特定し、
前記評価グループの各探傷信号から求めた評価用信号に前記中点と同じ位置を特定し、特定した位置を軸中心として前記評価用信号のそれぞれを折り返し、折り返された信号と折り返されなかった信号との差分信号を得ることで、評価用信号の前記中点を中心とする非対称成分をそれぞれ求め、複数の前記非対称成分に基づいて隙間部の閉塞率または付着物の厚さを推定する請求項1または請求項3または請求項4に記載の付着物計測装置。 - 前記信号取得手段により得られる信号は、磁性体に起因する信号要因を校正試験片に付加し、この校正試験片によって得た信号を基準信号として校正を行う渦電流探傷方式により得られた信号である請求項1から請求項6のいずれかに記載の付着物計測装置。
- 請求項1から請求項7のいずれかに記載の付着物計測装置を用いて検査を行う渦電流検査方法。
- 伝熱管と、該伝熱管を通すための挿通孔が形成された管支持板とを備え、該挿通孔が前記伝熱管の周方向にN個の突起部を有する熱交換器に適用され、挿通孔壁面と伝熱管外面との間に存在する隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する付着物計測方法であって、
前記伝熱管の内部に設置された1または複数のセンサを走査することにより、前記伝熱管の周方向に略等間隔で設定されたM個の測定点を該伝熱管の軸方向に走査させたときの複数の探傷信号を取得する信号取得工程と、
複数の前記探傷信号のうち、前記突起部に対応する位置以外の前記探傷信号を用いて隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する処理工程と
を有し、
前記処理工程は、
前記信号取得工程において取得した複数の探傷信号のうち、M/N個おきに配置された測定点の探傷信号同士を同じグループとしてグループ化し、各前記グループの代表信号を求めるグループ代表信号算出工程と、
前記代表信号に基づいて、前記挿通孔の支持板突起部に位置するとみなせる突起部グループを特定し、前記突起部グループ以外のグループである評価グループの信号を評価用センサ信号として選定する評価用グループ選定工程と、
前記評価用センサ信号を用いて閉塞率または付着物の厚さを推定する推定工程と
を具備する付着物計測方法。 - 伝熱管と、該伝熱管を通すための挿通孔が形成された管支持板とを備え、前記挿通孔が、伝熱管軸方向の支持板中点を通り該伝熱管軸方向と垂直に交わる平面を挟んで略対称な形状である熱交換器に適用され、挿通孔壁面と伝熱管外面との間に存在する隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する付着物計測方法であって、
1または複数のセンサを前記伝熱管の内側を走査させて探傷信号を取得する工程と、
前記管支持板の軸方向中心位置を挟んで両側の探傷信号の非対称成分を用いて隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する工程と
を具備する付着物計測方法。 - 伝熱管と、該伝熱管を通すための挿通孔が形成された管支持板とを備え、該挿通孔が前記伝熱管の周方向にN個の突起部を有する熱交換器に適用され、挿通孔壁面と伝熱管外面との間に存在する隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定するためのプログラムであって、
前記伝熱管の内部に設置された1または複数のセンサを走査することにより、前記伝熱管の周方向に略等間隔で設定されたM個の測定点を該伝熱管の軸方向に走査させたときの複数の探傷信号を取得する信号取得ステップと、
複数の前記探傷信号のうち、前記突起部に対応する位置以外の前記探傷信号を用いて隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定する処理ステップと
を有し、
前記処理ステップは、
前記信号取得ステップにおいて取得した複数の探傷信号のうち、M/N個おきに配置された測定点の探傷信号同士を同じグループとしてグループ化し、各前記グループの代表信号を求めるグループ代表信号算出ステップと、
前記代表信号に基づいて、前記挿通孔の支持板突起部に位置するとみなせる突起部グループを特定し、前記突起部グループ以外のグループである評価グループの信号を評価用センサ信号として選定する評価用グループ選定ステップと、
前記評価用センサ信号を用いて閉塞率または付着物の厚さを推定する推定ステップと
をコンピュータに実行させるための付着物計測プログラム。 - 伝熱管と、該伝熱管を通すための挿通孔が形成された管支持板とを備え、前記挿通孔が、伝熱管軸方向の支持板中点を通り該伝熱管軸方向と垂直に交わる平面を挟んで略対称な形状である熱交換器に適用され、挿通孔壁面と伝熱管外面との間に存在する隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定するためのプログラムであって、
1または複数のセンサを前記伝熱管の内側を走査させて探傷信号を取得するステップと、
前記管支持板の軸方向中心位置を挟んで両側の探傷信号の非対称成分を用いて隙間部の閉塞率または該隙間部に付着した付着物の厚さを推定するステップと
をコンピュータに実行させるための付着物計測プログラム。
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