JP6984975B2

JP6984975B2 - 腐食診断方法及び腐食診断装置

Info

Publication number: JP6984975B2
Application number: JP2017209278A
Authority: JP
Inventors: 賢一石橋; 史也神山
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: JP2019082369A

Description

本発明は、腐食診断方法及び腐食診断装置に関する。

従来の上記腐食診断装置として、例えば、特許文献１に記載された電線腐食診断装置が提案されている。この電線腐食診断装置は、電線の表面に発生した渦電流を検出する渦電流探傷部と、渦電流及び電線の腐食度の関係を示す腐食データを記憶する記憶部と、を有している。電線腐食診断装置は、電線の長手方向に沿って渦電流探傷部を移動させ、位置毎に検出した渦電流と腐食データとの比較に基づいて腐食度を判定する。

一般的に、渦電流損傷法においては、励磁コイルに交流電流を流して、電線表面に渦電流を誘導させ、検出コイルを用いて、渦電流による磁束変化を渦電流として検出している。また、既設の電線に対しては、特許文献１に示すように、コイルに電線を通すことは困難である。そこで、励磁コイル、検出コイルの中心軸が電線の径方向に沿うように、電線上に励磁コイル、検出コイルを重ねて腐食を診断することが考えられる。このため、図１４〜図１５に示すように、渦電流を検出できる検出エリアＡ１は、電線の表面の一部だけとなる。

ところで、電線は、平滑な面ではなく導体を撚り合わせた複雑な構造をしている。このような撚り線構造の電線導体の腐食状態は、図１５に示すように、不均一に腐食Ｆが発生している場合や、図１６に示すように、導体の素線間のみが腐食Ｆしている場合など様々あり、しかも、不均一である。このため、上述したように電線表面の一部を検出エリアＡ１とした場合、正確な腐食の診断を行うことが困難である、と言う問題があった。

特開２０００−２７５１６５号公報

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、電線の腐食診断の精度向上を図った腐食診断方法及び腐食診断装置を提供することを目的としている。

本発明の態様である腐食診断方法は、電線の腐食状態を診断するための腐食診断方法であって、
励磁コイル及び検出コイルを、その中心軸が前記電線の径方向に沿うように、前記電線上の異なる複数個所に配置し、当該異なる複数個所で前記検出コイルによる検出を行う検出工程と、
前記電線上の異なる複数個所で検出された前記検出コイルの出力を積算する積算工程と、
前記積算工程で積算された積算値に基づいて前記電線の腐食状態を診断する診断工程と、を備えたことを特徴とする。

前記検出工程において、前記電線上の円周方向に異なる複数個所で検出するようにしてもよい。

前記検出工程において、前記電線上の長手方向に異なる複数個所で検出を行うようにしてもよい。

前記積算工程は、前記電線の長手方向又は長手方向に順次検出された前記検出コイルの出力の移動平均を算出するようにしてもよい。

また、本発明の態様である腐食診断装置は、電線の腐食を診断するための腐食診断装置であって、
中心軸が前記電線の径方向に沿うように、前記電線上の異なる複数個所に配置される励磁コイル及び検出コイルと、
前記異なる複数個所で検出された前記検出コイルの出力を積算する積算部と、を備えたことを特徴とする。

前記電線に取り付けられ、前記電線の長手方向に沿って移動可能な本体部と、
前記本体部に取り付けられ、前記電線の円周方向に沿って移動可能な回転部と、を備え、
前記回転部に、前記励磁コイル及び前記検出コイルを配置してもよい。

以上説明したように態様によれば、電線上の異なる箇所に励磁コイル及び検出コイルを重ねて、検出コイルの出力を積算することにより、電線の腐食診断の精度向上を図ることができる。

本発明の腐食診断方法を実施した腐食診断装置の一実施形態を示すブロック図である。図１に示す腐食診断装置を構成するコイル移動部の構成を示す構成図である。電線と図１に示す腐食診断装置を構成する検出コイルとの配置を示す正面図である。電線と図１に示す腐食診断装置を構成する検出コイルとの配置を示す側面図である。図１に示す腐食診断装置の制御部の処理手順を示すフローチャートである。渦電流の検出位置を説明するための説明図である。図１に示す検出コイルを電線の円周方向に移動させている様子を示す図である。電線の検出エリア毎の腐食分布を示す図である。従来品を用いて基準試料、試料Ａ〜Ｇの電線について診断した際の検出コイルの出力の周波数特性を示すグラフ。図９に示す試料Ａ〜Ｇに対する検出コイルの出力と基準試料に対する検出コイルの出力との差の周波数特性である。本発明品を用いて基準試料、試料Ａ〜Ｇの電線２について診断した際の検出コイル１２の出力の積算値の周波数特性を示すグラフである。図１１に示す試料Ａ〜Ｇに対する検出コイル１２の出力の積算値と基準試料に対する検出コイル１２の出力の積算値との差の周波数特性である。電線と第２実施形態における腐食診断装置を構成する検出コイルとの配置を示す正面図である。健全な電線導体の部分拡大図である。一部に腐食が生じている電線導体の部分拡大図である。素線間に腐食が生じている電線導体の部分拡大図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を、図１〜図４に基づいて説明する。同図に示す腐食診断装置１は、電線２の導体の腐食を診断する装置である。電線２は、図３に示すように、複数の素線２１を撚り合わせた導体２２と、この導体２２を覆う被覆部２３と、を備えている。

