JP5913051B2 - 管内挿入水浸式の超音波探傷装置 - Google Patents

Description

本発明は、配管に挿入される管内挿入水浸式の超音波探傷装置に関する。

配管に挿入される管内挿入水浸式の超音波探傷装置は、例えば、ボイラの熱交換器に用いられるボイラ管の減肉や割れの検査に用いられている。
例えば特許文献１が開示する管内挿入水浸式の超音波探傷装置は、水ポンプによって形成された水流によって、配管内を移動するように構成されている。具体的には、超音波探傷装置は、同軸上に配列された防水構造体とフレキシブルシャフトを有し、防水構造体によって超音波探触子が保持されている。水流方向で最下流の防水構造体には、パラシュートや円盤が取り付けられ、パラシュートや円盤が水流圧を受けることにより、ケーブルを用いなくても、超音波探傷装置は配管内を円滑に移動することができる。

特開２０１１−７５３８４号公報

管内挿入水浸式の超音波探傷装置の移動速度は、超音波探傷検査との関係上、略一定であるのが望ましい。しかしながら、配管には、ストレート部のように通常の内径を有する部位（大径部）の外に、ベンド部や溶接部等、内径が小さくなっている部位（小径部）がある。大径部での移動速度に合わせてパラシュートや円盤の大きさを設定した場合、小径部に超音波探傷装置が引っ掛かると、移動速度が遅くなったり、移動が停止してしまうことがある。

そこで本発明は、水流によって配管内を略一定速度で移動可能な管内挿入水浸式の超音波探傷装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、水流によって配管内を移動するように構成された管内挿入水浸式の超音波探傷装置において、移動方向前側に配置される前側ガイドと、超音波探触子を有する探触子ユニットと、前記超音波探触子と電気的に接続される電気回路を収容する少なくとも１つの防水容器と、前記前側ガイド、前記探触子ユニット及び前記防水容器を同軸的に連結する、少なくとも２本の弾性変形可能なフレキシブルシャフトと、前記前側ユニット、前記探触子ユニット及び前記防水容器を前記配管の径方向中心に配置するための調芯具と、前記フレキシブルシャフトのうち少なくとも１本に取り付けられた推進装置とを備え、前記推進装置は、前記フレキシブルシャフトに固定して嵌合される固定ボスと、前記フレキシブルシャフトに摺動可能に嵌合される可動ボスと、前記固定ボス及び前記可動ボスに固定される両端部を有するとともに、前記可動ボスが前記固定ボスに近付くにつれて前記フレキシブルシャフトの径方向外側に向けて突出可能な中間部を有する複数の線材と、前記フレキシブルシャフトを囲む内周部を有するとともに、前記線材の中間部に固定された外周部を有し、前記線材の中間部が前記シャフトの径方向外側に向けて突出するのに伴い前記水流を受ける受圧面積が増大可能な受圧部材とを有することを特徴とする管内挿入水浸式の超音波探傷装置が提供される。

この構成によれば、超音波探傷装置が、ベンド部や溶接部等の小径部で引っ掛かり、水流に対して遅れて移動するか、若しくは停止した場合、水流との相対速度が大きくなることで、受圧部材が受ける水流からの圧力が大きくなる。このため、受圧部材の受圧面積が大きくなり、受圧部材は開いた状態若しくは広がった状態になる。そして、受圧面積の増大に伴い、受圧部材に作用する水流からの圧力が大きくなり、フレキシブルシャフトに作用する推進力が大きくなる。推進力が大きくなる結果、超音波探傷装置がベンド部や溶接部で引っ掛かって移動速度が低下又は移動が停止しても、超音波探傷装置の移動速度が増大される。

移動速度が増大すると、水流との相対速度が小さくなり、受圧部材が水流から受ける圧力が小さくなる。受圧部材は、閉じた状態から開いた状態になる際、線材の弾性力に抗して、フレキシブルシャフトの径方向外側に向かって開いており、圧力が小さくなると、線材の弾性力によって、受圧部材は閉じた状態若しくは縮小した状態になる。受圧部材が閉じた状態若しくは縮小した状態になると、受圧面積が小さくなるので、フレキシブルシャフトに作用する推進力が減少する。このため、超音波探傷装置の移動速度は、元の移動速度を超過せず、元の移動速度で安定する。

