JP5973532B2 - Outside diameter measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、外径計測装置に関する。 The present invention relates to an outer diameter measuring device.
例えば、火力発電所においてタービンを回転させるために設けられる発電用ボイラは、ボイラ給水を予熱する節炭器、ボイラのハウジングを形成しボイラ給水を飽和蒸気にする水冷壁、飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器、タービンからの蒸気を再加熱してタービンに再度供給する再熱器等を含んで構成されている。また、上記の過熱器や再熱器は、耐熱鋼(例えば低合金鋼)を成分とするボイラチューブで構成されている。しかし、ボイラチューブが設計基準を超えた高温状態で使用され続けると、クリープ損傷の進行に伴って、ボイラチューブの外周面が膨出するか或いはボイラチューブの肉厚が減肉する等の変形を生じる虞がある。そこで、ボイラチューブの劣化に起因する事故を未然に防止するために、ボイラチューブの劣化状態を定期的に点検し、上記の膨出や減肉等の傾向管理を行っている。例えば、ボイラチューブの点検を行う場合、発電用ボイラの内部に足場を設置し、作業者は、足場を伝わりながら、ボイラチューブの外周面の劣化状態を目視で点検し、更に、ボイラチューブの外径のうち任意の位置の外径(代表点)のみをノギスやゲージを用いて計測し、これらの結果を基にボイラチューブの膨出や減肉等の傾向管理を行っている(例えば特許文献1)。 For example, a boiler for power generation provided to rotate a turbine in a thermal power plant further comprises a economizer that preheats boiler feed water, a water cooling wall that forms a boiler housing and makes boiler feed water saturated steam, and further heats saturated steam. And a reheater that reheats the steam from the turbine and supplies it again to the turbine. Moreover, said superheater and reheater are comprised with the boiler tube which uses heat-resistant steel (for example, low alloy steel) as a component. However, if the boiler tube continues to be used at a high temperature exceeding the design standard, the outer surface of the boiler tube bulges or the wall thickness of the boiler tube decreases with the progress of creep damage. May occur. Therefore, in order to prevent an accident caused by the deterioration of the boiler tube, the deterioration state of the boiler tube is periodically inspected, and the trend management such as the above-described bulging and thinning is performed. For example, when inspecting a boiler tube, a scaffold is installed inside the power generation boiler, and the operator visually checks the deterioration state of the outer peripheral surface of the boiler tube while passing through the scaffold. Only the outer diameter (representative point) at any position of the diameter is measured using a caliper or gauge, and trend management such as bulging or thinning of the boiler tube is performed based on these results (for example, patent documents) 1).
しかし、ボイラチューブの点検を行う場合、足場が必要になるため、作業効率が低下する虞があった。また、ボイラチューブの外周面の劣化状態を目視で点検する場合、ボイラチューブに発生する膨出や減肉の僅かな変化を確認することが困難であるため、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。また、ボイラチューブの外径を計測する場合、ボイラチューブの外径のうち任意の位置の外径のみを計測するため、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。更に、ボイラチューブの外径を計測する場合、作業者が手作業で計測を行うため、ボイラチューブ1本あたりの作業時間が長くなることに伴って、発電用ボイラの缶右及び缶左の間に並設されている全てのボイラチューブの外径を計測することが困難になり、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。 However, when the boiler tube is inspected, a scaffold is required, which may reduce work efficiency. In addition, when visually inspecting the deterioration of the outer peripheral surface of the boiler tube, it is difficult to confirm slight changes in the bulging and thinning that occur in the boiler tube. there were. Moreover, when measuring the outer diameter of a boiler tube, since only the outer diameter of arbitrary positions is measured among the outer diameters of a boiler tube, there exists a possibility that exact tendency management cannot be performed. Furthermore, when measuring the outer diameter of the boiler tube, since the operator performs the measurement manually, the working time per boiler tube becomes longer. It becomes difficult to measure the outer diameter of all the boiler tubes arranged side by side, and there is a possibility that accurate trend management cannot be performed.
そこで、本発明は、比較的短時間でボイラチューブの外径を正確に計測する外径計測装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an outer diameter measuring device that accurately measures the outer diameter of a boiler tube in a relatively short time.