腐食診断装置１は、励磁コイル１１と、検出コイル１２と、交流電源１３と、検出部１４と、コイル移動部１５と、表示部１６と、制御部１７と、を備えている。

励磁コイル１１及び検出コイル１２は各々、巻線を例えばらせん状に巻回して構成されている。励磁コイル１１は、交流電流を流して電線表面に渦電流を誘導させるためのコイルである。検出コイル１２は、渦電流による磁束変化により誘導電流が流れるコイルである。交流電源１３は、励磁コイル１１に交流電流を流す電源である。検出部１４は、検出コイル１２に流れる誘導電流を検出する。検出部１４は、検出コイル１２に流れる誘導電流を渦電流として検出する。

コイル移動部１５は、上記励磁コイル１１及び検出コイル１２を、電線２の円周方向Ｙ１及び長手方向Ｙ２に移動させる。コイル移動部１５は、図２に示す本体部１５１と、回転部１５２と、図１に示す長手方向モータ１５３と、円周方向モータ１５４と、を備えている。

図２に示すように、本体部１５１は、例えば、側面にスリット（図示せず）が形成された円筒状に形成される。電線２は、図示しないスリットから本体部１５１内に挿入される。これにより、本体部１５１の筒内に電線２が通される。本体部１５１には、その内部に例えば走行コロなどの回転体が設けられ、電線２の長手方向Ｙ２に沿って移動自在になっている。

回転部１５２は、側面にスリット（図示せず）が形成された円筒状に形成され、その筒内に本体部１５１が挿入されている。電線２は、図示しないスリットから円筒状内に挿入される。回転部１５２には、その内側に例えば走行コロなどの回転体が設けられ、本体部１５１に対して電線２の円周方向Ｙ１に沿って移動自在になっている。

この回転部１５２に上記励磁コイル１１及び検出コイル１２が取り付けられている。検出コイル１２は、図３及び図４に示すように、その中心軸が電線２の径方向に沿うように回転部１５２に取り付けられている。図３及び図４には、励磁コイル１１が示されていないが、励磁コイル１１は、検出コイル１２に近接配置され、検出コイル１２と同様に、その中心軸が電線２の径方向に沿うように回転部１５２に取り付けられている。

長手方向モータ１５３は、本体部１５１に設けられた回転体を駆動し、本体部１５１を長手方向Ｙ２に駆動するモータである。円周方向モータ１５４は、回転部１５２に設けられた回転体を駆動し、回転部１５２を円周方向に駆動するモータである。

表示部１６は、腐食診断結果を表示するためのものである。

制御部１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵しており、腐食診断装置１全体の制御を司る。制御部１７は、交流電源１３に接続され、交流電源１３のオンオフを制御する。制御部１７は、モータ１５３、１５４に接続され、モータ１５３、１５４を駆動することにより、検出コイル１２を電線２の円周方向Ｙ１に回転移動させたり、長手方向Ｙ２に移動させる。これにより、励磁コイル１１及び検出コイル１２は、電線２上の異なる複数個所に配置される。

制御部１７は、検出部１４に接続され、検出部１４の検出結果が検出コイル１２の出力として入力される。制御部１７は、積算部として働き、検出コイル１２が移動される毎に、その検出コイル１２の出力を積算し、積算値に基づいて電線２の腐食を診断する。

次に、上記概略で説明した腐食診断装置１の動作について図５〜図７を参照して説明する。まず、診断者が、図２に示すように、本体部１５１及び回転部１５２内に電線２を挿入する。これにより、電線２上に励磁コイル１１及び検出コイル１２を配置することができる。次に、図示しない操作部を操作すると、制御部１７は、図５に示す検出処理を実行する。