前記線材は樹脂からなり、前記推進装置は、前記線材の中間部に取り付けられた金属製の耐摩耗部材を更に有していてもよい。

好ましくは、前記線材は、前記フレキシブルシャフトの周りを螺旋状に延びている。
この構成では、各線材がフレキシブルシャフトの周りを螺旋状に延びており、フレキシブルシャフトの軸線に沿って延びている場合に比べて、線材の長さを長くすることができる。このため、自由状態にあるときの固定リングと可動リングの間隔が短くても、固定リングに向けて可動リングが移動したときの線材の中間部の突出量を大きくすることができる。この結果、受圧部材の受圧面積の変化量を大きくすることができ、受圧部材が広がったときに、移動速度を速やかに増大することができる。

本発明によれば、水流によって配管内を略一定速度で移動可能な管内挿入水浸式の超音波探傷装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る管内挿入水浸式の超音波探傷システムを、検査対象のボイラ管とともに概略的に示す図である。 図１中の管内挿入水浸式の超音波探傷装置を概略的に示す図である。 図２の管内挿入水浸式の超音波探傷装置が有する電気回路の構成を概略的に示す図である。 図２中の推進装置の概略的な構成を示す側面図である。 図４の矢印Ｖの方向からみた推進装置の概略的な正面図である。 図４の推進装置の機能を説明するための概略的な側面図である。 図４の推進装置の機能を説明するための概略的な側面図である。 図６中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う概略的な断面図である。 図７中のＩＸ−ＩＸ線に沿う概略的な断面図である。 図１中の計測制御ユニットの構成を概略的に示す図である。 図１０中の探傷装置位置表示部が表示する内容の一例を示す図である。 図１の管内挿入水浸式の超音波探傷システムを用いた、ボイラ管の検査方法の手順を概略的に示すフローチャートである。 図１０の計測制御ユニットが実行する、超音波探傷装置の位置演算表示方法の手順を概略的に示すフローチャートである。 本発明の他の一実施形態に係る管内挿入水浸式の超音波探傷システムを、検査対象のボイラ管とともに概略的に示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、検査対象である、ボイラの熱交換器２を構成するボイラ管４とともに、本発明の一実施形態の管内挿入水浸式の超音波探傷システム（以下、単に探傷システムともいう）の構成を概略的に示す図である。
ボイラ管４は、複数のストレート部（直管部）６と、ストレート部６同士を繋ぐベンド部（曲管部）８を有する。例えば、ストレート部６はそれぞれ水平方向に延び、鉛直方向に相互に離間している。

探傷システムは、ボイラ管４内に挿入される管内挿入水浸式の超音波探傷装置（以下、単に探傷装置ともいう）１０と、ボイラ管４に、探傷装置１０を移動させるための水を供給する水供給システム１００とを有する。

〔探傷装置〕
図２は、探傷装置１０の外観を概略的に示す図である。探傷装置１０は、ボイラ管４内に挿入されるケーブルレスの超音波探傷装置である。水供給システム１００によって形成された水流によってボイラ管４内を移動しながら、ボイラ管４の内周面に向けて超音波を照射し、超音波の反射波を受信する。受信した反射波の強度若しくは波形を解析することにより、ボイラ管４における減肉やひび割れ等の異常を検出可能である。

探傷装置１０は、探触子ユニット１２と、パルスユニット１４と、ＰＣユニット１６と、電源ユニット１８と、複数のフレキシブルシャフト２０と、複数の調芯具２２と、前側ガイド２４と、後側ガイド２６と、１つの推進装置２８とを有する。
前側ガイド２４、電源ユニット１８、ＰＣユニット１６、パルスユニット１４、探触子ユニット１２、及び、後側ガイド２６は、ボイラ管４での移動方向にてこの順序にて、フレキシブルシャフト２０によって同軸にて接続されている。

探触子ユニット１２は、少なくとも１つの超音波探触子３０と、超音波探触子３０を保持する筒状の探触子ホルダ３２によって構成されている。各超音波探触子３０は、パルス信号が印加されるとボイラ管４に向けて超音波を照射し、ボイラ管４で反射した反射波を受信する。そして、超音波探触子３０は、受信した反射波の強度若しくは波形に応じて受信信号を出力する。