前述した課題を解決する主たる本発明は、合金鋼で形成される円筒形の配管の外径を計測する外径計測装置であって、前記配管の第1断面の第1方向に沿って第1幅の第1レーザ光を発光し、前記第1レーザ光の第1幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第1発光装置と、前記第1レーザ光の第1幅の一部を受光するように配置される第1受光装置と、前記配管の前記第1断面の前記第1方向に沿って第2幅の第2レーザ光を発光し、前記第1レーザ光の第1幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第2レーザ光の第2幅の一部が通過するように配置される第2発光装置と、前記第2レーザ光の第2幅の一部を受光するように配置される第2受光装置と、前記配管の前記第1断面とは異なる第2断面の前記第1方向とは異なる第2方向に沿って第3幅の第3レーザ光を発光し、前記第3レーザ光の第3幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第3発光装置と、前記第3レーザ光の第3幅の一部を受光するように配置される第3受光装置と、前記配管の前記第2断面の前記第2方向に沿って第4幅の第4レーザ光を発光し、前記第3レーザ光の第3幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第4レーザ光の第4幅の一部が通過するように配置される第4発光装置と、前記第4レーザ光の第4幅の一部を受光するように配置される第4受光装置と、前記第1乃至第4受光装置の受光結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第1発光装置、前記第1受光装置、前記第3発光装置及び前記第3受光装置の一方、前記第4発光装置及び前記第4受光装置の一方を保持し、前記配管の一方の半周面を取り囲む第1ホルダと、前記第2発光装置、前記第2受光装置、前記第3発光装置及び前記第3受光装置の他方、前記第4発光装置及び前記第4受光装置の他方を保持し、前記配管の他方の半周面を取り囲み、前記第1ホルダに対して結合又は分離される第2ホルダと、を有し、前記配管の周囲に着脱自在に装着される保持装置と、前記第1ホルダに保持され、前記保持装置を前記配管の長手方向に沿って案内する第1案内装置と、前記第2ホルダに保持され、前記保持装置を前記配管の長手方向に沿って案内する第2案内装置と、を備える。 The main present invention that solves the above-described problem is an outer diameter measuring device that measures the outer diameter of a cylindrical pipe formed of alloy steel, and is a first along the first direction of the first cross section of the pipe. A first light emitting device that emits a first laser beam having a width, and a portion of the first width of the first laser beam passes outside the pipe; and a first width of the first laser beam. A first light-receiving device arranged to receive a part of the first light-emitting device, and a second laser beam having a second width emitted along the first direction of the first cross section of the pipe, A second light emitting device arranged so that a part of the second width of the second laser light passes through an outer side opposite to the outer side of the pipe through which a part of the first width passes; and the second laser a second light receiving device arranged to receive a portion of the second width of the light, before the second cross-section different from the first cross-section of the pipe A third laser beam having a third width is emitted along a second direction different from the first direction, and a part of the third width of the third laser beam is disposed so as to pass outside the pipe. A third light-receiving device, a third light-receiving device arranged to receive a part of the third width of the third laser light, and a fourth width along the second direction of the second cross section of the pipe A part of the fourth width of the fourth laser light passes through an outer side opposite to the outer side of the pipe that emits the fourth laser light and passes a part of the third width of the third laser light. A fourth light emitting device disposed on the first light receiving device, a fourth light receiving device disposed so as to receive a part of a fourth width of the fourth laser light, and light reception results of the first to fourth light receiving devices. The first light emitting device, the first light receiving device, the third light emitting device, and the third light receiving device so that the outer diameter of the pipe can be measured. On the other hand, a first holder that holds one of the fourth light-emitting device and the fourth light-receiving device and surrounds one half surface of the pipe, the second light-emitting device, the second light-receiving device, and the third light-emitting device And the other of the third light-receiving device, the other of the fourth light-emitting device and the fourth light-receiving device, surrounding the other half-circumferential surface of the pipe, and being coupled or separated from the first holder. A holding device that is detachably mounted around the pipe, and a first guide device that is held by the first holder and guides the holding device along the longitudinal direction of the pipe, A second guide device that is held by the second holder and guides the holding device along a longitudinal direction of the pipe .
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。 Other features of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and the description of this specification.
本発明によれば、比較的短時間で配管の外径を正確に計測する外径計測装置を提供することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the outer diameter measuring apparatus which measures the outer diameter of piping correctly in a comparatively short time.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
===火力発電所の全体構成===
図1は、本実施形態に係る外径計測装置が用いられる火力発電所の全体構成を示す図である。尚、図1に示す火力発電所の全体構成は、本実施形態に係る外径計測装置の説明を容易に理解するための一例である。本実施形態に係る外径計測装置を用いて、図1の火力発電所とは異なる構成の火力発電所内のボイラチューブの外径を計測することも可能である。但し、本実施形態に係る外径計測装置は、各火力発電所内に設置されるボイラチューブの外径に応じて予め設計されている必要がある。
=== Overall configuration of thermal power plant ===
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a thermal power plant in which the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment is used. The overall configuration of the thermal power plant shown in FIG. 1 is an example for easily understanding the explanation of the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment. It is also possible to measure the outer diameter of the boiler tube in the thermal power plant having a configuration different from that of the thermal power plant of FIG. 1 using the outer diameter measuring device according to the present embodiment. However, the outer diameter measuring device according to the present embodiment needs to be designed in advance according to the outer diameter of the boiler tube installed in each thermal power plant.
