JPH0240520A - ボイラチューブの漏洩検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主に火力発電所において使用されるボイラを
構成するボイラチューブに漏洩が発生したとき、この漏
洩を検出するのに必要な漏洩検出用信号を形成するため
の方法に関する。

［従来の技術］ 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、第５図に示すように、ボイラ給水
を予熱する節炭器１１、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１２、飽和蒸気をさらに加熱し
て過熱蒸気とする過熱器１３、あるいはタービンから取
り出した蒸気を再加熱して再度タービンに送り込む再熱
器１４等により構成されているが、周知の如くこれら水
冷壁１２等はボイラチューブにより形成されている。こ
うしたボイラチューブは耐熱鋼で形成されているが、設
計基準を越えた過熱状態となることにより、膨張現象や
酸化による亀裂を生じることがある。こうした亀裂に端
を発した損傷による高温の水あるいは蒸気の漏洩は、隣
接管への損傷誘起や効率低下の原因となるため、逸早く
検出されることが望ましいものである。

従来、こうしたボイラチューブの漏洩の検知は、聴診棒
により異状音を聴き取ったり煙突からの白煙の状態を監
視するといった感覚的な方法の他、プラントへの補給水
の増加を監視するといった方法を用いて行われていた。

また、近時、例えば電気情報社発行［電気現場技術６１
年８月号」に掲載されているように、ボイラチューブに
漏洩が生じたことにより発生する音響を測定することに
より、漏洩を検出する方法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のように異状音を聴き取ったり白煙
の状態を監視するといった感覚的な方法では、漏洩量が
相当多量とならないと確実に漏洩が生じていると断定で
きず、初期の段階での漏洩の発見は不可能であった。

また、補給水の増減の監視による方法も、補給水は、負
荷の変動等の他の諸国によっても変化するかあるいはさ
せられるものであるため、比較的長時間に互って補給水
が増加したことが確認されないと、漏洩が発生したと断
定できないものであった。

このように、漏洩の発生を確認するのに時間を要すると
以下のような問題が生じる。すなわち、ボイラチューブ
に漏洩が生じたと判断された場合、この漏洩箇所を修復
するには、ボイラの運転を停止しボイラ内が冷却される
のを待ってから作業用の足場を築き、その後ボイラチュ
ーブに検査用の水を注入することにより、作業者がその
漏洩箇所を見付は出して修理にかかるというきわめて大
掛かりな手順を踏まなければならない、このため、上述
した火力発電所のボイラのように、安易な理由で運転を
停止するわけにはいかない場合においては、漏洩が確実
と判断されるまでは運転を停止するわけにはいかない。

ところが、漏洩の確認に時間を要していると、その間に
漏洩箇所の損傷が大きくなって漏洩量も増加してしまう
という問題が生じるのである。−最的には、上記の方法
では、−時間当りにボイラの総蒸気量の約０．５％程度
以上漏洩するようにならないと漏洩を確認できていない
のが実状である。

一方、音響を測定することにより漏洩を検出する方法は
、上記のごとき従来方法の問題点を解決せんとして研究
されているものであるが、現在開示されている音響を測
定する方法では、上述した「電気現場技術」においても
示されているように、音響振動の実効値や平均値をとっ
てこれを漏洩信号として用いており、これには以下のよ
うな問題点がある。

すなわち、ボイラにより供給する蒸気量が安定している
場合、すなわち発電所等の負荷状態が余り変動しない場
合には、上記のように音響振動の実効値等を計測するこ
とによっても、ボイラチューブの漏洩が生じたことは比
較的確実に検出されることが、本願発明者の実験によら
ても確認されている。しかしながら、通常における発電
所の負荷状態は、電力の使用状態の変移や電力の周波数
の調整のために、刻々としかも大きく変化しており、こ
のように負荷が激しく変動する場合には、音響振動の実
効値を漏洩信号とすることによってはボイラチューブの
漏洩を検出することは困難であった。これは、負荷が変
動した場合に、ボイラ内へのエアの吹き込みによる不安
定で振幅の大きな音響振動が発生するため、これによっ
てボイラ全体から発生する音響振動の実効値が大きく左
右され、ボイラチューブの漏洩により生じる音響振動が
隠蔽されてしまうためであると推察される。

