JPH04331339A - 熱交換器の漏洩音検出装置 - 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】

【０００１】

【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のような
熱交換器に蒸気漏洩が発生したとき、その漏洩を熱交換
器内部の音を介して検出するようになされている熱交換
器の漏洩音検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所においてタービンを回転させ
るための蒸気発生装置として設けられている発電用ボイ
ラは、図４に示すように、ボイラ給水を予熱する節炭器
１１、ボイラのハウジングを形成しボイラ給水を飽和蒸
気にする蒸発管（水壁管）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。これらを形成する耐
熱鋼からなるボイラチューブは、設計基準を越えた過熱
状態となることにより、膨脹現象や酸化による亀裂を生
じることがある。このような亀裂に端を発した管の損傷
にともなう高温水あるいは蒸気の漏洩は、隣接管への損
傷を誘起したり効率を低下する原因となるため、速やか
に検出されることが望ましい。

【０００３】上記のようなボイラチューブなどの熱交換
器の漏洩検知手段として、従来一般には、聴診棒により
異常音を聴き取ったり、煙突からの白煙の状態を監視す
るといった感覚的な検知方法や、プラントへの補給水の
増加の有無を監視するといった方法が採用されていたが
、これら方法の場合は、漏洩検知の確実性、迅速性に欠
ける。そこで近時、ボイラチューブなど熱交換器の漏洩
をより確実に、より迅速に検出することを目的として、
漏洩が発生することによって変化する内部の音響と無漏
洩時の音響とを比較することにより、漏洩を検知する方
法が提案されている。このような場合における漏洩音の
測定には、一般的にマイクロホンが用いられるが、ボイ
ラなど熱交換器の内部は高温ガス雰囲気にあり、そこに
マイクロホンを直接設置することができないため、上述
したようなハウジングを貫通する導波管を設け、この導
波管の先端部で高温ガス雰囲気から十分に離間した箇所
に、上記導波管内を伝わってくる音響を測定するマイク
ロホンを装着していた。

【０００４】また、マイクロホンを使用しないで漏洩音
を検出する方法として、本出願人は特願昭６３−１９２
３８２号（特開平２−４０５２１号公報）において、水
壁管の間に鋼板からなるフィンを溶接したメンブレン壁
によってボイラなど熱交換器の内部を気密状態とし、こ
のメンブレン壁に溶接して外部に導出させた導波部材の
振動を測定し、その振動に基づいて漏洩音検出用信号を
形成するようになしたものを先に提案している（以下、
これを先出願技術と称する）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のうち、マイクロホンを使用するものでは、導波
管内を経て音響とともに上述した高温雰囲気ガスもマイ
クロホン装着部に導かれることとなり、マイクロホンに
煤塵などが付着しないようにするためには、特殊な防塵
構造を付帯させたり、頻繁にメンテナンスを行なったり
する必要があって、設備コストや維持コストが高く付く
という問題があり、さらに、輻射熱の影響を避けられず
、それを避けるために導波管を長尺なものとすると、音
の減衰が大きくなって所期の漏洩音検出性能が低下し、
特に少量の漏洩は検出することができないという問題が
あった。

【０００６】また、先出願技術の場合は、マイクロホン
を使用するものが有する構造的および性能的な問題点を
解消できるものの、メンブレン壁が高強度な場合、それ
に比例して音響振動の減衰が大きくなるため、少量の漏
洩検出には改善の余地が残されている。

【０００７】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、防塵構造などを必要とせず、構造簡単で且つ
メンテナンスも非常に容易な構成としながら、少量の漏
洩をも確実に検出することができる信頼性の高い熱交換
器の漏洩音検出装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る熱交換器の漏洩音検出装置は、熱交換
器の内部を気密状態に保持するための気密壁を有するハ
ウジングを貫通させてその内部から音を直接に取り出す
導波管を設け、この導波管の外部先端に振動板を取り付
けるとともに、この振動板に振動センサを取り付け、か
つその振動センサによる検出振動を記録する記録計を設
けたことを特徴とするものである。

【０００９】特に、対象とする熱交換器がボイラチュー
ブであり、かつ気密壁が水壁管とその外側に一連一体に
配設されたスキンケーシングとからなるものにおいて有
効である。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、熱交換器の内部の音が直接
、導波管内を経て外部に取り出されて導波管の先端の振
動板の振動に変換される。この振動を振動センサにて捕
捉し記録計に記録することにより、無漏洩時における振
動レベルと漏洩時における振動レベルとの差を検知して
、漏洩の有無を知ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図１は熱交換器の一例としてのボイラチューブ
の漏洩検知装置を示す構成図であり、同図において、１
はボイラチューブの内部を気密状態に保持するための気
密壁であり、これは所定の間隔を隔てて配設された水壁
管２…とその外側に一連一体に配設された鉄板などのス
キンケーシング３とからなる、いわゆるスキン壁構造と
なっている。４は保温材であり、上記気密壁１を構成す
る水壁管２…の外側を被覆し、かつこの保温材４の外側
をボイラケーシング５によりカバーすることでボイラハ
ウジング６を構成している。