火力発電所1は、ボイラ2、蒸気発生器3、水冷壁4、蒸気弁5、高圧タービン6、中圧タービン7、低圧タービン8、再熱器9、復水器10、給水ポンプ11、発電機12を含んで構成されている。
The thermal power plant 1 includes a
ボイラ2は、外部から供給される燃料(例えば微粉炭の状態の石炭)と空気を混合して燃焼ガスを生成し、燃焼ガスの熱を用いて水を水蒸気に換える熱交換装置である。ボイラ2には、蒸気発生器3、水冷壁4、再熱器9が収容されている。蒸気発生器3は、復水器10から供給される水を予熱する節炭器(不図示)と、水冷壁4から供給される飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器(不図示)と、を含んで構成されている。水冷壁4は、ボイラ2のハウジングを形成し、余熱された水を飽和蒸気にして過熱器に供給する。蒸気弁5は、蒸気発生器4で生成される過熱蒸気の流量を制御する調整弁である。
The
高圧タービン6、中圧タービン7、低圧タービン8の回転軸13は同一であって、発電機12の回転軸14と結合されている。高圧タービン6には、蒸気発生器3で生成される過熱蒸気(第1蒸気)が蒸気弁5を介して供給される。高圧タービン6は、第1蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気(第2蒸気)をボイラ2内の再熱器9に供給する。再熱器9は、第2蒸気を再熱し、再熱蒸気(第3蒸気)として中圧タービン7に供給する。中圧タービン7は、第3蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気(第4蒸気)を低圧タービン8に供給する。低圧タービン8は、第4蒸気を膨張させる。
The
復水器10は、低圧タービン8が第4蒸気を膨張させた後の排気を凝縮して復水に換える。給水ポンプ11は、復水器10で生成される復水を昇圧して給水としてボイラ2内の蒸気発生器3に戻している。
The condenser 10 condenses the exhaust gas after the low-pressure turbine 8 expands the fourth steam and converts it into condensate. The
そして、発電機12は、電力が発電されるように、第4蒸気が膨張した際に発生する動力で駆動される。
Then, the
上記の蒸気発生器4や再熱器9は蒸気を循環させるボイラチューブ(配管)を含んで構成され、100本程度のボイラチューブがボイラ2を形成するハウジングの缶右及び缶左の間に実質的に等間隔で配列されている。本実施形態に係る外径計測装置は、上記のボイラチューブの外径を計測するための装置であり、その詳細については後述する。
The steam generator 4 and the reheater 9 are configured to include a boiler tube (piping) for circulating steam, and about 100 boiler tubes are substantially between the right and left cans of the housing forming the
===外径計測装置の構成===
図2は、本実施形態に係る外径計測装置がボイラチューブに装着された様子を示す斜視図である。図2において、X軸は複数のボイラチューブの配列方向に沿う方向を示し、Y軸は複数のボイラチューブの長手方向に沿う方向を示し、Z軸はX軸及びY軸で形成されるXY平面に直交する方向を示している。図3は、本実施形態に係る外径計測装置がボイラチューブに装着された様子を示す平面図である。図4は、本実施形態に係る外径計測装置をXY平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図5は、本実施形態に係る外径計測装置をY軸上のA位置においてXZ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図6は、本実施形態に係る外径計測装置をY軸上のB位置においてXZ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図7は、本実施形態に係る外径計測装置をY軸上のC位置においてXZ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図8は、本実施形態に係る外径計測装置をY軸上のD位置においてXZ平面に平行な面で切断した様子を示す断面図である。図9は、本実施形態に係る外径計測装置を構成するホルダの開いた様子を示す平面図である。図10は、本実施形態に係る外径計測装置を構成するホルダの開いた様子を示す斜視図である。図11は、本実施形態に係る外径計測装置を制御する制御装置を示すブロック図である。尚、ボイラチューブは、円筒形状を呈し、耐熱鋼として低合金綱を用いて形成されているものとする。
=== Configuration of Outer Diameter Measuring Device ===
FIG. 2 is a perspective view showing a state where the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment is attached to the boiler tube. In FIG. 2, the X axis indicates the direction along the arrangement direction of the plurality of boiler tubes, the Y axis indicates the direction along the longitudinal direction of the plurality of boiler tubes, and the Z axis is an XY plane formed by the X axis and the Y axis. The direction orthogonal to is shown. FIG. 3 is a plan view showing a state in which the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment is attached to the boiler tube. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment is cut along a plane parallel to the XY plane. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment is cut along a plane parallel to the XZ plane at position A on the Y axis. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment is cut along a plane parallel to the XZ plane at the B position on the Y axis. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment is cut along a plane parallel to the XZ plane at the C position on the Y axis. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment is cut along a plane parallel to the XZ plane at the D position on the Y axis. FIG. 9 is a plan view showing an open state of a holder constituting the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment. FIG. 10 is a perspective view showing a state in which a holder constituting the outer diameter measuring apparatus according to the present embodiment is opened. FIG. 11 is a block diagram illustrating a control device that controls the outer diameter measuring device according to the present embodiment. The boiler tube has a cylindrical shape and is formed using a low alloy steel as heat-resistant steel.