まず、制御部１７は、交流電源１３をオンする（ステップＳ１）。これにより、励磁コイル１１に交流電流が流れて、電線２の導体表面に渦電流が誘導される。次に、制御部１７は、検出部１４、即ち検出コイル１２の出力ｉを取り込む（ステップＳ２）。制御部１７は、積算値Ｉに取り込んだ出力ｉを積算した後（ステップＳ３）、円周方向モータ１５４を駆動して回転部１５２を所定角度だけ円周方向Ｙ１に沿って回転させる（ステップＳ４）。これにより、図７に示すように、検出コイル１２が電線２の円周方向Ｙ１に所定角度だけ回転される。

次に、制御部１７は、回転回数ｎ１をインクリメントした後（ステップＳ５）、回転回数ｎ１がＮ１に達したか否かを判定する（ステップＳ６）。Ｎ１は３６０°／所定角度に予め設定されている。例えば、図６に示すように、電線２の円周方向Ｙ１に沿った１０箇所に、検出コイル１２を移動させたい場合は、所定角度が３６°に設定され、Ｎ１は１０に設定される。

制御部１７は、回転回数ｎ１がＮ１に達していなければ（ステップＳ６でＮ）、３６０°回転していないと判断して再びステップＳ２に戻る。一方、制御部１７は、回転回数ｎ１がＮ１に達していれば（ステップＳ６でＹ）、回転回数ｎ１を０リセットした後（ステップＳ７）、長手方向モータ１５３を駆動して本体部１５１を所定距離だけ長手方向Ｙ２に沿って移動させる（ステップＳ８）。その後、制御部１７は、移動回数ｎ２をインクリメントした後（ステップＳ９）、移動回数ｎ２がＮ２に達したか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、図６に示す例では、Ｎ２は１０に設定されている。

制御部１７は、移動回数ｎ２がＮ２に達していなければ（ステップＳ１０でＮ）、再びステップＳ２に戻る。一方、制御部１７は、移動回数ｎ２がＮ２に達していれば（ステップＳ１０でＹ）、積算値Ｉに基づいて電線２の腐食診断を行う（ステップＳ１１）。具体的には、制御部１７は、正常な電線２で検出した検出コイル１２の出力の積算値との比較により診断を行う。

その後、制御部１７は、腐食診断結果を表示部１６に表示して（ステップＳ１２）、処理を終了する。

上述した第１実施形態によれば、電線２の異なる箇所に励磁コイル１１及び検出コイル１２を重ねて、検出コイル１２の出力の積算値によって、電線２の腐食診断を行っている。腐食レベルの小さい箇所での検出コイル１２の出力と、健常な電線２での出力と、の差は小さいが、それを積算することにより、出力差が大きくなり、診断精度を向上させることができる。また、各検出エリアＡ１での腐食状態が、図８に示すような分布であった場合、積算値Ｉに基づいて腐食を診断することにより、複数の検出エリアＡの全体としての腐食を診断することができる。

次に、発明者らは、上記効果を確認すべく、従来品と本発明品とを用いて、基準試料、試料Ａ〜Ｇの電線２について診断した。結果を図９〜図１２に示す。なお、従来品は、検出コイル１２を電線２の１箇所に配置して診断を行う装置である。また、本発明品は、検出コイル１２を電線２の異なる１０箇所に配置して診断を行う装置である。基準試料は、腐食が発生していない電線２であり、試料Ａ〜Ｇは腐食状態がそれぞれ異なる電線２である。

そして、図９は、従来品を用いて基準試料、試料Ａ〜Ｇの電線２について診断した際の検出コイル１２の出力の周波数特性を示すグラフであり、図１０は、図９に示す試料Ａ〜Ｇに対する検出コイル１２の出力と基準試料に対する検出コイル１２の出力との差の周波数特性である。

また、図１１は、本発明品を用いて基準試料、試料Ａ〜Ｇの電線２について診断した際の検出コイル１２の出力の積算値の周波数特性を示すグラフであり、図１２は、図１１に示す試料Ａ〜Ｇに対する検出コイル１２の出力の積算値と基準試料に対する検出コイル１２の出力の積算値との差の周波数特性である。

これらの図から明らかなように、本発明品は、従来品に比べて基準試料との出力差を約１０倍にすることができ、その分、精度向上が図れることが分かった。

また、上述した第１実施形態によれば、電線２の円周方向Ｙ１に異なる複数個所に励磁コイル１１及び検出コイル１２を配置し、各箇所での検出コイル１２の出力を積算している。これにより、円周方向に部分的に腐食が生じていても、腐食と診断することができる。