上記のような問題は音響振動の平均値をとるようにした
場合でも同様に生じるものであることは明らかである。

本発明は以上のような事情に鑑みなされたものであって
、負荷変動が著しい場合においても、確実且つ迅速にボ
イラチューブの漏洩を検知できるような漏洩検出用信号
を形成する方法を提供することを目的としている。

本発明はまた、上記漏洩検出用信号を確実に形成する方
法を提供することを目的としている。

本願発明者は、鋭意研究の結果１通常時にはいかなる負
荷変動状態においてもボイラ内の音響の所定周期毎のミ
ニマム振幅値が略一定のレベルを持ち、且つボイラチュ
ーブに漏洩が生じたときには、前記ミニマム振幅値が通
常時のそれよりも上昇することを見出だし、それに基づ
き本発明のボイラチューブ漏洩検知時の漏洩検出用信号
形成方法を提案するに至った。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるボイラチューブ漏洩検知時の漏洩検出用信
号形成方法は、上記目的を達成するために、ボイラの音
響振動を測定して所定周期毎のこの音響振動のミニマム
振幅値を検出し、これらミニマム振幅値により漏洩検出
用信号を形成することを特徴としている。

上記ミニマム振幅値は、音響振動のピーク値を順次ホー
ルドしていくとともに、これらピーク値中の所定周期毎
のミニマム値のみを残留させることにより検出すること
ができる。

［作　用］ 音響振動の所定周期毎のミニマム振幅値を検出してこれ
らにより漏洩検出用信号を形成するようにしたことによ
り、いかなる場合においても負荷変動によるノイズ要素
を除去した漏洩検出用信号が形成され取り出される。

上記ミニマム振幅値は、−旦ホールドした音響振動のピ
ーク値中の所定周期毎のミニマム値として取り出される
。

［実施例］ 以下、本発明を図を参照しながら説明する。

第１図は本発明方法を実施するボイラチューブの漏洩検
知装置を示す構成図である。この第１図に示すように、
このボイラの水冷壁１２は、隣接するボイラチューブ１
２１・・・間に鋼板のフィン１２２・・・を溶接した、
いわゆるメンブレン壁構造となっている。したがって、
このボイラでは、水冷壁１２によって形成されたハウジ
ング１（第５図参照）の内外が気密状態に保たれている
。

水冷壁１２によって形成されたハウジング１は保温材２
によって被覆されており、且つこの保温材２の外側がこ
のボイラのケーシング３によりカバーされている。

前記水冷壁１２のフィン１２２の一部には、ケーシング
３の外部に突出して設けられる導波部材４が溶接されて
いる。この導波部材４には、ボイラ外において振動セン
サ５が取着されている。この振動センサ５は、導波部材
４の振動を測定することでボイラの音響振動を測定する
ものである。この振動センサ５によって測定された振動
はプリアンプ６を介して、漏洩検出用信号形成回路７及
び記録装置８に送り込まれている。また、漏洩検出用゛
信号形成回路７には漏洩検知回路９が接続され、且つこ
の漏洩検知回路９には漏洩報知手段１０が接続されてい
る 漏洩検出用信号形成回路７は、第２図に示すように、入
力した音響振動の振幅値を順次ホールドするピークホー
ルド回路１１とこのピークホールド回路７１によりホー
ルドされた振幅値の中の所定周期毎の最少の振幅値をホ
ールドするミニマムホールド回路１２、およびこのミニ
マムホールド回路７２に対して基準電圧を供給する定電
圧回路７３とからなり、以下のような手順で、入力した
音響振動から漏洩検出用信号を形成している。

ピークホールド回路７１は、測定した音響振動の各周期
のピーク値、すなわち振幅値を順次キャパシタ７１１に
ホールドしていく、すなわち、このピークホールド回路
７１は、振幅値を順次ホールドできるよう音響振動の周
波数に応じた回路定数を与えられたものであり、且つダ
イオード１１２による順方向の電圧降下分を補償する、
信号レベル補償回路７１３を備えている。