【００１２】７は導波管で、その内端７ａがボイラ内部
に開口するとともに、外端がボイラハウジング６の外部
に露出するように上記ボイラハウジング６を貫通させて
支持されており、ボイラ内部の音を直接取り出すように
構成されている。８は薄鋼板からなる振動板で、上記導
波管７の外部先端にフランジ状に固定されている。９は
振動センサで、上記振動板８の外面中央部に取り付けら
れている。この振動センサ９および上記振動板８は箱形
のカバー１０で覆われている。

【００１３】１１はプリアンプで、上記振動センサ９に
より検出された音響振動を増幅する。１２は記録計で、
上記プリアンプ９から出力される振動波形を記録する。 なお、ボイラ内部は、外部からの空気の流入がないよう
にするために通常、大気圧よりも２００〜３００ｍｍＨ
２　Ｏ程度高圧に設定されている。

【００１４】上記構成によれば、ボイラ内部に発生して
いる音が直接、導波管７内を経て外部に取り出されて導
波管７の先端の振動板８の振動に変換される。この振動
は振動センサ９により捕捉され、プリアンプ１１により
増幅されて、その出力が記録計１２に記録されることに
なる。

【００１５】図２は、上記記録計１２により記録された
振動レベルの時系列変化を示す波形図であり、同図にお
いて、ＢＧＭは無漏洩時における振動レベルを示してお
り、漏洩発生時の振動レベルはそのＢＧＭに比べて、明
らかに上昇している。このように、ボイラ内部に発生し
ている音を直接、取り出して振動に変換し捕捉すること
により、気密壁１やボイラハウジング６の構成の如何に
かかわらず、内部音の減衰を非常に少なくして、ボイラ
の漏洩の有無を確実に検知することができる。

【００１６】図３は、水管壁や過熱器等に付着した燃料
中の灰分、燃焼の未燃分等を吹き飛ばすためにボイラに
本来、設けられているスートブロワ（不図示）を作動、
即ち、ボイラ内部に向かって軸芯周りに回転させながら
進退移動させて蒸気を噴出させることにより、ボイラ内
において蒸気の噴射音を発生させて、漏洩が生じた状況
を模擬した場合における上記図１に示すプリアンプ１１
の出力波形、つまり振動レベル（ｄＢ）を示している。 この図３において、ｔ１　がスートブロワ作動開始時点
、ｔ２　が作動停止時点であり、このｔ１　〜ｔ２　間
の蒸気が噴射されている時間域Ｔの振動レベルが蒸気の
噴射されていない時間域Ｔ０　の振動レベル（これがＢ
ＧＭに相当する）よりも上昇していることが確認できる
。なお、図３の振動レベル波形において、中間部がその
両側よりも低いのは、スートブロワからの蒸気噴射位置
がボイラの水管壁から最も遠いボイラの内方であるから
である。

【００１７】上記のように、スートブロワを利用した模
擬漏洩音の発生およびその検出結果からも明らかなよう
に、図２に示した振動波形信号は、ボイラの漏洩にとも
なう音響振動を正確に再現していることが分かる。

【００１８】尚、本発明は、図１に示したようなスキン
壁構造を有するボイラの漏洩音検出に最適であるが、メ
ンブレン壁構造のボイラにおける漏洩音検出にも利用可
能である。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明による熱交換器の漏洩音検出装置によれば、マイクロ
ホンを使用するもののような特殊な防塵構造を付帯させ
る必要もなければ、頻繁にメンテナンスを行なう必要も
なくて、設備コストや維持コストの低減を図り得るとと
もに、輻射熱の影響による音の減衰も少なくすることが
できる。しかも、熱交換器の内部の音を直接に導波管を
介して外部に取り出して振動板の振動に変換したうえ、
その振動を振動センサにより捕捉するので、気密壁を有
するハウジングの厚さやその強度等に関係なく、音響振
動の減衰を少なくして、少量の漏洩であっても、それを
確実に検出することができ、漏洩検知の信頼性を向上さ
せることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱交換器の一例としてのボイラチ
ューブの漏洩検知装置を示す構成図である。

【図２】振動レベルの時系列変化を示す波形図である。

【図３】模擬実験により出力された漏洩検出用振動レベ
ル信号の波形図である。

【図４】一部を切り欠いて示すボイラの概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１　　気密壁 ２　　水壁管 ３　　スキンケーシング ６　　ボイラハウジング ７　　導波管 ８　　振動板 ９　　振動センサ １１　　プリアンプ １２　　記録計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　漏洩音に基づいて熱交換器の漏洩を検
   出する熱交換器の漏洩音検出装置であって、熱交換器の
   内部を気密状態に保持するための気密壁を有するハウジ
   ングを貫通させてその内部から音を直接に取り出す導波
   管を設け、この導波管の外部先端に振動板を取り付ける
   とともに、この振動板に振動センサを取り付け、かつそ
   の振動センサによる検出振動を記録する記録計を設けた
   ことを特徴とする熱交換器の漏洩音検出装置。
2. 【請求項２】　　対象とする熱交換器がボイラチューブ
   であり、かつ気密壁が水壁管とその外側に一連一体に配
   設されたスキンケーシングとからなる請求項１の熱交換
   器の漏洩音検出装置。