探触子ユニット１２は、例えば１２個の超音波探触子３０を有し、１２個の超音波探触子３０は、探触子ホルダ３２の軸方向での位置をずらすことにより、探触子ホルダ３２の周方向にて３０度間隔で配列されている。この場合、ボイラ管４の周方向にて３０°間隔で、ボイラ管４を検査することができる。

パルスユニット１４、ＰＣユニット１６、及び、電源ユニット１８は、それぞれ防水容器３４と、防水容器３４内に収容された所定の電気回路とからなる。なお、本実施形態では、探傷装置１０は３つのユニットを有するが、ユニットの数はこれに限定されることはない。
防水容器３４は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）樹脂などの水より軽量な材料からなり、中空の筒形状を有する。防水容器３４は、電気回路とともに空気を内部に閉じ込めることができ、防水容器３４の浮力により、探傷装置１０は、水中で浮いた状態で移動可能である。

図３は、探傷装置１０の電気回路の構成を示している。パルスユニット１４は、防水容器３４の中に、パルス発生部３６及びパルス受信部３８からなるパルス回路４０を有する。パルス発生部３６は、パルス信号を発生し、超音波探触子３０に対してパルス信号を印加し、パルス受信部３８は、超音波探触子３０が出力した受信信号を受信して増幅する。
なお、パルス回路４０は、超音波探触子３０の数に応じて複数のチャンネルを有し、超音波探触子３０毎に、パルス信号を印加し、受信信号を受信及び増幅可能である。

ＰＣユニット１６は、防水容器３４の中に、Ａ／Ｄ変換部４２、記憶部４４、及び、制御部４６からなる電気回路（制御回路４７）を有する。Ａ／Ｄ変換部４２は、パルス受信部３８によって増幅された受信信号をデジタルの受信データに変換する。記憶部４４は、Ａ／Ｄ変換部４２で変換された受信データを蓄積する。なお、ＰＣユニット１６は、Ａ／Ｄ変換部４２を有していなくてもよく、記憶部４４は、増幅された受信信号をアナログデータとして記憶してもよい。
記憶部４４に記憶された受信データは、外部の情報処理装置によって読み出し可能であり、外部の情報処理装置を用いて受信データを解析することにより、ボイラ管４における異常を検出することができる。

制御部４６は、探傷装置１０全体の制御を行う。例えば、制御部４６は、パルス回路４０によるパルス信号の送出、及び、記憶部４４への受信データの書き込み等を制御する。

電源ユニット１８は、防水容器３４の中に、昇圧回路４８と電池５０からなる電気回路（電源回路５１）を有する。昇圧回路４８は、パルス回路４０、並びに、ＰＣユニット１６のＡ／Ｄ変換部４２、記憶部４４及び制御部４６へ、電池５０の電力を分配する。電源回路５１は、電池５０からの電力の供給をオン・オフする電源スイッチを備えていてもよい。

フレキシブルシャフト２０は、ＰＶＣのような軟質ゴム等の可撓性材料で形成される。なお、探触子ユニット１２とパルスユニット１４、パルスユニット１４とＰＣユニット１６、及び、ＰＣユニット１６と電源ユニット１８をそれぞれ接続するフレキシブルシャフト２０の内部には、超音波探触子３０、パルス回路４０、制御回路４７及び電源回路５１の間の電気的な接続のために、電線が挿通される。

各調芯具２２は、フレキシブルシャフト２０に固定されるリングと、リングから径方向外側に向かって延びるブラシとからなる。本実施形態では、調芯具２２は、探触子ユニット１２、パルスユニット１４、ＰＣユニット１６、及び、電源ユニット１８の各々の両側に設けられている。調芯具２２は、ブラシの先端がボイラ管４の内周面と摺接するように構成され、探触子ユニット１２、パルスユニット１４、ＰＣユニット１６、及び、電源ユニット１８を、ボイラ管４の径方向略中央に位置付ける機能を有する。

前側ガイド２４及び後側ガイド２６は、滑らかな曲面によって構成された表面を有し、ベンド部８の内周面に引っ掛かりにくいように構成されている。例えば、前側ガイド２４及び後側ガイド２６は、球形状の樹脂によって構成される。