ミニマムホールド回路１２は、ピークホールド回路７１
によってホールドされた振幅値を順次入力し、回路定数
により決定される所定周期内で最も小さいミニマム振幅
値を時間の経過にそって順次出力していく、すなわち、
このミニマムホールド回路７２は、定電圧回路７３より
供給される基準電圧と入力されてくる振幅値の差圧分を
キャパシタ７２１にピークホールドしていくことにより
、出力端ＯＵＴに所定周期毎の最も小さいミニマム振幅
値を順次出力するようにしている。この場合、定電圧回
路７３から供給される基準電圧は、ピークホールド回路
７１によってホールドされるあらゆる振幅値よりも大き
くなるよう設定されている。尚、このミニマムホールド
回路７２の回路定数は、所定周期が数秒以上のオーダー
となるよう決定するのが好ましい、なぜならば、発明者
の実験によれば、いかなる負荷条件においても、発電用
ボイラにおいて測定される音響振動は、少なくとも数秒
に一度はボイラの負荷変動による音響に影響されない、
ミニマム振幅値を記録することが観察されるためである
。また、７２３は、ダイオード１２２による順方向の電
圧降下分を補償する信号レベル補償回路である。

定電圧回路１３は、定電圧ＩＣ７３１と電流増幅回路７
３２より構成されている。

以上のようにしてミニマムボールド回路７１から順次出
力されるミニマム振幅値により、漏洩検出用信号が形成
される。

漏洩検知回路９は、前記漏洩検出用信号形成回路７から
入力した漏洩検出用信号と基準信号を比較することによ
り、前記水冷壁１２等を形成するボイラチューブの漏洩
を検知している。前記基準信号は、漏洩が発生していな
いときに測定した音響振動における通常時のミニマム振
幅値に基づき、このミニマム振幅値よりも大きい値に設
定されるが、誤差による検知が発生しない範囲で、でき
るかぎりこの通常時のミニマム振幅値に接近させて設定
されることが望ましいものである。

以上のようにして上記漏洩検知装置８においてボイラチ
ューブに漏洩が生じていることが検知されると、この検
知信号により漏洩報知手段１０が駆動される。この漏洩
報知手段１０としては、警報ブザやパトライトランプ等
が採用される他、種々のデータ処理を行えるコンピュー
タを用いることもできる。

尚、この実施例におけるボイラの側壁にはスートブロワ
２０が装備されている。このスートブロワ２０は、第５
図に示すようにして前記ハウジング１内に配置された過
熱器１３や再熱器１４、あるいは水冷壁１２の伝熱面に
付着した、燃料中の灰分、燃焼の未燃分等を吹き飛ばす
もので、これによって、前記付着物によって伝熱が阻害
され、ボイラ効率が低下してしまうのを防止している。

こうしたスートブロワには、一般に蒸気式のものと空気
式のものがあるが、この実施例においては、蒸気により
前記灰分等を除去する蒸気式のスートブロワ２０を用い
ている。このスートブロワ２０は、ボイラ内へ向かって
軸廻りに回転しながら進退動作し、それに伴って蒸気を
噴出するようになっている。

上記のようなボイラにおいて、水冷壁１２や過熱器１３
等を構成するボイラチューブに漏洩が生じたときには、
前記漏洩検出用信号形成回路７は第３図に示すような漏
洩検出用信号を出力する。この第３図において、Ｔ１が
漏洩が発生した時刻であり、この時刻Ｔ１以降、漏洩検
出用信号Ｓはそれまでよりも高いレベルに移行している
。