外径計測装置100は、第1発光装置101、第1受光装置102、第2発光装置103、第2受光装置104、第3発光装置105、第3受光装置106、第4発光装置107、第4受光装置108、案内ローラ109〜116(案内装置)、ホルダ117(保持装置)を含んで構成される。尚、説明の便宜上、第1〜第4発光装置101,103,105,107及び第1〜第4受光装置102,104,106,108の形状は同一であって、例えば直方体の形状を呈していることとする。
The outer
第1発光装置101は、ボイラチューブ118の断面(XZ平面に平行な面)の半径より短い幅L1の第1レーザ光を発光する。第1発光装置101は、第1レーザ光の幅方向がX軸に沿う方向になるとともに第1レーザ光の発光方向が−Z方向になるように、ホルダ117に取り付けられ、更に、第1発光装置101は、第1レーザ光の幅L1の一部である幅L1’がボイラチューブ118の−X側の外側を通過するように、ホルダ117に取り付けられる。第1受光装置102は、第1レーザ光の幅L1’を受光する。第1受光装置102は、第1発光装置101に対向するように、Z軸に沿ってホルダ117に取り付けられる。つまり、第1発光装置101及び第1受光装置102の夫々のZ軸に沿う両側の位置は一致している。
The first
第2発光装置103は、ボイラチューブ118の断面の半径より短い幅L2(=L1)の第2レーザ光を発光する。第2発光装置103は、第2レーザ光の幅方向がX軸に沿う方向になるとともに第2レーザ光の発光方向が−Z方向になるように、ホルダ117に取り付けられ、更に、第2発光装置103は、第2レーザ光の幅L2の一部である幅L2’(=L1’)がボイラチューブ118の+X側の外側を通過するように、ホルダ117に取り付けられる。第2受光装置104は、第2レーザ光の幅L2’を受光する。第2受光装置104は、第2発光装置103に対向するように、Z軸に沿ってホルダ117に取り付けられる。つまり、第2発光装置103及び第2受光装置104の夫々のZ軸に沿う両側の位置は一致している。また、第1発光装置101及び第2発光装置103の夫々のX軸に沿う両側の位置は一致している。また、第1受光装置102及び第2受光装置104の夫々のX軸に沿う両側の位置は一致している。また、第1発光装置101、第1受光装置102、第2発光装置103、第2受光装置104は、ホルダ117の同一のXZ平面S1上に取り付けられる。
The second
第3発光装置105は、ボイラチューブ118の断面の半径より短い幅L3(=L1)の第3レーザ光を発光する。第3発光装置105は、第3レーザ光の幅方向がZ軸に沿う方向になるとともに第3レーザ光の発光方向が−X方向になるように、ホルダ117に取り付けられ、更に、第3発光装置105は、第3レーザ光の幅L3の一部である幅L3’(=L1’)がボイラチューブ118の+Z側の外側を通過するように、ホルダ117に取り付けられる。第3受光装置106は、第3レーザ光の幅L3’を受光する。第3受光装置106は、第3発光装置105に対向するように、X軸に沿ってホルダ117に取り付けられる。つまり、第3発光装置105及び第3受光装置106の夫々のX軸に沿う両側の位置は一致している。
The third
第4発光装置107は、ボイラチューブ118の断面の半径より短い幅L4(=L1)の第4レーザ光を発光する。第4発光装置106は、第4レーザ光の幅方向がZ軸に沿う方向になるとともに第4レーザ光の発光方向が−X方向になるように、ホルダ117に取り付けられ、更に、第4発光装置107は、第4レーザ光の幅L4の一部である幅L4’(=L1’)がボイラチューブ118の−Z側の外側を通過するように、ホルダ117に取り付けられる。第4受光装置108は、第4レーザ光の幅L4’を受光する。第4受光装置108は、第4発光装置107に対向するように、X軸に沿ってホルダ117に取り付けられる。つまり、第4発光装置107及び第4受光装置108の夫々のX軸に沿う両側の位置は一致している。また、第3発光装置105及び第4発光装置107の夫々のZ軸に沿う両側の位置は一致している。また、第3受光装置106及び第4受光装置108の夫々のZ軸に沿う両側の位置は一致している。また、第3発光装置105、第3受光装置106、第4発光装置107、第4受光装置108は、ホルダ117のXZ平面S1とは異なるXZ平面S2上に取り付けられる。また、第1及び第2発光装置101,103の発光方向と第3及び第4発光装置105,107の発光方向とは、例えば90度異なっている。
The fourth
案内ローラ109〜112は、ボイラチューブ118の周面上を回転しながら、ボイラチューブ118の周面に装着された状態の外形計測装置100をボイラチューブ118の長手方向に沿って案内する装置である。案内ローラ109〜112は、ホルダ117のXZ平面S1より上方(+Y側)のXZ平面S3上に取り付けられる。案内ローラ109〜112は、ボイラチューブ118の周面に対して例えば90度間隔で配置され、弾性部材(例えばバネ)の弾性付勢力を利用してボイラチューブ118の周面を一定の力で押圧する。案内ローラ109〜112は、ボイラチューブ118の周面との接触面積が大きくなるように、ボイラチューブ118の周面に対向する面がボイラチューブ118の周面に沿う形状を呈している。図5に示されるように、ボイラチューブ118の周面に対向する案内ローラ109〜112の断面は、ボイラチューブ118の周面に実質的に接触する円弧形状を呈している。
The
案内ローラ113〜116は、ボイラチューブ118の周面上を回転しながら、ボイラチューブ118の周面に装着された状態の外形計測装置100をボイラチューブ118の長手方向に沿って案内する装置である。案内ローラ113〜116は、ホルダ117のXZ平面S2より下方(−Y側)のXZ平面S4上に取り付けられる。案内ローラ113〜116は、ボイラチューブ118の周面に対して例えば90度間隔で配置され、弾性部材(例えばバネ)の弾性付勢力を利用してボイラチューブ118の周面を一定の力で押圧する。案内ローラ113〜116は、ボイラチューブ118の周面との接触面積が大きくなるように、ボイラチューブ118の周面に対向する面がボイラチューブ118の周面に沿う形状を呈している。図8に示されるように、ボイラチューブ118の周面に対向する案内ローラ113〜116の断面は、ボイラチューブ118の周面に実質的に接触する円弧形状を呈している。
The
ホルダ117は、ホルダ部117A,117B、支軸117C、固定金具117Dを含んで構成される。ホルダ117の外形は、例えば、第1〜第4発光装置101,103,105,107及び第1〜第4受光装置102,104,106,108が取り付けられるY軸上のE位置とF位置の間では円柱形状を呈し、案内ローラ109〜112が取り付けられるY軸上のE位置より上側(+Y側)では上側に向かうにつれて径が小さくなる円錐形状を呈し、案内ローラ113〜116が取り付けられるY軸上のF位置より下側(−Y側)では下側に向かうにつれて径が小さくなる円錐形状を呈している。