前側ガイド２４は、探傷装置１０の進行方向を決定するガイド機能を有する。前側ガイド２４がベンド部８に到達すると、前側ガイド２４はベンド部８の内周面と摺動し、前側ガイド２４の進行方向がベンド部８の曲率に応じて徐々に変化する。そして、前側ガイド２４の進行方向の変化に追従して、前側ガイド２４に続くフレキシブルシャフト２０も徐々に曲がる。

〔推進装置〕
推進装置２８は、前側ガイド２４と電源ユニット１８とを接続するフレキシブルシャフト２０に取り付けられ、ボイラ管４内において、水流を受けて探傷装置１０に推進力を与える機能を有する。つまり、推進装置２８は、進行方向で一番前側のフレキシブルシャフト２０に取り付けられている。
図４及び図５は、推進装置２８の構成を概略的に示している。推進装置２８は、固定リング５２と、可動リング５４と、複数の線材５６と、ストッパ５８と、受圧部材６０とを有する。

固定リング５２は、例えば金属からなり、フレキシブルシャフト２０に固定して嵌合される。可動リング５４は、例えば金属からなり、フレキシブルシャフト２０に対し、フレキシブルシャフト２０の軸線方向に移動可能に嵌合されている。
ストッパ５８は、例えばリング状の金属からなり、フレキシブルシャフト２０に対し、固定リング５２から離間した位置に固定して嵌合されている。ストッパ５８は、固定リング５２と可動リング５４との間に位置し、ストッパ５８によって、固定リング５２と可動リング５４との間の最小間隔が規定される。

複数の線材５６は、弾性を有し、例えばナイロン等の樹脂や金属からなる。複数の線材５６は、それぞれ、固定リング５２及び可動リング５４に固定される両端部を有し、線材５６の中間部は、フレキシブルシャフト２０の径方向外側に向かって膨出している。

複数の線材５６は、固定リング５２及び可動リング５４の周方向に等間隔に配列されており、全体として、略球形状又は略オーバル形状（卵形状）の弾性変形可能なケージ５７を構成している。なお、本実施形態では、各線材５６は、フレキシブルシャフト２０の周りで螺旋状に捩れており、フレキシブルシャフト２０の周方向にて、線材５６の両端部の位置は相互にずれている。

受圧部材６０は、例えば、シート形状又は膜形状のゴムや繊維からなり、フレキシブルシャフト２０に直接的又は間接的に固定される内周部と、各線材５６の中間部に直接的又は間接的に固定される外周部を有する。

本実施形態では、例えば金属からなるスリーブ６２が、固定リング５２とストッパ５８との間にて、フレキシブルシャフト２０に固定して嵌合されている。受圧部材６０の内周部は、スリーブ６２の外周に固定されており、スリーブ６２を介して、フレキシブルシャフト２０に固定されている。

また、本実施形態では、耐摩耗部材６４として、例えば金属からなるボールが、各線材５６の中間部に取り付けられている。受圧部材６０の外周部は、耐摩耗部材６４に固定され、耐摩耗部材６４を介して、各線材５６の中間部に固定されている。ストレート部６を通過している間は、耐摩耗部材６４は、ストレート部６の内周面には摺動しないように構成されているが、ベンド部８や溶接部等の小径部では、小径部の内周面に当接することがある。

図６、図７、図８及び図９は、推進装置２８の機能を説明するための図である。なお、図６、図７、図８及び図９に示したように、線材５６は、フレキシブルシャフト２０の軸線に沿って円弧状に延びていてもよい。

図６及び図８は、探傷装置１０が、ボイラ管４内を、水流に合わせて円滑に移動している場合を示している。この場合、受圧部材６０が受ける水流からの圧力は相対的に小さく、ボイラ管４の軸線方向でみて、受圧部材６０の面積（受圧面積）は小さい。換言すれば、この状態では、受圧部材６０は閉じた状態若しくは狭い状態にある。この閉じた状態でも、受圧部材６０が受けた圧力は、スリーブ６２や、線材５６及び固定リング５２を介してフレキシブルシャフト２０に推進力として作用する。

図７及び図９は、探傷装置１０が、ベンド部８や溶接部等の小径部で引っ掛かり、水流に対して遅れて移動するか、若しくは停止した場合を示している。この場合、水流との相対速度が大きくなることで、受圧部材６０が受ける水流からの圧力が大きくなる。このため、受圧部材６０の受圧面積が大きくなり、受圧部材６０は開いた状態若しくは広がった状態になる。そして、受圧面積の増大に伴い、受圧部材６０に作用する水流からの圧力が大きくなり、フレキシブルシャフト２０に作用する推進力が大きくなる。推進力が大きくなる結果、探傷装置１０がベンド部８や溶接部で引っ掛かって移動速度が低下又は移動が停止しても、探傷装置１０の移動速度が増大される。