このような漏洩検出用信号Ｓの変移は、上述したスート
ブロワ２０を用いてボイラチューブの漏洩を模擬するこ
とにより実験的に確認することができる。前述したよう
に、スートブロワ２０はボイラ内において蒸気を噴射す
るものであるから、基本的にはボイラチューブに漏洩が
生じた場合と同様の状態が再現されており、同様の音響
振動が発生している。第４図は、発電機が通常状態で用
いられている場合、すなわち負荷が激しく変動している
場合において、前記スートブロワ２０を作動させた時の
、前記形成回路７が出力する漏洩検出用信号Ｓを示した
ものである。この第４図に示されるように、スートブロ
ワ２０が蒸気を噴射した時刻ｔ、から噴射を停止した時
刻ｔ２の間においても、漏洩検出用信号Ｓは他の時間帯
に比べ高いレベルに移行しており、このことからも、上
記のようにボイラの音響振動のミニマム振幅値を取り出
すことによって、ボイラ内に蒸気噴射部があることを検
知できることが確認される。

尚、この第４図において、時刻ｔ、から時刻ｔ２の間の
漏洩検出用信号Ｓが中央部で垂下しているのは、スート
ブロワ２０がこの間において進退動作するためであり、
スートブロワ２０がボイラ奥部に進むのに伴って噴射源
が水冷壁１２の壁面から遠ざかるため、信号レベルが低
下している。したがって、実際のボイラチューブの漏洩
時には、時刻１１．１２近傍の信号レベルが確保される
ものと予想される。また、スートブロワ１０が蒸気を噴
射している時刻ｔ１から時刻ｔ２の間はおいて漏洩検出
用信号Ｓ′に振動が見られるのは、スートブロワ２０が
回転しながら蒸気を噴射しているためであり、その噴射
方向によって信号レベルが変化するためである。したが
って、実際にボイラチューブに漏洩が発生した場合には
、一般にこのような振動は見られないものと推測される
。

以上のような漏洩検出用信号が取り出されることにより
、ボイラ内に蒸気噴射部、すなわちボイラチューブの漏
洩部があることは、前記漏洩検知回路９において基準信
号を設定することで容易且つ迅速に検出されることが分
かる。すなわち、上記第４図に示す模擬例の場合、スー
トブロワ２０から噴射される１時間当りの蒸気量は、ボ
イラの総蒸気量の０．１％程度であるが、この程度の上
記噴射であっても十分に蒸気噴射時と噴射されていない
時を判別しうる漏洩検出用信号が形成されている。

尚、本発明においては、音響振動を測定する手段として
マイクロフォンを用いるなどしてもよい。

［発明の効果］ 請求項１によれば、負荷変動の状態の如何に拘らずボイ
ラチューブの漏洩を検出することが可能となるから、き
わめて実用的なボイラチューブの漏洩検知を行うことが
できるようになるという効果を奏する。また、迅速に漏
洩を検知することができるから、隣接管への損傷誘起や
ボイラ効率の低下を確実に抑制することができる。さら
に、検知の確実性が高いから、無用な修復作業を行う必
要もなくなる。

請求項２によれば、精度の高い漏洩検出用信号を得るこ
とができ、漏洩検知の確実性や迅速性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するボイラチューブの漏洩検
知装置を示す構成図、第２図は漏洩検出用信号形成回路
の一例図、第３図は漏洩検出用信号のモデル波形図、第
４図は模擬実験により出力された漏洩検出用信号の波形
図、第５図は一部を切り欠いて示すボイラの概略斜視図
である。 ６・・・漏洩検出用信号形成回路 ６１・・・ピークホールド回路 ６２・・・ミニマムホールド回路 ｊｌｌｌｌＥＩ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボイラの音響振動を測定して所定周期毎のこの音
   響振動のミニマム振幅値を検出し、これらミニマム振幅
   値により漏洩検出用信号を形成することを特徴とするボ
   イラチューブ漏洩検知時の漏洩検出用信号形成方法。
2. （２）音響振動のピーク値を順次ホールドしていくとと
   もに、これらピーク値中における所定周期毎のミニマム
   値のみを残留させることにより、前記音響振動のミニマ
   ム振幅値を検出することを特徴とする請求項１に記載の
   ボイラチューブ漏洩検知時の漏洩検出用信号形成方法。