The
ホルダ部117Aは、ボイラチューブ118の−X側の半周面を覆うように、YZ平面に沿って半割された形状を呈している。ホルダ部117Aは、ボイラチューブ118に対向する内壁から突出する2段の棚117E,117Fを有している。上段(+Y側)の棚117Eには第1発光装置101及び第1受光装置102が取り付けられ、下段(−Y側)の棚117Fには第3受光装置106及び第4受光装置108が取り付けられている。また、ホルダ部117Bは、ボイラチューブ118の+X側の半周面を覆うように、YZ平面に沿って半割された形状を呈している。ホルダ部117Bは、ボイラチューブ118に対向する内壁から突出する2段の棚117G,117Hを有している。上段(+Y側)の棚117Gには第2発光装置103及び第2受光装置104が取り付けられ、下段(−Y側)の棚117Hには第3発光装置105及び第4発光装置107が取り付けられている。棚117E,117GはXZ平面S1上に形成され、棚117F,117HはXZ平面S2上に形成される。ホルダ部117A,117Bは、支軸117Cを中心に回動する。ホルダ部117AがA2方向に回動し、ホルダ部117BがB2方向に回動すると、ホルダ117は開く。一方、ホルダ部117AがA1方向に回動し、ホルダ部117BがB1方向に回動すると、ホルダ117は閉じる。ホルダ117が閉じると、ホルダ部117A,117Bの支軸117Cとは反対側の端部同士は、ホルダ117が開かないように固定金具117Dで固定される。
117 A of holder parts are exhibiting the shape divided in half along the YZ plane so that the semicircular surface of the
尚、作業者がボイラチューブ118の周囲に装着された状態の外形計測装置100を手に取りながらボイラチューブ118の長手方向に沿って一定の力を加えたとき、外形計測装置100がボイラチューブ118の長手方向に沿って移動するように、ボイラチューブ118の周面を押圧する案内ローラ109〜116の弾性力が予め設定されている。
Note that when the operator applies a certain force along the longitudinal direction of the
===制御装置の構成===
制御装置200は、第1〜第4受光装置102,104,106,108の受光結果に基づいて、ボイラチューブ118の外径を演算で算出する装置である。
=== Configuration of Control Device ===
The
制御装置200は、入力部201,202、記憶部203、演算部204、出力部205を含んで構成される。制御装置200の機能は、ROM、RAM、CPUを有するマイクロコンピュータがプログラムを実行することによって実行される。制御装置200は、作業者からの指示信号と第1〜第4受光装置102,104,106,108の受光結果が入力されるように、ホルダ117の内部の所定位置に取り付けられている。
The
入力部201は、ボイラチューブ118の外径の計測の開始を指示する指示信号が入力される作業者と制御装置200との間のインターフェイスである。入力部201は、第1〜第4受光装置102,104,106,108の受光結果が入力される第1〜第4受光装置102,104,106,108と制御装置200との間のインターフェイスである。
The
記憶部203には、ボイラチューブ118の外径を計測するためのプログラムデータが予め記憶され、第1〜第4受光装置102,104,106,108の受光結果に基づいて算出されるボイラチューブ118の外径を示す情報が記憶される。
Program data for measuring the outer diameter of the
演算部204は、第1〜第4受光装置102,104,106,108の受光結果に基づいてボイラチューブ118の外径を演算で算出し、ボイラチューブ118の外径の計測結果として記憶部203に記憶する。尚、演算部204は、外径計測装置100がボイラチューブ118の長手方向に沿って移動しているとき、ボイラチューブ118の外径を連続的に算出してもよいし、外径計測装置100を停止したとき、ボイラチューブ118の外径を算出してもよい。
The
第1発光装置101と第2発光装置103との間、第1受光装置102と第2受光装置104との間、第3発光装置105と第4発光装置107との間、第3受光装置106と第4受光装置108との間は、夫々、距離L5離れている。第1発光装置101が幅L1の第1レーザ光をZ軸に沿って発光すると、第1レーザ光の幅L1の一部はボイラチューブ118で遮断されるため、第1受光装置102は第1レーザ光の幅L1’を受光する。第2発光装置103が幅L2の第2レーザ光をZ軸に沿って発光すると、第2レーザ光の幅L2の一部はボイラチューブ118で遮断されるため、第2受光装置104は第2レーザ光の幅L2’を受光する。入力部202には、第1及び第2受光装置102,104の受光結果が入力される。演算部204は、第1及び第2受光装置102,104の受光結果に基づいて、(L1−L1’)+(L2−L2’)+L5を算出し、ボイラチューブ118の外径の計測結果として記憶部203に記憶する。同様に、第3発光装置105が幅L3の第3レーザ光をX軸に沿って発光すると、第3レーザ光の幅L3の一部はボイラチューブ118で遮断されるため、第3受光装置106は第3レーザ光の幅L3’を受光する。第4発光装置107が幅L4の第4レーザ光をX軸に沿って発光すると、第4レーザ光の幅L4の一部はボイラチューブ118で遮断されるため、第4受光装置108は第4レーザ光の幅L4’を受光する。入力部202には、第3及び第4受光装置106,108の受光結果が入力される。演算部204は、第3及び第4受光装置106,108の受光結果に基づいて、(L3−L3’)+(L4−L4’)+L5を算出し、ボイラチューブ118の外径の計測結果として記憶部203に記憶する。ボイラチューブ118がクリープ損傷に伴って膨出や減肉を生じると、L1’,L2’、L3’,L4’が変化するため、ボイラチューブ118の外径の変化を確実に把握することが可能になる。
Between the first light-emitting
出力部205は、記憶部203に記憶されているボイラチューブ118の外径に関する情報を、例えば、通信回線を介して火力発電所内の制御室に設置されている管理端末に出力する。