移動速度が増大すると、水流との相対速度が小さくなり、受圧部材６０が水流から受ける圧力が小さくなる。受圧部材６０は、閉じた状態から開いた状態になる際、線材５６の弾性力に抗して、フレキシブルシャフト２０の径方向外側に向かってケージ５７を膨らませながら開いており、圧力が小さくなると、線材５６の弾性力によって、受圧部材６０は閉じた状態になる。受圧部材６０が閉じた状態になると、受圧面積が小さくなるので、フレキシブルシャフト２０に作用する推進力が減少する。このため、探傷装置１０の移動速度は、元の移動速度を超過せず、元の移動速度で安定する。

なお、受圧部材６０が開く際、固定リング５２に向かう方向での可動リング５４の移動は、ストッパ５８によって制限され、これにより、線材５６が過剰に曲げられることが防止される。可動リング５４がストッパ５８に当接している状態において、線材５６の中間部が最もフレキシブルシャフト２０の径方向外側に向けて突出するが、この状態でも、線材５６の中間部は、調芯具２２よりも突出しないように設計されている。つまり、推進装置２８は調芯機能を有してはいない。

かくして、推進装置２８を備える探傷装置１０にあっては、探傷装置１０の移動速度の変化に応じて受圧部材６０の受圧面積が変化する結果、移動速度が略一定に保たれる。

なお、本実施形態では、各線材５６がフレキシブルシャフト２０の周りを螺旋状に延びており、フレキシブルシャフト２０の軸線に沿って延びている場合に比べて、線材５６の長さを長くすることができる。このため、自由状態にあるときの固定リング５２と可動リング５４の間隔が短くても、可動リング５４がストッパ５８に当接した状態での線材５６の中間部の突出量を大きくすることができる。この結果、受圧部材６０の受圧面積の変化量を大きくすることができ、受圧部材６０が広がったときに、移動速度を速やかに増大することができる。

〔水供給システム〕
次に、ボイラ管４に水を供給するための水供給システム１００について説明する。
水供給システム１００は、水を貯留するタンク１０１と、タンク１０１の水を吸い込んで吐出し、水流を生成するポンプ１０２と、ボイラ管４に供給される水量を調整可能な流量調整ユニット１０４と、ボイラ管４に探傷装置１０を挿入するための発射ユニット１０６と、流量調整ユニット１０４を制御するための計測制御ユニット１０８とを有する。

〔流量調整ユニット〕
流量調整ユニット１０４は、ポンプ１０２の吐出口に並列に接続される４つの送水管１１０と１つのブースト管１１２を有する。各送水管１１０には開閉弁（流量調整弁）１１４が設けられ、ブースト管１１２には開閉弁（ブースト弁）１１６が設けられている。
４つの送水管１１０及びブースト管１１２の出口は、１つの供給管１１８の入口に接続されている。

〔発射ユニット〕
発射ユニット１０６は、発射管１１９及びバイパス管１２０を有する。発射管１１９及びバイパス管１２０の入口は、ワンタッチカプラ１２１を介して供給管１１８の出口に接続可能である。ワンタッチカプラ１２１は、雄コネクタ１２２と雌コネクタ１２４からなり、雄コネクタ１２２は、雌コネクタ１２４に対し着脱可能である。

発射管１１９及びバイパス管１２０の出口は、ボイラ管４の下端に並列に接続されている。発射管１１９は、開閉弁１２６を介してボイラ管４の下端に接続されている。発射管１１９は、例えば、ボイラ管４と略同じ内径を有し、開閉弁１２６は、例えば、開弁時にボイラ管４及び発射管１１９と略同じ内径を有するフルボアバルブである。バイパス管１２０には開閉弁１２８が設けられている。

探傷装置１０は、雄コネクタ１２２を外した状態で、雌コネクタ１２４を通じて発射管１１９内に挿入される。そして、雄コネクタ１２２に雌コネクタ１２４を連結してから、発射管１１９内に水を供給し、開閉弁１２６を開くと、探傷装置１０がボイラ管４内へと進入する。