また、上述した第１実施形態によれば、電線２の長手方向Ｙ２に異なる複数個所に励磁コイル１１及び検出コイル１２を配置し、各箇所での検出コイル１２の出力を積算している。これにより、長手方向Ｙ２に部分的に腐食が生じていても、腐食と診断することができる。

また、上述した第１実施形態によれば、本体部１５１を電線２の長手方向Ｙ２に沿って移動可能に設け、回転部１５２を本体部１５１に取り付け、電線２の円周方向Ｙ１に沿って移動可能に設け、回転部１５２に、励磁コイル１１及び検出コイル１２を配置している。これにより、簡単にコイル１１、１２を円周方向Ｙ１及び長手方向Ｙ２に移動させることができ、１つのコイル１１、１２を用いて腐食診断を行うことができる。

また、上述した第１実施形態によれば、円周方向Ｙ１、長手方向Ｙ２の異なる箇所にコイル１１、１２を配置していた。しかしながら、コイル１１、１２は電線２の異なる箇所に配置すればよく、第１実施形態に限定されるものではない。

また、上述した第１実施形態によれば、本体部１５１及び回転部１５２をモータ１５３、１５４により動かしていたが、これに限ったものではない。診断者が、本体部１５１及び回転部１５２を動かすようにしてもよい。

また、上述した第１実施形態によれば、診断結果を表示していたが、これに限ったものではない。積算値Ｉを表示するだけでもよい。その積算値Ｉを見て診断者が腐食を診断することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態における腐食診断装置について図１３を参照して説明する。第１実施形態では１つの励磁コイル１１及び検出コイル１２を円周方向Ｙ１に回転させると共に、長手方向Ｙ２に移動させていたが、これに限ったものではない。図１３に示すように、複数の励磁コイル１１及び検出コイル１２を設けてもよい。同図に示すように、複数の検出コイル１２は、電線２の円周方向Ｙ１に並べて配置されている。これにより、コイル１１、１２を回転させる必要がない。

また、コイル１１、１２を長手方向Ｙ２に沿って複数並べることも考えられる。このようにすれば、コイル１１、１２を長手方向に移動させる必要がない。

なお、検出コイル１２の出力を取り込む際、制御部１７は、複数の励磁コイル１１に順番に交流電流を流し、交流電流が流れている励磁コイル１１に対応した検出コイル１２の出力を順次取り込むようにする。

また、上述した第１及び第２実施形態によれば、制御部１７は、例えば、図８に示すように、２１か所の検出エリアＡ１〜Ａ２１に配置したときの検出コイル１２の出力を積算していたが、これに限ったものではない。制御部１７は、長手方向Ｙ２に順次検出された検出コイル１２の出力の移動平均を算出するようにしてもよい。具体的には、制御部１７は、検出エリアＡ１〜Ａ３、Ａ８〜Ａ１０、Ａ１５〜Ａ１７の平均、検出エリアＡ２〜Ａ４、Ａ９〜Ａ１１、Ａ１６〜Ａ１８の平均…を算出する。また、制御部１７は、円周方向Ｙ１に順次検出された検出コイル１２の出力の移動平均を算出するようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１腐食診断装置
２電線
１１励磁コイル
１２検出コイル
１７制御部（積算部）
１５１本体部
１５２回転部
Ｙ１円周方向
Ｙ２長手方向

Claims

電線の腐食状態を診断するための腐食診断方法であって、
励磁コイル及び検出コイルを、その中心軸が前記電線の径方向に沿うように、前記電線上の異なる複数個所に配置し、当該異なる複数個所で前記検出コイルによる検出を行う検出工程と、
前記電線上の異なる複数個所で検出された前記検出コイルの出力を積算する積算工程と、
前記積算工程で積算された積算値に基づいて前記電線の腐食状態を診断する診断工程と、を備え、
前記検出工程において、前記電線上の円周方向に異なる複数個所で検出することを特徴とする腐食診断方法。
前記検出工程において、前記電線上の長手方向に異なる複数個所で検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の腐食診断方法。
前記積算工程は、前記電線の長手方向又は長手方向に順次検出された前記検出コイルの出力の移動平均を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の腐食診断方法。
電線の腐食を診断するための腐食診断装置であって、
中心軸が前記電線の径方向に沿うように、前記電線上の異なる複数個所に配置される励磁コイル及び検出コイルと、
前記異なる複数個所で検出された前記検出コイルの出力を積算する積算部と、
前記電線に取り付けられ、前記電線の長手方向に沿って移動可能な本体部と、
前記本体部に取り付けられ、前記電線の円周方向に沿って移動可能な回転部と、を備え、
前記回転部に、前記励磁コイル及び前記検出コイルを配置したことを特徴とする腐食診断装置。