The
===外径計測装置の計測動作===
先ず、作業者は、ホルダ117を開き、ボイラチューブ118の周囲を取り囲むようにホルダ117を配置し、ホルダ117を閉じてホルダ部117A,117Bの端部を固定金具117Dで固定する。これにより、外径計測装置100は、ボイラチューブ118の長手方向に沿って移動することが可能になる。
=== Measurement Operation of Outer Diameter Measuring Device ===
First, the operator opens the
次に、作業者は、ボイラチューブ118の外径の計測を開始するための指示信号を入力部201に入力する。指示信号が入力部201に入力されると、第1〜第4発光装置101,103,105,107は夫々第1〜第4レーザ光の発光を開始し、第1〜第4受光装置102,104,106,108は夫々第1〜第4レーザ光の受光を開始する。第1〜第4受光装置102,104,106,108の受光結果は、入力部202に入力される。演算部204は、第1〜第4受光装置102,104,106,108の受光結果に基づいてボイラチューブ118の外径を算出し、記憶部203に記憶する。
Next, the operator inputs an instruction signal for starting measurement of the outer diameter of the
次に、出力部205は、記憶部203に記憶されているボイラチューブ118の外径に関する情報を、例えば、火力発電所内の制御室に設置されている管理端末からの要求に応じて当該管理端末に出力する。
Next, the
以上説明したように、低合金鋼で形成される円筒形のボイラチューブ118の外径を計測する外径計測装置100であって、ボイラチューブ118のXZ平面S1上をZ軸に沿って幅L1の第1レーザ光を発光し、第1レーザ光の幅L1の一部である幅L1’がボイラチューブ118の外側(−X側)を通過するように配置される第1発光装置101と、第1レーザ光の幅L1’を受光するように配置される第1受光装置102と、ボイラチューブ118のXZ平面上をZ軸に沿って幅L2の第2レーザ光を発光し、第2レーザ光の幅L2の一部である幅L2’がボイラチューブ118の反対側の外側(+X側)を通過するように配置される第2発光装置103と、第2レーザ光の幅L2’を受光するように配置される第2受光装置104と、第1及び第2受光装置102,104の受光結果に基づいてボイラチューブ118の外径を計測できるように、第1及び第2発光装置101,103と第1及び第2受光装置102,104とが保持されるとともにボイラチューブ118の周囲に着脱自在に装着されるホルダ117と、を備えている。
As described above, the outer
本実施形態によれば、ボイラチューブ118の外径を計測する際に第1及び第2受光装置102,104で受光されるレーザ光の幅の変化を考慮しているため、ボイラチューブ118の外径を計測する時間を短縮することが可能になり、効率的な傾向管理を行うことが可能になる。
According to this embodiment, since the change in the width of the laser beam received by the first and second
また、ボイラチューブ118のXZ平面S2上をX軸に沿って幅L3の第3レーザ光を発光し、第3レーザ光の幅L3の一部である幅L3’がボイラチューブ118の外側(+Z側)を通過するように配置される第3発光装置105と、第3レーザ光の幅L3’を受光するように配置される第3受光装置106と、ボイラチューブ118のXZ平面S2上をX軸に沿って幅L4の第4レーザ光を発光し、第4レーザ光の幅L4の一部である幅L4’がボイラチューブ118の反対側の外側(−Z側)を通過するように配置される第4発光装置107と、第4レーザ光の幅L2’を受光するように配置される第4受光装置108と、を備え、ホルダ117は、第1〜第4受光装置102,104,106,108の受光結果に基づいてボイラチューブ118の外径を計測できるように、第1〜第4発光装置101,103,105,107と第1〜第4受光装置102,104,106,108とが保持されるとともにボイラチューブ118の周囲に着脱自在に装着されている。
Further, the third laser beam having the width L3 is emitted along the X axis on the XZ plane S2 of the
本実施形態によれば、ボイラチューブ118の異なる2カ所の外径を同時に計測するため、ボイラチューブ118の外径を計測する時間を更に短縮することが可能になり、正確な傾向管理を行うことが可能になる。
According to this embodiment, since the outer diameters of two different locations of the
また、幅L1,L2,L3,L4は、ボイラチューブの断面の半径以下の幅である。 Further, the widths L1, L2, L3, and L4 are widths equal to or less than the radius of the cross section of the boiler tube.
本実施形態によれば、外径計測装置100を小型化することが可能になる。
According to the present embodiment, the outer
また、ホルダ117は、ボイラチューブ118の一方の半周面(−X側)を取り囲むホルダ部117Aと、ボイラチューブ118の他方の半周面(+X側)を取り囲み、ホルダ部117Aに対して結合又は分離されるホルダ部117Bと、を有し、ホルダ部117Aには、第1発光装置101と、第1受光装置102と、第3発光装置105及び第3受光装置106の一方と、第4発光装置107及び第4受光装置108の一方と、が保持され、ホルダ部117Bには、第2発光装置103と、第2受光装置104と、第3発光装置105及び第3受光装置106の他方と、第4発光装置107及び第4受光装置108の他方と、が保持される。
Further, the
本実施形態によれば、ボイラチューブ118に対して外径計測装置100を容易に装着することが可能になる。
According to this embodiment, the outer
また、ホルダ117は、ホルダ117をボイラチューブ118の長手方向に沿って案内する案内装置として、ボイラチューブ118の周面の方向に弾性付勢されてボイラチューブ118の周面上を回転する複数の案内ローラ109〜116を有する。