〔計測制御ユニット〕
計測制御ユニット１０８は、複数のセンサと、各センサと電気的に接続された計測制御装置１２９とを有する。図１０は、計測制御ユニット１０８の構成を概略的に示しており、計測制御ユニット１０８は、流量センサ１３０と、入口側超音波センサ１３１と、出口側超音波センサ１３２と、複数のマイクロフォン１３４とを有する。

流量センサ１３０は、ボイラ管４への水の供給状態を検知するためのセンサであり、ボイラ管４に供給される水量を検出する。本実施形態では、流量センサ１３０は、ボイラ管４の下端近傍に設けられる。
入口側超音波センサ１３１は、ボイラ管４の下端近傍に設けられ、ボイラ管４への探傷装置１０の進入、換言すれば、検査の開始を検知する。本実施形態では、入口側超音波センサ１３１は、発射管１１９の外周面に取り付けられている。
出口側超音波センサ１３２は、ボイラ管４の上端近傍に設けられ、探傷装置１０の到着、換言すれば、検査の終了を検知する。

マイクロフォン１３４は、ベンド部８の近傍に設けられ、探傷装置１０がベンド部８を通過する際に発生する音を検知する。検知された音によって、探傷装置１０のベンド部８への到着、或いは、探傷装置１０のベンド部８の通過を検知することができる。

計測制御装置１２９は、例えばコンピュータによって構成され、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、外部記憶装置、インターフェース、及び、モニタ等によって構成される。計測制御装置１２９は、機能でみたとき、探傷装置位置演算部１３６と、探傷装置位置表示部１３８と、流量制御部１４０とを有する。

探傷装置位置演算部１３６は、流量センサ１３０、入口側超音波センサ１３１、出口側超音波センサ１３２、及び、マイクロフォン１３４からの信号に基づいて、ボイラ管４における探傷装置１０の位置を求める。
基本的には、探傷装置位置演算部１３６は、入口側超音波センサ１３１によって、ボイラ管４内への進入を検知すると、流量センサ１３０によって検知された水の流量に基づいて、探傷装置１０の移動速度を推定し、移動速度に基づいて探傷装置１０の位置を演算により求める。なお、本実施形態では、探傷装置位置演算部１３６は、水の流速と探傷装置１０の移動速度が等しいものとして、探傷装置１０の位置を求める。

その上で、探傷装置位置演算部１３６は、マイクロフォン１３４によって探傷装置１０のベンド部８への到達を検知すると、この検知結果に合うように、演算により求めていた探傷装置１０の位置（演算位置）を補正する。

探傷装置位置表示部１３８は、例えば、液晶モニタによって構成され、図１１に示したように、探傷装置位置演算部１３６によって演算された、探傷装置１０の演算位置を表示する。なお、マイクロフォン１３４の検知結果に基づいて演算位置が補正された場合には、探傷装置位置表示部１３８は、補正された演算位置を表示する。
作業者は、探傷装置位置表示部１３８にて、探傷装置１０の位置を視認することができる。

流量制御部１４０は、流量センサ１３０及びマイクロフォン１３４からの信号に基づいて、流量調整弁１１４及びブースト弁１１６の開閉を制御する。流量調整弁１１４は、探傷装置１０の進行に伴い、流量が徐々に低下しないように、段階的に開かれていく。例えば、ボイラ管４への探傷装置１０の進入時には、１つの流量調整弁１１４のみが開かれ、他の３つの流量調整弁１１４は閉じられている。そして、探傷装置１０がボイラ管４のストレート部６を２段通過する毎に、１つの流量調整弁１１４が追加的に開かれる。

一方、ブースト弁１１６は、通常閉じられており、流量が急激に減少した場合に開かれ、所定時間経過後、又は、流量が回復した後、閉じられる。流量が急激に減少した場合とは、例えば、予め設定された変化率を超えて流量が減少した場合であり、変化率とは、単位時間当たりの流量の変化量である。

以下、水供給システム１００及び探傷装置１０を用いた、ボイラ管４の検査方法について説明する。なお、検査は、データを取得する前工程と、取得したデータを解析する後工程とからなるが、ここでは、前工程について説明する。

図１２は、検査方法の手順を概略的に示すフローチャートである。
まず、供給管１１８をバイパス管１２０に接続して、ボイラ管４内で水を循環させる（Ｓ１０）。これにより、ボイラ管４内の気泡を除去し、超音波探傷が円滑に行われるようにする。次に、探傷装置１０を起動し（Ｓ１２）、発射管１１９内に配置する。探傷装置１０は、起動すると、超音波の照射及び受信データの記録を開始する。それから、供給管１１８を発射管１１９に接続し、開閉弁１２６を開き、探傷装置１０をボイラ管４内に挿入する（Ｓ１４）。

探傷装置１０がボイラ管４内を進行し、検査を行っている間、流量を略連続的に繰り返し測定し（Ｓ１６）、測定結果に応じて流量を調整する（Ｓ１８）。そして、探傷装置１０がボイラ管４の上端に到達し、回収されると（Ｓ２０）、探傷装置１０が停止される（Ｓ２２）。そして、取得した受信データを、解析のために情報処理装置に転送して（Ｓ２４）、前工程が終了する。

取得された受信データは、チャンネル毎に、時刻と該時刻における反射波の強度からなる。情報処理装置は、時刻をボイラ管４における位置に換算する際、例えば、マイクロフォン１３４によって検知されたベンド部８の通過時刻を用いることができる。この場合、マイクロフォン１３４が設置されたベンド部８間の距離を、各ベンド部８の通過時刻の差で除して平均速度を演算し、平均速度に基づいて位置を演算することができる。

次に、計測制御装置１２９が実行する探傷装置１０の位置の演算及び表示方法（位置演算表示方法）について説明する。
図１３は、位置演算表示方法の手順を概略的に示している。なお、計測制御装置１２９には、ボイラ管４の形状に関する情報が入力されている。
計測制御装置１２９は、まず、入口側超音波センサ１３１からの信号に基づいて、探傷装置１０の挿入時刻を取得する（Ｓ３０）。そして、例えば、ボイラ管４の入口に探傷装置１０が存在することを、探傷装置位置表示部１３８に表示する。

それから、計測制御装置１２９は、流量センサ１３０からの信号を略連続的に繰り返し取得し（Ｓ３２）、取得した信号に基づいて、探傷装置１０の位置を演算し、演算した位置を探傷装置位置表示部１３８に表示する（Ｓ３４）。例えば、計測制御装置１２９は、水の流速と探傷装置１０の移動速度が等しいと仮定して、位置を演算することができる。

そして、計測制御装置１２９は、マイクロフォン１３４によって、探傷装置１０がベンド部８に到達したことを検知すると（Ｓ３６）、演算した位置を補正し、補正した位置を表示する（Ｓ３８）。
計測制御装置１２９は、ベンド部８を通過するたびに演算位置を補正しながら、位置の演算及び表示を繰り返し行う。そして、出口側超音波センサにより、探傷装置１０がボイラ管４の上端に到達したこと（回収されたこと）を検知すると（Ｓ４０）、位置演算表示方法の実行を停止する。

上述した水供給システム１００によれば、流量（流速）が急激に減少したときに、ブースト弁を開いて流量を増大させることにより、探傷装置１０の移動速度が低下したり、移動が停止していても、探傷装置１０の移動速度を回復させることができる。このため、この水供給システム１００によれば、ボイラ管４における探傷装置１０の移動速度を略一定に保つことができ、探傷装置１０による検査を的確に行うことができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態も含む。
例えば、計測制御ユニット１０８は、マイクロフォン１３４に代えて、音波センサ（ＡＥセンサ）や、超音波センサを有していてもよい。ＡＥセンサは、ボイラ管４の外周に直接当接させられ、前側ガイド２４や調芯具２２がボイラ管４の内周面と接触することにより発生する音波を検出することにより、探傷装置１０の位置を検知する。超音波センサは、ボイラ管４の外周面に直接当接させられ、ボイラ管４に向かって超音波を照射し、超音波の反射波を受信する。超音波センサの場合、探傷装置１０で反射した反射波を受信することによって、探傷装置１０の位置を検知することができる。

また、図１４に示したように、計測制御ユニット１０８は、流量センサ１３０に代えて、入口側圧力センサ１４２及び出口側圧力１４４センサを有していてもよい。この場合、計測制御装置１２９は、入口側圧力センサ１４２により検出されたボイラ管４の下端側の水の圧力と、出口側圧力センサ１４４によって検出されたボイラ管４の上端側の水の圧力との圧力差に基づいて、流量を調整することができる。