In addition, the
本実施形態によれば、ボイラチューブ118の外径を連続的に且つ広範囲に計測することが可能になる。また、ボイラチューブ118の外径を連続的に且つ広範囲に計測することにより、ボイラチューブ118全体の膨出や減肉の傾向を把握することが可能になる。また、ボイラチューブ118全体の膨出や減肉の傾向を把握することにより、ボイラチューブ118の余寿命を診断することが可能になる。また、ボイラチューブ118の余寿命を診断することにより、ボイラチューブ118を時間管理で交換せずに、ボイラチューブ118を無駄なく最適な時期に交換することが可能になり、コストの低減にも繋がる。また、ボイラチューブ118を時間管理で交換する前にボイラチューブ118がチューブリークを生じている場合、ボイラチューブ118の余寿命を診断することにより、ボイラチューブ118を事前に交換することが可能になる。
According to this embodiment, it becomes possible to measure the outer diameter of the
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。 In addition, said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
例えば、外径計測装置100は、ホルダ117の内側にモータを内蔵し、モータの駆動力でボイラチューブ118の長手方向に沿って移動するようにしてもよい。また、外径計測装置100の測定対象配管には、ボイラチューブ118のみならず、外的要因に起因して外径が変化する円筒形状の配管であれば含まれる。
For example, the outer
100 外径駆動装置
101 第1発光装置
102 第1受光装置
103 第2発光装置
104 第2受光装置
105 第3発光装置
106 第3受光装置
107 第4発光装置
108 第4受光装置
109〜116 案内ローラ
117 ホルダ
117A,117B ホルダ部
117C 支軸
117D 固定金具
117E,117F,117G,117H 棚
118 ボイラチューブ
200 制御装置
100 outer
Claims (4)
前記配管の第1断面の第1方向に沿って第1幅の第1レーザ光を発光し、前記第1レーザ光の第1幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第1発光装置と、
前記第1レーザ光の第1幅の一部を受光するように配置される第1受光装置と、
前記配管の前記第1断面の前記第1方向に沿って第2幅の第2レーザ光を発光し、前記第1レーザ光の第1幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第2レーザ光の第2幅の一部が通過するように配置される第2発光装置と、
前記第2レーザ光の第2幅の一部を受光するように配置される第2受光装置と、
前記配管の前記第1断面とは異なる第2断面の前記第1方向とは異なる第2方向に沿って第3幅の第3レーザ光を発光し、前記第3レーザ光の第3幅の一部が前記配管の外側を通過するように配置される第3発光装置と、
前記第3レーザ光の第3幅の一部を受光するように配置される第3受光装置と、
前記配管の前記第2断面の前記第2方向に沿って第4幅の第4レーザ光を発光し、前記第3レーザ光の第3幅の一部が通過する前記配管の外側とは反対側の外側を前記第4レーザ光の第4幅の一部が通過するように配置される第4発光装置と、
前記第4レーザ光の第4幅の一部を受光するように配置される第4受光装置と、
前記第1乃至第4受光装置の受光結果に基づいて前記配管の外径を計測できるように、前記第1発光装置、前記第1受光装置、前記第3発光装置及び前記第3受光装置の一方、前記第4発光装置及び前記第4受光装置の一方を保持し、前記配管の一方の半周面を取り囲む第1ホルダと、前記第2発光装置、前記第2受光装置、前記第3発光装置及び前記第3受光装置の他方、前記第4発光装置及び前記第4受光装置の他方を保持し、前記配管の他方の半周面を取り囲み、前記第1ホルダに対して結合又は分離される第2ホルダと、を有し、前記配管の周囲に着脱自在に装着される保持装置と、
前記第1ホルダに保持され、前記保持装置を前記配管の長手方向に沿って案内する第1案内装置と、
前記第2ホルダに保持され、前記保持装置を前記配管の長手方向に沿って案内する第2案内装置と、
を備えたことを特徴とする外径計測装置。 An outer diameter measuring device for measuring the outer diameter of a cylindrical pipe formed of alloy steel,
The first laser beam having the first width is emitted along the first direction of the first cross section of the pipe, and a part of the first width of the first laser beam is disposed so as to pass outside the pipe. A first light emitting device;
A first light receiving device arranged to receive a part of the first width of the first laser light;
A second laser beam having a second width is emitted along the first direction of the first cross section of the pipe, and a side opposite to the outside of the pipe through which a part of the first width of the first laser beam passes. A second light emitting device arranged so that a part of the second width of the second laser beam passes through the outside of the second laser beam;
A second light receiving device arranged to receive a part of the second width of the second laser light;
A third laser beam having a third width is emitted along a second direction different from the first direction of the second cross section different from the first cross section of the pipe, and one of the third widths of the third laser light is emitted. A third light emitting device disposed so that the portion passes outside the pipe;
A third light receiving device arranged to receive a part of the third width of the third laser light;
A fourth laser beam having a fourth width is emitted along the second direction of the second cross section of the pipe, and the side opposite to the outside of the pipe through which a part of the third width of the third laser beam passes. A fourth light emitting device arranged so that a part of the fourth width of the fourth laser light passes through the outside,
A fourth light receiving device arranged to receive a part of the fourth width of the fourth laser light;
One of the first light-emitting device, the first light-receiving device, the third light-emitting device, and the third light-receiving device so that the outer diameter of the pipe can be measured based on the light reception results of the first to fourth light-receiving devices. A first holder that holds one of the fourth light-emitting device and the fourth light-receiving device and surrounds one half circumferential surface of the pipe; the second light-emitting device; the second light-receiving device; the third light-emitting device; A second holder that holds the other of the third light receiving device, the other of the fourth light emitting device and the fourth light receiving device, surrounds the other half circumferential surface of the pipe, and is coupled to or separated from the first holder. And a holding device that is detachably mounted around the pipe,
A first guide device that is held by the first holder and guides the holding device along a longitudinal direction of the pipe;
A second guide device that is held by the second holder and guides the holding device along a longitudinal direction of the pipe;
An outer diameter measuring device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の外径計測装置。 The outer diameter measuring device according to claim 1, wherein the first width and the second width are widths equal to or less than a radius of a cross section of the pipe.
ことを特徴とする請求項2に記載の外径計測装置。 The outer diameter measuring device according to claim 2 , wherein the third width and the fourth width are widths equal to or less than a radius of a cross section of the pipe.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の外径計測装置。 Any said first and second guiding device, according to claim 1 to 3, wherein a plurality of guide rollers which roll on the circumferential surface of the pipe is elastically biased in the direction of the peripheral surface of the pipe outer diameter measuring apparatus according to an item or.
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