具体的には、圧力差が所定の値を超えて大きくなったときに、ブースト弁１１６を開いて流量を増やし、それから一定時間経過後、又は、圧力差が縮小してから、ブースト弁１１６を閉じて流量を元に戻すことができる。
なおこの場合、探傷装置１０の上下方向位置或いは進行距離に応じた流量調整弁１１４の開閉は、マイクロフォン１３４からの信号や、探傷装置１０の挿入からの経過時間等に基づいて行うことができる。

このように、ボイラ管４の入口側と出口側の圧力差に基づいてブースト弁１１６を開閉することにより、探傷装置１０の移動速度が低下したり、移動が止まった場合に、流量を的確に増やすことができる。この結果として、超音波探傷装置１０の移動速度を確実に略一定にすることができる。

また、上述した探傷装置１０と水供給システム１００を組み合わせて用いるのが好ましいが、探傷装置１０を他の水供給システムと組み合わせて用いてもよく、或いは、水供給システム１００を他の探傷装置と組み合わせて用いてもよい。
最後に、探傷装置１０及び水供給システム１００は、ボイラ管４の検査に好適であるが、他の用途の配管の検査にも適用可能であるのは勿論である。

２ 熱交換器
４ ボイラ管（配管）
６ ストレート部
８ ベンド部
１０ 管内挿入水浸式の超音波探傷装置
１２ 探触子ユニット
１４ パルスユニット
１６ ＰＣユニット
１８ 電源ユニット
２０ フレキシブルシャフト
２２ 調芯具
２４ 前側ガイド
２６ 後側ガイド
２８ 推進装置
３０ 超音波探触子
３２ 探触子ホルダ
３４ 防水容器
４７ 制御回路
４８ 昇圧回路
５１ 電源回路
５２ 固定リング
５４ 可動リング
５６ 線材
５７ ケージ
５８ ストッパ
６０ 受圧部材
６２ スリーブ
６４ 耐摩耗部材

Claims (3)

1. 水流によって配管内を移動するように構成された管内挿入水浸式の超音波探傷装置において、
   移動方向前側に配置される前側ガイドと、
   超音波探触子を有する探触子ユニットと、
   前記超音波探触子と電気的に接続される電気回路を収容する少なくとも１つの防水容器と、
   前記前側ガイド、前記探触子ユニット及び前記防水容器を同軸的に連結する、少なくとも２本の弾性変形可能なフレキシブルシャフトと、
   前記前側ユニット、前記探触子ユニット及び前記防水容器を前記配管の径方向中心に配置するための調芯具と、
   前記フレキシブルシャフトのうち少なくとも１本に取り付けられた推進装置と
   を備え、
   前記推進装置は、
   前記フレキシブルシャフトに固定して嵌合される固定ボスと、
   前記フレキシブルシャフトに摺動可能に嵌合される可動ボスと、
   前記固定ボス及び前記可動ボスに固定される両端部を有するとともに、前記可動ボスが前記固定ボスに近付くにつれて前記フレキシブルシャフトの径方向外側に向けて突出可能な中間部を有する複数の線材と、
   前記フレキシブルシャフトを囲む内周部を有するとともに、前記線材の中間部に固定された外周部を有し、前記線材の中間部が前記シャフトの径方向外側に向けて突出するのに伴い前記水流を受ける受圧面積が増大可能な受圧部材と
   を有し、
   前記管内挿入水浸式の超音波探傷装置の進行方向にて、前記可動ボスは前記固定ボスよりも後方に位置し、
   前記管内挿入水浸式の超音波探傷装置の移動速度の変化に応じて前記受圧部材の受圧面積が変化する
   ことを特徴とする管内挿入水浸式の超音波探傷装置。
2. 前記線材は樹脂からなり、
   前記推進装置は、前記線材の中間部に取り付けられた金属製の耐摩耗部材を更に有する
   ことを特徴とする請求項１記載の管内挿入水浸式の超音波探傷装置。
3. 前記線材は、前記フレキシブルシャフトの周りを螺旋状に延びていることを特徴とする請求項１記載の管内挿入水浸式の超音波探傷装置。

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